黃土路基設(shè)計(jì)處理方案

摘 要：為有效解除濕陷性黃土路基變形、凹陷、裂痕等質(zhì)量問題，減少道路邊坡塌陷、剝落等不良現(xiàn)象的發(fā)生，本文提出了加強(qiáng)濕陷性黃土路基創(chuàng)新設(shè)計(jì)的建議。本文在淺談黃土工程特征、濕陷性黃土形成原因的基礎(chǔ)上，結(jié)合實(shí)踐對(duì)濕陷性黃土路基設(shè)計(jì)及處理方案做出較詳細(xì)研究，以期為同類工程施工提供一定參考。

關(guān)鍵詞：黃土工程；濕陷性黃土；路基設(shè)計(jì)；方案探究

中圖分類號(hào)：U416.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1004-7344（2018）36-0169-02

有報(bào)道稱，在我國國土面積中黃土地區(qū)占6.0%以上，多分布在黃河流域及其以北各省市[1]。伴隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，黃土區(qū)域普遍建成了公路與市政道路等公共設(shè)施。在這樣的背景下，加強(qiáng)濕陷性黃土路基設(shè)計(jì)相關(guān)技術(shù)的研究，是維護(hù)路基結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量，提升工程整體建設(shè)水平的有效辦法之一。

1 黃土工程的特征分析

因?yàn)辄S土是一類性質(zhì)特殊的粘土，其泥沙含量約為30.0～60.0%，多孔分布，空隙率相對(duì)較高。整體分析，黃土工程的特征可做出如下幾點(diǎn)概述：

1.1 多孔裂隙性

因?yàn)辄S土自身就有很高的孔隙率，并且其空隙度也處于相對(duì)較高的水平。通常情況下，黃土內(nèi)的空隙以豎直或傾斜狀態(tài)存在，大部分是豎直分布的，上下貫通為主。

1.2 縮脹性

黃土具備熱脹冷縮的特性，黃土與水接觸時(shí)，其體積會(huì)拓展，此時(shí)黃土上部路基凸起現(xiàn)象發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)就會(huì)明顯增加；在土質(zhì)干燥之后，其體積就會(huì)減縮，以導(dǎo)致路基產(chǎn)生沉降現(xiàn)象，若以上情況數(shù)次出現(xiàn)，那么將會(huì)減縮工程的使用壽命。

1.3 濕陷性

濕陷性為黃土工程最典型的特征之一，由于在外部多種因素的作用下黃土工程承受的重量增加，被雨水濕潤后，因?yàn)橥寥澜Y(jié)構(gòu)完整性受損，繼而出現(xiàn)沉降現(xiàn)象，濕陷通常是最后結(jié)局。

1.4 滲水性

由于黃土具有熱膨脹、冷收縮的屬性，在屢次形成裂縫且其長度不斷延伸時(shí)，若遇到雨水天氣，水下滲至裂縫內(nèi)，且滲透深度有線性增加的趨勢(shì)；外加黃土自身有空隙垂直等屬性，就會(huì)促使豎直方向的滲透性明顯高于水平方向，黃土粘粒含量相對(duì)較高，很可能誘發(fā)透水性差或不透水等狀況。

2 黃土濕陷現(xiàn)象的成因分析

概括分析，黃土的結(jié)構(gòu)屬性與其物質(zhì)組成，是誘發(fā)黃土形成濕陷的內(nèi)在因素，水與壓力作用是促進(jìn)其形成的客觀因素。

環(huán)境是筑造黃土結(jié)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)力。在干旱與半干旱的環(huán)節(jié)條件中，季節(jié)性、短期式降水會(huì)將疏松的粉粒匯聚在一起，而長時(shí)間干旱會(huì)造成土內(nèi)的水分連續(xù)蒸發(fā)，水內(nèi)所含有的鹽類物質(zhì)會(huì)以晶體形式被析出，經(jīng)沉淀后形成膠狀體。伴隨水分含量降低，土粒間聯(lián)接力不斷增加，最終會(huì)使土體形成由多種礦物顆粒的集合體。周遭很多顆粒環(huán)繞孔隙，即形成可目測(cè)到的大孔隙。當(dāng)黃土被水浸濕時(shí)，水膜厚度增加并鑲嵌至顆粒間，此時(shí)其結(jié)合水的效能降低，鹽類晶體被水溶解，土骨架強(qiáng)度相應(yīng)減小，土體在自重、附加力等因素作用下，結(jié)構(gòu)快速被破壞，土粒朝大孔隙內(nèi)滑移，粒間孔隙減縮，此時(shí)有大批量的附加沉陷快速形成，這是黃土濕陷現(xiàn)象出現(xiàn)的根本原因[2]。

