關于濕陷黃土路基處理探討

彭樂琴

(江西省公路橋梁工程有限公司)

1 黃土路基容易出現的問題類型及成因

濕陷性黃土路基主要易出現的問題就是路基沉降導致的路面破壞。由于干燥時黃土結構較為蓬松，黃土顆粒間靠粘性力結合，承載力較大，因此普通夯實法并不能足夠地將黃土路基砸實壓緊，黃土顆粒之間的結構仍保存有一定的縫隙。由于黃土是粉狀結構，并且干燥時粉狀顆粒較大，一旦遇水黃土大顆粒結構被破壞，粉狀細化，這時產生的小顆粒便能夠填塞進干燥時大顆粒間的細縫當中，造成黃土地質產生壓實性沉降。由于黃土各處沉降不均勻，因此會在路面下面形成承載力不均勻下降，這時車輛路過產生的壓力很有可能會造成路面的局部塌陷，嚴重時會產生大面積塌陷，造成路段癱瘓，影響我國路面交通的正常通行。

2 濕陷性黃土路基施工辦法

2.1 墊層法

對于黃土的濕陷性的處理辦法，人們最先想到的就是將黃土挖走，這種方法確實也是可行方法之一。

路基施工遇到黃土地質時，對于需要作為道路路基的這部分，可以將地表1 ～3 m 之內的黃土全部挖開運走，并添加素土或者灰土填實，用遇水不會產生沉降的土質代替原有的灰土土質，這樣可以有效的避免黃土的濕陷性對路基造成的影響。由于這種方法是在路面與黃土地質之間人工增加其他土質的墊層，因此被稱為墊層法。

(1)墊層法優點

墊層法用遇水不產生沉降的土質，代替原有的黃土土質，顯著改善了地基部分的濕陷特性，可以很好地避免下雨等情況引起的地基表層遇水產生的濕陷。另外墊層法可以和強夯法結合，對挖開以后的深層黃土進行強夯打實，以提高深層黃土土質的密實度降低濕陷性，之后再在表層進行其他土質填合，通過多重作用保證了路基質量，可靠性更好。

(2)墊層法缺點

墊層法需要挖開運走的土方數大，需要運進的其他土質土方數也很大，因此如果施工區附近沒有合適的素土或者灰土資源，土料運輸成本將會受到明顯影響而導致成本大幅增加。因此墊層法的施工受周圍環境影響較大，如果周圍臨近沒有所需土質資源，則應可以考慮用其他辦法施工。

2.2 強夯處理法

所謂強夯處理，就是指在地基施工時，通過大質量重錘反復的打擊，使黃土路基壓緊砸實的過程。通過強夯處理，巨大的沖擊力會造成黃土顆細粉化，這樣就會使黃土顆粒結構間空隙變小，最大限度地減小黃土遇水沉降的幅度，保證地基的承載力。

相比普通夯實，強夯法所采用的重錘質量較大，并且提升高度要高于普通夯實，強夯法重錘質量大約為15 ～25 t 之間，夯實過程的重錘提升高度可以達到15 ～25 m，需要專門機械進行重錘提升。

(1)強夯處理法的優勢

重錘下落的直接打擊，可以有效地促使錘下黃土的壓緊填實，而向四周擴散的沖擊波所引起的沖擊和振動可以將黃土顆粒打散并促使其相互之間的移動，以充分填實原有的較大空隙。這樣經過重錘夯實后的黃土，顆粒更加細化，顆粒間的空隙更小，可以極大程度地減小遇水所產生的塌陷程度。

強夯法將黃土壓緊打實，可以很大程度地減小顆粒間的距離，不僅如此，由于外力的作用，可能會導致黃土顆粒產生壓縮形變。當夯實打擊停止一段時間后，由于外力的消失，顆粒會有一個形變恢復，但是這個形變恢復過程并不會直接促使黃土整體體積膨脹，黃土顆粒的膨脹會繼續擠占黃土顆粒間的空隙，使黃土進一步密實，保證黃土地基的質量。

