序論：好文章的創(chuàng)作是一個不斷探索和完善的過程，我們?yōu)槟扑]十篇碎石化技術論文范例，希望它們能助您一臂之力，提升您的閱讀品質(zhì)，帶來更深刻的閱讀感受。

篇（1）

 

0.引言

水泥路面和瀝青路面是目前最為常見的路面形式，這兩種路面結構形式各有優(yōu)缺點，因此在實際應用中都大量采用，對它們的結構選擇也時有爭論。從洛陽地區(qū)來看，全市13000多公里的公路中，瀝青路面和水泥路面幾乎平均各占一半，但從高等級公路和行政等級較高的國省道干線公路來看，采用瀝青路面的比例明顯提高。瀝青路面由于其投資相對較省、養(yǎng)護便捷、行車舒適等特點越來越得到更多的應用和重視。因此在公路養(yǎng)護中，水泥路面如何被更好的改造成瀝青路面也成為我們關注的熱點，該問題的關鍵是如何解決水泥路面引起的反射裂縫問題。

本文首先介紹了目前比較常用的幾種水泥改瀝青路面方法，然后著重就多錘頭破碎技術在水泥改瀝青路面中的應用技術進行介紹，以及在洛陽地區(qū)公路養(yǎng)護中的應用情況。論文參考網(wǎng)。

1.水泥改瀝青路面的幾種常見的方法

水泥改瀝青路面一般有三類方法，一是采用挖除原水泥板塊后按照常規(guī)的瀝青路面施工方法，路基處理后加鋪基層再做瀝青面層；二是在原水泥路面的基礎上先處理好反射裂縫直接瀝青面層，反射裂縫一般采用鋪纖維布或者加鋪碎石層等；三是采用碎石化技術，在原有的水泥路面破碎后，在其破碎后的表面直接鋪筑瀝青路面。這三類方法在我們的公路養(yǎng)護過程中都曾應用過，從應用情況來看，碎石化技術的質(zhì)量效果、經(jīng)濟成本、施工便捷和不提高路面便于政策處理等方面優(yōu)勢明顯。論文參考網(wǎng)。下面就簡單介紹以下在洛陽地區(qū)應用比較多的碎石化技術中的一種一多錘頭破碎技術。

2.多錘頭破碎技術應用

近幾年來，多錘頭破碎技術在洛陽地區(qū)公路養(yǎng)護進行了大量實踐，在洛陽地區(qū)是2003年開始，從實施完成的路段，經(jīng)過2-3年的使用，效果還是比較好的，幾乎沒有出現(xiàn)明顯的病害，反射裂縫得到有效控制。根據(jù)我們的應用和有關要求，破碎后加鋪的瀝青路面一般要求15厘米以上（最少要求12厘米以上）。我們采用的路面結構形式為原水泥路面破碎后下灌3-3.5kg/m2乳化瀝青，直接加鋪15厘米的瀝青混凝土路面。

2.1設備及破碎前的準備工作

（1）碎石化技術采用的設備主要包括多錘頭破碎機(MHB-15)，壓實設備（Z型鋼輪壓路機，振動鋼輪壓路機）。

（2）碎石化前的準備工作

主要包括清除存在的HMA面層，隱蔽構造物的調(diào)查與標記，與橋梁連接段的路面，交通管制。

2.2碎石化的主要工藝流程

破碎試驗路段一試坑檢查一確定破碎工藝控制一破碎施工-

Z型壓路機壓實一光輪壓路機壓實一交路面施工

2.3碎石化施工控制

（1）碎石化要把75%的混凝土路面破碎成顆粒（肉眼觀測）表面最大尺寸不超過7.5厘米，中間不超過22.5厘米，底部不超過37.5厘米。若破碎后的塊徑超過最大尺寸，應該用其他合適的方法進行再破碎或清除，然后用密級配的破碎粒料替換并壓實到規(guī)范要求。

（2）原來挖補的部分有許多是超厚的，對于這些部分，破碎尺寸達到正常厚度板的中間層22.5厘米且裂縫間距小于45Cm時被認為是合適的。

（3）破碎時最好是從混凝土路面的高處向低處破碎，以避免攤鋪瀝青混凝土后影響排水。

（4）與相鄰車道的連接：破碎一個車道的過程中實際破碎寬度應超過一個車道，與相鄰車道搭接一部分，寬度至少是15厘米。

（5）清除原有填縫料：在鋪筑HMA以前所有松散的填縫料、漲縫材料或其他類似物應進行清除。

（6）凹處回填：不應修整破碎后混凝土路面或試圖平整路面以提高線形，這樣將破壞混凝土路面碎石化以后的效果。在壓實前發(fā)現(xiàn)的5厘米的凹地應用密級配碎石粒料回填并壓實。

（7）破碎混凝土路面的養(yǎng)護：除了指定的用于開放橫穿交通的區(qū)域外，破碎后的混凝土路面的任何路段均不得開放交通（包括不必要的施工運輸）。

2.4碎石化技術對瀝青路面施工的要求

（1）撒布乳化瀝青透層油：破碎并壓實后，建議散布50%慢裂乳化瀝青透層油。根據(jù)路況，一般建議撒布量為3 Kg/m2左右。破乳并撤布一薄層石屑后，用光輪壓路機靜壓兩遍。論文參考網(wǎng)。

（2）攤鋪的時間要求：攤鋪應在透層穩(wěn)固后進行，除非天氣允許或監(jiān)理工程師另有批準，在混凝土破碎和攤鋪HMA底層之間的最長間隔時間不宜超過48小時。

（3）HMA罩面之前破碎混凝土路面的壓實。

在HMA罩面鋪設之前，重新進行壓實，振動壓實2遍，由罩面施工造成的混凝土路面擾動，也應在攤鋪之前進行再壓實，或改變罩面程序以減少對混凝土路面的擾動。

（4）破碎后混凝土路面的擾動：施工車輛的通行次數(shù)和載重量應降低到最小程度。

3.應用過程的幾點思考

水泥改瀝青路面有許多方法，都有各自的優(yōu)缺點和適用的范圍，在選擇方案時要根據(jù)實際情況進行比較。多錘頭破碎技術是碎石化技術的一種方案之一。碎石化技術在水泥改瀝青路面中具有大大縮短施工時間，節(jié)約路基材料同時解決碎塊垃圾的處理問題。在我們的應用過程中也有以下幾點體會：

一是重點要確保水泥破碎后的碎石尺寸的控制，以利破碎的水泥塊之間相互齒合，并且裂紋紋路要避免與路面垂直，以達到承重和防水的效果。不同的路面厚度施工要求都有不同的要求，要重視試驗路段的選擇和控制。

二是采用瀝青路面很重要的考慮因素就是重視防水，特別是對于洛陽等雨水比較多的地區(qū)，碎石化前安排好排水處理系統(tǒng)。

三是一定要重視交通管制工作。由于采用多錘頭破碎技術一個很重要的原因就是考慮該路段交通流量大，邊施工邊通車，不能長時間封閉交通，但在施工過程中還是要保證一定的時間封閉交通，確保在瀝青面層未完成前，不要有車輛駛入。

四是原路面情況調(diào)查和病害處理。多錘頭的MHB破碎機工作時的影響深度一般在80厘米，側向影響不超過深度值，不會對其影響范圍外的建筑造成結構上的破壞，但要調(diào)查原路面情況，既要保證水泥混凝土板塊的均勻破碎，又要避免對該層以下的路基及路基下可能存在的設施和結構以及周邊設施的任何沖擊和損害。同時處理好原路面較嚴重的病害，使基層結構的承載力基本均勻。

五是路面的壓平和新瀝青路面鋪筑工藝也會影響應用多錘頭破碎技術修復的公路質(zhì)量。因為是直接在破碎后的水泥路面上鋪筑瀝青路面，由于破碎的路面不平整性也會影響瀝青路面的平整度的質(zhì)量效果，一般都有下封層和瀝青調(diào)整層，但瀝青面層的壓實和鋪筑工藝要求更高。

【參考文獻】

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[5]陳峙峰.舊水泥混凝土路面瀝青加鋪層設計及其應用技術研究[D].大連理工大學,2003.

[6]張永清.高等級公路基礎設施技術保障對策研究[D].長安大學,2002.

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中圖分類號：U416.216 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2014）21-0163-02

1、概述

1.1 碎石化的概念

水泥混凝土路面碎石化（Rubblization）是一種舊水泥混凝土路面破碎處治技術，是對舊水泥混凝土路面大修或改造的重要手段。實施碎石化的主要設備有MHB（Multiple-Head Breaker）類設備和共振式設備兩種類型。這兩種設備相比，共振式碎石化設備破碎程度較高，破碎后顆粒粒徑更小，因而板塊強度損失程度也較大，需要加鋪的路面結構要求更高，不夠經(jīng)濟，因此，MHB逐步發(fā)展成為碎石化的主要設備。

本冊是主要針對MHB碎石化再生技術編制，主要內(nèi)容是MHB類設備碎石化再生技術的研究和應用。

1.2 碎石化技術的主要特點

MHB碎石化再生技術的主要優(yōu)勢是：通過破碎將舊水泥混凝土路面結構強度降低到一定程度，防止反射裂縫的發(fā)生，同時能夠實現(xiàn)兩者較好的平衡，舊路面進行MHB碎石化后應具有以下特點：碎石化能使原水泥混凝土板塊在平面上強度分布均勻、仍能保留原水泥混凝土路面的一定強度、消除原水泥混凝土路面病害、碎石化后的粒徑合理，不會產(chǎn)生應力集中現(xiàn)象。

1.3 碎石化技術專用設備及特點

實施MHB類碎石化技術，主要設備是MHB（Multiple-Head Breaker）多錘頭破碎機和Z型壓路機；設備特點：MHB的破碎機理是通過重錘的下落對水泥混凝土板塊產(chǎn)生瞬時、點狀的沖擊作用。這種破碎機械具有以下特點：整幅車道寬度單次多點破碎、錘擊功可以方便調(diào)節(jié)、破碎效率很高、破碎后顆粒組成特性較好、破碎后的表面平整度較高、方便調(diào)節(jié)，作業(yè)靈活。

2、路面碎石化的施工工藝和質(zhì)量控制辦法

2.1 MHB設備的一般施工工藝

使用MHB設備進行路面碎石化處理并加鋪瀝青路面結構的一般過程如下：

2.1.1 路面碎石化前的處理

2.1.2 移除現(xiàn)存的瀝青罩面和瀝青修補

2.1.3 排水系統(tǒng)設置或修復

2.1.4 特殊路段的處理

在路面破碎之前應對出現(xiàn)嚴重病害的軟弱路段進行一下修復處理：

2.1.5 構造物的標記和保護

施工前，針對調(diào)查的結構物資料在現(xiàn)場做出明確標記，以確保這些構造物不會因施工造成損壞。

2.1.6 設置高程控制點

在有代表性路程設置高程控制點，以便在施工中監(jiān)測高程的變化，指導罩面施工。

2.1.7 交通管制及分流

在碎石化施工之前制訂交通管制及分流方案，滿足通車及施工要求。

3、路面碎石化施工

3.1 試驗段與試抗

試驗區(qū)主要用于設備參數(shù)調(diào)整，以達到規(guī)定的粒徑和強度要求。

（1）試驗區(qū)。在路面碎石化施工正式開始之前，應根據(jù)路況調(diào)查資料，在有代表性的路段選擇至少50m、寬4m（或一個車道）的路面作為試驗段。根據(jù)經(jīng)驗一般取落錘高度為1.1～1.2m，落錘間距為10cm，逐級調(diào)整破碎參數(shù)對路面進行破碎，目測破碎效果，當碎石化后的路表呈鱗片狀時，表明碎石化的效果能滿足規(guī)定要求，記錄此時采用的破碎參數(shù)。

（2）試抗。為了確保路面被破碎成規(guī)定的尺寸，在試驗區(qū)內(nèi)隨機選取2個獨立的位置開挖1的試坑，試坑的選擇應避開有橫向接縫或工作縫的位置。試坑應開挖至基層，以在全深度范圍內(nèi)檢查碎石化后的顆粒是否在規(guī)定的粒徑范圍內(nèi)。如果破碎的混凝土路面粒徑?jīng)]有達到要求，那么設備控制參數(shù)必須進行相應調(diào)整，并相應增加試驗區(qū)，循環(huán)上一過程，直至要求得到滿足，并記錄符合要求的MHB碎石化參數(shù)備查。在正常碎石化施工過程中，應根據(jù)路面實際狀況對破碎參數(shù)不斷作出微小的調(diào)整。當需要對參數(shù)作出較大的調(diào)整時，則應通知監(jiān)理工程師。

3.2 MHB破碎

一般情況下，MHB應先破碎路面兩側的車道，然后破碎中部的行車道。

在破碎路肩時應適當降低外側錘頭高度，減小落錘間距，既保證破碎效果，又不至于破碎功過大而造成碎石化過度。

兩幅破碎一般要保證10cm左右的搭接破碎寬度。

機械施工過程中要靈活調(diào)整行進速度、落錘高度、頻率等，盡量達到破碎均勻。

3.3 預裂要求

在一些少見的路段（如巖石基層或混凝土基層路段），應采用打裂等其他手段進行混凝土路面的預裂，確保碎石化后達到預期效果。預裂后，根據(jù)情況進行試驗段施工，重新確定碎石化破碎的施工參數(shù)。

