談寧夏公路建設(shè)中濕陷性黃土處理措施

齊 典 永

(中交公路規(guī)劃設(shè)計院有限公司寧夏分公司，寧夏 銀川　750004)

?

談寧夏公路建設(shè)中濕陷性黃土處理措施

齊 典 永

(中交公路規(guī)劃設(shè)計院有限公司寧夏分公司，寧夏 銀川750004)

以寧夏省道305線黑城至海原公路為例，介紹了濕陷性黃土的成因、分類以及處治原則，并對不同類別、濕陷等級、分布范圍(層厚)的濕陷性黃土處理采取了不同措施，對公路濕陷性黃土地基處理的設(shè)計和施工有一定的指導(dǎo)和借鑒作用。

濕陷性黃土，地基處理，路段

1　概述

黃土是在干旱氣候條件下形成的一種淺黃、灰黃或黃褐色的特殊土，黃土具有多孔隙，垂直節(jié)理發(fā)育，層理不明確，透水性較強以及濕陷性。黃土在干燥時較堅硬，在受水或水流侵蝕時，易產(chǎn)生剝落，沉陷和崩塌現(xiàn)象。黃土顆粒之間結(jié)合不緊，孔隙度大。黃土地區(qū)由于缺乏植被保護，在暴雨集中或多雨季節(jié)，在長期流水侵蝕作用下，引起水土流失，地面被分割，形成溝壑交錯的塬、墚、峁。

黃土在我國主要分布在太行山以西、秦嶺以北、烏鞘嶺以東、長城以南的廣大地區(qū)。濕陷性黃土的面積約占我國黃土總面積的60%。濕陷性黃土作為一種特殊巖土，具有獨特的工程性質(zhì)，對公路建設(shè)的危害是巨大的。近年來隨著寧夏公路建設(shè)的不斷增加，濕陷性黃土問題越來越凸顯，成為本地區(qū)高等級公路病害不可避免的一部分。因此，在公路建設(shè)中濕陷性黃土作為特殊路基進(jìn)行處理，本文以寧夏省道305線黑城至海原公路為列，對寧夏地區(qū)濕陷性黃土的病害原因進(jìn)行分析，并提出防治措施。

寧夏省道305線黑城至海原公路采用雙向四車道一級公路標(biāo)準(zhǔn)，路基寬度為21.5 m,設(shè)計速度為80 km/h。根據(jù)本項目地勘資料、外業(yè)勘查情況以及黃土性質(zhì)的判定結(jié)果，路基大部分范圍內(nèi)分布著濕陷性黃土，黃土厚度較大，厚度介于10 m～18 m，主要為第四紀(jì)晚更新世風(fēng)積黃土，濕陷等級為Ⅰ級(輕微)～Ⅳ級(很嚴(yán)重)。濕陷性黃土處理的目的是：消除地基的濕陷性、提高地基承載力、降低土的壓縮性。

2　濕陷性黃土的分類和成因

濕陷性黃土是一種特殊性質(zhì)的土，黃土在自重壓力或黃土的附加壓力與自重壓力共同作用下，受水侵蝕而產(chǎn)生急劇下沉的現(xiàn)象稱為濕陷性，黃土受到水的侵蝕或遇水后，原來結(jié)構(gòu)破壞而趨于密實狀態(tài)，是黃土產(chǎn)生濕陷性的根本因素。濕陷性黃土有自重和非自重兩種類型，而濕陷系數(shù)是衡量黃土濕陷嚴(yán)重程度的指標(biāo)，濕陷系數(shù)小于0.015的黃土為非濕陷性黃土，濕陷系數(shù)不小于0.015的為濕陷性黃土。

3　濕陷性黃土的處理措施

3.1濕陷性黃土路基處理原則

壓縮變形和濕陷變形是濕陷性黃土遇水或水侵蝕后引起地基變形的兩種變形形式，壓縮變形是指地基受到路基填土荷載或橋涵構(gòu)造物荷載作用下，地基變形隨著時間的推移而逐漸減弱，最終趨于穩(wěn)定的一種形式。濕陷變形是指地基受到水的侵蝕后，路基突然沉陷的一種附加變形，這種變形具有局部性、突發(fā)性，且變形不均勻，對公路路基及橋涵構(gòu)造物的影響較大，嚴(yán)重影響行車的安全性。因此水是黃土地區(qū)路基產(chǎn)生病害的主要原因，良好的排水工程是保證黃土路基穩(wěn)定的首要措施。在黃土地區(qū)一般路段，應(yīng)該特別注意路基路面排水，設(shè)計要以攔、截、防沖刷、防滲以及遠(yuǎn)接遠(yuǎn)送為原則，采用地面排水和地下排水相結(jié)合的方式，形成完善暢通的排水系統(tǒng)，把水排除在路基范圍以外，保證路基的穩(wěn)定性。

