濕陷性黃土處理淺析

陳裕邦

摘 要：近些年來我國經(jīng)濟建設不斷發(fā)展，公路建設質(zhì)量的要求不斷提高，尤其是對提高路基穩(wěn)定性要求更高。全國濕陷性黃土主要分布在甘肅、陜西、寧夏等地。甘肅省濕陷性黃土較其他地區(qū)有其特殊性，主要為厚度大、濕陷性強、分布面積廣闊的特點。對于濕陷性黃土路基，采取科學合理的處治措施解決施工中存在的問題對整個公路工程的建設質(zhì)量具有重要意義。本文以國道341白銀至中川至永登公路、省道303長官路口至正寧公路等項目實際出發(fā)，并查閱相關(guān)資料，對濕陷性黃土路基的判定和處理措施進行總結(jié)，提出強夯處理、灰土擠密樁、沖擊碾壓、灰土換填等濕陷性黃土路基的處理措施，以便更好地解決濕陷性黃土路基問題，確保路基質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：濕陷性黃土;判定;處理原則和措施

中圖分類號：TU444 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2019）13-0126-02

0 引言

濕陷性黃土是一種在一定壓力下，受水浸泡后土體結(jié)構(gòu)迅速破壞，發(fā)生明顯附加下沉的黃土。其主要包括兩種類型，分別是在上覆土的自重壓力下受水浸泡后，發(fā)生顯著下沉的自重濕陷性黃土，另一類是在覆土的自重壓力下受水浸泡后，不發(fā)生顯著下沉的非自重濕陷性黃土。濕陷性黃土地基處理的目的：一是消除原有地基的部分濕陷量，減少擬處理地基的總濕陷量，控制下部未處理濕陷性黃土層的剩余濕陷量不大于設計規(guī)定的數(shù)值;二是消除其全部濕陷量，使處理后地基變?yōu)榉菨裣菪渣S土地基;橋梁橋臺可采用深基礎、樁基礎等穿透全部濕陷性黃土層，使上部荷載通過深基、樁基等轉(zhuǎn)移至壓縮性低的非濕陷性土（巖）層上，防止地基產(chǎn)生濕陷，保證路基穩(wěn)定。

1 濕陷性黃土的判定

1.1 黃土濕陷性判定

在道路路線方案確定后的勘察階段，首先應確定工程路段黃土層的地質(zhì)年代、成因、厚度等地質(zhì)特征，以及黃土的物理力學特性。一般全新世Q4和晚更新世Q3黃土均存在濕陷性，中更新世Q2僅上部部分土層具有濕陷性。然后，現(xiàn)場選取原狀土樣，采用濕陷系數(shù)δs來判定，δs可通過室內(nèi)積水壓縮試驗測定。把保持其天然密度、濕度和結(jié)構(gòu)的黃土土樣，逐步加壓，達到規(guī)定試驗壓力，土樣壓縮穩(wěn)定后，進行浸水，使含水量接近飽和，此時土樣迅速下沉，再次達到穩(wěn)定，得到浸水后的土樣高度，根據(jù)公式δs=可求出土的濕陷系數(shù)δs。當δs<0.015時為非濕陷性黃土;當δs≥0.015時為濕陷性黃土。

1.2 濕陷性類型的劃分

黃土地區(qū)場地的濕陷類型按照自重濕陷量△zs判定。△zs=β0δzsi·hi。當自重濕陷量△zs小于或等于7cm時，定為非自重濕陷性黃土場地，當△zs大于7cm時，定為自重濕陷性黃土。

1.3 濕陷等級的判定

濕陷性黃土地基的濕陷等級是地基土受水浸泡發(fā)生的濕陷的程度，一般用地基內(nèi)各土層濕陷下沉穩(wěn)定后所發(fā)生濕陷量的綜合來衡量，總濕陷量越大，對橋涵等結(jié)構(gòu)物的危害越大，對設計、施工和處理措施的要求也越高。基底以下地基的濕陷量采用△s=β·δsi·hi計算。

