公路工程中黄土湿陷性问题分析

公路工程中黄土湿陷性问题分析

刘文训

云南高创人才服务有限公司 云南省昆明市 650000

摘要：随着我国经济的高速、高质发展，我国的公路工程涉及到更广阔的区域和领域。黄土作为在我国广泛分布的土种之一，也是现阶段我国公路工程中不可或缺的建筑材料之一，研究黄土的湿陷性具有重大的现实意义。本文首先从了解黄土的地质特性入手，分析了黄土产生湿陷性的原因和造成的危害，进而研究介绍了解决黄土湿陷性的几种常见施工方式。

关键词：公路工程；黄土；湿陷性

“想要富，先修路”，在我国的经济发展过程中，公路工程一直是带动地方发展的“先行军”。而我国作为世界黄土分布面积最大的国家，研究黄土的工程特性更是公路工程中的重要一环。黄土最主要的特性就是具有湿陷性，在外部压力和水分的作用下，会产生湿陷。黄土的这一特性极大地危害着工程质量和人员安全，故以下将对黄土的湿陷性进行分析研究。

一．黄土的地质特性

从第四纪开始，干旱与半干旱的气候条件下，形成了一种与众不同的陆地沉积物－黄土。颜色包括淡黄、褐色或灰黄色。为研究黄土湿陷性的问题，首先应当了解黄土的地质特性有哪些。

1.1黄土的地理分布

中国拥有全球最广阔的黄土地带，西北、华北、山东、内蒙古和东北地区都有分布，总面积高达六十四万平方公里，占全国总面积的6.7%。在黄河的上游地区，如陕西、甘肃、宁夏和山西、河南等地，黄土覆盖面积很大，厚度也很厚，因此被称为“黄土高原”。陕甘宁地区黄土厚度一般在100-200米之间，但有些地区甚至可以达到三百米，而山西高原的黄土厚度则介于30-50米之间，其他地区的黄土厚度则多在几米到几十米之间，很少超过三十米。

黄土是一种广泛分布的土壤，它不仅存在于中国，而且还遍及亚洲、欧洲和北美洲，总面高达一千三百万平方公里，占全球总面积的2.5%。黄土分布如此之广，可见研究黄土的特性具有重要意义。

1.2黄土的沉积年代

研究黄土的沉积年代对确定黄土特性十分重要。中国的黄土沉淀开始于第四纪初，一直延续到现在。根据沉积时间的长短，黄土可以划分为古老的和新沉积的两类。

(1)老黄土：指的是那些沉积年代较早的黄土，如午城黄土和离石黄土。老黄土结构紧密，大孔隙慢慢消失、退化，不具湿陷性，能维持陡边坡。

(2)新黄土：指的是那些经近期沉积而形成的黄土，如马兰黄土。新黄土多孔洞、结构松散，压缩性很强，因此具有强烈的湿陷性，不能维持陡边坡，故工程质量差。

1.3黄土的工程性质

(1)黄土粒性构成：黄土的粒性构成以粉粒为主，其次是细小的砂粒和粘性粒。在不同的地区，黄土的成分比例各有差异。通常来说，当黄土中的粘性粒含量超过20%时，它的湿陷性会变得较小或完全没有；当黄土中的粘性粒含量低于20%，且其分布形态不能形成有效的粘结力，那么它就会出现湿陷现象。

(2)黄土中水的含量：黄土中水的含量与当地年降雨量和地下水深度有关，位于干旱、半干旱地区的黄土水的含量低于湿润地区，地下水埋藏浅的地区黄土中水的含量高于地下水埋藏深的地区，一年中降雨集中季节黄土含水量大于降雨较少季节。黄土湿陷性与黄土中水的含量存在一定的关系，当黄土中水的含量降低时，湿陷性反而会变强，当黄土中水的含量超过25%时，黄土就不具有湿陷性了。

(3)黄土的压缩性：大部分黄土的压缩性为中等水平，只有新堆积的黄土具有高压缩性，老黄土的压缩性是越比较小。

二．黄土湿陷在公路工程中出现的原因

当受到一定压力时，天然黄土会出现下沉的现象，这种现象被成为湿陷。目前，关于黄土湿陷的原因有很多种，但多数认为，水分的渗透会降低黄土的粘结力，导致它出现湿陷现象。在公路工程中黄土湿陷一般由于以下几点原因产生：

2.1水分的浸润与渗透

一些市政管道通常会敷设在公路路基的下方，其中有一部分管道是用于水的运输的，比如自来水管道、污水管道等。当输水管道受到损坏或者发生渗漏时，其周围的土壤将不可避免地被吸入大量的水分，这将引发严重的黄土湿陷性灾害。

