濕陷性黃土地基的處理方法及應(yīng)用

(聞垣高速公路建設(shè)管理處，山西運(yùn)城 044000)

0 引言

濕陷性黃土地基在自身重量或一定的外界壓力下，在受到外界水浸泡后，土體的結(jié)構(gòu)被快速破壞，發(fā)生較明顯的濕陷性變形，進(jìn)而導(dǎo)致黃土地基發(fā)生下沉、強(qiáng)度減弱、穩(wěn)定性喪失等現(xiàn)象，會(huì)在一定程度上對(duì)公路工程的建設(shè)及養(yǎng)護(hù)造成很大不便，甚至可能造成較為嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)后果。

針對(duì)濕陷性黃土的濕陷性這一特點(diǎn)，本文分析工程中常用的處理方法，并且結(jié)合聞垣高速公路建設(shè)特點(diǎn)，介紹聞垣高速公路建設(shè)中濕陷性黃土處理情況。

1 濕陷性黃土分類及評(píng)價(jià)

1.1 濕陷性黃土地基分類

濕陷性黃土分為自重性濕陷與非自重性濕陷兩種。

當(dāng)濕陷性黃土地基遭遇水的浸濕后，在沒有任何外部荷載情況下，僅在黃土本身自重壓力的作用下而發(fā)生濕陷的，為自重濕陷性黃土地基;當(dāng)濕陷性黃土地基在遭遇水的浸濕后，需要外部荷載作用而發(fā)生濕陷的，稱為非自重濕陷性黃土地基。

1.2 黃土濕陷程度的評(píng)價(jià)

濕陷程度有兩種評(píng)價(jià)方法，即強(qiáng)烈程度和濕陷等級(jí)。

1)強(qiáng)烈程度。

依照規(guī)定壓力下測到的濕陷系數(shù)按0.03，0.07劃分為輕微濕陷、中等濕陷和強(qiáng)烈濕陷。

2)濕陷等級(jí)。

依據(jù)規(guī)定厚度進(jìn)行計(jì)算，按照小于15 cm，15 cm～35 cm(或40 cm)，大于40 cm分為Ⅰ級(jí)，Ⅱ級(jí)，Ⅲ級(jí)共三個(gè)等級(jí)。

2 常用的幾種濕陷性黃土路基處理方法

2.1 換填灰土處理法

依照測定的濕陷性土層厚度，將其全部挖除后采用灰土進(jìn)行分層夯實(shí)回填，采用低壓縮性高強(qiáng)度的灰土進(jìn)行換填處理，換填的厚度一般為1.0 m ～3.0 m。

換填灰土法是一種常用的濕陷性處理方法，主要原理為消除換填范圍內(nèi)的濕陷性，避免或減輕因路基附加壓力產(chǎn)生的濕陷，并可以使路基自重性濕陷不易表現(xiàn)出來。

2.2 夯實(shí)處理法

夯實(shí)法是指采用夯擊的手段使地表一定深度的土層達(dá)到密實(shí)狀態(tài)，進(jìn)而減輕路基的濕陷性。一般情況下，濕陷性厚度為1 m～2 m時(shí)，采用重錘夯實(shí)法;濕陷性厚度為3 m～6 m時(shí)，采用強(qiáng)夯法。

夯實(shí)的能量級(jí)越大，沉降量越大，其土層的密實(shí)程度也就越大，一般情況下強(qiáng)夯法以最后兩擊平均沉降量不大于5 cm、重夯法以最后兩擊平均沉降量不大于2 cm作為夯實(shí)標(biāo)準(zhǔn)。

由于夯實(shí)法在路基夯實(shí)過程中會(huì)產(chǎn)生一定的沖擊波，在一定程度上會(huì)對(duì)周圍環(huán)境產(chǎn)生影響，因此在施工過程中應(yīng)盡量注意施工場地與建筑物的安全距離或增加隔振溝等方法以降低對(duì)環(huán)境的影響。

2.3 擠密樁處理法

擠密樁處理法是用沖擊或振動(dòng)方法，把圓柱形鋼質(zhì)樁管打入地基形成樁孔，通過在樁孔內(nèi)采用素土、灰土、粉煤灰、石灰土等物料的回填、夯實(shí)來加固路基。該方法可以消除濕陷性路基淺層、深層或全部的濕陷性。

灰土、素土等擠密處理法可以用于處理地下水位以上的濕陷性黃土等地基，地基處理厚度可達(dá)5 m～20 m。通常以消除地基濕陷性為目的時(shí)，采用素土擠密樁法;以增強(qiáng)或提高地基承載力為目的時(shí)，采用灰土擠密樁法。當(dāng)?shù)鼗梁砍^24%、飽和度超過65%時(shí)，不宜選用灰土或素土擠密樁法。

