淺談黃土地區路基軟基處理措施

許萬科

(甘肅省天水公路管理局，甘肅 天水 741000)

1 濕陷性黃土的主要工程特性

黃土在自重壓力或附加壓力和自重壓力共同作用下因受水浸濕而產生急劇、大量的附加下沉變形現象稱為濕陷。濕陷性黃土可分為自重濕陷性黃土和非自重濕陷性黃土，浸水后需在一定附加壓力作用下才發生濕陷的黃土稱為非自重濕陷性黃土；在飽和自重壓力作用下即產生濕陷的稱為自重濕陷性黃土，其危害性遠較非自重濕陷性黃土嚴重。

1.1 濕陷性黃土的主要物性指標

濕陷性黃土的礦物成分以石英為主，其含量為60%～70%，其次為長石和云母，濕陷性黃土的顆粒成分以粉粒(0.005～0.05mm)為主，約占 50%～70%，其次為砂粒(＞0.05mm )，約占 10%～30%，粘粒含量為8%～26%。孔隙比是衡量濕陷性黃土密實度的主要指標，一般在0.9～1.1之間，當黃土的孔隙比小于 0.9時，濕陷性明顯減弱。

1.2 濕陷性黃土的力學性質

濕陷性黃土的粘聚力由二部分組成，一部分是原始粘聚力，由土粒間的電場力所產生，粘粒含量和密實度越高原始粘聚力就越大；另一部分是由于易溶鹽的存在，形成較高的結構強度，使黃土的粘聚力增加。內摩擦角主要與土的顆粒成分和礦物成分有關，砂粒含量越高，內摩擦角越大。天然狀態下，濕陷性黃土的粘聚力一般為20～60kPa，內摩擦角在15～30°之間。

1.3 黃土的濕陷性

現場采取原狀土樣，通過室內浸水壓縮試驗測定試樣的濕陷系數δs和自重濕陷系數δzs來評判黃土的濕陷性：當δs＜0.015時為非濕陷性黃土 ，當δs≥0.015時為濕陷性黃土。根據濕陷系數δs來劃分黃土的濕陷強度： 當 δs＜0.07 為輕微濕陷性，0.03＜δs＜0.07 為中等濕陷性，δs＞0.07為強烈濕陷性。根據實測自重濕陷量或計算自重濕陷量Δzs來評判黃土場地的濕陷類型，Δzs≤70mm為非自重濕陷性黃土場地，Δzs＞70mm為自重濕陷性黃土場地。根據濕陷性土層的累計濕陷量和自重濕陷量的計算值來確定黃土地基的濕陷等級，由累計濕陷量的大小把濕陷等級分為Ⅰ～Ⅳ級，濕陷等級越高，地基浸水后的濕陷性越嚴重，對建筑物的危害性也越大。

1.4 黃土的滲透性

黃土的滲透性直接影響地基濕陷變形的大小和速度，是黃土的重要工程性質。由于影響黃土滲透性的因素很多，不同類型的黃土滲透系數有很大的差異。黃土有垂直大孔隙，滲透性具有明顯的各向異性，一般新黃土的滲透系數為 i×10-3m/s(1≤i≤9)， 老黃土約為 i×10-4～i×10-5m/s，垂直方向的滲透系數遠大于水平方向。滲透系數隨入滲時間和入滲水量的增加而變化，濕陷發生后的黃土，由于天然結構已經破壞，兩個方向的滲透系數接近，滲透系數變小。

2 濕陷性黃土地區公路工程的主要技術問題

2.1 地基濕陷性問題

濕陷性黃土是一種非飽和的欠壓密土，在天然濕度下，具有一定的結構強度，遇水浸濕時，強度顯著降低，發生濕陷變形。黃土濕陷變形是一種下沉量大、下沉速度快的失穩性變形，具有突發性、不連續性和不可逆性，對建筑物有很大的危害，是濕陷性黃土地區工程建設必須解決的主要技術問題。黃土的濕陷變形可分為三個階段，第一階段為壓密變形，通常為線性變形；第二階段為濕陷變形，變形量大、速度快；第三階段為飽和黃土的固結變形，變形明顯減小并趨于穩定。

