濕陷性黃土地基的處理方法及應用

(聞垣高速公路建設管理處，山西運城 044000)

0 引言

濕陷性黃土地基在自身重量或一定的外界壓力下，在受到外界水浸泡后，土體的結構被快速破壞，發生較明顯的濕陷性變形，進而導致黃土地基發生下沉、強度減弱、穩定性喪失等現象，會在一定程度上對公路工程的建設及養護造成很大不便，甚至可能造成較為嚴重的經濟后果。

針對濕陷性黃土的濕陷性這一特點，本文分析工程中常用的處理方法，并且結合聞垣高速公路建設特點，介紹聞垣高速公路建設中濕陷性黃土處理情況。

1 濕陷性黃土分類及評價

1.1 濕陷性黃土地基分類

濕陷性黃土分為自重性濕陷與非自重性濕陷兩種。

當濕陷性黃土地基遭遇水的浸濕后，在沒有任何外部荷載情況下，僅在黃土本身自重壓力的作用下而發生濕陷的，為自重濕陷性黃土地基;當濕陷性黃土地基在遭遇水的浸濕后，需要外部荷載作用而發生濕陷的，稱為非自重濕陷性黃土地基。

1.2 黃土濕陷程度的評價

濕陷程度有兩種評價方法，即強烈程度和濕陷等級。

1)強烈程度。

依照規定壓力下測到的濕陷系數按0.03，0.07劃分為輕微濕陷、中等濕陷和強烈濕陷。

2)濕陷等級。

依據規定厚度進行計算，按照小于15 cm，15 cm～35 cm(或40 cm)，大于40 cm分為Ⅰ級，Ⅱ級，Ⅲ級共三個等級。

2 常用的幾種濕陷性黃土路基處理方法

2.1 換填灰土處理法

依照測定的濕陷性土層厚度，將其全部挖除后采用灰土進行分層夯實回填，采用低壓縮性高強度的灰土進行換填處理，換填的厚度一般為1.0 m ～3.0 m。

換填灰土法是一種常用的濕陷性處理方法，主要原理為消除換填范圍內的濕陷性，避免或減輕因路基附加壓力產生的濕陷，并可以使路基自重性濕陷不易表現出來。

2.2 夯實處理法

夯實法是指采用夯擊的手段使地表一定深度的土層達到密實狀態，進而減輕路基的濕陷性。一般情況下，濕陷性厚度為1 m～2 m時，采用重錘夯實法;濕陷性厚度為3 m～6 m時，采用強夯法。

夯實的能量級越大，沉降量越大，其土層的密實程度也就越大，一般情況下強夯法以最后兩擊平均沉降量不大于5 cm、重夯法以最后兩擊平均沉降量不大于2 cm作為夯實標準。

由于夯實法在路基夯實過程中會產生一定的沖擊波，在一定程度上會對周圍環境產生影響，因此在施工過程中應盡量注意施工場地與建筑物的安全距離或增加隔振溝等方法以降低對環境的影響。

2.3 擠密樁處理法

擠密樁處理法是用沖擊或振動方法，把圓柱形鋼質樁管打入地基形成樁孔，通過在樁孔內采用素土、灰土、粉煤灰、石灰土等物料的回填、夯實來加固路基。該方法可以消除濕陷性路基淺層、深層或全部的濕陷性。

灰土、素土等擠密處理法可以用于處理地下水位以上的濕陷性黃土等地基，地基處理厚度可達5 m～20 m。通常以消除地基濕陷性為目的時，采用素土擠密樁法;以增強或提高地基承載力為目的時，采用灰土擠密樁法。當地基土含水量超過24%、飽和度超過65%時，不宜選用灰土或素土擠密樁法。