3.4 軟弱基層或路基修復

對于在碎石化施工過程中發(fā)現(xiàn)的部分軟弱基層或路基進行處理。

3.5 凹處回填

路面碎石化后表面凹處在10cm×10cm以上的應利用瀝青混合料找平，以保證加鋪瀝青面層的平整度。

3.6 原有填縫料及外露鋼筋清除

在鋪筑HMA以前所有松散的填縫料、脹縫材料、切割移除暴露的加強鋼筋或其他類似物應進行清除，如需要，應填充以級配碎石粒料。

3.7 破碎后的壓實要求

壓實的主要作用是將破碎的路面表面的扁平顆粒進一步破碎，同時穩(wěn)固下層塊料，為新鋪瀝青面層提供一個平整的表面。

破碎后的路面采用Z型壓路機和單鋼輪壓路機振動壓實，壓實遍數(shù)1～2遍，壓實速度不允許超過5km/h。

在路面綜合強度過高或過低的路段應避免過度壓實，以防造成表面粒徑過小或將碎石化層壓入基層。

3.8 乳化瀝青透層

為使表面較松散的粒料有一定的結合力，建議使用慢裂乳化瀝青做透層，用量控制在2.5～3kg/。乳化瀝青透層表面再散布適量石屑后進行光輪靜壓，石屑用量以不粘輪為標準。

3.9 破碎路段邊緣處理

碎石化和非碎石化混凝土路面接縫應考慮相應的過渡措施，如在接縫上設置格柵等。

4、路面碎石化的施工質(zhì)量控制方法

MHB作為一種施工機械，主要控制的指標是落錘高度和錘跡間距。這兩項指標決定了沖擊能量大小和分布密度，從而最終決定了破碎后結構層在整個厚度范圍內(nèi)的粒徑分布特性以及其力學性質(zhì)。

水泥混凝土板塊下的基層、土基強度較高時可能造成碎石化困難，所以要對其強度作出定性評估。土質(zhì)較好情況下的挖方，應屬于下臥層強度較高類，土質(zhì)一般的挖方和填方屬于一般強度類，而路基填料土質(zhì)較差或含水量可能相對較高的情況屬于下臥層強度較低類。

5、MHB碎石化施工質(zhì)量標準

5.1 路面碎石化后的粒徑范圍

水泥混凝土板塊的厚度一般在20～26cm之間，破碎后頂面粒徑較小

5.2 路面碎石化后頂面的當量回彈模量

水泥混凝土路面碎石化后頂面的當量會談模量是根據(jù)前述新加鋪結構設計方法進行設計的基本參數(shù)之一。對于直接加鋪瀝青混凝土的路面結構，回彈模量平均值宜控制在150～500Mpa之間。

5.3 MHB碎石化施工質(zhì)量標準及檢測頻率

為滿足直接加鋪面層的技術要求，保障加鋪層施工質(zhì)量，碎石化層作為基層直接加鋪瀝青路面，目前我國技術規(guī)范中沒有相應規(guī)定，本方案技術指標要求，參考我國現(xiàn)行技術標準〈〈公路路面基層施工技術規(guī)范〉〉（TJT034――2000）和原技術標準TJT034――93的基礎上，結合試驗路的實際情況提出的，具體實施中可以靈活掌握。但是，必須提出：如果碎石化層的表面平整度與上述要求差異較大，在鋪筑瀝青路面前，必須進行處理。處理措施主要有：

（1）可根據(jù)平整度情況合理選擇瀝青混合料的型號；

（2）填充級配碎石找平、碾壓后灑布熱瀝青或乳化瀝青，再進行壓實；

（3）采用其他合適的技術措施進行找平。如果不經(jīng)進行找平，可能會影響瀝青路面的平整度，影響路面使用效果。

參考文獻

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篇（3）

中圖分類號：C951文獻標識碼： A

1 前言

舊路再生利用技術就是將廢舊的水泥混凝土路面材料和瀝青路面材料再生循環(huán)應用于公路基礎設施建設和養(yǎng)護，變廢為寶，避免廢舊材料堆放對土堆的占用和對環(huán)境的污染。按照路面材料的不同，舊路再生利用技術可以分為水泥混凝土路面再生技術和瀝青路面再生技術。

2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

2.1水泥混凝土路面再生技術

1.國外研究現(xiàn)狀

國外從二戰(zhàn)結束后相繼開展了對廢舊水泥混凝土的研究利用。日本政府在1977年制定了《再生集料和再生混凝土使用規(guī)范》，并相繼在各地建立了以處理混凝土廢棄物為主的再生加工廠，生產(chǎn)再生水泥和再生集料;美國從20世紀90年代開始應用舊水泥混凝土路面沖擊打裂技術和就地碎石化技術，目前已經(jīng)有超過20個州在道路建設中采用再生骨料；26個州允許將再生骨料作為基層材料；4個州允許將再生骨料作為底基層材料；有15州制定了關于再生骨料和再生骨料混凝土的相關規(guī)范。

2.國內(nèi)研究現(xiàn)狀

我國水泥混凝土路面研究及應用起步較晚，1995年才從南非藍派公司引進沖擊式壓路機，2002年才從美國引進水泥混凝土路面就地碎石化技術。但是在交通運輸部西部交通建設科技項目“水泥混凝土路面再生利用關鍵技術研究”的帶動下，已經(jīng)突破了舊水泥路面檢測技術、破碎施工工藝、材料再生利用、路面結構設計等關鍵技術難題，形成了適合我國舊水泥路面改造及材料再生利用的成套技術。研究成果已在廣西、湖北、廣東、陜西、吉林、四川、河北、河南、貴州等地水泥混凝土路面改造工程中應用，經(jīng)濟效益和社會效益顯著。表明我國成功掌握并廣泛推廣了水泥混凝土路面再生技術。

2.2 瀝青混凝土路面再生技術

1.國外研究現(xiàn)狀

美國最早從1915年開始進行瀝青路面再生利用研究，到上個世紀80年代末，美國再生瀝青混合料的用量幾乎為全部路用瀝青混合料的一半，80%的舊瀝青混合料得到再生利用。日本由于其能源匱乏，一直很重視瀝青路面再生技術的研究，從 1976 年開始路面廢料再生利用率已超過70%。西歐國家也十分重視這項技術。歐洲瀝青路面協(xié)會EAPA成員國的廢舊瀝青路面材料已 100%通過再生方式得以重復利用。聯(lián)邦德國是最早將再生料應用于高速公路路面維修的國家。芬蘭幾乎所有的城鎮(zhèn)都組織舊路面材料的收集和儲存工作，過去的再生材料主要用于低等級公路的路面和基層，近幾年已開始應用于重交通道路上。

2. 國內(nèi)研究現(xiàn)狀

我國對瀝青路面材料的再生利用研究相對較晚。上個世紀 70～80年代，我國曾在不同程度上利用過廢舊瀝青混合料來修路，再生后的材料一般只用于輕交通道路、人行道或道路的墊層。從上個世紀 80 年代后期開始，伴隨著我國高等級公路的大規(guī)模建設，新建公路路面幾乎不再考慮使用廢舊路面材料，路面再生技術的研究基本處于停滯狀態(tài)。近幾年，伴隨著我國大量高等級公路進入大修、重建階段，廢舊路面材料的再生利用問題重新得到重視和廣泛關注。2004年交通運輸部開展了“瀝青路面再生利用關鍵技術研究”，同時在 2006 年啟動了《公路瀝青路面再生應用技術規(guī)范》 的編制工作。目前，“瀝青路面再生利用關鍵技術研究”已經(jīng)通過科技鑒定，《公路瀝青路面再生應用技術規(guī)范》（JTG F41-2008）已經(jīng)頒布執(zhí)行，標志著我國已經(jīng)形成一套比較完整的再生實用技術，并且達到了規(guī)范化和標準化的程度。

3湖北省公路再生技術應用

3.1應用歷程

湖北省是國內(nèi)較早開展路面再生技術應用的省份：2005年，湖北省引入門板式打裂壓穩(wěn)技術，對舊水泥混凝土路面再生利用做了一些有益的探索，并先后在G105國道黃梅段、G316國道棗陽段、G106咸寧至崇陽段、省道皂毛線、仙監(jiān)線、漢宜線、咸寧城區(qū)出口路等水泥路面改造工程中應用。2006年至2008年，武漢市公路管理處先后在漢南區(qū)省道漢沙線、蔡甸區(qū)G318國道、新洲區(qū)G106國道、新洲區(qū)G318國道，江夏區(qū)省道武赤線，進行了18.5公里的瀝青路面就地冷再生應用試驗。2008年至2009年，各地開始積極嘗試其它公路再生技術：襄陽、隨州等地結合水泥路面大修工程，開展了水泥混凝土路面就地碎石化再生利用技術的研究和應用工作。赤壁市引進廢舊瀝青混合料廠拌熱再生設備，推廣應用瀝青路面廢舊材料廠拌熱再生技術。2013年，在G207國道開展瀝青路面就地熱再生試驗。

3.2應用現(xiàn)狀

經(jīng)過最近幾年的快速發(fā)展，湖北省公路再生利用已經(jīng)取得以下成績：

1.三種再生技術廣泛應用。目前湖北省主要應用的再生技術有以下三種：水泥路面就地碎石化再生利用、瀝青路面廠拌熱再生、瀝青路面就地冷再生。襄陽、隨州、孝感等路基較好、水泥路面較多的地區(qū)，水泥路面就地碎石化再生利用非常廣泛。武漢、荊門、荊州等地，瀝青路面就地冷再生技術應用比較廣泛。赤壁市將高速公路銑刨下來的廢舊瀝青混合料廠拌熱再生后，用于路面刷黑。

2.兩項技術成果通過鑒定。武漢市公路管理處和交通運輸部公路科學研究院合作完成的“瀝青路面就地冷再生技術研究與應用”在2009年4月通過湖北省交通運輸廳科技成果鑒定。隨州市公路管理處和交通運輸部公路科學研究院合作完成的“水泥混凝土路面碎石化作柔性基層技術研究”在2011年9月通過。

3.舊路再生理念深入人心。通過推廣路面再生技術，各地公路部門實實在在感受到路面再生技術“降低施工成本、縮短施工工期、緩解資源緊張、保護生態(tài)環(huán)境”的好處，“推廣再生技術，保護生態(tài)環(huán)境”的理念已經(jīng)深入人心，“交流再生技術，促進共同進步”的氛圍已經(jīng)逐漸形成。

3.3主要問題

1.一些低等級路面還無法采用再生利用技術

由于資金有限，湖北省在“十五”之前修建的部分省道采用的是路基直接加鋪混凝土面板的形式，路面基層剛度不夠，無法采用路面再生技術，必須首先補強路面基層剛度后，才能在后續(xù)大修過程中應用路面再生技術。

2.一些高等級路面還未推廣適宜的再生利用技術

湖北省在“十一五”期間修建的一些高等級瀝青混凝土路面已經(jīng)進入路面性能快速衰減期，急需對瀝青面層進行再生利用，以恢復原有性能。目前適應于瀝青面層再生利用的瀝青路面廠拌冷再生技術和瀝青路面就地熱再生技術在我省還未大規(guī)模應用，隨著大量高等級瀝青混凝土路面進入大修期限，必須盡快開展瀝青路面廠拌冷再生技術和瀝青路面就地熱再生技術的推廣工作。

4發(fā)展建議

4.1 繼續(xù)推廣已有路面再生利用技術。在全省范圍內(nèi)進一步推廣瀝青路面就地冷再生和水泥路面就地碎石化再生技術。結合大中修工程，開展不同地形條件和不同路面結構下瀝青路面就地冷再生和水泥路面就地碎石化再生利用的試驗，建立一套瀝青路面就地冷再生、水泥路面碎石就地再生標準施工流程，從而提升我省瀝青路面就地冷再生和水泥路面就地碎石化再生技術的應用范圍和工藝效果。

4.2 積極推廣新型路面再生技術。瀝青路面就地熱再生能夠快速有效解決瀝青路面淺層病害，瀝青路面廠拌冷再生能夠解決瀝青路面中下層病害，并且具有舊料摻量多、抗車轍、低能耗、低排放的特點。這兩項工藝是目前最適用于高等級瀝青路面材料再生利用的技術。必須結合瀝青路面大中修工程，及早開展瀝青里面就地熱再生技術和瀝青路面廠拌冷再生技術的應用試驗，為以后大規(guī)模的瀝青路面材料再生利用積累經(jīng)驗。

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篇（4）

中圖分類號：TU74文獻標識碼： A 文章編號：

碎石注漿樁技術起始于二十世紀九十年代，碎石注漿樁技術是由高壓注漿樁和砂石樁兩種樁體結構共同組成的一種新型的地基處理技術和方法，作為一種新型的綜合性樁體施工技術越來越受到施工技術人員的高度重視和認可。其具備施工設備輕便簡單、能夠滿足各種施工場地要求，同時還具有在施工的時候噪音污染小、對環(huán)境的影響低等優(yōu)勢受到人們的廣泛關注，尤其是在高速公路樁的制作，在鐵路建設中應用更為廣泛。

一、碎石注漿樁

1、我國高速公路施工建設概況

我國國民經(jīng)濟發(fā)展中最重要的一部分就是道路交通工程，由于公路在施工的過程中要面對種種的因素如地質(zhì)條件、復雜地形，因而道路的結構布置將復雜多樣。在目前的高速公路建設中，為了確保道路工程質(zhì)量滿足設計規(guī)劃的需求，道路的施工技術就變得尤為關鍵。公路的灌注樁施工技術主要是指在工程施工現(xiàn)場通過人工和機械的施工技術方式改良建設中存在的土質(zhì)條件。在當前的道路橋梁建設中多數(shù)是亞粘土和粉土的地質(zhì)條件，高速公路作為交通運輸工程中重要的交通樞紐，必須要保證其重要的施工技術質(zhì)量。

2、碎石注漿樁施工技術原理特點

碎石注漿樁是通過在施工的過程中由碎石和水泥漿膠結而形成的一種小型的鉆孔灌注樁結構，適用于淤泥質(zhì)土、粉質(zhì)砂土等軟土層地基處理，一般處理含水量較小的地基效果非常明顯，而含水量較大的，則效果不太明顯。從成樁的施工工藝來看，碎石注漿樁屬于鉆孔灌注樁的一種，在施工的過程中，碎石注漿樁由于其設備得選擇簡單、環(huán)境影響小、施工范圍廣和工程成本低的優(yōu)勢受到各個企業(yè)和施工的關注和認可。在高速公路工程建設施工過程中，樁的長度一般控制在30cm，利用小型的鉆機在基礎處進行鉆孔施工，然后將注漿的管放置在注漿孔孔底，接著在清洗孔壁的同時投放碎石料，最后一步就是進行注漿，漿液由下而上形成凝固的樁。碎石注漿樁技術具有施工工藝操作簡單、設備輕便、施工噪音小等特點，在高速公路的建設中具有良好的發(fā)展前景。

