黃韓侯鐵路濕陷性黃土地基處理措施研究與設計

摘要：通過對黃韓侯鐵路沿線分布的黃土濕陷特性的研究，結合項目投資，有針對性的制定了一套完整的濕陷性黃土地基處理措施方案，對穿行于黃土地區的鐵路工程有很好的借鑒作用。

關鍵詞：黃韓侯鐵路 濕陷性黃土 地基處理

中圖分類號：TU472 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2013）02（b）-0113-01

黃陵至韓城至侯馬鐵路位于陜西省延安市、渭南市及山西省運城市、臨汾市境內，線路全長204.58km，線路正線設計時速120km/h，Ⅰ級重型，電氣化鐵路；其主要承擔甘肅慶陽、陜北榆林、黃陵及沿線地區的煤炭運輸，與侯月線、新月線、焦枝線、新荷兗日線構成“三西”地區煤炭運輸南通道。黃韓侯鐵路穿行于我國黃土廣泛分布的地區，因此，對濕陷性黃土地基處理措施的研究就顯得尤其重要，該文通過對沿線分布的黃土濕陷性特性進行研究，結合項目投資，有針對性的制定了一套完整的濕陷性黃土地基處理措施方案。

1.地形地貌

黃韓侯鐵路總體走向東西，橫跨陜西、山西兩省。陜西境內大的地貌單元屬于陜北黃土高原，地形總趨勢北高南低，從北部黃龍山中高山區經黃土梁峁溝壑區，過渡到南部渭北黃土臺塬區；山西境內及黃河兩岸主要為汾河、黃河河流階地區和黃龍山南緣山前坡麓區。線路以澄城縣南、芝陽、水河為界分別跨越以上四個大的地貌單元，北塬芝陽為黃土高原梁峁溝壑區、合陽張橋為渭北黃土臺塬區、芝陽水為黃龍山南緣山前坡麓區、水侯馬為汾河、黃河河流階地區。

2.昔士特性

沿線廣覆第四系地層，陜西境內黃土臺塬主要以風積成因黃土為主，黃河兩岸及山西境內河流階地區主要以沖洪積成因黃土及老黏土為主，一般厚度超過百米。局部出露三疊系中、上統，二疊系上統，石炭系，奧陶系中統，寒武系及太古界地層。

沿線大面積分布的第四系黃土，主要為砂質黃土，部分為黏質黃土，結構疏松，多孔隙，砂感強。黃土臺塬區上更新統及中更新統上部黃土，屬濕陷性黃土，濕陷類型為自重，等級一般Ⅱ-Ⅳ級，濕陷厚度20-25m，局部近30m；汾河及黃河河流階地及支溝沖積、洪積黃土具濕陷性，濕陷類型非自重，等級Ⅰ～Ⅱ級，局部自重，Ⅱ-Ⅲ級，濕陷地層厚度6-20m。

3.黃土的工程性質

黃土的結構：是以粗粉粒為主體的骨架結構。砂和粉粒由腐植質膠體、黏粒、易溶鹽及碳酸鈣等膠結物聯結，而形成多孔骨架結構。黃土的多孔性：新黃土具有肉眼可見的大孔隙、裂隙、孔洞，呈垂直和傾斜的管狀分布，以垂直為主。天然孔隙比一般為0.69～1.13，其變化隨深度逐漸減小；自西向東，自北向南逐漸減少；隨地質年代的增加而減小。一般風積黃土大，次為坡積黃土，再次為沖積、洪積黃土。

黃土的壓縮性：隨干容重的增大、孔隙比的減小而減小。一般Q1黃土為低壓縮性土，Q2、Q3黃土為低或中壓縮性土，Q4黃土為中或高壓縮性土。坡積、風積黃土一般為高壓縮性土。

黃土的濕陷性：隨深度、含水量、干容重的增大或孔隙比的減小而減小。一般當深度大于10m、干容重大于15.0kN/m³、孔隙比小于0.8時，濕陷性趨于消失。老黃土無濕陷性，而新黃土具有濕陷性或強濕陷性。坡積、風積黃土大于沖積、洪積黃土。

4.濕陷性黃土地基處理設計原則

濕陷性黃土地基處理設計時，首先應該了解黃土的濕陷性機理，黃土的結構特性及膠結物質的水理特性導致了黃土的濕陷性。而黃土地基的濕陷將對鐵路路基工程造成極大的危害，輕者使路基工程產生沉降和裂縫，重者使路基工程體系失穩直至徹底破壞。在鐵路路基地基處理工程設計中，對濕陷性黃土地基處理的基本設計原則是：破壞土的大孔結構，改善土的工程性質，消除或減少地基的濕陷變形，防止水浸入地基，最終目的是改善黃土的力學性能，消除或減小地基因偶然浸水而引起的濕陷變形。

5.黃韓侯鐵路濕陷性黃土地基處理措施設計

地區不同、土質不同，濕陷性黃土地基處理也應針對性的選擇不同的處理措施。在黃韓侯鐵路現場勘察階段，通過挖試坑等方式現場取樣，分析試驗數據，判定屬于自重濕陷性黃土還是非自重濕陷性黃土，以及濕陷性黃土層的厚度、濕陷等級、濕陷量后，通過經濟分析比較，綜合考慮本項目投資、工藝環境等諸多方面的因素，最后確定了一套完整的地基處理措施方案，具體如下：（1）處理范圍：路堤段：坡腳外3.0m。路塹段：側溝平臺外緣。（2）非自重濕陷性黃土，采用重型碾壓進行處理。（3）濕陷等級低于Ⅲ級、厚度較小的自重濕陷性黃土，基底0.5m范圍內挖除，進行重型碾壓，并換填二八灰土。（4）Ⅲ級、Ⅳ級自重濕陷性黃土，總濕陷量大于工后沉降量要求時，采用沖擊碾壓或強夯處理，并在基底設0.5m厚二八灰土封閉層。（5）路橋過渡段及路堤填方高度大于8m，濕陷量較大，簡單處理不能滿足工后沉降要求，又無強夯條件時，基底設灰土擠密樁，樁徑0.4m，樁長通過計算確定，樁頂設0.5m厚二八灰土墊層。如圖1所示。