黃土路基施工技術(shù)淺談

趙 魁

1 項(xiàng)目概況

太原至佳縣高速公路是山西省高速公路網(wǎng)規(guī)劃中“人字骨架、九橫九環(huán)”第四橫的重要組成部分，是山西省西接陜甘寧、東承環(huán)渤海經(jīng)濟(jì)帶的交通大通道，也是呂梁市規(guī)劃的“十一五”公路重點(diǎn)建設(shè)項(xiàng)目。東起太原市尖草坪區(qū)，西至?xí)x陜交界佳縣黃河大橋，穿越太原、忻州、呂梁3市7縣區(qū)，全長214km。沿線濕陷性黃土不良地質(zhì)分布范圍大，采用濕陷性黃土填筑路堤施工不當(dāng)，常常發(fā)生很大的下沉量，引起路堤失穩(wěn)，特別是高路堤地段及橋頭路堤段，黃土地基處理是保證路基工程質(zhì)量的關(guān)鍵。

2 施工技術(shù)

2.1 一般黃土路基施工技術(shù)

2.1.1 黃土路塹施工

當(dāng)控制接近設(shè)計(jì)標(biāo)高時(shí)，對路基面以下路床部分的土基強(qiáng)度和密度進(jìn)行檢測，路床頂面以下0cm～30cm范圍內(nèi)壓實(shí)度大于96%。如密實(shí)度不夠，土質(zhì)不適用，應(yīng)挖出換填，分層碾壓以達(dá)到設(shè)計(jì)要求。如為堅(jiān)實(shí)穩(wěn)定的黃土，達(dá)到路床強(qiáng)度要求，可不處理，但必須作好兩側(cè)的排水設(shè)施。路塹頂部靠山側(cè)要作好排水工程，將地表水、地下水引入有防滲層的地溝中排走。

2.1.2 路堤填筑施工

1)填料:新老黃土均可選擇為路堤填料，但老黃土透水性差，干濕難以調(diào)節(jié)，大塊土料不易粉碎，使用前通過試驗(yàn)決定處理措施，新黃土為良好填料，露地填料應(yīng)采用充分?jǐn)_動(dòng)的土，大于10cm的塊料要打碎。2)土的含水量由于施工季節(jié)不同而異，根據(jù)冬春兩個(gè)季節(jié)在現(xiàn)場取樣試驗(yàn)結(jié)果，天然黃土含水量一般大于其最佳含水量，施工時(shí)應(yīng)根據(jù)壓實(shí)度和含水量雙指標(biāo)控制，填料含水量應(yīng)比最佳含水量大2%，不滿足要求時(shí)應(yīng)晾曬風(fēng)干或?yàn)⑺幚怼?)壓實(shí):黃土地區(qū)路基壓實(shí)采用重型(＞15 t)壓實(shí)機(jī)具，松鋪厚度25cm～30cm，如采用50 t特重壓路機(jī)時(shí)，松鋪厚度可以為40cm，準(zhǔn)確控制松鋪厚度是保證壓實(shí)度的前提。采用振動(dòng)壓路機(jī)時(shí)，第一遍不振動(dòng)靜壓，然后先慢后快，由弱振至強(qiáng)振，在碾壓時(shí)需嚴(yán)格掌握土的含水量，一般要求在最佳含水量+2% ～0%即可，在大功率壓實(shí)機(jī)械的作用下，壓實(shí)效率會(huì)更好一些。4)黃土路堤特別是高路堤，常在填挖交界處產(chǎn)生裂縫，除了因路基土體沉陷、結(jié)合處被挖開外，結(jié)合面處理不當(dāng)也是一個(gè)原因。由于黃土常顯陡立狀態(tài)，無法開挖結(jié)合臺(tái)階，施工中常用的方法有:挖路塹(一般控制在10cm以內(nèi))超挖一定深度，然后與填方路基一起回填至設(shè)計(jì)標(biāo)高，此部位也可以回填1 m～2 m時(shí)，再用重錘夯實(shí)，夯位應(yīng)緊靠，間隙不得大于15cm，第二遍夯位應(yīng)壓在首遍夯位的縫隙上，如此依次夯實(shí)。5)為了確保高路堤路基邊緣部分的壓實(shí)，通常每側(cè)加寬30cm～50cm(底層為了不受水的侵蝕，還應(yīng)稍寬一些)，路堤完工后進(jìn)行刷坡，刷坡高度70cm～100cm，然后做一些外側(cè)的護(hù)坡道。6)黃土路堤的邊坡易受到雨水沖刷，施工防水非常重要。邊坡成型后的路堤邊坡要及時(shí)拍緊、整平、刷順，邊坡防護(hù)工程應(yīng)在路堤成型后隨即開始施工，雨季前完成。7)對填高大于20m的高填路堤預(yù)留施工后的沉降量，施工時(shí)對高填路堤進(jìn)行沉降觀測，在路基橫斷面預(yù)留一定寬度，以便下沉后，后補(bǔ)的填方斷面不小于設(shè)計(jì)寬度。