由于濕陷性黃土一般都與沙土碎石土等土質地形連接，下面結合沙土和碎石土說明一下強夯法的有效打擊深度。

圖1 強夯法有效夯實深度

可以看出，強夯法的有效夯實深度與夯擊能基本呈線性正比關系，1 000 kN·m 的夯實深度大概可以達到4 ～5 m，之后每增加1 000 kN·m 夯實深度基本可以增加1 m左右，因此，可以根據具體夯實深度來選擇重錘的質量和下落高度，以實現高效施工。

(2)強夯處理法的不足

由圖表可以看出，在4 ～8 m 之間隨著單錘次夯擊能的增大，有效夯實深度的增加量基本是線性增長，1 000 kN·m的夯擊能對應1 m 的夯實深度增量，但是從8 m 開始，單錘次夯擊能增加2 000 kN·m 夯實深度才能增加1 m，這樣單位夯擊能的增加量所帶來的夯實深度的增加是隨著深度的增大而逐漸減小的，這主要是因為隨著深度的增加，重錘夯擊力并不是直線向下傳播的，而是以沖擊波的形式以圓弧形向四周擴散，向直線下方傳送的夯擊能是逐漸減小的，這樣會導致隨著深度的增加，夯擊壓實效果在豎直方向上會逐漸變弱。

2.3 擠密法

擠密樁法是針對濕陷性黃土地基的一種加工方法，最早由前蘇聯的阿別列夫發明，至今已經有80年的歷史，算是一種相對比較成熟的施工方法。擠密樁主要是指通過向黃土地基中打空心樁，將原來處于打樁部位的黃土擠向四周，以此來實現土質結構的深度夯實，將空心樁打入后，在樁內填加素土或者灰土，以加固樁體的密實性，提高樁體承重強度，進一步提高地基強度。對于相比表面強夯法，由于深層土不能受重錘的直接錘擊，因此可能壓實效果沒有表層土理想，這種現象會造成豎直方向上的夯實效果減弱。但是擠密樁法則不存在這種問題。擠密樁是通過打入空心樁將樁位土層擠向四周，以水平施加外力的方式進行夯實，因此各水平部分所承受的壓實強度相等，夯實效果也比較均勻，不會存在隨著深度不同而逐漸變弱的情況。

(1)擠密法的優勢

擠密樁法通過打樁的方式將黃土側向壓實，縮小黃土顆粒間的縫隙，這樣可以提高樁孔之間的黃土的承受強度，減小黃土遇水沉陷的幅度，提高地基強度。重錘打入黃土內部的灰土樁，也能加固地基的強度，由于灰土樁的結構是先打入振動沉管，之后采用管內填灰土的方式形成灰土樁，這樣樁部灰土遇水基本不會產生形變，即使樁間黃土遇水下陷了，還有這些灰土樁進行地基支撐，也能對路基的正常工作提供一定的保障。

在振動沉管中加入灰土，由于石灰的脫水加固和膠凝加固的作用，可以很好地增強地基土整體的牢固強度。

(2)擠密法的缺點

由于此方法施工時需要首先進行打樁，所采用的樁體是振動沉管空心樁，打樁方式是錘擊打入，由于空心管樁的結構強度有限，因此錘擊的打擊力強度和打擊次數都會受到限制，以免會因為過力打擊造成管狀結構破壞。并且隨著土層深度增加，越深部位的土層的側向張力和擠壓力越大，空心管的側向承受力是有極限的。這些因素都導致了灰土擠密樁的施工深度受到限制，一般為5 ～10 m。

3 總 結

由于我國地域廣闊，并且人口眾多，因此濕陷性黃土表面的路基施工不可避免，近代針對性的施工解決辦法主要有墊層法、強夯法和擠密法。墊層法是在黃土地表形成其他土質的墊層，利用其他土質的低濕陷性保證路基的可靠運作。強夯法是用物理強力打擊，以最大限度地對黃土進行壓緊砸實，縮小黃土遇水的沉降量，減少地基遇水形變。擠密法是通過打樁來側向擠壓黃土，以促進其土質密實，另外對樁體采用一定的加固措施，以確保樁體的結構牢固，保證在黃土遇水沉降的情況下樁體也能起到一定的支撐作用，保證地基質量。這三種方法各有優缺點，適應條件不同，結合各種施工方法的特點和具體施工環境，科學地選擇最合適的施工方法，可以有效地保證黃土地表的路基施工質量。

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