濕陷性黃土的處理應(yīng)根據(jù)公路等級、黃土濕陷等級、處理深度要求、施工條件及材料來源以及對周圍環(huán)境的影響等，并經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟比較后確定。寧夏地區(qū)常見的濕陷性黃土處理措施主要有換填墊層法、強夯法、擠密法(灰土擠密樁、素土擠密樁以及水泥土擠密法)、沖擊碾壓、隔水墻等幾種處理方案。

3.2濕陷性黃土地基處理方法

1)擠密樁：a.灰土擠密樁：灰土擠密樁處理濕陷性黃土地基具有施工簡便、節(jié)約成本、處理有效的特點，在黃土路基處理中經(jīng)常采用。從處理機理來看，灰土擠密樁是以擠密土層為目的，消除或部分消除一定深度范圍內(nèi)土層的濕陷性，處理效果好，對提高地基承載力明顯，主要用于厚層自重濕陷性黃土的加固處理。設(shè)計灰土樁直徑40 cm，呈梅花形分布，樁距80 cm，深度4 m～6 m。b.素土擠密樁：素土擠密樁復(fù)合地基原理同灰土樁，只是材料不同?？紤]到本項目地下水位低，對采用素土樁方案十分有利；素土樁具有施工速度快、干作業(yè)、不受季節(jié)限制等優(yōu)點。設(shè)計素土樁直徑為40 cm，呈梅花形分布，樁距為80 cm，深度為4 m～6 m。c.水泥土擠密樁：水泥土擠密樁復(fù)合地基原理同灰土樁，只是材料不同?？紤]到部分地區(qū)石灰缺乏，從外地購買運距遠(yuǎn)，對工程造價影響較大，采用水泥土擠密樁具有就地取材，降低工程造價的優(yōu)點，設(shè)計水泥土樁直徑40 cm，呈梅花形分布，樁距為80 cm，深度4 m～6 m。

2)重錘強夯：強夯法是處理濕陷性黃土地基最常用的方法, 適用于處理飽和度不大于60%的濕陷性黃土。重錘強夯法是指選擇一定質(zhì)量的重錘，從一定高度做自由落體運動，通過強大的沖擊能撞擊地基，在地基中產(chǎn)生沖擊波及動應(yīng)力，使地基土擠密和加固，提高了地基的承載力和降低了地基的壓縮變形，主要用于厚層自重濕陷性黃土的加固處理，從青蘭高速公路強夯處理效果檢測看，強夯法具有施工機具簡單，施工方便，速度快，加固地基效果顯著，能縮短工期和降低工程造價等優(yōu)點。但強夯法施工噪聲大，對周圍建筑物等有很大影響，同時強夯法適應(yīng)地形能力相對較差。

3)土層翻壓：土層翻壓法處理有效深度為3 m，具有施工、檢測簡便，對周邊干擾小等優(yōu)點，但其施工速度慢、對場地有一定要求。

4)翻壓回填：對于挖方路床一般采用礫類土換填，但礫類土不僅隔水作用差，而且礫類土需外借，又增加棄方及環(huán)境保護負(fù)擔(dān)，所以設(shè)計對于挖方段路床開挖土方后，直接利用該土方現(xiàn)場拌合成8%石灰土，再回填碾壓。

5)沖擊碾壓：沖擊碾壓法適用于處理飽和度不大于60%的Ⅰ級～Ⅱ級非自重濕陷性黃土和Ⅰ級自重濕陷性黃土。由于其較強的沖擊壓實功，可用于濕陷性黃土地基處理，但其處理消除的濕陷性土層厚度有限，有效加固深度為0.5 m～1 m，最大深度為1.5 m。