3 濕陷性黃土路基設(shè)計(jì)處理方案的研究

3.1 強(qiáng)夯法

從微觀的層面分析，濕陷性黃土強(qiáng)夯施工作業(yè)是以密度的動(dòng)態(tài)機(jī)制為基礎(chǔ)的，利用沖擊動(dòng)能對(duì)地表形成的作用效果，減縮土壤空隙，促使地表土壤排列緊湊度增加，但是以上施工工序中也會(huì)使土地產(chǎn)生一定沉降，通常情況下坑深在約為0.6～1.0m[3]。在沖擊動(dòng)能（160t/m）的作用下，可實(shí)現(xiàn)對(duì)高程為5.0m路基的加固施工。

利用強(qiáng)夯法處理濕陷性黃土路基，應(yīng)嚴(yán)格遵照工程相關(guān)設(shè)計(jì)要求進(jìn)行，選擇選擇具有代表性、面積>1000m2的場地進(jìn)行試驗(yàn)。在試驗(yàn)期間，相關(guān)人員需認(rèn)真記錄強(qiáng)夯法各類參數(shù)，并確定現(xiàn)實(shí)效果，以此為據(jù)有針對(duì)性的規(guī)劃出具體試驗(yàn)方案。

用排夯規(guī)劃夯點(diǎn)所處方位，將夯點(diǎn)間距設(shè)為5m，第二次夯點(diǎn)坐落在第一夯點(diǎn)間。結(jié)合工程陸基面的具體形狀明確夯擊及夯點(diǎn)方位，結(jié)合平面結(jié)構(gòu)形態(tài)，應(yīng)用方形網(wǎng)絡(luò)。夯擊期間，應(yīng)予以最后兩擊一定重視，通常要確保其沉降量的平均值≤50mm。此外，夯擊過程中，應(yīng)規(guī)避夯坑周遭出現(xiàn)凸起部分，并在數(shù)次夯擊以后，當(dāng)夯坑深度抵達(dá)某一指標(biāo)時(shí)，不可對(duì)擊錘的起落造成干擾。

3.2 沖擊碾壓法

為處理公共設(shè)施施工期間黃土路基濕陷性問題，應(yīng)在合理選用施工設(shè)備設(shè)施基礎(chǔ)上，編制切實(shí)可行的壓實(shí)方案。整體分析，沖擊壓實(shí)機(jī)對(duì)土壤表層任何一點(diǎn)施加的沖擊力都有差異，這主要是由設(shè)備凸輪數(shù)目不同決定的，故此產(chǎn)生的沖擊效率必然有區(qū)別。

本次研究中，對(duì)25T325KJ型沖擊壓實(shí)機(jī)在黃土路基工程施工期間的應(yīng)用做出介紹。碾壓輪在正常運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下，每轉(zhuǎn)360°，那么就會(huì)對(duì)土地產(chǎn)生三次壓實(shí)和三次沖擊。沖擊式壓實(shí)機(jī)在相同位點(diǎn)反復(fù)進(jìn)行2次被視為1遍，沖擊壓實(shí)在土壤表層通行6次視為1遍。故此在碾壓施工作業(yè)中，建議選用沖擊壓實(shí)、密度均勻稱的器械，其能有效提升路基強(qiáng)度，減少或規(guī)避漏壓或過壓等情況，預(yù)防土壤路面不均勻現(xiàn)象的出現(xiàn)，施工工人員應(yīng)結(jié)合工程具體需求，設(shè)定沖擊與碾壓頻次，通常碾壓3次要進(jìn)行20次沖擊。

