濕陷性黃土公路地基處理方案研究

陳峰　張文剛

摘要：文章針對濕陷性黃土的特點，總結了國內外相關處理方案，并進行了優缺點的介紹，并利用價值工程的相關原理對處理方案的優選進行了系統的分析研究，研究成果可以作為施工單位處理濕陷性黃土公路地基處理的參考。

關鍵詞：濕陷性黃土；公路地基；處理方案；方案優選

0 引言

黃土在地球上廣泛的分布，約占陸地面積的10%，在我國北緯 33°～47°之間廣泛分布著黃土，主要分布區域是秦嶺、大別山以北，太行山以西，遍及內蒙古、新疆、寧夏、河南、山西、陜西、甘肅等省。濕陷性黃土的特性主要表現在它的濕陷性、欠壓密性和結構性，是一種特殊性土，黃土的核心特征表現為濕陷性，具體表現為，其在上覆土層的自重應力作用下，或者在自重應力和附加應力的共同作用下，土體受到水的浸入后，土的結構會迅速破壞并產生明顯附加下沉。大量的工程實踐表明，當濕陷性黃土公路地基未加處理或者處理不足時，在公路使用過程中由于降雨等原因，往往會造成公路地基土濕陷，這對于公路的安全使用會產生十分嚴重的質量危害。因此，在濕陷性黃土地區進行公路建設時，需要對公路地基采取一定的處理措施，以便改善濕陷性黃土的物理力學性質，消除或減小濕陷性黃土地基的濕陷性，以保證公路的安全使用。

1 濕陷性黃土的處理方案

換填墊層法是將基礎以下的濕陷性土層全部或部分挖去，將灰土或者素土過篩后，分層回填并在最佳含水量下壓實或夯實。其處理特點可以消除全部或部分公路路基的沉降量、減小墊層下臥層頂面附加應力、降低地基土透水性和壓縮性、設置整片土墊層，同時具有防水、隔水作用，可以保護下部未處理的濕陷性土不受水浸濕，防止引起濕陷。

重錘夯實法是將2-3噸的重錘提升至4-6米的高度，使其自由下落，反復的夯打地基的方法，該方法一般可以消除1-2米厚的土層的濕陷性在夯實層的范圍內，土體的物理力學性質得到明顯改善，濕陷性消除，平均干密度顯著增大、承載力提高、壓縮性明顯降低、透水性減弱。可以有效的減少或消除黃土地基的濕陷變形。

強夯法是將80KN-400KN的重錘升至10m-40m的高度，使其自由下落，給予地基沖擊和振動，該法施工設備及工藝簡單、功效高、施工快、加固效果好、有效加固深度大、節約材料、節省投資。

擠密法是采取一定措施，通過擠密的作用，使深層土體密實、強度提高、孔隙比減小，以此達到深層地基處理的目的。擠密法根據回填材料的不同可以分為不同的方法，常見的有：石灰樁擠密法、砂樁擠密法土、渣土樁擠密法、擠密樁法、灰土擠密樁法等。其中灰土擠密樁法和土擠密樁法常用于濕陷性黃土地基的處理。

硅化法和堿液加固法是我國濕陷性黃土地區常用的化學處理法，硅化法也稱為硅化注漿法，其原理是利用硅酸鈉為主劑的混合溶液，通過注液管均勻的注入土層中，利用漿液排除土粒之間的水分和空氣，并將巖土膠結成為一個整體，使之形成防水性能較好、強度較大的結石體。堿液法是將加熱后的堿液，以無壓自流的方式灌入土基中，使得土粒表面生成具有高強度、難溶于水的的鈣鋁酸鹽絡合物，進而達到消除黃土的濕陷性的方法。

預浸水法是利用濕陷性黃土浸水后產生自重濕陷特性，施工之前在場地內挖坑進行大面積的浸水，使土體產生自重濕陷，以此達到消除黃土的濕陷性的目的。

此外還有灌注樁基礎的方法，設置在濕陷性黃土場的樁基礎，樁周土體在受水浸濕后，樁側阻力大幅度的減小，當樁周土產生自重濕陷時，樁側的正摩阻力迅速轉化為負摩阻力。

2、處理方案優選方法

濕陷性黃土公路地基的處理方案的優選首先應當根據工地實際情況對處理方案進行初步篩選，然后從價值工程出發，進行功能分析，運用層次分析法，繪出功能系統圖，在后計算價值系數，到處最優處理方案。圖1為濕陷性黃土公路地基處理方案功能系統圖

圖1 濕陷性黃土公路地基處理方案功能系統圖

各權重的分配方法可以通過向多位專家答卷的形式進行，下表1是通過調查部分專家調查的結果。

對處理方案的各項功能進行打分，然后再乘以各功能對應的權重，由此可以計算出各各地基方案處理方案的質量安全、環境保護和施工便捷這三項得分。并以此按照下列公式進行各種處理方案的功能評價系數。

功能評價系數=功能得分/總分 （1）

成本評價系數的計算，可以通過查閱相關資料、調研等方案，預估處理方案的成本。然后通過價值工程中的公式，見下式2，計算各地基處理方案成本評價系數。

成本評價系數=單個成本/總成本 （2）

最后，通過價值工程中的公式，見下式3，，可以計算出備選地基處理方案的價值系數，價值系數越大的，方案越優。

價值系數=功能評價系數/成本評價系數 （3）

參考文獻：

[1]鄭翔.強夯法在處理濕陷性黃土地基中的應用研究[D].西安：西安建筑科技大學碩士研究生論文，2007.

[2]李建斌.鄭西客運專線濕陷性黃土地基DDC樁復合地基應用研究[D].成都：西南交通大學碩士研究生論文，2008.