一种处理膨胀土边坡的EPS改良土及施工方法技术领域
本发明属于岩土工程技术领域，特别涉及一种处理膨胀土边坡的EPS改良土及施工方法。
背景技术
膨胀土含有蒙脱石、伊利石等强亲水性矿物，遇水会膨胀软化，失水会收缩开裂，而且其裂隙发育，性质及其不稳定，素有“隐藏的灾害”、“难对付的土”之称。膨胀土在我国分布广泛，遍及西南、西北、东南沿海等地区，其周期性胀缩变形特性给工程建设带来严重的影响，特别是膨胀土边坡极其不稳定，一旦发生失稳破坏，将造成巨大的经济损失。
由于膨胀土边坡的破坏机理与一般土坡不尽相同，一般土坡的处治措施用来处治膨胀土坡效果不理想。目前处理膨胀土边坡的方法有换土、改良土质和预浸水等。换土即挖除膨胀土，换填非膨胀土或砂砾，这直接改变了土体的物质成分，降低有效蒙脱石含量，减弱或消除膨胀性，但该方法工程量较大，必须停车断道，而且挖除的膨胀土需另外处置。改良土质就是利用石灰、水泥或其他固化材料通过与膨胀土的物理化学作用进行膨胀土的改良处理，以达到降低膨胀土潜势，增加强度和提高水稳定性的目的，但是此方法的缺点是在施工过程中容易产生收缩裂缝。预浸水就是施工前使土加水变湿而膨胀，并在土中维持高含水率，则土将基本上保持不变，因而不会导致结构破坏，但施工结束后，土体仍有可能继续膨胀，导致膨胀量难以控制，且此方法需要的浸泡时间通常为1-2个月，应用起来耽误工期。
发明内容
为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种处理膨胀土边坡的EPS改良土及施工方法，本发明的EPS改良膨胀土具有密度小、强度高、胀缩变形小、施工工期短、可就地取材和可利用废弃物等优点。一方面可有效地提高膨胀土强度，解决膨胀土的胀缩变形问题；另一方面，回填边坡的EPS改良膨胀土重量轻且自立性好，可减小边坡的下滑力，从而保证膨胀土边坡的稳定性。
本发明所采取的技术方案是：
一种处理膨胀土边坡的EPS改良土，将聚苯乙烯泡沫颗粒、挖除的膨胀土、水泥和水按一定比例搅拌均匀形成混合土，聚苯乙烯泡沫颗粒、水泥和水与膨胀土的质量百分比分别为2%-4%，8%-16%，60%-80%。
所使用的EPS泡沫颗粒可以为预发泡的聚苯乙烯泡沫颗粒或粉碎的废弃聚苯乙烯包装泡沫颗粒。
所使用的EPS泡沫颗粒粒径为1-5mm，颗粒堆积密度为0.01-0.02g/cm3，纯颗粒密度为0.02-0.03g/cm3。
本发明术语“颗粒堆积密度”是指颗粒在自然堆积状态下，单位体积所具有的质量；本发明术语“纯颗粒密度”是指颗粒质量与颗粒所占的体积之比。
所述处理膨胀土边坡的EPS改良土中聚苯乙烯泡沫颗粒、水泥和水与膨胀土的质量百分比分别优选为4%，16%，80%。
所述处理膨胀土边坡的EPS改良土中聚苯乙烯泡沫颗粒、水泥和水与膨胀土的质量百分比分别优选为4%，12%，70%。
利用所述EPS改良土处理膨胀土边坡的施工方法，现场施工时要避开雨季和大风天气，包括以下施工步骤：
1）挖除膨胀土；
2）按配比将挖除的膨胀土、水和水泥放入搅拌机中混合搅拌，直至形成均匀流动的浆体；
3）在浆体中加入配比所需的EPS泡沫颗粒，继续搅拌均匀形成EPS改良膨胀土；
4）将挖除的部分膨胀土边坡用EPS改良膨胀土进行回填浇筑施工；
5）用挖机铲斗拍实，不要过度压实，压紧便好，以免出现大量EPS泡沫颗粒被压至变形的现象；
6）施工结束后进行洒水保湿养护7天。
步骤1）中采用分阶梯式挖除膨胀土。