3 聞垣高速公路濕陷性地基處理情況

3.1 分布情況

聞垣高速公路建設項目濕陷性黃土主要分布在黃土沖溝與丘陵組合區和黃土塬上，全線主要有K4+532～K9+400，K11+500～K13+000，K46+030.877 ～ K51+140，K57+760 ～ K64+710，K78+410～K79+770等段落存在濕陷性。地層主要為風積形成的Q3黃土;巖性主要如下:上部為褐黃色亞粘土，厚度在1 m～3 m;下部為含鈣質結核層的褐黃～棕黃色亞粘土，厚度1 m～10 m不等，另外，在河流的一級階地和河漫灘存在Q4黃土，厚度一般在7 m之內。采用探井取樣，室內雙線法試驗，查明沿線黃土的濕陷性。計算自重濕陷量0 mm～55.9 mm，小于70 mm，濕陷類型為非自重濕陷性場地，總濕陷量74 mm～637.5 mm，濕陷等級為Ⅰ級～Ⅱ級。一般而言，溝底濕陷土層厚度大，約7 m，濕陷類型為非自重濕陷，濕陷等級Ⅰ級～Ⅱ級;梁上或塬上濕陷土層厚度小，約2 m～5 m，濕陷類型為非自重濕陷，濕陷等級為Ⅰ級。

3.2 施工圖設計中濕陷性黃土處理方法介紹

根據濕陷性土區的勘察資料和試驗資料，根據濕陷性黃土的類型、等級和濕陷性黃土的厚度以及路堤的高度采用不同的處理措施:

1)對于濕陷等級為自重的地段，原地面采取強夯處理;

2)對于濕陷等級為非自重的地段，當濕陷性黃土的厚度大于6 m時，原地面采用強夯進行處理，當濕陷性黃土的厚度小于6 m時，原地面重錘夯實，增加土體的密實度使土體擠密，減小孔隙比，從而確保路堤的穩定性;

3)Ⅰ級～Ⅱ級非自重濕陷性黃土和Ⅰ級～Ⅲ級自重濕陷性黃土路段與橋臺或大于6 m的高擋墻連接的路堤段采用強夯或灰土擠密樁處理，以消除地基全部濕陷量或穿透全部濕陷性土層要求。

3.3 處理方法

聞垣高速公路建設中主要采用強夯法施工來處理濕陷性黃土地基。設計文件中，對強夯處理的有關規定“強夯采用1000 kN·m的夯擊能以梅花形夯擊，可采用1.6倍錘徑左右的點距。開工前應根據初步確定的參數，在現場有代表性的地方試夯，與夯前測試數據對比，根據強夯效果，確定工程采用的各項強夯參數?！?/p>

3.4 試驗段情況及小結

3.4.1 試驗段情況

施工中重點選擇了K12+520～K12+620共100 m，分5段，每段20 cm進行強夯法施工試驗段。強夯采用1000 kN·m的夯擊能以梅花形夯擊，控制參數以最后兩擊的平均夯沉量不大于5 cm為準。夯擊后壓實度檢測情況見表1，強夯前后沉降量數據見表2。

表1 夯擊后壓實度檢測情況 %

表2 強夯前后沉降量數據 m

3.4.2 試驗段小結

經過對K12+520～K12+620段進行強夯法施工試驗，總結出聞垣高速公路濕陷性地基處理中強夯法施工宜采用1000 kN·m的夯擊能以梅花形夯擊，夯擊次數宜為6擊，夯后沉降量應保持為42 cm左右。

4 結語

為確保地基穩定和耐久，必須對濕陷性黃土地基進行處理，從而降低或減輕濕陷性程度。強夯法、換填法、擠密樁法等方法是目前處理濕陷性黃土地基的幾種主要方法，綜合比較這幾種處理方案，以及在聞垣高速公路建設中的實際應用，認為強夯法施工短、見效快、工藝簡單，且經濟實用，是處理濕陷性黃土地基較好的方法。

［1］魏春龍，劉 捷，李林林.濕陷性黃土路基處理方法分析與綜合評價［J］.山西建筑，2008，34(36):280-282.

［2］周志軍，楊榮尚，任 毅.濕陷性黃土地區公路地基處理技術研究［J］.中外公路，2007，27(4):195-196.