二、碎石注漿樁施工工藝

碎石注漿樁施工工藝主要經(jīng)過鉆孔、清孔、投石和注漿四個施工步驟。

1、鉆孔

在高速公路工程建設施工中，鉆孔是施工過程的最主要的施工技術方法，由于樁的長度一般控制在30cm，因而在選取鉆機的型號要特別注意鉆頭的直徑大小和鉆探的深度。在目前的施工過程中，我們常見的鉆頭主要為魚尾鉆頭或者三翼鉆頭兩種，在工程量較大和工作場地復雜的地區(qū)，通常采用泥漿護壁大泵量循環(huán)施工的方法。施工過程中遵循三個指標，首先是要確保鉆孔的垂直度，在施工的過程中其偏差度應該控制在1%以下，且在施工當中要不斷的對鉆進角度進行及時合理的檢查。其次是對鉆孔過程中泥漿的清除，在鉆進過程中，會產(chǎn)生許多的砂土和泥質(zhì)土，如果不及時的清除這些泥土，不但會造成鉆孔的效率，因而在鉆進過程中應該不斷的檢查泥漿的比重，確保砂土能夠控制在1.17～1.25 之間。最后是鉆孔的深度，由于鉆機在進行鉆孔時，或多或少的會留下一些泥土或者礫石于所鉆的孔中，所以，實際鉆的孔深應該略大于設計的孔深，同時還需要以鋼筒進行及時的加固，防止塌孔。

2、清孔

在鉆孔完成之后將對孔進行清理，即為清孔，清孔在目前的工程中是不可缺少的一個環(huán)節(jié)，也是在鉆孔之后必須要進行的一個工作環(huán)節(jié)。清孔一般分為兩次清理，第一次清孔在鉆孔完成之后，待鉆機取出后，將孔中的厚度清理在10cm范圍內(nèi)并且保持孔中泥漿的比重在1.15之內(nèi)。第二次清孔是在投石進行時，此時一邊進行清孔一邊投石，也要控制泥漿的比重在1.15之內(nèi)。

3、投石

第一次清孔之后要進行投石，對于投放的碎石也有一定的要求。一般情況下，投放的碎石要在20cm~40cm之間；其次為了減少碎石對孔壁的損傷要通過導管進行的碎石的投放，當碎石投至孔口即可。

4、注漿

注漿主要利用砂漿泵將水泥砂漿通過注漿管注入孔內(nèi)，注漿過程中需要注意三個要點。第一是砂漿泵型號的選擇，第二是灌注砂漿材料的選擇，砂漿主要以普通的硅酸鹽水泥為主要材料，要注意材料的類型、砂子顆粒的大小以及砂漿的配比，砂子的顆粒直徑一般都在0.5mm以內(nèi)。注漿開始時，首先注入一定量的砂漿，當注漿達到一定量的時候，要減小注漿量和向上拔管，以防泥漿在重力的作用下向土體大量擴散，當注入的砂漿快到孔口時，調(diào)節(jié)砂漿的比重在95%左右，然后拔一次管以確保注漿質(zhì)量。在注漿的過程中由于注漿管的振動造成孔口石料下沉，故注漿過程中應不斷補料，注漿后樁頂漿液會下沉，故應進行回灌作業(yè)。

三、碎石注漿樁質(zhì)量監(jiān)測

1、確保質(zhì)量注意要點

高速公路碎石注漿工藝完成后還要保證施工技術的質(zhì)量，期間要注意其中幾點。首先是將測量定位技術的到位，其次是碎石注漿樁施工從鉆孔到注漿之間的連續(xù)性，中途不能停止，最后是保證清孔和注漿的質(zhì)量。

2、質(zhì)量控制與沉降觀測

在施工過程中，最后要注意的是進行控制和沉降的觀測，軟基處理施工應該實行動態(tài)控制，嚴格按監(jiān)控指標和要求實施，施工前首先要對原材料進行檢查，在施工過程中還要對鉆孔、清孔和注漿進行全程檢查。除此之外在施工過程中還要應加強監(jiān)測頻率，當發(fā)現(xiàn)側向位移速率等指標不正常、路基有失穩(wěn)的趨勢時，要立即向上級部門通告。沉降觀測通過埋設沉降觀測標志來觀測，沉降觀測包括地表沉降觀測和地基分層沉降觀測，地表沉降觀測采用沉降板，分層沉降觀測采用分層沉降標，分層沉降標采用鉆孔埋設，要求鉆孔垂直偏差率應≤1.5％，并無塌孔縮孔存在，在埋設中應下套管或泥漿護壁，波紋管與導管應隨埋隨接。

總而言之，通過對碎石注漿樁施工技術的介紹和分析，得出了碎石注漿樁技術主要具有施工工藝簡單和較高承載能力的特點。高速公路建設可以通過碎石注漿樁技術通過較小的投入達到了良好的加固效果，同時在降低成本的基礎上取得良好的社會效益。

參考文獻：

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Abstract: With the rapid development of our national economy, the construction of transport infrastructure into the unprecedented period of rapid development. The design requirements for highway construction, the highway pavement base and cushion construction design brief analysis.

Keywords: road pavement base; cushion construction; design

中圖分類號：U412.36文獻標識碼：A文章編號：2095-2104（2012）

針對我國當前的交通狀況和道路的服務水平，急需對道路進行改擴建。但是由于當前技術的不成熟和經(jīng)驗的匱乏，在改擴建的設計中存在著一些問題。為了改善現(xiàn)有的交通狀況，提高道路等級和服務水平并減少交通事故，急需對原有道路進行改擴建。公路改擴建的基本原則是盡可能的利用舊路，但在利用舊路的過程中，由于技術的不成熟和經(jīng)驗的匱乏，在路基路面的設計上難免會存在一些問題，對這些問題的分析研究對提高公路的設計、施工質(zhì)量有著重大的影響。

1 石灰穩(wěn)定土的強度標準與所受影響的因素

在松散的土（包括各種細粒土、中粒土和粗粒土）中，摻入足夠量的石灰和水，經(jīng)拌和、壓實和養(yǎng)護后，當其抗壓強度符合規(guī)定的要求時，稱為石灰穩(wěn)定土。石灰對土的改善，主要是提高強度，而強度的形成與很多因素有關，如土質(zhì)、灰質(zhì)、石灰劑量、含水量和密實度。

1.1 土質(zhì)

塑性指數(shù)為15～20 的粘性土或含有一定數(shù)量粘性土的中粒土和粗粒土（加天然砂礫土和礫石土，舊級配礫石路面等），用石灰穩(wěn)定效果比較理想。塑性指數(shù)偏大的重黏土，不易粉碎、拌和，石灰難以與其充分反應，對強度形成不利，這種情況下，可采用兩次拌和工藝，即：第一次加部分石灰拌和后，悶放 1～2d，再加入其余石灰進行第二次拌和。塑性指數(shù) 10 以下亞砂土和砂土，使用石灰較多，難以碾壓成型，施工時應采取適當?shù)拇胧?，或采用水泥穩(wěn)定。塑性指數(shù)為15 以上的粘性土更適宜于用石灰和水泥綜合穩(wěn)定。適宜做石灰穩(wěn)定基層的材料有：級配碎石、未篩分碎石、砂礫、碎石土、砂礫土、煤矸石和各種粒狀礦渣等。石灰土集料混合料中集料的含量應在 80%以上，并具有良好的級配，土中 15～20mm 的土塊不要超過 5%。作基層時，顆粒最大粒徑不應超過 40mm，作底基層時，最大粒徑不應超過500mm。

1.2 灰質(zhì)

石灰中氧化鈣加氧化鎂的含量直接決定了石灰對土的穩(wěn)定效果，石灰等級愈高，在摻加相同石灰量的情況下，有更多的 CaO 和MgO 起作用，因而穩(wěn)定效果愈好。一般情況下，石灰質(zhì)量應達到Ⅲ級以上的生石灰或消石灰的技術指標。對于高速公路和一級公路，宜采用磨細生石灰粉。生石灰在土中消解，可放出大量熱能，加速灰土的硬化。另外，剛消解的石灰其活性和溶解度均較高，能保證石灰與土中膠粒更好地作用。因此，采用生石灰穩(wěn)定土的效果優(yōu)于熟石灰，但施工成本要高些。

1.3 石灰劑量

石灰劑量對石灰土強度影響顯著，石灰劑量較低時，對土起到穩(wěn)定作用最為重要的就是石灰。土的強度與密度會得到一定的提高，另外，土的膨脹性與塑性也會相對減小，并且，土的聚水量與吸水量也會相對減少。隨著石灰劑量的加強，對石化土的強度、水穩(wěn)性、耐凍性顯著提高，但超過一定劑量，過多的石灰在土中以自由灰存在，這時石灰土的強度反而有下降的趨勢。這表明石灰穩(wěn)定土存在最佳石灰劑量。石灰劑量的選用，應根據(jù)路面結構層位要求的強度，并考慮氣候、水文地質(zhì)條件等因素初步確定劑量范圍，再由混合料組成設計最終確定。

1.4 含水量和密實度

石灰與土進行反應需要水這一最基本的因素，以滿足壓實的需要，并對反應起到重要的作用。足夠的水分是保證石灰穩(wěn)定混合料的必要基礎與條件。最佳的含水量對于石灰穩(wěn)定土混合料的重要作用，可以通過重型擊實試驗確定。

2 水泥穩(wěn)定土的強度及所受影響的因素

在松散的土中，摻入足量的水泥和水，經(jīng)拌和、壓實和養(yǎng)護后，當其抗壓強度符合規(guī)定的要求時，稱為水泥穩(wěn)定土。影響水泥穩(wěn)定土強度的因素有：土質(zhì)、水泥類型標號和劑量、含水量和施工質(zhì)量等。

2.1 土質(zhì)

一般而言，除了有機質(zhì)含量超過 2%或硫酸鹽含量超過 0.25%的土以外，各類黏土或砂鑠土均可使用。但是，考慮到經(jīng)濟性和施工的便利，具有一定級配的砂土用水泥穩(wěn)定效果較好。黏土粒含量多，塑性指數(shù)高的土質(zhì)，采用水泥穩(wěn)定時，需要加大水泥劑量，往往是不經(jīng)濟的。研究表明，水泥劑量隨土中粘粒含量的增多而增大，這是因為水泥的水化物需要在強堿介質(zhì)中才能硬化，當水泥穩(wěn)定含粉粒和粘粒含量較多及塑性指數(shù)較大的粘性土時，水泥水解、水化的生成物首先與粉粒和粘粒作用，致使堿性介質(zhì)不能順利形成，從而妨礙水泥水化物的正常硬化。適宜做水泥穩(wěn)定土基層的材料有：級配碎石、級配礫石、未篩分碎石、碎石土、砂礫土、煤矸石和各種粒狀礦渣等。若集料為均勻細砂，用水泥穩(wěn)定時施工難于壓實。解決這一問題的方法是：在砂中可以加入一定量的粉煤灰，并添加小于10 的塑性指數(shù)的石灰石，以改善其顆粒組成。

2.2 水泥

水泥的類型、標號和劑量是決定水泥土強度的重要因素。硅酸鹽水泥穩(wěn)定效果較好，鉛酸鹽水泥則較差。由于從拌和到壓實通常需要的時間至少為 2h，所以一般不能采用快硬水泥或早強水泥，應選用終凝時間較長的水泥。如選用初凝時間為 3~4h 終凝時間 6h 以上 32.5 級水泥。水泥強度等級不宜太高。另外，大多數(shù)級配好的材料經(jīng)水泥穩(wěn)定后，其強度隨劑量呈正比例增加。這表明，使用較高的劑量，對強度形成十分有利。選用水泥劑量應綜合考慮強度、裂縫、造價諸方面，通過混合料配合比設計確定一個經(jīng)濟而實用的劑量。

2.3 含水量

水泥土中的含水量對水泥土強度有重大的影響。水泥土中要有足夠的含水量以保證大土團被粉碎和水泥在土中的均勻分布，有利于水泥的完全水化和水解結晶作用。

2.4 施工質(zhì)量

施工質(zhì)量包括拌和均勻度和壓實度，還有竣工后的濕養(yǎng)生，也直接影響水泥土的強度。

3 穩(wěn)定類混合料的配合比設計

為確保達到穩(wěn)定土的強度要求，需認真做好混合料配合比設計，即確定必需的或最佳的灰劑、最佳含水量（最大干密度），在需要改善混合料的物理力學性質(zhì)時，還包括摻加料的比例。配合比設計步驟如下：

3.1 選擇配制劑量制備同一種土樣，五種不同劑量的穩(wěn)定土混合料試件。

3.2 確定最佳含水量做五組混合料重型擊實試驗，也可只做三組不同劑量（最小劑量、中間劑量、最大劑量）擊實試驗，分別獲得混合料的最佳含水量和最大干密度，其余二個劑量的最佳含水量和最大干密度用內(nèi)插法確定。

3.3 制備試件由工地預定達到的壓實度，分別計算不同灰劑量試件應有的干密度，按最佳含水量和計算得到的干密度制備試件。

3.4 強度試驗試件在規(guī)定溫度（冰凍地區(qū) 20℃±2℃，非冰凍地區(qū)25℃±2℃下保濕養(yǎng)生6d，浸水1d后，進行無側限抗壓強度試驗。

參考文獻：

[1] 中華人民共和國行業(yè)標準.公路排水設計規(guī)范[S].北京：人民交通出版社，2008.

[2] 中華人民共和國行業(yè)標準.公路設計[S].北京：人民交通出版社，2006.

