某公路濕陷性黃土評價及處治

崔 健

(西南交通大學土木工程學院，四川成都 611756)

濕陷性黃土在我國分布很廣，山西地區的低階地新近堆積黃土和高階地山麓堆積區域多屬自重濕陷性黃土，該濕陷性黃土的結構松散，壓縮性較高，在自重壓力與增濕作用下產生濕陷變形，且下沉量大、下沉速度快，如果對濕陷性黃土評價和處治不當，極易造成路基沉降變形、路面開裂和構造物破壞等病害，因此，在濕陷性黃土場地上進行工程建設，應根據濕陷性黃土的差異，正確把握濕陷性黃土的工程地質特征，并進行合理的判定和評價，確保工程建設的工程質量和結構的安全性與可靠性。本文以山西省境內某公路建設工程為依托，對濕陷性黃土路基進行了研究，給合該路段濕陷性黃土的工程地質特征，對濕陷性黃土進行了正確的判定和合理的評價，并根據評價結果，提出具體的處治措施，通過實踐表明對該路段濕陷性黃土路基的評價及其處治是可行的，對該地區濕陷性黃土路基建設具有一定的參考價值。

1 濕陷性黃土的判定與評價

1.1 判定標準

判定黃土濕陷性的主要試驗指標為探井試樣室內浸水壓縮試驗濕陷系數 δs和自重濕陷系數δzs。利用δzs，δs的大小判定黃土的濕陷性:當 δzs，δs值小于0.015時，應定為非濕陷性黃土;當δzs，δs值不小于 0.015時，應定為濕陷性黃土。

1.2 評價標準

評價濕陷性黃土場地等級的主要計算指標為自重濕陷量計算值 Δzs和總濕陷量計算值 Δs。

首先利用式(1)計算黃土場地自重濕陷量Δzs值，依據Δzs的大小判定濕陷性黃土場地的濕陷類型:當Δzs≤70mm時，應定為非自重濕陷性黃土場地;當Δzs＞70mm時，應定為自重濕陷性黃土場地。

其中，δsi為第i層土的自重濕陷系數;hi為第i層土的厚度，mm;β0為因地區土質而異的修正系數。

然后利用式(2)計算黃土場地總濕陷量Δs值，依據Δs的大小判定濕陷性黃土場地的濕陷等級:當Δzs≤70mm，Δs≤300mm或300mm＜ Δs≤700mm或Δs＞700mm時，應定為非自重濕陷性黃土場地;當70mm ＜ Δzs≤350mm，Δs≤300mm 或300mm ＜ Δs≤600mm時，應定為Ⅱ級自重濕陷性黃土場地;當 Δzs＞350mm，300mm＜Δs≤700mm時或 Δs＞600mm，Δzs＞ 300mm 或 Δs＞700mm，70mm＜Δzs≤350mm應定為Ⅲ級自重濕陷性黃土場地。

其中，δsi為第i層土的濕陷系數;hi為第i層土的厚度，mm;β為考慮基底下地基土的受水浸濕可能性和側向擠出等因素的修正系數，在缺乏實測資料時，可按下列規定取值:

1)基底下0m～5m深度內，取β=1.50;2)基底下5m～10m深度內，取β=1;3)基底下10m以下至非濕陷性黃土層頂面，在自重濕陷性黃土場地，可取工程所在地區的β0值。

2 濕陷性黃土的評價成果

2.1 濕陷性黃土的巖性特征

本文結合本項目區工程地質特征，采用工程地質調繪、鉆探、挖探、原位測試、室內試驗等方法，對全線71.588km的擬建公路路基進行詳細工程地質勘察。經全線工程地質調繪和挖探揭示，本地區屬溫帶大陸性季風氣候，屬干旱～半干旱地區，地處汾河沖洪積平原東部，本階段勘察充分利用初勘濕陷性探井85個，人工采取土樣，樣品規格127mm×200mm，取樣間距1.0m。

濕陷性黃土的物理力學指標匯總表見表1。

表1 濕陷性黃土路段物理力學指標匯總

2.2 濕陷性黃土的評價

根據《濕陷性黃土地區建筑規范》，通過土工試驗及計算判定，全線濕陷性黃土長度累計37.57km，占路線總長52.5%。據探井試驗結果黃土具中等濕陷性粉土多具輕微～中等濕陷性。輕微濕陷區主要分布于K30+500～K38+500段，濕陷類型劃分為Ⅰ級非自重濕陷。中等濕陷區主要分布于K0+000～K10+300，K11+230～K30+500段，濕陷類型劃分為Ⅱ級～Ⅲ級自重濕陷。

全線濕陷性黃土匯總表見表2。

表2 全線濕陷性黃土匯總表

黃土的濕化崩解性質與其顆粒組成及天然狀態的干重度及含水量有較大關系，對于輕粉質黃土由于天然含水量低于塑限，顆粒之間凝聚力小，具有明顯的濕陷性和敏感性。通過對該路段路基黃土的實驗數據分析表明:本路段濕陷性黃土路基含砂粒和易溶鹽量多，粘粒含量少，天然重度隨深度逐漸遞增，含水量較低，且隨深度逐漸增加，濕陷性和敏感性較強，且濕陷系數隨深度逐漸減弱。