根據(jù)試驗和計算結(jié)果得到的數(shù)值區(qū)間，確定黃土地基濕陷等級后，提出合理的路基處理設計方案。

2 濕陷性黃土路基處理措施

2.1 處理原則

（1）對于挖方路段，路床底面采用強夯處理、沖擊碾壓或重錘夯處理;（2）橋頭路基位于Ⅱ級及以上自重濕陷性黃土地基時，橋頭填土25m范圍內(nèi)基底采用灰土擠密樁、強夯等措施處理;（3）填方路段，地基濕陷等級為Ⅱ級及以上且周圍條件不受限時，采用重錘夯或強夯處治;周圍條件受限時，采用灰土擠密樁或灰土墊層;（4）對Ⅱ級以下自重濕陷性黃土一般填方路段，采用換填灰土墊層、重錘夯或沖擊碾壓處治。（5）對于路基填方跨越狹窄沖溝路段，有強夯條件時，應先將溝底整平強夯，溝壁兩側(cè)按1：1～1：1.5坡率擴溝開挖，并設置不小于2m寬內(nèi)傾4%的臺階，然后每填筑5m采用低能量強夯（現(xiàn)場必須試夯并觀察涵洞狀況隨時調(diào)整夯擊能）。強夯受限段，在溝底及臺階處設置灰土樁，灰土樁長度根據(jù)具體路段的沉降控制計算確定，且不小于6m，灰土樁頂面設置50cm厚灰土墊層，墊層以上每1.8m設置一層液壓夯。（6）擋土墻高度大于6m，且擋墻基底為Ⅱ級以上自重濕陷性黃土時，擋土墻基底采用5%水泥穩(wěn)定砂礫換填加灰土擠密樁的措施進行處治。

2.2 強夯處理

強夯法是采用有一定重量的大錘自一定高度落下，給地基造成強烈的沖擊和振動，因此而達到增大土質(zhì)的密實度，改善土的振動液化條件，消除濕陷性黃土的濕陷性的目的，一般處理的濕陷性土層厚度宜為3-6m，不宜超過8m。強夯法的加固過程是通過瞬間對地基施加巨大的沖擊壓力，迫使土質(zhì)發(fā)生相應的變化，從而在一定程度上提高地基的密實度。強夯法可以直接有效的使錘下的黃土壓緊填實，在夯實過程中，擊打的沖擊波會向四周擴散，從而使黃土間的結(jié)構(gòu)顆粒間發(fā)生移動，小顆粒易填補原有大顆粒間的孔隙。通過強夯處理的黃土，土的力學性質(zhì)和物理性質(zhì)都發(fā)生明顯的改變，黃土的壓縮性降低，透水性減弱，濕陷性消除，因此其承載力顯著提高。強夯法是處理濕陷性黃土路基的基本方法，施工簡單，效率高，工期短，施工質(zhì)量明顯。但是隨著重錘的不斷沖擊，地面對沖擊力的承受力在逐漸增加，實際的夯實深度不會隨著夯實次數(shù)和重力的增加而增加，反而是隨之減小的。由于在具體的夯實過程中，對地面的沖擊力并不是向地面直線傳播的，而是向四周擴散的，從而很難從整體上提升黃土的強度，只能局部提升濕陷性黃土的強度。另外，強夯法在操作過程中振動和噪音比較大，會對道路沿線居民的生活造成一定的影響。強夯處理離一般村民磚瓦房住宅距離應大于200m，離窯洞距離應大于300m;對于半填半挖路基填方區(qū)強夯，或強夯區(qū)緊鄰深挖邊坡路段，應先施工強夯，再進行邊坡開挖施工，以避免邊坡振動垮塌。