[3] 甘磊，王家強.滬寧高速公路擴建工程路基路面設計探討與研究[C].第十屆中國科協(xié)年會論文集（四），2008.

篇（6）

 

技術標準（含規(guī)范、規(guī)程、規(guī)定）是工程勘測、設計、施工、養(yǎng)護、管理的技術依據(jù)，是保證工程安全、耐久和衡量工程質(zhì)量的重要尺度。

我國地域遼闊，氣候、水文地質(zhì)南北東西差異較大，在國家標準、行業(yè)（部頒）標準、協(xié)會標準的基礎上編制地方標準更符合地域工程實際，是十分迫切的、必要的。

我國地方標準規(guī)范編制工作，開展較早的是城鄉(xiāng)建設系統(tǒng)。交通地方標準編制起步較晚，近幾年，部分?。ㄊ校┮殉雠_一些內(nèi)容較有特點的地方標準（含規(guī)程、技術要求、指南），如江蘇省交通廳編寫的《高速公路養(yǎng)護質(zhì)量檢驗評定》（DB32/T944-2006）、《高速公路大中修工程質(zhì)量檢驗評定》（DB32/T945-2006）;上海市公路管理處編寫的《公路瀝青路面預養(yǎng)護技術規(guī)程》（SZ-G-D01-2007）；河南省交通廳主編的《河南省高速公路技術要求》、《河南省公路養(yǎng)護管理決策支持系統(tǒng)》；新疆交通廳主編的《鹽漬土地區(qū)公路設計與施工技術指南》；吉林省交通廳主編的《公路工程抗凍性設計與施工技術指南》；廣東省交通廳編寫的《路面典型結構（系列）》等。

2008年山東省交通廳將我省交通基礎設施建設地方標準編制列入行業(yè)“四化管理”重要實施內(nèi)容，以貫徹落實科學發(fā)展觀，將近年來我省交通創(chuàng)新成果迅速轉化為先進生產(chǎn)力，展示我省交通最新技術水平和技術成就。

現(xiàn)將本人在編制辦工作實踐的體會和收獲小結如下。

1.地方標準工作是創(chuàng)新成果轉化為先進生產(chǎn)力的重要途徑

我省交通基礎設施建設，自改革開放以來取得了長足發(fā)展，尤其是山東的公路勘察設計、建設、養(yǎng)護、管理的綜合技術二十多年來一直居于國內(nèi)領先水平，許多科研、工程重大創(chuàng)新成果，已積累和奠定了編制地方標準的技術基礎。。

1.1《大粒徑透水性瀝青混合料設計及施工技術指南》（省公路局主編）

針對我國傳統(tǒng)的半剛性基層的干縮和溫縮裂縫引起瀝青面層的反射裂縫，同時，由于半剛性基層材料抗沖刷能力較差，而密實型的瀝青混凝土又不具備層間排水功能，在荷載和水的共同作用下極易產(chǎn)生常見的、多發(fā)的路面早期病害，為探索高等級瀝青路面早期結構性破壞的關鍵因素，我省于2001年即立項進行研究，在國內(nèi)率先開發(fā)了具有排水和應力吸收作用的新型路面結構材料-大粒徑透水性瀝青混合料LSPM（Large Stone Porous asphalt Mixture）和基于LSPM的新型路面結構，其具有良好的透水性，抗車轍，抗反射裂縫和抗疲勞性，既能發(fā)展半剛性基層強度高、造價低的優(yōu)勢，又能克服其易開裂、易發(fā)生水損害的缺陷，大大延長了路面的使用壽命。通過7年的試驗觀測，取得了良好的效果，積累了豐富的基礎資料。

1.2《舊水泥混凝土路面碎石化應用技術指南》（省公路局主編）

我省約有7000公里水泥混凝土路面，全國30余萬公里。隨著使用年限的增長和超載車輛的破壞作用，出現(xiàn)了不同程度的各種類型的路面結構損傷破壞，傳統(tǒng)的改造技術（重鋪、沖擊壓穩(wěn)后補強），造價高、環(huán)境污染嚴重，且反射裂縫消除不理想。碎石化改造技術隨著多錘碎石化設備MHB（Multiple-Head Breaker）的引進使用，破碎的舊水泥混凝土板塊具有明顯不同的顆粒組成，形成咬合嵌擠狀態(tài)，其硬度均勻性好，可改善加鋪路面的受力狀態(tài)，避免產(chǎn)生反射裂縫。通過大量試驗研究和工程實踐，已形成一系列成套的應用技術。

1.3《斜拉橋換索設計與施工指南》（省交通規(guī)劃設計院主編）

斜拉橋是大跨徑橋梁主要橋型之一，其設計基準期為100年，而斜拉索的設計壽命只有25~50年。我國上世紀已建成的40余座斜拉橋中，65%已全部或部分更換了拉索，今后仍將有大量斜拉索需要更換。換索工程涉及量測與評價技術、結構分析計算，材料防護、伴生的梁塔加固，換索工藝及施工控制等多專業(yè)。由于至今國內(nèi)外尚無此領域方面的規(guī)范，致使部分換索工程索力紊亂，梁塔次生內(nèi)力變化異常，主梁線型起伏，嚴重影響著結構的正常使用壽命和耐久性。1995年，省交通規(guī)劃設計院、原省公路工程總公司和原省交通工程總公司承擔了我國乃至亞洲首座斜拉橋（濟南黃河公路橋）換索工程，在精心設計、合力攻關和嚴細監(jiān)控下，取得了國內(nèi)首創(chuàng)工程實踐經(jīng)驗。經(jīng)過近十多年來國內(nèi)換索工程中關鍵和先進技術經(jīng)驗積累形成的指南，將有效地指導換索設計和施工。

1.4《預應力混凝土連續(xù)梁式橋養(yǎng)護指南》（省交通規(guī)劃設計院主編）

預應力混凝土連續(xù)梁式橋（包括連續(xù)梁、連續(xù)剛構、剛構-連續(xù)組合體系）約占我國大橋、特大橋數(shù)量的2/3，是大橋、特大橋的主力軍。然而該橋型中相當數(shù)量的橋跨結構在運營不足十年內(nèi)即出現(xiàn)大量裂縫和跨中下?lián)希崆斑M入維修加固期。而目前橋梁養(yǎng)護部門結構病害診斷技術力量薄弱，檢測手段落后，考慮結構損傷影響的承載力評估方法還不完善，維修加固技術深度不夠，且往往忽略了橋梁帶載加固受力的特點，缺乏預防性養(yǎng)護理念，甚至失養(yǎng)，致使運營不足十年即衰變成三、四類橋。本指南在總結東明黃河大橋等多座橋的養(yǎng)護、維修加固技術的基礎上，并從設計源頭解析，提出檢查評估、養(yǎng)護維修加固及運營管理技等技術要求和規(guī)定，內(nèi)容涵蓋了國內(nèi)近年來科研成果，較現(xiàn)行橋梁養(yǎng)護規(guī)范更具有先進性、針對性和可操作性。。

2.地方標準建設是可持續(xù)發(fā)展重要技術載體

標準規(guī)范要認真執(zhí)行國家的有關技術方針政策和法律法規(guī)，引導行業(yè)健康、可持續(xù)發(fā)展，以滿足設計建設和養(yǎng)護需求，同時應提升至資源節(jié)約、環(huán)境友好，體現(xiàn)以人為本的高度。我省近二十年來修建高速公路的實踐中已積累了大量典型示范設計工程示例，為可持續(xù)發(fā)展奠定了基礎。

2.1《山東省高速公路人本化設計》（省交通規(guī)劃設計院主編）

根據(jù)工程的實際，合理運用各項技術指標并創(chuàng)造性地進行公路總體設計，使線形幾何設計、路基路面設計、橋梁及路線交叉設計、交通工程與沿線設施更加符合人的行為習慣、生理結構、心理情況、思維方式等，在原有設計基本功能的基礎上，對設計進行優(yōu)化，科學確定技術標準、靈活合理地運用技術指標及其組合，避免隨意性，給司乘人員以安全、舒適、方便、環(huán)保的出行環(huán)境和條件。是設計中的人文關懷，是對人性的尊重。

2.2《山東省高速公路節(jié)約土地設計指南》（省交通規(guī)劃設計院主編）

高速公路設計應貫徹“節(jié)約用地”的設計理念。在高速公路設計中，根據(jù)公路在路網(wǎng)中的地位和功能，科學、準確的調(diào)查和預測公路交通量，合理確定公路等級、設計速度和路基寬度等技術標準。合理布設路線，盡量避繞基本農(nóng)田或者高產(chǎn)田、充分利用老路進行改造、合理運用技術指標、合理控制互通立交和服務區(qū)規(guī)模等，以達到合理利用土地資源，減少公路用地，實現(xiàn)公路用地集約化的目標。

2.3《山東省廢胎橡膠粉瀝青及瀝青混合料設計施工技術指南》（山東高速工程咨詢公司主編）

篇（7）

關鍵詞： 大件設備運輸；障礙排除

Key words: large equipments transportation；obstacles exclusion

中圖分類號：U49 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2012）11-0220-02

0 引言

隨著我國公路網(wǎng)建設的逐步完善，公路運輸近些年發(fā)展迅速并占領很大貨物運輸市場份額，由于公路運輸辦理手續(xù)便捷，可以實現(xiàn)貨運的“門到門”的服務，公路專業(yè)大件運輸行業(yè)及生產(chǎn)廠家自設的大件汽車運輸隊伍也迅速崛起。

大件運輸面對的對象多為超重、超長、超寬、超高的不可分割的整體貨物。多數(shù)貨物都超出了普通載貨車容許的承載容積和重量，較大的運輸難度使大件運輸對運輸裝備水平以及工程技術能力等都提出了極高的要求。這些 “龐然大物”中，大多是國家大型工程項目建設的設備，其戰(zhàn)略意義重大、附加值高，確保這些貨物安全、快速、便捷地運達目的地尤為重要。

CHEN Shi-tong對軍用大型設備運輸進行了研究[1]。許少白闡述了大件設備運輸?shù)牡缆穯栴}，提出了防止縱、橫向傾覆的具體措施，此外，對空中障礙排除，特殊安全處理問題也提出了解決的合理舉措[2]；劉雪峰對橋梁結構的安全進行了分析，得出橋梁驗算的結論，提出加固建議，制定出安全通行的措施，以確保運營安全[3]；吳麗麗介紹了重大件公路運輸過程中所遇到的主要障礙，并分類說明各障礙的處理辦法[4]。

大件運輸對象具有超高、超寬、超長、超重的特殊性，為保證大件運輸安全、快速、經(jīng)濟地運往目的地。在運輸前對運輸路線進行勘查，及時發(fā)現(xiàn)道路中可能遇到的障礙，并提出排除障礙的方法顯得極其重要。本文在以往研究的基礎上對公路大件設備運輸障礙及排除方法進行討論。

1 大件運輸概述

1.1 大件運輸概念 貨物在高度上超過了公路線形和橋涵通過能力的規(guī)定限界，并在體積和重量上超過了普通載貨汽車容許的裝載容積和重量，運輸時就要采取一定的工程技術和運輸組織措施。公路大件運輸指公路運輸中對龐大、沉重而又不可分割的整體貨物的運輸。

大件運輸（如圖1）包括超限和超重：超限設備（貨物）是指裝載輪廓尺寸超過車輛限界標準；超重設備（貨物）是指車輛總重量對橋梁的作用超過設計活載。

1.2 大件運輸?shù)姆诸?大件根據(jù)長、寬、高、重量可分為四級(表1)。

1.3 運輸受限條件 由于大件運輸在我國公路運輸法規(guī)中屬于超限運輸，同時受到《公路工程技術標準》與《超限運輸車輛標準》的限制，對于路寬、橋高、拐彎半徑空間等都有一定要求。所以大件運輸主要限制有：

①凈空要求：設備運輸過程中所需的線路最小凈高與凈寬。

②它包括兩方面內(nèi)容：一是指車能夠通行的最大橫坡度；二是指車能夠通行的最大縱坡度。

③最小轉彎半徑要求：最小轉彎半徑要求主要是指超長設備對線路轉彎半徑要求較高。

④載荷強度要求：載荷強度要求主要是指超重設備對線路載荷強度要求較高。

⑤收費站：大部分收費站保持5m凈高、4m通道寬度。

2 大件設備運輸過程中的主要障礙及排除方法

2.1 大件設備運輸過程中的主要障礙 大件設備在運輸過程中主要受高度，寬度、長度、重量的限制，對運輸線路凈空、最小轉彎半徑及載額強度有一定的要求。凈空要求主要是指設備運輸需要的線路最小凈高與凈寬?？罩姓系K主要有各種電壓等級的架空電力線、架空通訊線、電纜或光纜、架空索道或纜車、架空管道、渠道、隧洞、立交橋，收費站頂棚、各種建筑物、構筑物等。凈寬主要受限于道路兩旁的樹木、交通標志牌、收費站、建筑物等因素。一般大件的長度主要影響道路的最小轉彎半徑。載額強度是相對于重量而言的；主要指通過橋梁和道路的承載力。

2.2 空中障礙的排除方法 空中障礙物主要是指不能滿足大件設備最小凈高和凈寬的要求，要通過此障礙必需采取一定的措施方法。

2.2.1 凈高不足障礙的排除方法 現(xiàn)在運輸大件設備采用的貨車貨臺都可以進行升降，應盡量采用降低車輛的貨臺高度來排除，如采用凹式掛車運輸；對于影響大件設備運輸?shù)目罩姓系K，若此法無法將障礙排除，可采取以下措施：

①落地法。對于凈高相差較大又難以移（頂）高的電力線，可采用落地法。為免遭受外力（如車輪輾壓）損傷，落在地上的電力線或通信線應采取可靠的保護措施，在臨時停電或中斷通信后進行落地處置。

