湿陷性黄土路基施工处理

湿陷性黄土路基施工处理

范继红

中铁二十局集团第三工程有限公司重庆400000

摘要：本文首先阐述了湿陷性黄土的工程特性及原因，然后分析了公路湿陷性黄土路基施工处理的方法。

关键词：公路路基；湿陷性黄土处理；

湿陷性黄土是一种在干燥情况下，具有较高强度和较低压缩性，遇水后在一定外力作用或在自重作用下强度骤降的一种特殊岩土。湿陷性黄土对高速公路危害主要表现为遇水后的不均匀沉降，引起路面大面积开裂、下陷从而引起其他次生病害，进一步加剧黄土路基的湿陷性，引起恶性循环。

1湿陷性黄土的工程特性及原因

根据黄土湿陷的结构理论，可知：（1）黄土的微结构特征黄土中的粘胶微粒和碳酸钙凝成的集粒和微碎屑矿物共同组成的许多架空结构和孔隙，粒状架空结构是骨架颗粒之间直接接触，颗粒间的连接刚度和强度均较小，在力荷载和水荷载作用下发生变形和溃散，颗粒发生新的配位和排列，发生湿陷变形[1]；（2）当黄土骨架颗粒间连接为非架空的镶嵌排列，颗粒间连接的刚度和强度均较好，骨架结构稳定，在荷载和水作用下只有压密变形，湿陷变形不显著，即非湿陷性黄土。

试验研究发现，土样浸水湿陷后，集粒粘结物的软化、溶解及颗粒之间连接的软化、破坏，削弱了土颗粒连接的总强度，使黄土颗粒分散化，并在土中剪应力的作用下，滑落到土体中的大、中孔隙内，使土体结构急速崩溃造成湿陷，危及公路路基的整体性和稳定性。

可见，使黄土产生湿陷的原因虽然非常复杂，但可归纳为内部和外部两种因素。内因是黄土的骨架颗粒形态、排列方式、孔隙特征和颗粒腔结形式等显微结构特征；而土体中的吸力和非水稳定性胶结力的破坏及由此引起的水稳定性胶结力和摩阻力的超载，所导致的土体结构破坏，则是黄土湿陷性的外因[2]。

2湿陷性黄土路基处理施工要点

湿陷性黄土路基处理的方法很多，在不同的地区，根据不同的路基土质和不同的结构物，路基处理应选用不同的处理方法。

2.1换土垫层法

2.1.1砂砾垫层

当路堤高度小于极限高度的2倍、软土层较薄或雨季施工时，采用砂砾（砂）垫层，使填土与基底之间设一排水层，从而使路基在受到填土荷载后，迅速地将软弱路基土中的孔隙水排出，加快固结速度，提高路基的承载力，减少沉降，防止地基局部剪切变形。

2.1.2换填法

在软土厚度不大于2m时，利用透水性材料进行置换填土，可降低压缩性，提高承载力，提高抗剪强度，减少沉降量，改善动力特性，加速土层的排水固结。

2.2密实法

密实法是指软弱的饱和土和松散的非饱和土，在荷载（动荷载、静荷载以及冲击荷载）作用下，使土体的孔隙体积不断减小、同时地基土的承载能力增加、土体密实度提高、土体的压缩性降低。

承载力的提高只与土的密度改变有关。对排水固结法而言，土体的密度与预压荷载的大小和时间相联系。当不考虑预压周期时，土体的密度只取决于预压荷载的大小。

2.2.1真空预压

真空预压是以大气压力做为预压荷载、在拟加固场地表面铺设一层透水的砂垫层，在其上覆盖一层不透气的密封薄膜，然后用真空装置抽气，在密封膜内产生一定的真空度，土体中产生负的孔隙水压力，在膜内外压差作用下，使土体固结。瑞典于20世纪40年代末首先应用该法，随后日本和美国等国相继进行了探索和研究，我国交通部一航局在70年代末，成功地在新港集装箱码头工程应用，并取得了可喜的研究成果。通过多年探索，使膜内真空度达600mm水银柱高，相当80kPa的预压荷载。

2.2.2堆载预压方法

堆载预压是利用填土、砂石料或者其它重物对地基施加预压荷载，使孔隙水得以排出，达到土体结构固结的目的。加固后软土路基承载力的大小主要取决于其上部堆积载荷值的大小。堆载预压的原理与真空预压不间，真空预压可一次将荷载加到最大值，而不使土体产生剪应力增量，即不必考虑地基产生的剪切破坏。堆载预压方法必须要考虑加荷速率对土体结构产生的影响。通常情况下采用分级方式施加荷载，同时每隔一定周期（一天左右）要进行桩体竖向变形、边桩位移、孔隙水压力等数值的观测，在此要求竖向变形不超过10mm/天，边桩位移不应超过4m/天。

预压方法主要用于淤泥质土、淤泥和冲填土等饱和的粘性土地基。对于透水性比较好的薄砂层粘性土可以不再设置纵向的排水通道，这样也可以取得良好的固结效果。而对于透水性差的粘性土，为了缩短预压排水固结周期，通常还要设置纵向排水结构物，例如排水纸板、砂井等等。

2.2.3强夯法

强夯法又可称为动力固结法或者动力压实法，这种方法通常是以80-400kg的重锤，从6-40m落距的高处自由落下，将土体夯实。强夯法不仅适用于处理砂土、碎石土、粘性土、粉土、杂填土和素填土等土质地基，同时由于能够提高地基的强度、改善其抗振动液化的能力、降低其压缩性并能消除土的湿陷性，这种方法常用于处理可液化的砂土地基或者湿陷性黄土地基等等。

2.3排水固结法

此法基本原理是软土路基在附加荷载的作用下，逐渐排出孔隙水，使孔隙比减小，产生固结变形。

2.3.1预压处理

分为超载预压、等载预压和欠载预压等。在路基稳定、沉降量不大的路段采用预压处理可降低土的压缩性及提高抗剪强度。它的特点是施工工艺简单、工期较长，通常与排水处理路基结合使用。

2.3.2袋装砂井

对于软土厚度大、路堤稳定、填土高的软土路基，采用袋装砂井，可增加软土竖直方向的排水能力，缩短水平方向的排水距离，加速软土的固结沉降，提高软土的强度。其施工工艺复杂、费用相对较高，所用时间较长。

2.3.3塑料排水板

此法施工工艺比较简单、投入劳力少、费用相对较低，并且渗滤吸水性好，具有一定的强度和延伸率，对土的扰动小，预压时间较长，在工程中得到广泛应用，但在提高土层的抗剪能力方面，其效果不如袋装砂井。

2.3.4真空预压法

在粘土层上铺设砂垫层，然后用薄膜密封砂垫层，用真空泵对砂垫层及砂井抽气，使地下水位降低，同时在大气压力作用下加速路基固结。

3结语

路基的施工工作对技术含量的综合性要求很高，因此，我们在公路路基的施工过程中，对于特殊路基一定要认真处理，同时根据路段的地形和地质、施工机械以及工程的具体安排等条件，合理进行施工组织和设计，做好路基的填土与压实、路面排水、路基防护等常见的技术问题。这对保证工程进度、工程质量和施工安全都有着非同寻常的意义。

参考文献

[1]杨广庆.路基工程[M].北京：中国建设出版社，2010，4.

[2]郑起.现行市政施工规范实用全书[M].北京：中国环境科学出版社，2008，4.

[3]费玉亮，许慧，钱莹.公路路基施工技术探析[J].江苏科技信息.2010（04）.