2.1.3 大沖溝填筑施工

黃土地區(qū)沖溝發(fā)育，常會(huì)遇到深達(dá)20m～30m的沖溝，給正常施工帶來許多困難，通常的處置方法有:

在大溝兩側(cè)適當(dāng)位置，用推土機(jī)開辟簡易便道，將推土機(jī)、裝載機(jī)、振動(dòng)壓路機(jī)各一臺(tái)運(yùn)至溝底，便道土方有時(shí)會(huì)很大，但也是必要的。用推土機(jī)，人工將溝底所有樹根，雜草有機(jī)物及表土清除干凈，坑穴要分層填至原地面，不能隨意用推土機(jī)填平。用自卸車倒土至邊溝，用推土機(jī)向溝下推，下面用裝載機(jī)布土，推土機(jī)和人工整平，用凸輪振動(dòng)壓路機(jī)碾壓不少于8遍，壓實(shí)厚度控制在20cm以內(nèi)。當(dāng)大溝填到一定厚度，可將原施工便道進(jìn)行整修，使其縱坡不小于10%。自卸汽車可直接開到溝下卸土，此外，如有100m左右的作業(yè)長度可用平地機(jī)平整。同時(shí)用50 t拖碾振動(dòng)碾壓密實(shí)。

2.1.4 排水施工

黃土地區(qū)應(yīng)特別注意加強(qiáng)路基排水，對地表水應(yīng)采取攔截分散、防沖、防滲措施，根據(jù)要求做好排水設(shè)施，將水迅速引離路基，在填挖交界處引出邊溝要盡量遠(yuǎn)離路基坡腳，施工中常出現(xiàn)邊溝剛挖好，一場雨水使邊溝淤密，邊溝和坡腳出現(xiàn)積水，邊溝要及時(shí)砌筑，出口要加固。水最好引入涵洞或橋下。

濕陷性黃土路基的地下排水設(shè)施，按設(shè)計(jì)要求加固并做好防滲措施，黃土陷穴具有很大的危害性，處理陷穴一定要查清陷穴內(nèi)水的來源，施工中先切斷水源，再處理陷穴，陷穴處理方法有回填法、灌砂法、灌漿法。

2.2 濕陷性黃土處理技術(shù)

2.2.1 重夯法處理濕陷性黃土

適用等級為Ⅰ級～Ⅱ級非自重濕陷性黃土。

重夯夯錘的形狀采用圓臺(tái)形，可用C20鋼筋混凝土制作，其底部可填充并設(shè)置鋼底板以降低重心。夯錘重量不宜小于2 t，錘底直徑一般為1.2 m～1.4 m，錘底面靜壓力控制在20kPa以上，落距一般控制在5 m～10m之間。最后下沉量(最后兩擊平均下沉量)不應(yīng)大于20mm，以此作為控制夯停的標(biāo)準(zhǔn)。重夯施工參數(shù)一般通過試夯確定，一般夯擊約2遍～3遍，每遍每點(diǎn)5擊～6擊。在排水不良，路基附近有可能積水的地段增設(shè)隔水墻，隔水墻設(shè)置在自然地勢較高的路基一側(cè)。

那是我三年級的暑假，我們要去婆婆家，在那兒，婆婆總喜歡帶我去村子里游玩，去跟我差不多大的孩子玩。正因?yàn)檫@樣，我和那兒的朋友組成了一個(gè)小隊(duì)，叫作“虎牙小隊(duì)”，這名字可不得了，在村子里可是大名鼎鼎，哪里有我們，哪里就有事情發(fā)生。我們這小隊(duì)可是出了名的頑皮。這次，我早早地吃完了午飯，就去找他們玩了。