②拆除法。收費站超寬通道尺寸大約在3.5-4米，超過3.5米以上的設備需要拆除收費站部分設施。對橫跨運輸?shù)缆飞峡涨夷壳耙淹Ｓ玫母鞣N障礙，可以咨詢相關管理部門后徹底拆除。線路上方的管廊若管廊集中分布，就只能新建道路；如是支線管廊可以提前拆除、抬高或重新布設走向。交通標志牌可以采取臨時拆除或轉向的方式以提高線路凈高。

③移（頂）高法。此種方法主要適用于路面的凈空高度與大件設備運輸車輛通過的凈空要求相差不多時，對于柔性空中障礙（如較為松弛的低壓架空電力線或通信線），可用移高法或頂高法將其移（頂）高，讓運載大件設備的車輛通過后，再移低恢復原狀。設備通行前將通信線路架高；設備通行中，利用云梯、竹竿等將線路抬高。移（頂）高的工具，為防觸電或靜電感應，應該采用具有良好絕緣性能的干燥竹（木）竿。電力線的移（頂）高，應停電或采取絕緣保護措施。

④挖地法。對于無法采用以上各種處置的空中障礙，可采用此方法，但此法不適用地下管網(wǎng)密布處及交叉路口處。路面下降后，將形成凹形坡道，為保證運輸設備的車輛通過，可采用破路挖地法來降低障礙物下路面高度，在坡道處形成緩沖坡道，待運送大件設備的車輛通過后，再重新修復。

⑤地面拖運法。是指用地面滾（滑）動法穿過障礙物后，再重新裝車，對不能使用上述幾種方法排除的空中障礙，可將大件設備從車上臨時卸下，繼續(xù)進行正常運輸。

⑥其他方法?？刹捎迷O備分部出廠，在工地組裝的方式，但必須要先具備進一步壓縮尺寸的可行性。

2.2.2 凈寬不足障礙的排除方法 運輸線路的凈寬分成兩部分，一是道路路面自身的寬度，能滿足車輛通行的要求；二是道路兩側空間寬度，能滿足設備運行中掃空區(qū)域的要求。

道路兩側空間寬度主要受限于道路兩旁的樹木、燈桿、交通標志牌、建筑物等因素。為確保設備運行所需要的最小道路凈寬，樹木可以修剪、移植、砍伐，交通標志牌可以臨時移位、拆除，燈桿和臨時建筑物可以臨時拆除。

2.3 承載力不足障礙的排除方法 為保證大件運輸車組的順利通行，在遇到道路和橋梁承載強度不足的情況時，采取加固措施來提高承載強度。

2.3.1 橋梁承載力不足的處理方法 橋梁通過能力是公路大件運輸?shù)闹饕拗埔蛩?。在大件運輸過程中要通過的橋梁，都要經(jīng)過承載力驗算，對于承載力不足的橋梁，如果附近沒有可以滿足它通行的線路，可采取“橋上橋”技術，在橋面上鋪墊鋼板、橋面上鋪設鋼軌或工字鋼、增加掛車軸數(shù)；如果有其他的路線，可直接拿來使用。對于經(jīng)常有大件貨物經(jīng)過的橋梁，交通部門應該采取永久加固措施來解決承載力不足的問題。橋梁通過能力是公路大件運輸?shù)闹饕拗埔蛩亍?/p>

2.3.2 道路承載力不足的處理方法 采取鋪設鋼板沙石、增加掛車軸數(shù)、澆灌水泥等加固方法增加路面的負載能力，大多適用于不能滿足大件貨物車輛通過的路段。

2.4 載荷強度不足的排除方法 為防止設備在運行過程中發(fā)生道路凹陷、坍塌，運輸線路的載荷強度校對必不可少。校對的重點是泥土或碎石路段、橋梁與涵洞、線路彎道處、地下管網(wǎng)鋪設處。

當運輸車輛選定后，可以根據(jù)設備的重量計算出輪胎的胎壓，以核定道路載荷強度是否能滿足要求。對于部分不能滿足要求的泥土與碎石路段，可以通過鋪設8-12mm厚的鋼板。若有大范圍不能滿足運行要求的路段，就需要重新修建。線路彎道處，由于設備體積大，車輛需要反復移位，因此所要求的路面載荷能力更高。

運輸線路選定后，還需查看線路下面的管網(wǎng)鋪設狀況。一些石化企業(yè)地下管網(wǎng)密布，一旦出現(xiàn)管網(wǎng)破損，會影響到整個生產(chǎn)。在彎道處、地下管網(wǎng)上方鋪設鋼板是提高道路載荷強度簡單有效的方法。

2.5 轉彎交口障礙的排除方法 對于超長、超寬的設備運輸時，在交口轉彎時常會遇到通行障礙。這主要是超長車輛在轉彎時需要有很大的空間，而車輛上的超長設備同時也會產(chǎn)生很大的掃空區(qū)域，這個范圍內(nèi)如有其他物體存在，都會阻礙設備及車輛的通行。此項排障一般都涉及兩方面，一方面是道路路面的鋪設，超長車輛轉彎時的通行軌跡一般會超出正常通道的范圍，在超出范圍內(nèi)就要進行拆除路階、柵欄、鋪設鋼板沙石；另一方面是道路兩旁構筑物的拆卸，如電線桿、指示牌、紅綠燈、路燈以及建筑物等。對此，運輸技術人員需進行詳細的查勘，繪制轉彎交口地形圖并進行多次模擬來尋求一個經(jīng)濟、合理、可行的排障方案，然后再進行實施。

2.6 收費站障礙排除 當大件運輸車輛經(jīng)過收費站時，有些收費站需要進行適當?shù)母脑?，使其高度和寬度達到大件運輸通過要求。

2.6.1 寬度受到阻礙時的排除方法 當寬度上受到阻礙時，可使用的方法是加大收費車道兩側可通過的凈寬，因為收費車道寬度為3.2m，一般可滿足運輸車輛的軸距要求，增加凈寬有如下方法：①設置可移動式收費亭；②超寬車道寬度，直接滿足通行要求；③減小收費亭尺寸以增加車道兩側凈寬。

2.6.2 高度受到阻礙時的排除方法 對于收費站處高度的限制，一般可設計為6.5m，若高度為6.5m，高速公路設計中規(guī)范要求收費站天棚的凈高不小于5.5m，設置這一高度，則可滿足大部分大件運輸車輛通過。若不滿足高度要求時，當選擇中間收費車道通過時，采用可裝卸的拼裝式天棚頂，將車道上方天棚頂設置成中間分開可開啟式；當選擇最外側車道通過時，可將棚的最外側設置成上翹的結構。

2.7 應急方案處理 避免發(fā)生運輸事故和經(jīng)濟損失，保障大件貨物全程運輸安全，一旦發(fā)生突發(fā)事故，及時解決，在實施大件運輸前，預先制定好應急方案處理措施。

3 結論

本文討論了大件設備公路運輸遇到的各種障礙，并提出相應的排除方法，這些是大件設備運輸順利進行的保障，本文的研究為大件設備公路運輸安全、快速、經(jīng)濟、準時地到達目的地提供了一定的建議。

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篇（8）

中圖分類號:F27文獻標志碼:A文章編號:1673-291X(2010)27-0161-02

引言

20世紀90年代,隨著可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略在世界范圍內(nèi)的普遍地實施,以“減量化、再利用、資源化(3R原則)”為特征的循環(huán)經(jīng)濟思想逐漸深入人心。而傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)集群以產(chǎn)品配套和同類產(chǎn)品生產(chǎn)為核心,僅著眼于企業(yè)間的線性生產(chǎn)聯(lián)系,既忽視了資源的利用效率和生產(chǎn)的資源約束,也忽視了對生態(tài)環(huán)境的破壞,造成了環(huán)境污染、資源枯竭、能源危機、生態(tài)破壞等諸多問題 [1]。于是,產(chǎn)業(yè)集群的生態(tài)化發(fā)展開始成為潮流。產(chǎn)業(yè)生態(tài)研究(又稱循環(huán)經(jīng)濟)依據(jù)自然生態(tài)有機循環(huán)機理,在自然系統(tǒng)承載能力內(nèi),對特定地域空間內(nèi)產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)、自然系統(tǒng)與社會系統(tǒng)之間進行耦合優(yōu)化,達到充分利用資源,消除環(huán)境破壞,協(xié)調(diào)自然、社會與經(jīng)濟的持續(xù)發(fā)展 [2]。

衡陽地處南岳衡山之南,是湖南省第二大城市,同時也是國家老工業(yè)基地、全國重要交通主樞紐城市、加工貿(mào)易重點承接地。對衡陽產(chǎn)業(yè)集群發(fā)展過程中出現(xiàn)的資源環(huán)境問題進行理論和實證分析,提出衡陽市主要工業(yè)產(chǎn)業(yè)集群的生態(tài)化模式及其實現(xiàn)路徑,對衡陽市工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

一、衡陽市工業(yè)產(chǎn)業(yè)集群發(fā)展的條件及現(xiàn)狀

1.衡陽工業(yè)產(chǎn)業(yè)集群發(fā)展的條件。首先,衡陽區(qū)位優(yōu)越,緊靠沿海,臨近港澳,承東接西,是沿海的內(nèi)地和內(nèi)地的前沿。衡陽是全國40個交通主樞紐城市之一,京廣、湘桂鐵路貫穿全境,京珠、衡昆高速公路與107、322國道縱橫交錯,湘水、蒸水、耒水四季通航,千噸級港口已完成建設交付營運,千噸級巨輪可直達長江及沿海各地。其次,衡陽有突出的礦業(yè)資源。衡陽是中國的“有色金屬之鄉(xiāng)”,也是中國重要的非金屬礦產(chǎn)資源基地。已探明的礦藏主要有金、銀、鉛、鋅、煤、鹽、高嶺土、納長石等60多種,潛在經(jīng)濟價值3 511億元,占湖南省28.85 % ,地均2 294.24 萬元/平方公里,為湖南省平均值的3.99倍,人均4.99 萬元,為湖南省平均值的2.68 倍。

2.衡陽工業(yè)產(chǎn)業(yè)集群發(fā)展的現(xiàn)狀。衡陽是個老工業(yè)基地,有厚實的工業(yè)基礎。幾十年來,國家在衡陽集中投資建設了一些具有相當規(guī)模和生產(chǎn)能力的工業(yè)企業(yè)。特別是經(jīng)過改革開放二十多年來的發(fā)展,衡陽已形成冶金、機械、化工、輕工、醫(yī)藥、電子信息、紡織服裝、建筑建材、生物制藥、煤炭采選、金屬非金屬采選等36個門類的工業(yè)體系。

衡陽主要工業(yè)園有高新開發(fā)區(qū)、衡陽鋼管深加工產(chǎn)業(yè)聚集區(qū)、白沙洲(深圳)工業(yè)園、松木工業(yè)園、衡東大浦工業(yè)園、耒陽市經(jīng)濟開發(fā)區(qū)、衡陽縣西渡經(jīng)濟開發(fā)區(qū)、常寧市工業(yè)園區(qū)等12個。形成以水口山為龍頭的有色金屬冶煉及深加工產(chǎn)業(yè),以衡鋼集團為龍頭的專業(yè)化無縫鋼管及深加工產(chǎn)業(yè)集聚區(qū),以特變電工衡陽變壓器公司為龍頭的輸變電制造產(chǎn)業(yè),以衡陽建滔為龍頭的鹽鹵化工產(chǎn)業(yè),以亞新科、天雁機械、風順車橋、長豐六合、湖南機油泵等企業(yè)為龍頭的汽車及零部件產(chǎn)業(yè),以中鋼衡重為龍頭的機械設備制造產(chǎn)業(yè),以紫光古漢、恒生制藥為龍頭的生物醫(yī)藥產(chǎn)業(yè),以泰豪通訊、北方電子為龍頭的電子產(chǎn)業(yè),以燕京啤酒、金六福雁峰酒業(yè)為龍頭的酒類制造產(chǎn)業(yè)。

3.衡陽工業(yè)產(chǎn)業(yè)集群發(fā)展的特點。(1)自然資源依賴程度高。衡陽工業(yè)產(chǎn)業(yè)主要依托其豐富的礦產(chǎn)資源,如,依托硫鐵礦、鹽鹵礦、芒硝礦等化工原料非金屬礦產(chǎn)發(fā)展化工產(chǎn)業(yè)集群,依托鈉長石、硅灰石、高嶺土瓷泥、螢石、石膏等建材及其他非金屬礦產(chǎn)發(fā)展新型材料制造產(chǎn)業(yè)集群等等。這一特點使得衡陽工業(yè)發(fā)展受資源因素的制約較大。而依托于自然資源發(fā)展起來的企業(yè)多是高耗能企業(yè),2006年電力、鋼鐵、有色、石化、建材、化工、輕工、紡織八個行業(yè)主要產(chǎn)品單位能耗平均比國際先進水平高40%;每萬元生產(chǎn)總值綜合能耗為1.39噸標準煤,高于全國平均水平1.2倍,世界平均水平2.7倍[3]。(2)產(chǎn)業(yè)鏈處于初級階段。衡陽工業(yè)園主要是以大型企業(yè)為中心,發(fā)展上下游產(chǎn)品,產(chǎn)業(yè)鏈為“生產(chǎn)―產(chǎn)品―生產(chǎn)”。如,松木工業(yè)園以建滔化工為核心,萊德生物(天宇農(nóng)藥)每年要用大量的建滔化工生產(chǎn)的氯氣和燒堿,駿杰化工每年要耗用兩萬噸氯氣,西渡紙業(yè)要耗用一定量的氯氣和燒堿等等。盡管這些化工企業(yè)都存在不同程度的上下游關系,但整個產(chǎn)業(yè)集群從規(guī)模、技術含量和附加值高低等情況看,鏈核不強不大,鏈接不精不細,只是處于一個相當初級的階段,缺乏市場競爭力。(3)技術含量低,污染嚴重。衡陽生態(tài)環(huán)境標膠脆弱,產(chǎn)業(yè)集群仍處于初級階段,而其又以資源依賴性強、污染物排放量大的重、化工業(yè)發(fā)展為主,環(huán)境壓力較大,加之企業(yè)以中小企業(yè)為主,而這些企業(yè)又多為傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè),采用常規(guī)技術,技術創(chuàng)新能力不足,導致其不僅產(chǎn)品技術含量低,生產(chǎn)過程中的資源利用、污染處理等都比較落后。