2.3 灰土擠密樁

灰土擠密樁是利用錘擊將鋼管打入土中側(cè)向擠密成孔，將管拔出后，在樁孔中分層回填2：8灰土夯實而成，消除深層黃土濕陷性的同時，與樁間土共同組成復合地基以承受上部荷載?；彝翑D密樁成樁時為橫向擠密，可同樣達到所要求加密處理后的最大干密度指標，可消除地基土的濕陷性，提高承載力，降低壓縮性;可就地取材，應用廉價材料;機具簡單，施工方便，工效高。適用于條件受限無法強夯處理的Ⅱ級以上自重濕陷性黃土橋頭路基，或Ⅳ級自重濕陷性黃土高路堤（填土高度>4m）;適用于加固地下水位以上、天然含水量12%～23%、厚度5～15m的新填土、雜填土、濕陷性黃土以及含水率較大的軟弱地基。當?shù)鼗恋暮蚀笥?3%、飽和度大于65%時，應通過試驗段確定灰土樁的適用性，若不適宜設置灰土樁，應進行晾曬或采用其它措施處理。

2.4 換填墊層法

換填墊層法是在處理淺表層黃土濕陷問題中最簡單直接的辦法，一般可用于處理3m以內(nèi)的濕陷性黃土路基。換填墊層法是指在路面和黃土之間人為的增加其他土質(zhì)結(jié)構(gòu)的墊層，從而改變原來黃土遇水易變得特性，增加土質(zhì)的強度。在具體的施工中，挖除部分或者全部濕陷性黃土，再用素土或者灰土加以填充，遇水易變的黃土被其他土質(zhì)替代，因此直接有效的避免了黃土濕陷對路面造成的破壞，確保道路的正常通行。由于換填墊層法的使用，將原來的黃土土質(zhì)都挖除，并用遇水不變的土質(zhì)代替，所以能明顯的改善地基的濕陷問題，也能有效的避免土質(zhì)遇水而發(fā)生濕陷的情況。在施工中，應該結(jié)合實際施工情況，科學的將強夯法和擠密樁法聯(lián)合使用，這樣能更加有效的改善黃土的濕陷情況。由于要更好的改變濕陷性黃土的結(jié)構(gòu)，勢必挖取大量的黃土，方能用更多的優(yōu)質(zhì)土代替黃土，所以換填墊層法在時間和經(jīng)濟投入上相比強夯法和擠密樁法要大很多，同時工期相對較長。

2.5 沖擊碾壓法

沖擊碾壓是采用三邊形沖擊壓路機產(chǎn)生的沖擊能量達到壓實土石填料的目的。沖擊碾壓的原理為沖擊壓路機在拖車的牽引下以10-13Km/h速度向前碾壓，當其中一角立于地面，向前碾壓時則另一側(cè)短半徑發(fā)生重力加速度落至地面，從而產(chǎn)生巨大的沖擊波，導致土體的孔隙比發(fā)生變化，使土體均勻密實，從而降低土的滲透性。沖擊碾壓適用于濕陷等級為Ⅰ、Ⅱ級的非自重濕陷性黃土和高度小于4m的路堤下的Ⅱ級自重濕陷性黃土地基。

3 結(jié)語

總之，經(jīng)濟的快速發(fā)展在一定程度上加快了道路建設的步伐，無法避免在濕陷性黃土上進行路基施工。只有結(jié)合實際情況，科學分析各個濕陷性黃土路基的具體情況，因地制宜的運用不同的處理措施，才能更好地提高黃土路基質(zhì)量，改善濕陷性黃土對路基造成的損害，減少相應的經(jīng)濟損失，從而提高道路的整體質(zhì)量。

參考文獻

[1] 李方根.淺談濕陷性黃土路基設計與處理措施[J].科技風，2019（10）：116.

[2] 劉澤華，鄭彩義.灰土擠密樁在濕陷性黃土路基處理中的應用[J].民營科技，2017（1）：172-173.