膨胀土由于含有亲水性强的蒙脱石等粘土矿物，遇水会膨胀，失水会收缩。膨胀土中加入水泥，会产生固化作用并形成胶结结构和牢固的空间网状结构，从而减少膨胀土的裂隙；加入水泥，改变了双电层结构，减小结合水膜的厚度，降低粘土矿物的表面活性，减弱膨胀土吸湿持水能力，从而降低膨胀土的亲水能力而缓和膨胀土的胀缩性；EPS泡沫颗粒弹性模量小，弹性变形范围大，膨胀土吸水膨胀时EPS泡沫颗粒可以弹性压缩吸收能量，失水收缩时EPS泡沫颗粒又回弹释放能量，从而宏观上减弱甚至消除膨胀土的胀缩性；由于加入轻质的EPS泡沫颗粒，置换了部分土颗粒，形成的EPS改良膨胀土用于边坡回填土，可减轻荷重，减小下滑力，从而降低滑坡的风险。所述的EPS改良膨胀土具有密度小、强度高、胀缩变形小、施工工期短、可就地取材、可利用废弃物等优点，可以有效解决膨胀土边坡的失稳问题，可广泛应用于土木、水利和交通等工程领域。
本发明的有益效果是：
（1）制成的EPS改良膨胀土，密度较膨胀土要小得多，因此能减轻边坡荷重，增强边坡稳定性；
（2）制成的EPS改良膨胀土，由于添加了水泥，可以改变膨胀土的内部结构，并形成胶结结构和空间网状结构，从而减轻膨胀土的胀缩性；
（3）EPS改良膨胀土成形快，可大大缩短工期；
（4）EPS泡沫颗粒可采用废弃聚苯乙烯包装泡沫，可以废物利用，符合可持续发展的理念；
（5）EPS改良膨胀土的制作可就地取材，充分利用可能弃之的膨胀土，EPS改良土技术能够显著减小膨胀土的自由膨胀率和密度。
附图说明
图1-待处理的膨胀土边坡示意图；
图2-处理膨胀土边坡的EPS改良土筑路填土示意图；
其中，1-地面，2-膨胀土体，3-边坡支护结构，4-EPS改良土。
具体实施方式
以下以处理膨胀土边坡（见图1）为例，阐述具体的施工方法，是对本发明的具体说明，不应看作是对本发明的限定。
实施例1
一种处理膨胀土边坡的EPS改良土，将挖除的膨胀土、水和水泥放入稳定土拌和机中进行充分搅拌混合，形成均匀流动的浆体；将EPS泡沫颗粒添加到已经搅拌均匀的浆体中，继续搅拌均匀得到EPS改良膨胀土；本实施例所采用的EPS泡沫颗粒粒径为1-5mm，颗粒堆积密度为0.01-0.02g/cm3，纯颗粒密度为0.02-0.03g/cm3。所述EPS聚苯乙烯泡沫颗粒为预发泡的聚苯乙烯泡沫颗粒。
试验配比及EPS改良膨胀土的自由膨胀率减少率和密度减小率如表1所示（注：自由膨胀率减少率和密度减小率指相比未处理膨胀土时相对应的自由膨胀率和密度减小的百分比）。从表中可以看出，EPS改良土技术能够显著减小膨胀土的自由膨胀率和密度。
表1自由膨胀率减少率和密度减小率
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实施例2
在本实施方案中，所述的膨胀土为边坡挖除的膨胀土；水泥为强度为42.5MPa的硅酸盐水泥；EPS泡沫颗粒为预发泡的聚苯乙烯泡沫颗粒，颗粒粒径为1-5mm，颗粒堆积密度为0.01-0.02g/cm3，纯颗粒密度为0.02-0.03g/cm3。
施工机械有1台PC200挖机和1台300t/h连续式稳定土拌和机。
处理膨胀土边坡的EPS改良土，由聚苯乙烯泡沫颗粒、膨胀土、水泥和水按比例搅拌均匀形成，其中聚苯乙烯泡沫颗粒、水泥和水与膨胀土的质量百分比分别为2%，8%，60%（即聚苯乙烯泡沫颗粒2份、水泥8份、水60份，膨胀土100份）。
施工方法如下：
用挖机按图2所示分阶梯式挖除膨胀土；按图2所示进行边坡支护结构的施工；按配比将挖除的膨胀土、水和水泥放入稳定土拌和机中进行充分搅拌混合，形成均匀流动的浆体；将EPS泡沫颗粒添加到已经搅拌均匀的浆体中，继续搅拌均匀得到EPS改良膨胀土；用泵将EPS改良膨胀土压送到施工作业面，将挖除的部分膨胀土边坡用EPS改良膨胀土进行浇筑施工；用挖机铲斗拍实，不要过度压实，压紧便好，以免出现大量EPS泡沫颗粒被压至变形的现象；进行洒水保湿养护7天；进行路面层的施工。
当采用实施例中的配比，即聚苯乙烯泡沫颗粒、水泥和水与膨胀土的质量百分比分别为2%，8%，60%时，EPS改良土与未处理的膨胀土相比，自由膨胀率减少了55.8%，密度减少了12.2%。在保证混合土强度的前提下，实施例中的边坡相比普通膨胀土边坡具有更强的稳定性。