3.3 預(yù)浸水法

預(yù)浸水法是應(yīng)用黃土浸水形成濕陷的屬性特征，在工程施工前期進(jìn)行大范圍的浸水，以促使土體形成自重濕陷，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)解除深層黃土濕陷的目標(biāo)，并聯(lián)合上部土層處理，最終實(shí)現(xiàn)消除所有土層濕陷性的一種手段。該方法具備施工條件簡易、處理效果優(yōu)良等特征。

3.3.1 浸水前施工

（1）開挖基坑：先設(shè)定開挖范疇，即依照建筑體基礎(chǔ)外界外放5m，相鄰基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)高程差較大的部位外放減縮至3m，坑壁嚴(yán)格按照2：1的比例放坡，挖掘深度是到基底標(biāo)高以下1.0m處后，平整施工場地。

（2）安設(shè)導(dǎo)水孔：具體是應(yīng)用人工成孔法，相鄰導(dǎo)水孔間距為5.0m，結(jié)合土層厚度與滲透性等參數(shù)對(duì)以上指標(biāo)做出調(diào)整，深度為5.0～8.0m。

（3）清土填料：認(rèn)真清理導(dǎo)水孔土體，并用運(yùn)輸機(jī)將其運(yùn)送至主場外部，并用砂石等強(qiáng)透水性材料填滿孔洞。

（4）敷設(shè)供水設(shè)施：供水設(shè)施通常被敷設(shè)在基坑周遭，同時(shí)滿足預(yù)浸水所用量。

3.3.2 浸 水

浸水施工作業(yè)應(yīng)持續(xù)進(jìn)行，始終要維持坑內(nèi)水頭高度≥300mm。浸水期間務(wù)必動(dòng)態(tài)化觀測(cè)濕陷量、耗水量、浸濕范疇以及地表裂縫出現(xiàn)等情況，詳細(xì)錄入相關(guān)數(shù)據(jù)信息。浸水穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)是最后5d內(nèi)濕陷量的平均值<5mm[4]。

3.4 擠密法

擠密法的作業(yè)原理可做出如下陳述：在擠密樁施工期間由于打樁而影響樁周土體穩(wěn)定性，進(jìn)而損傷土體初有的孔隙結(jié)構(gòu)，在樁體沉降期間，在土體側(cè)向擠壓力作用下，黃土內(nèi)孔隙結(jié)構(gòu)完整性被破壞，緊湊性增加，此時(shí)黃土承載力增加，有益于抵消部分濕陷性。

另外，在沉樁期間，樁間土在側(cè)向壓力的影響下，促使周遭土體也承受一定擠壓力，進(jìn)而構(gòu)建強(qiáng)制擠密區(qū)、擠密區(qū)和擠密影響區(qū)，此時(shí)樁體周邊土體承載能力也相應(yīng)提升，地基的壓縮變形量減小。

4 結(jié)束語

濕陷性黃土對(duì)工程路基施工質(zhì)量產(chǎn)生的影響很大，故此相關(guān)人員在實(shí)踐中應(yīng)積極探尋提升濕陷性黃土路基施工效率的方式方法。本文主要對(duì)強(qiáng)夯法、沖擊碾壓法、擠密法、預(yù)浸水法等幾種常見施工工藝技術(shù)原理與方法做出探析，希望施工人員能合理應(yīng)用，并不斷創(chuàng)新，以全面優(yōu)化濕陷性黃土路基施工質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

[1]施松樸.淺析山區(qū)公路路基設(shè)計(jì)高度[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2016（26）：244.

[2]鄧?yán)倮?論濕陷性黃土地區(qū)樁板路基的設(shè)計(jì)與控制指標(biāo)[J].公路交通科技（應(yīng)用技術(shù)版），2016，12（07）：25～26.

[3]張海偉.濕陷性黃土地區(qū)樁板路基設(shè)計(jì)控制與研究[J].公路交通科技（應(yīng)用技術(shù)版），2016，12（06）：160～161.

[4]程偉濤.黃土地區(qū)路基病害成因分析及GIS技術(shù)防治體系研究[J].黑龍江交通科技，2016，39（03）：27～28.

收稿日期：2018-11-17