2.2 填料改良問題

天然狀態下黃土的含水量較低，滲透性與崩解性較強，不易壓實。黃土經過碾壓改變了土體結構，消除了部分濕陷性，但仍存在水穩性差、浸水軟化等問題，在冬季寒冷條件下還易發生凍脹。因此，對沉降變形控制嚴格的路堤不宜直接用濕陷性黃土作路基填料。通過在濕陷性黃土中摻入一定比例的水泥、石灰、粉煤灰等摻合劑，按最優含水率充分拌合，即可得到滿足工程要求的改良土。在黃土地區通常采用石灰摻合劑，石灰中的鈣離子與土粒表面的陽離子發生交換和凝聚作用，加強了土顆粒間的聯系，改善了土體的物理力學性質，提高了土體的水穩性。

3 城市道路路基軟基處理方法

常用的處理方法有以下幾種：

3.1 表層排水法

對土質較好因含水量過大而導致的軟土地基，在填土之前，地表面開挖溝槽；排除地表水。同事降低地基表層部分的含水率。以保障施工機械通行。為了發揮開挖的溝槽在施工中達到盲溝的效果，應回填透水性的砂礫或碎石。

3.2 換填土法

換土加固是處理淺層地基的方法，所謂換填土發是指當地基持力層的承載力和變形滿足不了設計要求，而軟弱土層的厚度又不是很大時，一般采用把一定厚度的弱土層挖除，然后分層換填強度較大的砂或其他性能穩定、無侵蝕性的材料，并壓實至要求的密實為止，多用于公路構筑物的地基處理。機械輾壓、重錘夯實、平板振動可作為壓實墊層的不同施工方法，這些施工方法不但可處理分層回填土，又可加固地基表層土。換填土發的加固原理是根據土中附加應力分布規律，讓墊層承受上部較大的應力，軟弱層承擔較小的應力，以滿足設計對地基的要求。根據換填方式的不同可分：換填土；拋石擠淤法及爆破擠淤法。

3.3 砂墊層法

對于地基上部軟土層極薄且含水量大時，在軟土地基上敷墊0.5-1.2m左右厚的砂墊層。這樣可達到固結軟土層，使砂墊層起到上部排水層作用；同時，砂墊層又成為填土內的地下排水層，以降低填土內的水位；在進行填土及地基處理施工時，為施工機械提供良好的通行條件。

設計與施工:(1)如采用機械施工，在確定砂墊層厚度時，應考慮機械的重量，輪胎對地面接觸壓力，偏心程度及軟土地基表層強度等。在極軟地基上，僅用砂墊層來確保大型施工機械的通行，往往需要較厚的砂墊層，是不經濟的，所以常與表層排水或敷墊材料等法并用。(2)砂墊層施工時應設放樣板。攤鋪作業一般采用自卸汽車與推土機聯合操作。要盡量做到均勻一致。用透水性差的粉土作填料時，其坡腳附近的砂墊層一旦被土復蓋，就有可能妨礙側向排水，因此對砂墊層的端部要妥善處理。

3.4 添加劑法

對于表層為粘性土時，在表層粘性土內滲入添加劑，改善地基的壓縮性能和強度特性。以保施工機械的行駛。同時也可達到提高填土穩定及固結的效果。添加材料通常使用的是生石灰，熟石灰和水泥。石灰類添加材料通過現場拌和或廠拌，除了降低土壤含水量、產生團粒效果外，對被固結的土隨著時間的推移會發生化學性固結，使粘土成分發生質的變化，從而促進土體穩定。

3.5 加固土樁法

用帶有回轉、翻松、噴粉與攪拌功能的機械，將軟土地基局部范圍的某一深度、某一直徑內的軟土用固化材料予以改良、加固，形成加固土樁體，例如:粉噴樁、旋噴樁。施工速度快、加固深度大、效果好，但造價較高。

4 結束語

在設計與施工中，應全面分析濕陷性黃土地區公路建設的工程特性及路基產生病害的原因和機理，因地制宜采取有效的處理措施，保證路基的完整和穩定。

[1]龔曉南.地基處理新技術[M].西安：陜西科學技術出版社，2009.

[2]莫德飛.淺析軟土地基深基基礎工程處理技術[J].陜西建筑.

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