二、衡陽市工業(yè)產(chǎn)業(yè)集群生態(tài)化發(fā)展模式設計

工業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)中實際上存在著類似于自然生態(tài)系統(tǒng)食物鏈的工藝關系,它們之間是相互依存,相互制約,這就是“工業(yè)生態(tài)產(chǎn)業(yè)鏈” [4]?！肮I(yè)生態(tài)產(chǎn)業(yè)鏈”既是一條能量轉換鏈,也是一條物質(zhì)傳遞鏈,形成的能量流和物質(zhì)流沿著“工業(yè)生態(tài)產(chǎn)業(yè)鏈”逐漸逐層次流動,并在其中獲得最大限度利用,實現(xiàn)廢棄物再生增值。而工業(yè)園區(qū)中的生態(tài)產(chǎn)業(yè)鏈是指在園區(qū)范圍內(nèi)的企業(yè)模仿自然生態(tài)系統(tǒng)中的生產(chǎn)者、消費者和分解者,以資源紐帶形成的具有產(chǎn)業(yè)銜接關系的企業(yè)聯(lián)盟,實現(xiàn)資源在區(qū)域范圍內(nèi)的循環(huán)流動 [5]。

由于金屬冶煉及壓延加工行業(yè)與鹽化工行業(yè)是衡陽市工業(yè)依托自然資源發(fā)展的代表性行業(yè),同時又是污染較為嚴重的行業(yè),下面便以這兩大行業(yè)的產(chǎn)業(yè)集群生態(tài)化研究為例。

1.金屬冶煉行業(yè)生態(tài)產(chǎn)業(yè)鏈設計。近年來,衡陽市鋼鐵產(chǎn)業(yè)形成了以衡鋼工業(yè)園為載體,以衡陽鋼管(集團)有限公司為核心的一批鋼管深加工企業(yè)和產(chǎn)業(yè)配套企業(yè)的聚集區(qū)。鋼鐵產(chǎn)業(yè)生態(tài)化發(fā)展,一方面,要延伸上下游產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)鏈,如發(fā)展從礦石采選、煉鐵、煉鋼到管材加工,再到鋼管被覆、高壓氣瓶管深加工、油田用管車絲等領域一條鏈的發(fā)展;另一方面,更要注意加大生產(chǎn)過程中科學技術的投入,實現(xiàn)“減量化、再使用、再循環(huán)”的循環(huán)經(jīng)濟發(fā)展原則。

鋼鐵生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的副產(chǎn)品和廢棄物有多種用處,有些可以返回生產(chǎn)系統(tǒng)進行再循環(huán),有些可以參與其他行業(yè)生產(chǎn),還有些兼具兩種特性。第一種如生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的粉塵、爐渣等可以提煉回收金屬,冷卻水也可以重復使用。第二種如煤燃燒過程產(chǎn)生的的粉煤灰可以作為水泥的添加劑。鋼渣屬于第三種,不僅可以作燒結溶劑、作高爐或化鐵爐溶劑、作煉鋼返回渣、利用磁選工藝回收廢鋼鐵,還可以作為生產(chǎn)無熟料或少熟料水泥的原料和摻和劑,同時鋼渣碎石具有密度大、強度高、表面粗糙、穩(wěn)定性好、耐磨與耐久性好、與瀝青結合牢固等特點因而廣泛用于鐵路、公路和工程回填,特別適于沼澤、海灘的筑路造地等等。

2.鹽化工行業(yè)生態(tài)產(chǎn)業(yè)鏈設計 [6]。衡陽市現(xiàn)有鹽鹵化工企業(yè)69家,總資產(chǎn)33億元,年產(chǎn)值過5億元的企業(yè)1家,過億元的企業(yè)5家。2010年鹽鹵化工及精細化工產(chǎn)業(yè)年產(chǎn)值預計突破100億元,實現(xiàn)利稅10億元以上。鹽化工行業(yè)為衡陽經(jīng)濟發(fā)展作出了突出貢獻,但其對環(huán)境的破壞也是不容忽視的。鹽化工行業(yè)原材料和產(chǎn)品種類繁多,且多為易燃、易爆、有毒、有害的物質(zhì);生產(chǎn)裝置中的非標準設備有的是高溫、高壓,風險較大;企業(yè)的生產(chǎn)(技術)方案、工藝流程繁雜多變,生產(chǎn)過程產(chǎn)生的“三廢”成分繁多,數(shù)量大,相關產(chǎn)業(yè)排放的污染物種類幾乎涵蓋全市所有污染物種類,包括燃煤煙氣和二氧化硫等各種工業(yè)廢氣、污水以及煤渣、煤灰、鹽泥等固體廢棄物等等。

鹽化工行業(yè)污染物種類多樣,同時可循環(huán)利用的部分也很多。采用以化學肥料為主產(chǎn)品的苦鹵綜合利用工藝,原料利用中鎂、鉀、硫的回收率都在96%以上,工藝構成閉路循環(huán),不僅可以提高原料利用率,還可以不構成二次污染,從根本上解決苦鹵資源充分利用、保護原料資源和生態(tài)環(huán)境的難題。而純堿生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的副產(chǎn)物堿渣不僅可以提取氯化鈣、作為燃煤脫硫劑用于環(huán)保工程,還可以應用于建筑工程、化工輕工業(yè)、農(nóng)牧業(yè)等等。而鹽泥經(jīng)過一系列的處理以后可制的輕質(zhì)氧化鎂,用于油漆工業(yè)、橡膠工業(yè)、造紙工業(yè)的填充劑,還可制鎂磚、坩堝等優(yōu)質(zhì)耐火材料。

衡陽市四大支柱產(chǎn)業(yè)鏈條之間存在多處交叉點,如金屬冶煉及壓延加工為機械加工提供了原料,鹽化工生產(chǎn)為金屬冶煉等提供化學原料,金屬冶煉與機械加工而生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的煤氣提供給發(fā)電廠作為發(fā)電能源的來源,電廠的電力又直接服務于金屬冶煉、機械加工和化工產(chǎn)業(yè)。而除了支柱產(chǎn)業(yè)外,衡陽還發(fā)展有支柱產(chǎn)業(yè)的衍生產(chǎn)業(yè)和相關產(chǎn)業(yè),以及電子信息、紡織服裝、建筑建材、生物制藥等幾十個門類的工業(yè)體系,這些產(chǎn)業(yè)由某一種或多種產(chǎn)品相聯(lián)系,或生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的某種廢棄物可以共同應用于另一相同行業(yè),根據(jù)循環(huán)經(jīng)濟原理深入研究這些聯(lián)系,設計生態(tài)產(chǎn)業(yè)鏈,建設生態(tài)工業(yè)園區(qū)。

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篇（9）

Abstract：With the increase of project construction of expansive soils, the engineering hazard of expansive soils is more prominent, which resulted the hazards of the expansive soil in the project geotechnical have become a technology problem of global, calls for an immediate solution. This paper reviews the study of expansive soils, focuses on the properties of physical and mechanical of expansive soils, composition and structure, expansion mechanism, identification and classification, permeability, improved methods and the development trend. The overview basically reflects the current status of expansive soils, can provide a relevant reference for future theoretical analysis and experimental research of the expansive soils.

Key words：Expansive soil；Research advance；Review

中圖分類號：TU475文獻標識碼：A 文章編號：

引言

膨脹土是指吸水后顯著膨脹、失水后顯著收縮的高塑性粘性土。隨著工程中膨脹土問題的逐漸增多，膨脹土對工程的危害已成為當今巖土工程界急需解決的全球性技術難題之一。20世紀30年代，國外首先開始注意到膨脹土的破壞現(xiàn)象。50年代末，美國首次全國性的膨脹性粘土學術會議在科羅拉多州召開。60年代到70年代后期，英國、美國、羅馬尼亞、前蘇聯(lián)及日本都相繼在正式的土工規(guī)范及鐵路規(guī)范等文件中增列了有關膨脹土的條文內(nèi)容。我國于20世紀50年代初，在修建成渝鐵路工程中，首次遇到成都粘土膨脹危害問題，從而拉開了我國膨脹土研究的序幕。到了60年代，國內(nèi)已經(jīng)開始從膨脹土的結構、礦物成分、分類及膨脹基本特性等方面開展了詳細研究工作。70年代中期，膨脹土的普查工作已在國內(nèi)大規(guī)模的進行。80年代后期，國內(nèi)膨脹土的研究重點主要集中在鐵路路基處理上，并于1987年制定了《膨脹土地區(qū)建筑技術規(guī)定》[1]。迄今為止，國內(nèi)外已召開過多次國際膨脹土研究與工程會議及國際非飽和土研究與工程會議，國外許多國家也都相繼制定了膨脹土地區(qū)建設的規(guī)范文件[2]。有關膨脹土的結構特征、力學特性、變形特點等問題都取得了一定的突破。膨脹土的研究逐漸從一個國家或地區(qū)的研究逐漸發(fā)展成為世界性共同研究的課題。本文主要在前人研究基礎上對膨脹土的研究現(xiàn)狀作簡要概述。

膨脹土的分布及成因類型

1.1膨脹土的分布

膨脹土在我國及世界范圍內(nèi)的堆積歷史都較為悠久?？缭搅说谒募o、新第三紀及其以前若干時期。目前，已發(fā)現(xiàn)多達40余個國家存在膨脹土堆積，其中我國是世界上膨脹土分布最廣，面積最大的國家之一。自50年代以來，我國先后發(fā)現(xiàn)膨脹土危害的地區(qū)已達20余個省、市、自治區(qū)。分布范圍主要集中于珠江、長江中下游、黃河中下游及淮河、海河流域的廣大平原、盆地、河流階地以及平緩丘陵地帶。

1.2膨脹土的成因類型

據(jù)國內(nèi)外大量膨脹土研究成果，膨脹土的類型主要有以下幾種類型：

（1）殘積(風化)型膨脹土

殘積(風化)型膨脹土不僅是工程問題和地質(zhì)災害最嚴重的一種膨脹土，同時也是熱帶、亞熱帶氣候區(qū)特別是干旱草原、荒漠區(qū)最主要的膨脹土類型。殘積型膨脹土具有高空隙性、高含水量和強烈脹縮的特點，這種不良特性來自化學風化作用，可使母巖結構破壞，礦物化學分解，堿及堿土金屬和碳酸鹽淋失，導致結構物不均勻開裂變形、結構破壞等。根據(jù)母巖成分不同形成的膨脹土有:a）玄武巖、輝長巖形成的含蒙脫石的殘積膨脹土；b）泥灰?guī)r、鈣質(zhì)泥巖殘積膨脹土；c）泥質(zhì)巖殘積型膨脹土。

（2）沉積型膨脹土

工程實踐和理論研究表明，并非所有的粘土都具有顯著的膨脹性，而僅僅是有效蒙脫石含量大于8%～10%的高塑性粘土才具有顯著的膨脹性。由于蒙脫石是微堿性富含Mg的地球化學環(huán)境下的產(chǎn)物，因此富含蒙脫石及其混層礦物的沉積型粘土主要形成和分布在半濕潤、半干旱的暖溫帶和南北亞熱帶半干旱草原氣候環(huán)境的沉積盆地中，其形成方式可以是湖積、洪積、坡積或冰水沉積。

（3）熱液蝕變型膨脹土

地下熱水和溫泉分布區(qū)由于熱水和溫泉與巖石的相互作用，導致巖石中長石等礦物分解轉化為蒙脫石而形成膨脹土，但并非各種巖石都可以產(chǎn)生蒙脫石化作用，通常僅是中基性火成巖，如玄武巖、輝綠巖、安山粉巖等。因此，熱液蝕變型膨脹土這種類型并不普遍，我國僅在內(nèi)蒙古阿巴嘎旗第四紀玄武巖和溫泉發(fā)育區(qū)有灰綠色熱液蝕變型膨脹性粘土的分布。國外在近代火山活動頻繁、溫泉熱水發(fā)育的地區(qū)較多。

膨脹土的結構

結構是影響膨脹土工程性質(zhì)的另一個重要因素。膨脹土的結構包括宏觀結構和微觀結構，其中宏觀結構的主要特征是膨脹土的多裂隙性。多裂隙所構成的裂隙面及軟弱面是宏觀結構對膨脹土工程性質(zhì)影響的最直接原因[3]。由于裂隙的存在破壞了土體的完整性，從而使強度評價產(chǎn)生困難。同時由于裂隙具有不均一性和變動性，使膨脹土表現(xiàn)出不同的強度特性[4]。耿建彬[5]將裂隙的形成和發(fā)育分為原生裂隙和次生裂隙，并研究了影響次生裂隙形成發(fā)育的因素。易順民[6]結合分形幾何和裂隙結構，探討了膨脹土裂隙研究的定量化模式。膨脹土的微結構是膨脹土在一定的地質(zhì)環(huán)境和條件下，由土?？紫逗湍z體結構等組成的整體結構。對膨脹土微觀結構的研究，有助于了解膨脹土的力學特性。隨著X-射線衍射(XRD)、掃描電鏡(SEM)、透射電鏡(TEM)等測試技術的發(fā)展以及數(shù)字化圖像處理技術的應用，使人們對土的微觀結構的認識更深一步,發(fā)展到定量研究階段。Delage[7]認為對非飽和土力學性質(zhì)的理解需要用可靠的概念模型來實現(xiàn)。第一種概念模型涉及到非飽和土的微結構，第二種模型即非飽和土的彈塑性模型。Delage等在對壓縮淤泥的微結構研究中注意到各種狀態(tài)下壓縮土的結構特征，以及含水量變化對土結構的影響。Alonso[8]等在研究膨脹土的結構特性后提出雙結構模型，指出微結構對應飽和的內(nèi)部凝聚孔隙，它主要受黏土與水的物理化學相互作用，并認為微結構具有可逆性。劉松玉[9]用分形理論研究了膨脹土的微觀結構，并建立了相應的數(shù)學模型。對膨脹土的微結構的研究有助于我們對土的力學性質(zhì)、脹縮機理的深入理解和認識，但還需要深入研究土體微結構變化對工程性質(zhì)的影響。