3 濕陷性黃土路基處理

濕陷性黃土造成公路的主要病害表現為路基邊坡坡面剝落、沖蝕、滑塌、崩塌和整體失穩等，填方路基不均勻沉降和過量沉降，路塹段路基軟化和翻漿、路面開裂和構造物破壞等等，引起濕陷性黃土濕陷的主要原因是水和力，因此，在濕陷性黃土路基設計及處治時，根據濕陷工程地質特征、濕陷等級及濕陷起始壓力、濕陷土層所處的地理位置、路基填挖情況等，首先是排水、防水設計，完善的排水系統，最大限度地降低地基受水浸濕的可能性，提高路基適應變形的能力;在此前提下，通過表層或淺層地基處理措施加固表層土體，達到提高承載力和消除部分濕陷量的目的，使基底的承載力和路堤工后的剩余壓縮變形滿足要求，具體可采用沖擊壓實法、重夯法和強夯法等對路堤基底、零填路基或路塹路床進行碾壓和重錘夯實，最大程度地消除黃土層的濕陷性和高壓縮性。

3.1 一般路基

Ⅰ級非自重濕陷性黃土填方地基采用沖擊碾壓處理，挖方區開挖至路床沖擊碾壓后回填30cm厚的6%石灰土;Ⅱ，Ⅲ級自重濕陷性黃土填方路基采用強夯處理，路塹段開挖至路床后先重錘夯實，后回填30cm厚的6%石灰土。

3.2 低填淺挖路段

Ⅰ級非自重濕陷性黃土低填淺挖路段先沖擊碾壓后回填30cm厚的6%石灰土，Ⅱ，Ⅲ級自重濕陷性黃土低填淺挖路段先重錘夯實后回填30cm厚的6%石灰土。在不具備重、強夯條件的路段，路堤底設50cm厚的6%灰土墊層，并在坡腳增設灰土隔水墻。

3.3 橋頭填方路段

Ⅰ級非自重濕陷性黃土采用重夯處理，挖方橋頭路塹段開挖至路床后先重錘夯實，后回填30cm厚的6%石灰土;Ⅱ，Ⅲ級自重濕陷性黃土橋頭填方路段采用強夯或灰土樁處理，挖方橋頭路塹段開挖到路床后先重錘夯實，后回填30cm厚的6%石灰土。

3.4 沖擊碾壓和重、強夯的施工要點

1)工程開工前應先清理平整場地，查明場地內構造物及管線設施，采取必要措施，以防破壞。

2)沖擊碾壓和重、強夯處理前應檢查地基土的含水量，當地基土的含水量超過18%或飽和度大于60%時，改用其他處理措施。

3)沖擊碾壓采用25kJ三角形沖擊壓實機沖擊壓實20遍～40遍為宜，以消除地表下1.5cm內黃土的濕陷性。沖擊壓實遍數應通過現場壓實試驗確定，并根據現場地質和填料性質進行適當調整。

4)重夯單擊的夯擊能應達到600kN·m，強夯單擊的夯擊能應達到200kN·m。

5)夯擊一般為三遍，每遍每點夯擊8擊，前兩遍按3m～4m間距跳夯，最后一遍為滿夯。

6)夯實時地基內每個夯點的累積夯沉量不小于試夯時各夯點平均夯沉量的95%為合格。檢查后，如質量不合格，應進行補夯或調整參數，直至合格為止。

4 結語

本文通過對山西省境內某公路濕陷性黃土路基的詳細地質勘探和相關的試驗研究，表明該路段黃土路基具有明顯的地質分布特征，且具有濕陷性和敏感性，通過對黃土地基濕陷的判定和評價，全面把握其工程特性，并因地制宜地采取相應的處治措施，采取攔截、分散的原則，設置防沖刷、防滲漏和有利于水土保持的綜合排水措施。結合地基處理、防水和結構等措施進行綜合設計，即以治本為主，治標為輔，標本兼治，突出重點，消除隱患。

只有在勘察階段對該類土經過詳細的工程地質勘察，做出正確的判定和適宜的評價，才能在實施處治時，根據具體工程，對癥下藥，提出既科學又經濟的處治方案，確保工程建設的工程質量和結構的安全性與可靠性。

［1］GB 50025-2004，濕陷性黃土地區建筑規范［S］.

［2］JTG C20-2011，公路工程地質勘察規范［S］.

［3］JTG D30-2004，公路路基設計規范［S］.

［4］李振華.對濕陷性黃土路基處理的探討［J］.河南建材，2008(1):71-72.

［5］遲俊德.濕陷性黃土地基處理方法比較［J］.科技信息，2011(11):410-412.

［6］吳曉霞，陳若翔.公路濕陷性黃土路基分析處理［J］.交通科技，2004(4):32-34.

［7］林宗元.巖土工程治理手冊［M］.北京:中國建筑工業出版社，2005.