2.2.2 強(qiáng)夯法處理濕陷性黃土

其適用等級為Ⅱ級以上自重濕陷性黃土。

強(qiáng)夯采用主夯、副夯、全幅滿夯的次序進(jìn)行。主夯點(diǎn)、副夯點(diǎn)按正方形布置(每4個(gè)主夯點(diǎn)正中夾一副夯點(diǎn)，每遍每點(diǎn)夯擊數(shù)主要通過現(xiàn)場試夯確定)。設(shè)計(jì)按每遍6擊計(jì)算。最后一遍為低能量滿夯，夯錘落距一般為4 m～6 m，并互相搭夯不小于1/2夯痕。每遍時(shí)間間隔不小于1周。

施工前按設(shè)計(jì)要求在現(xiàn)場選擇有代表性的地區(qū)進(jìn)行試夯，以取得相應(yīng)的技術(shù)參數(shù)指導(dǎo)大面積施工。對Ⅱ級自重濕陷性黃土，單點(diǎn)夯擊能一般路基為1000 kN·m，橋頭路基與高路堤為2000 kN·m。對Ⅲ級自重濕陷性黃土，一般路基為2000 kN·m，橋頭路基與高路堤為3000 kN·m。強(qiáng)夯處理完畢后，最后兩擊平均夯沉量不大于5cm，否則應(yīng)增加夯擊遍數(shù)。強(qiáng)夯夯錘的形狀采用圓臺(tái)形，夯錘重量一般為10 t～20 t，錘底直徑一般為2.3 m～2.8 m，錘底面靜壓力控制在25kPa～40kPa以上，落距一般控制在10m～20m之間。夯點(diǎn)中距一般為錘底直徑的1.5倍～2.2倍。在排水不良，路基附近可能有積水的地段增設(shè)隔水墻，隔水墻設(shè)置在自然地勢較高的一側(cè)。

2.2.3 換填法濕陷性黃土處理技術(shù)

村莊附近不能采用重夯或強(qiáng)夯的濕陷性黃土，采用二八灰土換填。對Ⅰ級濕陷性黃土，換填深度0.5 m，對Ⅱ級濕陷性黃土，換填深度0.7 m，對Ⅲ級濕陷性黃土，換填深度0.8 m。

2.3 特殊地段處理技術(shù)

2.3.1 橋頭路基處理

1)重夯加灰土墊層處理。適用于Ⅰ級～Ⅱ級非自重濕陷性黃土，橋梁及主線上跨分離式立交處理長度每側(cè)20m。地基處理范圍:橫向每側(cè)應(yīng)在路基坡腳外不小于3 m，縱向處理至橋頭錐坡坡腳外3 m，重夯完成后在臺(tái)背基底設(shè)置30cm厚20%灰土墊層。重夯應(yīng)在墩臺(tái)施工前進(jìn)行。對需加固的橋頭堤岸，應(yīng)在重夯和橋梁墩臺(tái)施工完畢后再進(jìn)行加固施工。

2)采用強(qiáng)夯法處理。適用Ⅱ級及以上自重濕陷性黃土，強(qiáng)夯應(yīng)在墩臺(tái)施工前進(jìn)行。對需加固的橋頭堤岸，應(yīng)在強(qiáng)夯和橋梁墩臺(tái)施工完畢后再進(jìn)行加固施工。橋梁及主線上跨分離式立交處理長度每側(cè)50m。橋式通道、明涵處理長度每側(cè)30m，地基處理范圍:橫向每側(cè)應(yīng)在路基坡腳外不小于3 m，縱向處理至橋頭錐坡坡腳外3 m(橋式通道、明涵等采用擴(kuò)大基礎(chǔ)，基底全部處理)，重夯完成后在臺(tái)背基底設(shè)置30cm厚20%灰土墊層。

若施工地點(diǎn)有構(gòu)筑物，為避免強(qiáng)夯對構(gòu)筑物造成破壞，可根據(jù)具體情況在路堤坡腳處5 m外開挖臨時(shí)防震溝，施工完畢后再回填。