膨脹土的判別分類

在膨脹土地區(qū)進行工程建設，必須正確識別膨脹土與非膨脹土，并對膨脹土進行分類，即將工程性質(zhì)基本相似的膨脹土劃分為同一類別，以便為工程的設計與施工提供合理的參數(shù)和科學依據(jù)。

膨脹土在世界各地都有分布，成因類型多種，關于膨脹土的判別，國內(nèi)外尚不統(tǒng)一，就我國也有多個標準，如：公路工程地質(zhì)勘察規(guī)范(JTJ064-98)、公路路基設計規(guī)范(JTG D30-2004)、公路土工試驗規(guī)程(JTJ051-93)、巖土工程勘察規(guī)范(GB 50021 2001)、膨脹土地區(qū)建筑技術規(guī)范(GBJ112-87)等。

上述各規(guī)范對膨脹土的規(guī)定互有出入，即使公路部門執(zhí)行的公路標準也還存在如何執(zhí)行的問題。雖各標準界限和強調(diào)重點有所不同，但各標準都是以自由膨脹率δep為初判的標準，以脹縮總率（eps或ep50)為終判標準[10]，見表2、表3。各種規(guī)范(規(guī)程)對膨脹土的定義和判定標準不盡相同，說明各行業(yè)標準有所差異。膨脹土的含義、命名、判別方法及工程性質(zhì)評價仍主要以《膨脹土地區(qū)建筑技術規(guī)范》(GBJll2-87)為依據(jù)。在此基礎上，許多學者對判別指標的選取及評判方法進行了相關研究，取得一定的成果，如楊世基指標[11]等。

表2 膨脹土的初判標準

規(guī)范、標準代號 膨脹土等級 自由膨脹率δep /% 說明

I 、Ⅱ 、Ⅲ 、Ⅳ、V 強 ＞90 I 、Ⅱ 、Ⅲ強調(diào)“高塑性，高液限”， IV 、V 強調(diào)綜合判斷.

中 65～90

弱 40～65

表3 膨脹土的終判標準

規(guī)范、標準代號 判斷計算式 脹縮總率eps或ep50 說明

I 、Ⅱ 、Ⅲ 脹縮總率 eps:>4% 強 主要考慮士的可能含水量變化

eps /% eps:2～4% 中

eps:0.7～2.0% 弱

Ⅳ、V 地基脹縮變形量Sc /mm Sc: >70 mm 強 除考慮含水量變化外，還考慮地基的工作應力

Sc:35～70 mm 中

Sc:

注：ωn均為地基收縮過程中可能產(chǎn)生含水量的下限值；ω為土的天然含水量山；λn為收縮系數(shù)，通過收縮試驗確定；ep50為50 kPa 壓力下的膨脹率；σepi為第i層土在地基應力作用下的膨脹值(mm)；∆ωi為第i層土可能發(fā)生含水量變化值(以小數(shù)表示)。

膨脹土的物理力學性質(zhì)

4.1 膨脹土工程特性

（1）脹縮性。脹縮性指膨脹土吸水后體積膨脹，失去水分后體積收縮的特性。如膨脹受阻產(chǎn)生膨脹力可使路面隆起，失去可使路面下沉或土體干裂。膨脹土不同于其它粘土的脹縮性，反復的干縮濕脹導致土體的有效凝聚力下降，使得土體的強度降低。

（2）多裂隙性。膨脹土中的裂隙，主要可分為垂直裂隙、水平裂隙與斜交裂隙三種類型。這些裂隙將土體層分割成具有幾何形狀的塊體，如菱塊狀、短柱狀等，破壞了土體的完整性。膨脹土路基邊坡的破壞，大多與土中裂隙有關，且滑動面的形成主要受裂隙軟弱結構面控制。目前有兩種觀點闡述膨脹土的裂隙性，一是認為裂隙的產(chǎn)生由于膨脹土的脹縮特性導致，由于反復的吸水膨脹、失水干縮，反復周期變化，導致土體結構松散，而結構的松散使得雨水進入，又為脹縮創(chuàng)造了條件。另一觀點認為，裂隙性引起的應力集中和吸力下降等原因造成了土層軟化，引起土體的破壞。

（3）遇水崩解性。膨脹土浸水后體積膨脹，在無側限的條件下則發(fā)生吸水濕化。不同類型的膨脹土崩解性不同，強膨脹土浸水后，幾分鐘很快就完全崩解；弱膨脹土浸水后，則需要經(jīng)過較長的時間才能逐步崩解，且不完全崩解。

（4）超固結性。膨脹土大多具有超固結性，天然空隙比較小，干密度較大，初始結構強度較高。超固結膨脹土路基開挖后，將產(chǎn)生土體超固結力釋放，邊坡與路面出現(xiàn)卸載膨脹，并常在坡腳形成應力集中區(qū)和塑性區(qū)，使邊坡容易破壞。超固結性是膨脹土的一個重要特征，這個特征越來越受到重視，并被認為是導致邊坡漸進性破壞的一個重要原因。

（5）強度衰減性。膨脹土強度為典型的變動強度，具有峰值極高而殘余強度極低的特性。由于膨脹土的超固結性，其初期強度高，隨著土體受脹縮效應和風化作用時間的增加，抗剪強度將大幅度衰減。強度衰減的幅度與速度和土體的物質(zhì)組成、土的結構和狀態(tài)、風化作用以及脹縮性的大小有關。

（6）易風化特性。膨脹土受氣候因素影響，極易產(chǎn)生風化破壞作用。路基開挖后，土體在風化作用下，很快產(chǎn)生碎裂、剝落和泥化等現(xiàn)象，使土體結構破壞、強度降低。按其風化程度不同，一般可將膨脹土劃為強、弱、微三層。

4.2膨脹土物理特性

膨脹土按粘土礦物分類，可以歸納為兩大類，一類以蒙脫石為主，另一類以伊利土和高嶺土為主。蒙脫石粘土在含水量增加時出現(xiàn)膨脹，而伊利土和高嶺土則發(fā)生有限的膨脹，引起膨脹土發(fā)生變化的條件，有一下幾方面：

（1）含水量。膨脹土具有很高的膨脹潛勢，這與它含水量的大小及變化有關，如果其含水量保持不變，則不會有體積變化。在工程施工中，建造在含水量保持不變的粘土上的構造物不會遭受由膨脹而引起的破壞。當粘土的含水量發(fā)生變化，立即就會產(chǎn)生垂直和水平兩個方向的體積膨脹，含水量的輕微變化，僅1%～2%的量值，就足以引起有害的膨脹。

（2）干容重。粘土的干容重與其天然含水量是息息相關的，干容重是膨脹土的另一重要指標。γ=18.0KN/m3的粘土，通常顯示很高的膨脹潛勢。這表明著粘土將不可避免地出現(xiàn)膨脹問題。

（3）滲透性。飽和滲流是非飽和土力學的重要組成部分，也是水文地質(zhì)、地下水資源與環(huán)境和農(nóng)田水利等學科領域共同關心的問題。Richards[12]將Darcy定律推廣應用到非飽和滲流中，建立起水相滲流所滿足的控制方程，即通常稱為的Richards方程以后，人們才開始了非飽和滲流的研究?；赗ichards控制方程的飽和-非飽和滲流得到了深入的研究，并成功地應用到許多實際工程中。早期對非飽和滲流的研究主要是定性研究和在理論上求精確解或級數(shù)解。Coleman和Bodman[13]最早研究了入滲后土壤剖面含水率分布，他們將含水率剖面分為四個區(qū)，即飽和區(qū)、過渡區(qū)、傳導區(qū)和濕潤區(qū)，這使人們對入滲過程有了初步的定性認識。20世紀60年代，隨著計算機的出現(xiàn)，基于Richards方程的非飽和滲流數(shù)值模擬得到了前所未有的發(fā)展，早期主要用有限差分方法求解Richards方程，后來隨著有限元方法的迅速發(fā)展成熟，后者逐漸取代了前者成為非飽和滲流數(shù)值模擬的主要方法。高驥等[14]對堤壩中由于洪水暴漲暴落產(chǎn)生的動態(tài)滲流作了飽和-非飽和數(shù)值模擬研究，在有限差分方法中采用了全隱式交替方向迭代法以及添加附加項來模擬飽和-非飽和滲流。

（4）液限、液性指數(shù)。液限、液性指數(shù)（不叫液限指數(shù)）以及塑限、塑性指數(shù)在土力學中是評價粘性土的主要指標。同一種粘性土隨其含水量的不同而分別處于固態(tài)、半固態(tài)、可塑狀態(tài)及流動狀態(tài)。

土由半固態(tài)轉到可塑狀態(tài)的界限含水量稱為塑限，由可塑狀態(tài)到流動狀態(tài)的界限含水量稱為液限。土的塑限和液限都可通過試驗得到。塑性指數(shù)和液性指數(shù)可以根據(jù)土的塑限和液限通過計算求得：

塑性指數(shù)=液限含水量－塑限含水量，液性指數(shù)=（土的天然含水量－塑限含水量）/塑性指數(shù)。根據(jù)塑性指數(shù)可以對粘性土進行分類，根據(jù)液性指數(shù)可以判斷土物理狀態(tài)，土的液性指數(shù)越小，土越硬。

（5）黏粒含量。膨脹土按黏土礦物分類，可以歸納為兩大類，一類以蒙脫石為主，另一類以伊利土和高嶺土為主。蒙脫石黏土在含水量增加時出現(xiàn)膨脹，而伊利土和高嶺土則發(fā)生有限的膨脹。膨脹土的黏土礦物成分是決定其工程特性的主要內(nèi)在因素。已有的研究表明，當黏土礦物中蒙脫石的含量達到5%時，即對土的膨脹性與強度產(chǎn)生影響，若蒙脫石含量超過20%，即土的工程性質(zhì)主要由蒙脫石所決定，一般蒙脫石含量在12%以上的土，則具有較強的脹縮性[15]。

4.3膨脹土的基本力學性質(zhì)

（1）變形與固結特性。膨脹土主要表現(xiàn)為吸水膨脹軟化，失水干縮，即產(chǎn)生強烈的脹縮變形。膨脹土的變形可分為兩大類：1）外加荷載作用下的壓縮變形；2）外加荷載與入滲或浸水共同作用下的濕脹、濕化變形，或外加荷載與蒸發(fā)、風干、水位下降共同作用下的干縮變形。膨脹土的變形特性是膨脹土研究的重要研究內(nèi)容之一，也是相關工程防治的關鍵，必須依據(jù)大量的室內(nèi)試驗和工程實例，分析并建立反映濕脹、濕陷、干縮特性的非飽和膨脹土的新型本構模型，才能較準確地描述膨脹土的變形特性。黃庚祖[9]通過膨脹土膨脹變形試驗研究了膨脹變形的定性規(guī)律；徐永福[21]根據(jù)膨脹土的膨脹變形試驗，提出膨脹土膨脹變形的模型，并利用這個模型解釋了膨脹土的膨脹變形特征、通過統(tǒng)計各地區(qū)膨脹土的膨脹變形資料，得到膨脹變形與含水量和壓力之間的定量關系、用輕便固結儀對寧夏膨脹土進行研究，得出膨脹量是含水量的線性函數(shù)，膨脹量的對數(shù)和壓力的對數(shù)呈線性相關的規(guī)律。

（2）強度特性。膨脹土的強度特性較之普通的粘土要復雜得多。它既是膨脹土體抵抗破壞能力的表征，也是計算路塹、渠道、路堤、土壩等斜坡穩(wěn)定性，以及支擋結構物土壓力的重要參數(shù)。通常情況下膨脹土的峰值抗剪強度相當高，但從失穩(wěn)的膨脹土邊坡反算出的抗剪強度卻遠遠低于其峰值。

膨脹土膨脹性

膨脹土脹縮性能及其指標

在工程地質(zhì)中，這種粘土的膨脹現(xiàn)象很普遍，我們通過土工實驗，得出粘土的力學指標，以供土質(zhì)力學上的計算。通常對膨脹土的力學分析，主要是對其膨脹潛勢和膨脹壓力的研究后得出的。

（1）膨脹潛勢，膨脹潛勢就是在室內(nèi)按AASHO標準壓密實驗，把試樣在最佳含水量時壓密到最大容重后，使有側限的試樣在一定的附加荷載下，浸水后測定的膨脹百分率。膨脹率可以用來預測結構物的最大潛在的膨脹量。膨脹量的大小主要取決于環(huán)境條件，如潤濕程度.潤濕的持續(xù)時間和水分的轉移方式等。因此，在工程施工中，改造膨脹土周圍的環(huán)境條件，是解決膨脹土工程問題的一個出發(fā)點。自由膨脹率Fs是指膨脹土經(jīng)過粉碎風干后，一定體積的的松散土粒在水中沒有任何限制條件下充分吸水產(chǎn)生自由膨脹，體積增大，試樣穩(wěn)定后的體積增量與初始體積之比。自由膨脹率與液限呈線性關系。線膨脹率δep是指膨脹土試樣在無荷載(有荷載)有側向限制條件下吸水后沿垂直方向膨脹的增量與初始試樣高度之比。