6)隔水墻：隔水墻主要作用是隔水，防止水滲入地基引起沉陷，是濕陷地基處理的一種輔助方法。

4　本項目濕陷性黃土的處理措施

4.1填方路段

對于Ⅰ級非自重濕陷性黃土和Ⅱ級非自重濕陷性黃土，路基填土高度不小于3 m時，先對基底清表，然后翻壓100 cm厚土層，土層開挖后基底用輕～中型鋼輪靜作用壓路機碾壓3遍～5遍，保證碾壓密實，翻壓土層需進(jìn)行必要的晾曬或灑水使土體保持適宜的含水量，回填土層壓實度按93%控制；路基填筑高度大于路面結(jié)構(gòu)層厚度且不大于3 m時，先對基底清表，然后采用25K沖擊式壓路機碾壓30遍～40遍，提高地基承載力。對于Ⅲ級(嚴(yán)重)和Ⅳ級(很嚴(yán)重)濕陷性黃土填方路段，先清表處理后采用強夯法處理，處理寬度為填方路基和路基邊坡坡腳外3 m范圍。強夯法采用3遍進(jìn)行，第1遍，第2遍為點夯，第3遍采用滿夯，點夯布置為正方形，間距為6 m，第2遍點夯夯點布設(shè)在第1遍夯點的中間，第3遍以較低的夯擊能進(jìn)行滿夯，相互重疊搭接，確保地表土的均勻性和密實度。強夯參數(shù)見表1。

表1　強夯參數(shù)一覽表

4.2挖方路段

對于Ⅰ級非自重濕陷性黃土、Ⅱ級非自重和自重濕陷性黃土路段，對路床80 cm開挖土方后，直接利用該土方現(xiàn)場拌合成8%石灰土(5%水泥土)，再回填碾壓；對于Ⅲ級(嚴(yán)重)和Ⅳ級(很嚴(yán)重)濕陷性黃土路段除路床80 cm用灰土(5%水泥土)處理基礎(chǔ)上，路床底再翻壓100 cm處理。

4.3橋涵構(gòu)造物

對于橋頭(涵洞)路基處于濕陷性黃土的路段，在橋涵臺背路基處理范圍內(nèi)設(shè)置石灰土(水泥土)擠密樁加固路基，樁徑40 cm，樁間距80 cm，樁長6 m，梅花形錯位布樁，樁頂鋪設(shè)50 cm厚8%石灰土(8%水泥土)墊層。

4.4村鎮(zhèn)路段

對部分路線范圍附近存在高壓線、民房、窯洞及水利設(shè)施的路段采用素土擠密樁處理，樁徑40 cm，樁間距80 cm，樁長5 m，梅花形錯位布樁，樁頂鋪設(shè)50 cm厚8%水泥土墊層。

5　結(jié)語

基底翻壓法、沖擊碾壓法、強夯法、灰土樁、素土樁以及水泥土樁在處理濕陷性黃土地基中被廣泛使用，并取得了良好的效果。不管是采用哪種方法，我們都要嚴(yán)格的進(jìn)行質(zhì)量管理與控制，盡可能的發(fā)揮上述方法的經(jīng)濟和實用效果。

[1]方向隴.西北地區(qū)某市政道路濕陷性黃土地基處理問題探討[J].甘肅科技，2015(12):122-123.

[2]吳瓊，王技孝.濕陷性黃土地區(qū)路基病害處治及預(yù)防措施[J].公路交通科技(應(yīng)用技術(shù)版)，2014(9):138-140.

[3]趙繼堯，王鵬，李展望.濕陷性黃土地區(qū)高速公路地基處理[J].施工機械與施工技術(shù)，2010(8):59-60.

[4]JTG D30—2015,公路路基設(shè)計規(guī)范[S].

[5]JTG F10—2006，公路路基施工技術(shù)規(guī)范[S].

Discussion on collapsible loose treatment measures in Ningxia highway construction

Qi Dianyong

(NingxiaBranchCompany,ChinaCommunicationHighwayPlanning&DesignInstituteCo.,Ltd,Yinchuan750004,China)

Taking Heicheng-Haiyuan highway on Ningxia provincial highway line No.305 as an example, the paper introduces collapsible loose causes, classification and processing principles, and adopts various collapsible loose processing measures in light of different categories, collapsible grade and distribution scope(layer thickness), which has certain guiding role for processing collapsible highway loose foundation in aspects of design and construction.

collapsible loose, foundation treatment, highway section

1009-6825(2016)08-0180-03

2016-01-04

齊典永(1986- )，男，碩士，助理工程師

TU475.3

A