3)灰土擠密樁處理濕陷性橋頭地基。適用路線200m以內(nèi)存在民房，300m以內(nèi)存在窯洞而不能采用強(qiáng)夯處理路段。

灰土擠密樁優(yōu)先采用振動(dòng)沉管法，樁徑40cm，孔內(nèi)填料2:8灰土，分層夯填，成孔擠密分兩遍間隔進(jìn)行，嚴(yán)禁一排一排向前施工。設(shè)計(jì)要求灰土樁樁身的干密度不小于15.5 kN，樁間土干容重不小于15 kN/m，樁間土平均擠密系數(shù)不小于0.93，最小擠密系數(shù)不小于0.88，灰土采用過篩素土拌和熟石灰粉(三級以上塊灰，活性CaO+MgO含量不小于50%，現(xiàn)場消解過篩)，樁間距根據(jù)黃土干密度及要求達(dá)到的最大干密度來計(jì)算確定，樁長以消除地面以下5 m～10m以內(nèi)土層的濕陷性為原則，樁長從路面底部系50cm算。路床上部50cm換填2:8的灰土，壓實(shí)數(shù)96%。

灰土樁施工過程中及時(shí)抽檢填料的夯實(shí)質(zhì)量及樁孔傾斜度，施工完畢后檢測樁間土的含水量、干密度，擠密系數(shù)及濕陷系數(shù)，灰土樁的含水量和干密度。

2.3.2 涵洞基底處理

采用換填灰土墊層處理，換填采用平碾或羊足碾，輕型夯實(shí)機(jī)及壓路機(jī)分層填筑壓實(shí)，每層虛鋪20cm～30cm。

灰土應(yīng)結(jié)合現(xiàn)場試驗(yàn)，一般以2:8體積配合比配置，并要攪拌均勻;換填厚度原則上不超過1.5m，若超過1.5m，下部采用3%的灰土填筑。

材料要求:熟石灰粉質(zhì)量符合國家規(guī)定3級以上標(biāo)準(zhǔn)。儲(chǔ)存時(shí)間不得超過3個(gè)月。

2.3.3 黃土陷穴和窯洞處理

黃土陷穴預(yù)防主要是做好防水，對流向陷穴的地面水，采取攔截引排措施，對塹頂?shù)牧芽p和積水洼地，填平夯實(shí)，防止雨水下滲，對斜坡上的路堤，做好上側(cè)的排水工程，并填平夯實(shí)積水洼地;夯實(shí)表面土層，或鋪蓋不透水粘土，或在坡面上植樹種草。

對于路塹邊坡上的窯洞，采用漿砌片石封閉處理;對于挖方路基或填方基底距窯洞頂高度小于3m～5 m時(shí)，采用揭頂開挖，分層回填10%的灰土并夯實(shí)處理;填方基底距窯洞頂高度大于3 m～5m時(shí)，窯洞采用干砌片石回填。

3 處理效果分析與結(jié)論

太佳高速公路自2007年開工建設(shè)，2010年年底正式開通運(yùn)營。施工過程中建設(shè)單位、監(jiān)理嚴(yán)格質(zhì)量要求，施工單位按設(shè)計(jì)及規(guī)范施工，黃土路基施工質(zhì)量達(dá)到了預(yù)期效果，經(jīng)過近半年運(yùn)營，未出現(xiàn)嚴(yán)重橋頭跳車、路面沉陷等質(zhì)量問題。

4 體會(huì)

1)橋涵結(jié)構(gòu)物基礎(chǔ)及臺(tái)背回填范圍采用3000 kN·m的夯實(shí)能進(jìn)行強(qiáng)夯處理，能夠有效預(yù)防天然地基下沉。2)對濕陷性黃土，施工過程中要預(yù)埋沉降觀測設(shè)施，定期進(jìn)行沉降觀測，掌握路基沉降情況，根據(jù)沉降情況及時(shí)采取措施，確保路面結(jié)構(gòu)施工后不發(fā)生沉降。3)沿線取土坑距離路基坡腳邊緣不小于50m，取土場在路基施工及完工后均不允許有積水現(xiàn)象。

［1］阜新—朝陽高速公路段濕陷性黃土路基處理方法及效果［J］.吉林大學(xué)學(xué)報(bào)(地球科學(xué)版)，2008(1):13-14.

［2］侯巖峰.強(qiáng)夯法處理高速公路濕陷性黃土路基的研究［A］.中國公路學(xué)會(huì)2004年學(xué)術(shù)年會(huì)論文集［C］.2004.

［3］齊志強(qiáng).濕陷性黃土地基的處理方法［J］.山西建筑，2009，35(11):106-107.