3 聞垣高速公路濕陷性地基處理情況

3.1 分布情況

聞垣高速公路建設(shè)項(xiàng)目濕陷性黃土主要分布在黃土沖溝與丘陵組合區(qū)和黃土塬上，全線主要有K4+532～K9+400，K11+500～K13+000，K46+030.877 ～ K51+140，K57+760 ～ K64+710，K78+410～K79+770等段落存在濕陷性。地層主要為風(fēng)積形成的Q3黃土;巖性主要如下:上部為褐黃色亞粘土，厚度在1 m～3 m;下部為含鈣質(zhì)結(jié)核層的褐黃～棕黃色亞粘土，厚度1 m～10 m不等，另外，在河流的一級(jí)階地和河漫灘存在Q4黃土，厚度一般在7 m之內(nèi)。采用探井取樣，室內(nèi)雙線法試驗(yàn)，查明沿線黃土的濕陷性。計(jì)算自重濕陷量0 mm～55.9 mm，小于70 mm，濕陷類型為非自重濕陷性場地，總濕陷量74 mm～637.5 mm，濕陷等級(jí)為Ⅰ級(jí)～Ⅱ級(jí)。一般而言，溝底濕陷土層厚度大，約7 m，濕陷類型為非自重濕陷，濕陷等級(jí)Ⅰ級(jí)～Ⅱ級(jí);梁上或塬上濕陷土層厚度小，約2 m～5 m，濕陷類型為非自重濕陷，濕陷等級(jí)為Ⅰ級(jí)。

3.2 施工圖設(shè)計(jì)中濕陷性黃土處理方法介紹

根據(jù)濕陷性土區(qū)的勘察資料和試驗(yàn)資料，根據(jù)濕陷性黃土的類型、等級(jí)和濕陷性黃土的厚度以及路堤的高度采用不同的處理措施:

1)對(duì)于濕陷等級(jí)為自重的地段，原地面采取強(qiáng)夯處理;

2)對(duì)于濕陷等級(jí)為非自重的地段，當(dāng)濕陷性黃土的厚度大于6 m時(shí)，原地面采用強(qiáng)夯進(jìn)行處理，當(dāng)濕陷性黃土的厚度小于6 m時(shí)，原地面重錘夯實(shí)，增加土體的密實(shí)度使土體擠密，減小孔隙比，從而確保路堤的穩(wěn)定性;

3)Ⅰ級(jí)～Ⅱ級(jí)非自重濕陷性黃土和Ⅰ級(jí)～Ⅲ級(jí)自重濕陷性黃土路段與橋臺(tái)或大于6 m的高擋墻連接的路堤段采用強(qiáng)夯或灰土擠密樁處理，以消除地基全部濕陷量或穿透全部濕陷性土層要求。

3.3 處理方法

聞垣高速公路建設(shè)中主要采用強(qiáng)夯法施工來處理濕陷性黃土地基。設(shè)計(jì)文件中，對(duì)強(qiáng)夯處理的有關(guān)規(guī)定“強(qiáng)夯采用1000 kN·m的夯擊能以梅花形夯擊，可采用1.6倍錘徑左右的點(diǎn)距。開工前應(yīng)根據(jù)初步確定的參數(shù)，在現(xiàn)場有代表性的地方試夯，與夯前測試數(shù)據(jù)對(duì)比，根據(jù)強(qiáng)夯效果，確定工程采用的各項(xiàng)強(qiáng)夯參數(shù)?！?/p>

3.4 試驗(yàn)段情況及小結(jié)

3.4.1 試驗(yàn)段情況

施工中重點(diǎn)選擇了K12+520～K12+620共100 m，分5段，每段20 cm進(jìn)行強(qiáng)夯法施工試驗(yàn)段。強(qiáng)夯采用1000 kN·m的夯擊能以梅花形夯擊，控制參數(shù)以最后兩擊的平均夯沉量不大于5 cm為準(zhǔn)。夯擊后壓實(shí)度檢測情況見表1，強(qiáng)夯前后沉降量數(shù)據(jù)見表2。

表1 夯擊后壓實(shí)度檢測情況 %

表2 強(qiáng)夯前后沉降量數(shù)據(jù) m

3.4.2 試驗(yàn)段小結(jié)

經(jīng)過對(duì)K12+520～K12+620段進(jìn)行強(qiáng)夯法施工試驗(yàn)，總結(jié)出聞垣高速公路濕陷性地基處理中強(qiáng)夯法施工宜采用1000 kN·m的夯擊能以梅花形夯擊，夯擊次數(shù)宜為6擊，夯后沉降量應(yīng)保持為42 cm左右。

4 結(jié)語

為確保地基穩(wěn)定和耐久，必須對(duì)濕陷性黃土地基進(jìn)行處理，從而降低或減輕濕陷性程度。強(qiáng)夯法、換填法、擠密樁法等方法是目前處理濕陷性黃土地基的幾種主要方法，綜合比較這幾種處理方案，以及在聞垣高速公路建設(shè)中的實(shí)際應(yīng)用，認(rèn)為強(qiáng)夯法施工短、見效快、工藝簡單，且經(jīng)濟(jì)實(shí)用，是處理濕陷性黃土地基較好的方法。

［1］魏春龍，劉 捷，李林林.濕陷性黃土路基處理方法分析與綜合評(píng)價(jià)［J］.山西建筑，2008，34(36):280-282.

［2］周志軍，楊榮尚，任 毅.濕陷性黃土地區(qū)公路地基處理技術(shù)研究［J］.中外公路，2007，27(4):195-196.