淺談濕陷性黃土路基處理技術(shù)

張麗

【摘要】通過了解濕陷性黃土的工程特性，簡要分析濕陷性黃土路基沉陷機理，提出處理濕陷性黃土路基的幾種方法，對類似路基工程的施工具有一定的指導(dǎo)意義。

【關(guān)鍵詞】濕陷性黃土；工程特性；處理技術(shù)

引言

在中國，濕陷性黃土廣泛分布于東北、西北、華中和華東部分地區(qū)[1]。在這些地區(qū)建設(shè)鐵路必須要考慮，由于路基地基濕陷引發(fā)的沉降對鐵路建設(shè)過程中可能造成的危害，選擇適當(dāng)?shù)穆访娴鼗幚矸椒?，消除地基濕陷或因少量濕陷所造成的危害。我們可根?jù)濕陷性黃土的特點和實際工程質(zhì)量技術(shù)要求，采取以路面地基處理為主的綜合處理措施，防止路面地基濕陷，保證鐵路的安全與正常使用，做到技術(shù)先進，經(jīng)濟合理。

1.概述

黃土是一種以粉粒為主 ，具有大孔隙、 天然含水量小、 呈黃紅色， 富含碳酸鈣成分的粘質(zhì)土 。黃土的濕陷性是指黃土浸水后在外荷載或土自重的作用下發(fā)生的下沉現(xiàn)象。濕陷性黃土又可分為自重濕陷和非自重濕陷兩類 ，自重濕陷是指土層浸水后僅僅由于土的自重發(fā)生的濕陷；非自重濕陷是指土層浸水后 ，由于自重及附加壓力的共同作用而發(fā)生的濕陷。因此，對于蘭新線的施工建設(shè)及日常保養(yǎng)， 濕陷性黃土地基處理尤為重要 。黃土的濕陷性可根據(jù)在室內(nèi)由一定壓力下的壓縮試驗所測定的濕陷系數(shù)8 . 值判定。當(dāng)濕陷系數(shù)8 . 小于 0. 015 時 ， 定為非濕陷性黃土； 否則， 定為濕陷性黃土。濕陷性黃土的濕陷程度， 可根據(jù)濕陷系數(shù)值的大小分為三種：當(dāng)0. 015≤0.08 ≤O. 03時， 濕陷性較微；當(dāng) 0. 03< 0.08 ≤O. 07 時 ， 濕陷性 中等 ；當(dāng) 0.08. >0. 0 7 時 ， 濕陷性強烈。

2濕陷性黃土路基處理

2.1換填土

將基底以下濕陷性土層全部挖除或挖至預(yù)計的深度，然后分層夯填灰土、素土或砂石。夯填厚度約為1m～3m，濕陷黃土路基常采用該方法處理。換填土用于置換基礎(chǔ)以下適當(dāng)范圍內(nèi)的濕陷性土層，以降低路基的濕陷量，此外，換填土還可視為地基的防水層，能減少路基以下天然黃土層的浸水機率，同時，施工簡易，效果顯著，是一種比較常用的路面地基淺層濕陷性處理法，實際工程中經(jīng)常采用2：8灰土或3：7處理路面地基，灰土中的石灰遇水后通過化學(xué)反應(yīng)可形成不溶性的CaCO3層從而起到防水層的作用，經(jīng)這種方法處理的灰土墊層的地基承載力可達(dá)到250kPa，素土墊層可達(dá)180kPa。

2.2強夯法

強夯法一般通過8t～20t的重錘和8m～20m的落距，對地基土施加很大的沖擊能，在地基土中所出現(xiàn)的沖擊波和動應(yīng)力，可提高地基土的強度、降低土的壓縮性、改善砂土的抗液化條件、消除濕陷性等。同時，夯擊能還可提高土層的均勻程度，減少可能出現(xiàn)的不均勻沉降。