2.2气候和水文条件的影响

对于有些降雨量集中的地区来说，由于大部分时间处于干旱的环境，一旦发生密集、连续的降雨，会使地表水急剧增多，从而导致黄土湿陷的发生。

2.3地下水的改变

由于季节性降水而产生的水库水位变化，和地下水位的变化都会改变黄土的含水量，从而引发黄土湿陷的发生。

三．黄土湿陷对公路工程产生的危害

在公路工程中，黄土湿陷产生的破坏性往往很大。黄土遇水湿陷后，会造成路堤下沉、边坡滑塌和滑坡、冲沟侵蚀路基等危害，严重影响道路安全和国家公共财产。

在黄土分布地区，有时会存在一些陷穴。这些陷穴初期不易被发现，沉陷可能发生在运营一段时间之后，造成的危害极大。比如西北地区由于地下暗穴曾多次发生铁路列车颠覆。

此外，黄土地基湿陷还会造成公路变形多。甘肃、陕西等地较为多发，已有多条公路因此而产生路基和路面不同程度的变形。

四．黄土湿陷问题在公路工程中的治理措施

因为黄土湿陷的严重性，在进行建筑施工时，必须确定该地区的黄土是否存在湿陷，以及湿陷程度的大小，并且要排除地表水和地下水的干扰。在可能存在危险的地方，我们需要确定该工程区域是否存在陷穴。此外，还有以下几种常见的工程处理办法。

4.1换填法

换填法是一种有效的土壤改良技术，它将地基下方的湿陷性土层彻底挖除，并以1-3米的厚度，采用素土或石灰土进行分层回填，以达到改善土壤质量的目的。采用这种方法，不仅能够有效地抵抗地基自重性湿陷的影响，而且还能够有效地防止由外部压力引起的湿陷现象。浅基处理和局部的湿陷性处理是采取置换填方方式的最佳选择，因为它们能够有效地减少施工量，而且操作简便、成本低廉。由于良好的均匀性，石灰土置换后的地基荷载可达300kPa。

4.2强夯法

强夯法又被称为动力固结法，即用重量在10-20t之间的机械来进行重锤，锤头自由落下，高度保持在10-20米之间，使土体被夯实，强度提高，压缩性下降，从而改善湿陷性。在夯实过程中，可以有效挤压水分，使公路地基的稳定性得到改善。Ⅱ级或其以上的湿陷性黄土适用于此种方法，所以在制定施工方案前，应当首先确定湿陷性黄土的类别与等级。为确保施工效果，在收集湿陷性黄土时，还应注意选择不同地点、不同区域的黄来进行比重和距离实验。

4.3预浸水法

预浸水法可以有效地将黄土中的水分提高至饱和水平以减少其层间的自重湿陷现象。这种施工方法特别适用于大面积湿陷性黄土，在施工过程中应当控制水位低于黄土0.3米，以确保黄土渗水完全，并有效防止水分过多的情况发生，因为过多的水分会影响黄土湿陷性的改善。为了确保安全，我们必须认真遵守相关的标准和要求。然而，这种方式也有其不可忽视的弊端，例如大量的水资源浪费，以及昂贵的建设成本。

4.4挤密桩法

采用挤密桩法施工，可以利用桩深入地下时产生的挤压力，有效地提高两桩之间的土壤密度，从而达到更好的效果。当桩体深入地下，由于受到外界压力的作用，桩体周边的土壤会发生变形，而桩体的密度的增大可以显著改善施工区域的湿陷性黄土的状况。为了确保桩与土壤之间的牢固连接，我们必须选择能够提供优异密封性和稳定性的材料来填补桩洞。为保证土体内的含水量，可采用素土桩进行施工。

五．结语

黄土湿陷是一个严重的公路建设问题，其影响非常严重。本文仅对黄土的湿陷性问题进行概述分析，在实际工程中遇到的问题会更为复杂、多样，所以要采取不同的措施，实事求是来应对相应的问题。在工程中一定要明确该工程的目的和意图，认真做好施工前的勘察和土地实验。除确定黄土的等级和特性之外，还要考虑施工技术与经济的问题，从多方面综合制定合理的施工方案，从而更好的处理公路工程中的黄土湿陷性问题。

参考文献：

[1]窦明健.公路工程地质[M].北京:人民交通出版社,2003:85-88.

[2]邓红坤.公路工程中黄土湿陷性问题的研究[J].工程科技,2016:121

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