（2）膨脹力，膨脹力就是膨脹壓力。通俗的講，就是試樣膨脹到最大限度以后，再加荷載直到回復到其初始體積為止所需的壓力。對某種給定的粘土來說，其膨脹壓力是常數(shù)，它僅隨干容重而變化。因此，膨脹力可以方便的用作衡量粘土的膨脹特性的一種尺度。對于未擾動的粘土來講，干容重是土的原位特征。所以在原位干容重時土的膨脹壓力可以直接用來論述膨脹特性。膨脹力Pe指土體的體積膨脹受到限制時吸水后所產(chǎn)生的最大應力，膨脹土的膨脹力與原始含水量(或飽和度)和干容重之間有密切關系，即膨脹力隨原始含水量的增大而減少，隨干容重的增大而增大。膨脹力與膨脹率有近似線性關系。

（3）收縮含水量，收縮含水量ωs指土體失水收縮穩(wěn)定后的最低含水量，也就是土體在水分被蒸發(fā)散失時體積產(chǎn)生收縮并到達恒定而不繼續(xù)縮小時的界限含水量，一般稱為縮限。

（4）收縮量，收縮量是指一定體積的膨脹土體在水分蒸發(fā)過程中其體積的縮小量值。在工程中，常采體縮率和線縮率表征。

綜上所述，膨脹土的變化除了土的膨脹與收縮特性這兩個內(nèi)在的因素外，壓力與含水量的變化則是兩個非常重要的外在因素。準確地了解膨脹土的特性及變化的條件，就有可能估計到建造在這個地基上的路基及構造物將會產(chǎn)生怎樣的變形，從而采取相應的地基處理措施。

膨脹土膨脹機理

膨脹土的礦物學理論研究者從礦物晶格構造出發(fā)，認為膨脹土的膨脹取決于膨脹土的礦物成分及其結構以及顆粒表面交換陽離子成分[2]等，膨脹土物理化學理論中以滲透理論、雙電層理論應用較普遍，此理論認為膨脹土膨脹的主要原因是膨脹土顆粒表面產(chǎn)生了復雜的物理化學作用。膨脹土的膨脹性主要取決于礦物表面結合水層與擴散雙電層的厚度(Grime R E；Lounghmm F C；華東水利學院土力學教研室)。膨脹土膨脹的物理力學理論包括有效應力理論、毛細管理論和彈性理論等[16]，該理論認為膨脹土的膨脹是在一定的外力作用下由膨脹土與水相互作用產(chǎn)生的物理力學效應引起的。

在這些理論中，應用較普遍是晶格擴張理論和雙電層理論，晶格擴張理論認為膨脹土晶格構造中存在膨脹晶格構造，水易滲入晶層間形成水膜夾層，從而引起晶格擴張，使土體體積增大。但晶格擴張理論僅僅局限于晶層間吸附結合水膜的楔入作用，而沒有考慮粘土顆粒間及聚集體間吸附結合水的作用。事實上，粘土膨脹不僅發(fā)生在晶格構造內(nèi)部晶層之間，同時也發(fā)生在顆粒和顆粒之間以及聚集體和聚集體之間[10]。雙電層理論認為雙電層內(nèi)的離子對水分子具有吸附能力，被吸附的水分子在電場力作用下按一定取向排列，在粘土礦物顆粒周圍形成表面結合水膜。由于結合水膜增厚“楔開”土顆粒，從而使固體顆粒之間的距離增大，導致土體膨脹。雙電層理論彌補了晶格擴張理論在解釋粘土脹縮原因方面的不足，發(fā)展了結合水膜在膨脹理論中的應用，使得膨脹機理的理論更加全面和充實。

膨脹良

大量的工程實踐表明，化學方法改良膨脹土是十分有效并且廣泛適用的工程處理方法。因為一方面選用的化合物本身可以固結土體，起到粘結土粒的作用，例如水玻璃，樹脂等進行灌漿處理。另一方面化合物和土本身還可以進行一些復雜的物理-化學反應改變膨脹土的親水性質(zhì)。目前，國內(nèi)外應用化學方法改良膨脹土的添加劑主要有石灰，水泥，粉煤狄及其它各種可溶性的無機鹽，有機類的有表面活性劑，各種有機聚合物等。還有使用無機有機復配體系，如聚合表面活性劑與石灰，水泥復配[17]。

6.1無機類改良劑

（1）石灰類改良劑

在膨脹土中加入石灰進行改性，主要是針對礦物中易親水的蒙脫石、伊利石，使其與石灰發(fā)生化學離子交換，通過微結構的改變來改變工程性質(zhì)即膨脹土中加入石灰后，由于石灰水化產(chǎn)生大量鈣離子，與蒙脫石，伊利石等活動性礦物層起吸附水作用；同時也把大量鈣離子和溶液中析出的Ca(OH)2粒子吸附到顆粒周圍，使礦物顆粒一晶格邊緣斷鏈所產(chǎn)生的電荷吸附鈣離子來取得平衡，形成石灰的水化物在膨脹土礦物顆粒表面聚集，其作用過程與Ca(OH)2的硬化過程同時進行。

具有擴張型晶體的蒙脫石類礦物，其離子交換量很大，易于和生石灰發(fā)生陽離子交換，從而限制了礦物的脹縮性，聚集和粘結在礦物表面的Ca(OH)2，經(jīng)硬化結晶，形成一種防止膨脹土顆粒內(nèi)水外散和外水內(nèi)侵的固化層，其結果使膨脹土減弱親水性，自身穩(wěn)定性增加，石灰土試件達到一定的力學強度。當膨脹土中加入石灰以后，其擊實土樣結構形態(tài)多為團粒較大的集粒結構和基質(zhì)狀結構，這類結構也不利于吸水膨脹，因而用石灰處理后的石灰土的膨脹性也就得到了改良。利用生石灰改良含水量偏大的膨脹土也有比較理想的效果，生石灰在轉化為熟石灰的過程中，要吸收大量水分，同時產(chǎn)生熱量，使土體中水分蒸發(fā)，降低土體含水量，有利于施工。但生石灰不易保存，施工時仍多以熟石灰為主。

（2）水泥類改良劑

水泥對膨脹土的固化，主要有以下幾個方面的作用：a)水泥水化反應產(chǎn)生的C-S-H和C-A-H凝膠，附著在土顆粒表面，具有較強的膠結力，并形成了Ca(OH)2；b)Ca2+與土顆粒表面吸附離子發(fā)生陽離子交換反應，使土顆粒親水性能降低和團粒化，增加膨脹土的水穩(wěn)定性；c) Ca2+、OH滲透進入土顆粒內(nèi)部，與粘土礦物發(fā)生物理化學反應，繼續(xù)生成上述膠凝物質(zhì)，可減少親水粘土礦物的含量，并提高土顆粒間的連接強度[18]。

許多研究表明，隨著水泥摻量增加，固化膨脹土強度有一定增加。但因水泥水化反應的體積縮減和水化作用消耗粘粒吸附水而引起干燥收縮，當水泥摻量超過6％時，穩(wěn)定土的裂縫將顯著增加。隨著水泥的摻量增加，穩(wěn)定土的收縮性能變差，而且固化土的經(jīng)濟成本直線上升，因此考慮固化效果和經(jīng)濟成本，固化膨脹土的水泥摻量一般在4％～10％之間。

（3）工業(yè)廢渣類改良劑

粉煤灰、礦渣等工業(yè)廢渣配合石灰、水泥也常被用來固化膨脹土，由于工業(yè)廢渣在石灰、水泥水化的堿性環(huán)境中具有潛在水化活性，人們從經(jīng)濟和環(huán)保角度出發(fā)，用其來固化、穩(wěn)定土體其固化機理與石灰類、水泥類固化劑類似。用工業(yè)廢渣加固膨脹土，最大的優(yōu)點是比較經(jīng)濟和環(huán)保，但其早期強度不高，而且通常需要較大的摻量。

6.2有機類改良劑

（1）有機高分子改良劑

有機高分子化合物是利用有機聚合物的聚合反應實現(xiàn)對土的固化增強，常用的此類改良劑有丙烯酸鹽系列、聚液態(tài)丁二烯等。有機高分子類改良劑由于聚合物與土顆粒中粘土礦物一般不發(fā)生反應，其固化膨脹土的作用主要是在土中進行聚合反應，經(jīng)過鏈的引發(fā)、鏈的增長等過程，使液狀丙烯酸鹽聚合成不溶于水的網(wǎng)狀高分子凝膠體，這樣土顆粒就被強度高、有塑性的鏈包圍，形成一個空間網(wǎng)，形成土顆粒-聚合物-土顆粒的結構，這一結構可提高土顆粒間連結強度，使土體具有較高強度和變形率，表現(xiàn)為土的抗拉、抗剪和單軸抗壓強度提高。

（2）表面活性劑改良劑

表面活性劑作為一種新興的改良材料與前面提到的各種改良劑比起來有較大的優(yōu)勢。主要表現(xiàn)在其改良效率高，施加方便，旌工比較簡單，而且改良周期較短，能縮短施工時間，節(jié)省施工成本，再者大部分的表面活性劑都是無毒性的，也很環(huán)?！，F(xiàn)在國內(nèi)外很多學者都開始做以表面活性劑作土壤固化劑的研發(fā)工作并已初有成效[19]。

7膨脹土的危害、防治

7.1膨脹土病害類型

（1）膨脹土邊坡

膨脹土邊坡不穩(wěn)定，地基會產(chǎn)生水平向和垂直向的變形，坡地上的建筑物損壞要比平地上更嚴重。另外，膨脹土的脹縮性除使邊坡房屋發(fā)生開裂、傾斜外，還會使公路路基發(fā)生破壞，路塹產(chǎn)生淺層滑坡和表面溜坍，路堤邊坡發(fā)生坡角坍滑、腰部潰爬、路肩錯落滑坍等，涵洞、橋梁等剛性結構物產(chǎn)生不均勻沉降，導致開裂等。

（2）膨脹土地基

在地勘初始過程中，由于膨脹土一般強度較高壓縮性低，因此易被誤認為是建筑性能較好的地基土。隨季節(jié)性氣候的變化而反復不斷地產(chǎn)生不均勻的升降，而使建在膨脹土地基上的建筑物開裂遭到破壞。建筑物的開裂破壞具有地區(qū)性成群出現(xiàn)的特點，建筑物裂縫隨氣候變化不停地張開和閉合。并以低層磚混結構損壞最為嚴重，因為這類建筑物房屋質(zhì)量輕，整體結構性較差且基礎埋置淺、地基土易受外界環(huán)境變化的影響而產(chǎn)生脹縮變形。

7.2膨脹土病害的防治措施

在膨脹土地基上進行工程建設，應根據(jù)當?shù)氐臍夂驐l件、地基脹縮等級、場地工程地質(zhì)和水文條件，結合當?shù)亟ㄖ┕そ?jīng)驗，因地制宜避免大開挖，依山就勢建筑，并采取綜合措施。

（1）路基邊坡方面可采取的措施

①加強隔水，做好排水。路塹邊坡或切坡建房時，應及早封閉，做好排水工作。施工時，注意工程用水和雨水的排泄，減少對基坑的浸泡時間；

②支擋防護。對不高的邊坡，采取輕型防護，如方格骨架護坡、草皮護坡等；對較高邊坡，采用擋護結合或分級擋護；

③改良土壤。用砂、碎石屑與膨脹土拌和，回填、夯實邊坡。

（2）建筑物地基及基礎方面措施

①換土墊層

將膨脹土全部或部分挖掉，換填非膨脹黏性土、砂、碎石墊層，并作好排水輔助措施。其作用主要是抑制膨脹土的升降變形引起的危害，減小地基脹縮變形和調(diào)節(jié)膨脹土地基沉降量。該方法施工工藝簡單，可就地取材，是處理膨脹土地基的一種較為適用和經(jīng)濟的方法。

②增大基礎埋置深度

其作用為：相應減小膨脹土厚度；增大基礎面以上土的自重；加大基礎與土的摩擦力；增大至基底的滲透距離和改變蒸發(fā)條件，致使地溫和濕度的變化較穩(wěn)定；

③樁基礎

樁基礎應穿透膨脹土層，使樁尖進入非膨脹土層，或進入大氣影響急劇層以下的。

④濕度控制法

通過控制膨脹土含水量的變化,保持地基中的水分少受蒸發(fā)及降雨入滲的影響,從而抑制地基的脹縮變形。目前比較成功的保濕方法有:預浸水法、暗溝保濕法、帳幕保濕法和全封閉法[14]。

⑤壓實控制法

用機械方法將膨脹土壓實到所需要的狀態(tài)，充分利用膨脹土的強度與脹縮特性隨含水量、干密度及荷載應力水平的變化規(guī)律,盡，量增大擊實膨脹土的強度指標，是一種處理弱膨脹土較為理想的方法。

⑥土質(zhì)改良法

利用物理改良或化學改良加固機理，通過改變膨脹土的物質(zhì)組成結構和其物理力學性質(zhì)，集成化學改良土水穩(wěn)定性較好、有較大的凝聚力和物理改良材料有較高內(nèi)摩擦角及無脹縮性的優(yōu)勢，達到強化膨脹土的土質(zhì)改良效果。該法常充分利用一些固體廢棄物與價格低廉的材料，如粉煤灰、礦渣與砂礫石等，有利于環(huán)境保護，且改良質(zhì)量良好，得到了工程界的普遍重視。

8 結論

本文簡要總結了膨脹土近年的研究進展及研究方向。文中第一部分主要介紹了膨脹土的分布及成因類型，以期對膨脹土有初步的了解，第二、三部分簡要講述了膨脹土的結構及判別分類，后闡述了膨脹土物理力學相關性質(zhì)、膨脹性及改良相關研究。最后例舉具體實例講述了膨脹土的危害及其防治。鑒于膨脹土的研究是一個復雜極其龐大的工程，本文只屬一般綜述性文章，只能就近年來有關膨脹土的研究作初步探索，以期今后在此基礎上有所突破。我國是世界上膨脹土危害較嚴重國家之一，目前很多對膨脹土的研究還處于定性階段，很多理論和技術都不太成熟，對膨脹土的研究挑戰(zhàn)還很多，后續(xù)研究還得加大力度。

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