2.3擠密法在處理濕陷性黃土路基時，通常采用灰土擠密樁。灰土擠密樁屬于一種柔性樁復(fù)合地基，它是通過夯實的樁身和擠密的樁間土提高地基強度，又通過樁間土的擠密達(dá)到消除濕陷性的目的，是濕陷性黃土地區(qū)重要的地基處理方法之一。在路面施工過程中，根據(jù)設(shè)計方案，先擠土成孔，然后向樁孔內(nèi)分層夯填灰土至設(shè)計標(biāo)高，以達(dá)到設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。最后通過在成孔或樁體夯實過程中所形成的橫向擠壓作用，擠密樁間土體，從而促進復(fù)合地基的形成，共同承受基礎(chǔ)的上部荷載。

窗體底端

窗體頂端

灰土擠密樁一般適用于處理地下水位以上或含水量范圍在14%～22%的濕陷性黃土路基。灰土通常采用3：7灰土；樁孔處理深度一般不小于3m，處理深度過小就會不經(jīng)濟，在路基施工中，樁孔處理深度可達(dá)12m～15m；處理寬度應(yīng)大于基礎(chǔ)寬度；樁徑一般采用300mm～600mm，樁徑過小，則需增加樁數(shù)來滿足承載力，從而增加打樁和回填工作量，過大則會使樁間土擠密度不夠；樁距需通過試驗和計算來確定；樁孔按正三角形或梅花形布置，樁間土擠密后3個孔之間土的平均擠密系數(shù)不應(yīng)小于0.93。

2.4化學(xué)加固法

化學(xué)加固多用于濕陷事故處理。是利用某些化學(xué)溶液注入地基土中，通過化學(xué)反應(yīng)生成膠凝物質(zhì)或使土顆粒表面活化，在接觸處膠結(jié)固化，以增強土顆粒間的連結(jié)，提高土體的力學(xué)強度的方法。化學(xué)加固法主要有硅化加固法、堿液加固法、電化學(xué)加固法和高分子化學(xué)加固法，前兩種比較常見。

2.4.1硅化加固法

通過打入帶孔的金屬灌注管，在一定的壓力下，將Na2SiO3溶液注入土中；或?qū)a2SiO3及CaCl2兩種溶液先后分別注入土中。又稱單液硅化和雙液硅化。單液硅化適用于加固滲透系數(shù)為 0.1m/日～2m/日的濕陷性黃土，將10%～15%的Na2SiO3溶液摻入2.5% NaCl2溶液中，將混合溶液注入土中，在土粒間及其表面形成硅酸凝膠，可以使黃土的無側(cè)限極限抗壓強度達(dá)到0.6 MPa～0.8 MPa。雙液硅化適用于砂性土。

2.4.2堿液加固法

堿液對土的加固作用不同于其他的化學(xué)加固方法，它不是從溶液本身析出膠凝物質(zhì)，而是堿液與土發(fā)生化學(xué)反應(yīng)后，使土顆粒表面活化，自行膠結(jié)，從而增強土的力學(xué)強度及其水穩(wěn)定性。為了促進反應(yīng)過程，可將溶液溫度升高至80°C～100°C再注入土中。加固濕陷性黃土路面地基時，一般使溶液通過灌注孔自行滲入土中。黃土中的鈣、鎂離子含量較高，采用單液即能獲得較好的加固效果。

3結(jié)語

以上介紹的處理方法在已建成的諸多鐵路干線如 蘭（ 州） 武（ 威） 增建二線等鐵路中應(yīng)用， 運營后效果良好。工程中處理濕陷性黃土的方法很多，除上述介紹的幾種常用方法外， 還有預(yù)浸水法等， 各種方法除了單獨運用外還可以多種方法結(jié)合使用 。 各種處理方法原則上處理機理基本相同 ， 都是降低濕陷性黃土的含水量、 提高其密實度、 最終達(dá)到提高黃土承載力、 減小沉降、 以便于滿足現(xiàn)代化交通土木工程的設(shè)計使用要求。

參考文獻：

[1]薛新建.淺談濕陷性黃土地基的處理[J].中國西部科技2010（35） 42-43.

[2]麻林.黃土地層中水工隧洞襯砌結(jié)構(gòu)計算研究[D].蘭州：甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)，2009.

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