黃土路基沉降原因及施工處理措施

許嚴

摘 要：濕陷性黃土獨特的性質濕陷性對于工程項目有著巨大的危害和影響，對于濕陷性黃土地區地基處理顯得尤為重要。在處理各類型濕陷性黃土時，充分考慮各種情況濕陷性黃土的特性，針對采用適當的處理方法以消除或減少濕陷性黃土的濕陷性所帶來的危害和影響。

關鍵詞：濕陷性黃土；地基處理；沉降

1、黃土路基沉降原因

黃土屬不成層的沉積土，時間在第四紀后形成，其顆粒大小介于沙粒和粘土之間。黃土有其獨特的特點：濕陷性。濕陷性變形是由于路基或地基被水浸濕后引起的一種變形，通常是局部的突然發生，并且變形不均勻，無論是對公路、鐵路還是建筑地基都有著極大的危害。濕陷性黃土地基根據其發生濕陷后的濕陷量，分為了Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三個等級，地基發生濕陷的程度越大，其濕陷等級越高，在地基浸水后，地基的變形情況越嚴重，地上建筑的變形越加嚴重，對建筑的危害也就越大。沉降原因包括：

（1）路基壓實度不足：路基土的壓實度不足，將會導致路基的不均勻沉降。黃土本身具有濕陷性特性，在自身重力的影響下遇水就會發生濕陷，從而使路基有縱向裂縫出現在路基的兩側。導致路基土壓實度不足的原因有：

受施工條件影響。由于天氣干燥，在路基施工時導致局部路基填料土粉碎不足使壓實度不均勻；暗埋式構造物限制使路基邊緣不能超寬碾壓，導致路基邊緣不能完全密實，壓實度不足；各車道之間施工不同步，接縫處處理不到位，施工完成通車后，接縫處會出現壓實度不足。

填料含水率控制不當。在濕陷性黃土地區施工時，對于填料含水率的控制更加重要，黃土的特性使之對于含水率更加敏感。含水率控制不當會影響路基強度，從而使壓實不充分，達不到設計要求。

當填方土體出現壓實度不足的情況時，將導致土體自重和外加荷載的應力之和大于土體前期固結壓力，使土體發生形變，從而改變負孔隙水壓力。這些應力將引起土體有效應力的改變，最終導致填方土體壓縮形變，破壞。

（2）填料不均勻：對于濕陷性黃土的處理來說，需要對地基的填料進行嚴格控制?？刂撇划?，路基填料不均勻，路面產生局部凹陷。在施工中，填料的級配和填料自身的原因，導致對于填料的控制并不精確。在分層碾壓的工程中，可能由于該層填料的厚度過大，導致該級配中較小顆粒和柔性顆粒很難壓實，在經過長期的荷載作用，將會導致路基不規則形變。

（3）地下水影響：由于土體自身所具有的高孔隙比的性質，隨著地下水位的變化或雨水等的影響，使土體含水量不斷發生變化，導致土體軟化并出現滑動，使路基變形。所以在濕陷性黃土地區施工時，一定要做好防水防護措施，避免出現由于水位的改變而使地基出現塌陷沉降。

2、工程案例應用概況

某高速公路全長123.32km，采用雙向六車道高速公路設計標準，設計時速為120公里，路基寬度達到33.5m。穿越了黃土梁區與黃土沖溝組合區、黃土侵蝕地區等。在公路里程k110+000～k119+302區段內，沖溝組合區與黃土臺地區分布著絕大部分的濕陷性黃土。同時在區段內所分布的濕陷性黃土根據其濕陷性類型和等級達到了21個級別。

由于不同類型的濕陷性黃土的分布，所以在本路基處理過程中，處理濕陷性黃土的濕陷性成為了整個公路的施工中的重點與難點。要求處理后的地基能夠保證在路基受水受潮時不產生劇烈的沉降而致使路面開裂和沉降等。同時還要求路基具有一定的承載力承擔路基以上的荷載。此路段中的濕陷性黃土有著不同厚度，有的標段濕陷性土層只有6～7m左右，這些較淺濕陷性土層路段的路基處理可以選用強夯法進行處理，有路段濕陷性較強時，采用2000kN·m強夯處理，通常濕陷性不強時采用1000kN·m強夯處理。而遇到濕陷性黃土層達到10m之上的路段時，則采用灰土樁擠密法進行處理。經過初步設計和計算，對于不同類型和濕陷情況的濕陷性黃土分別采用1000kN·m和2000kN·m兩種不同強夯方法進行施工改良以及灰土樁擠密法進行處理。

3、強夯法處理

在此路施工時，強夯法施工采用兩種不同的夯擊能：1000kN·m和2000kN·m，均采用的是相同夯錘（重16t，重錘錘徑2.4m），區別為不同的夯錘下落距離，分別為：6.25m和12.5m。兩種不同的強夯法都是以梅花形分布進行夯實，各個夯實點之間間距為1.6倍夯錘錘徑。在夯實過程中，進行兩遍夯擊工序。兩遍夯實之間間隔3～7天。當單點夯擊符合條件時停止夯擊：最后兩次的夯擊平均夯擊夯沉量小于5cm。單點夯實夯擊過程中，主點夯實夯擊次數不少于4次，副點夯實夯擊次數不小于5次。最后采用600kN·m的夯擊能滿夯夯平，夯點搭接為夯錘錘徑的0.25倍錘徑，以最后兩次的夯實夯擊夯沉量小于2cm確定單點的夯擊次數。第二遍夯實夯擊和最后滿夯間的間隔時間為3～7天。

4、灰土樁擠密法處理

灰土樁擠密法施工中，采用10m長的灰土擠密樁，成孔直徑為0.7m，有效的設計樁徑大于等于0.6m。樁與樁之間的設計樁間距為1.2m，樁點同樣以梅花形進行分布。施工中為了防止相鄰孔洞出現坍塌，施工是采用間隔成孔來防止相鄰孔洞坍塌。樁身采用的填料為灰土，灰土比為3∶7，填料通過篩孔為20mm的方孔篩進行篩選。填料前需要對孔底進行夯實，一般夯實次數需要達到4次以上。并且在每次填料約0.1m3后進行對填料進行夯擊，夯擊次數不小于10次，夯錘的下落高度為5m。施工結束后在1/3樁中心處取區間土進行檢驗是否滿足規定要求。

5、小結

根據以上的實驗結果可以看出，灰土樁擠密法在處理過程中相對穩定，處理較深處的土體質量要好于強夯法，但是，對于灰土樁擠密法的外界干擾因素較多，施工質量并不能完全得以保證，同時相比于強夯法來說，施工的步驟較為復雜。強夯法對于土體的處理效果是較好的，同時強夯法的施工工藝較為簡便，成本更加低廉，對于施工方有利。但是強夯法對于土體的擾動較大，施工中要嚴格控制強夯法對于土體擾動的問題，不能使土體間的整體強度被破壞。同時可以看出，2000kN·m強夯法處理效果明顯于1000kN·m強夯法處理，所以在施工的過程當中，在控制好土體擾動的前提下，加大夯擊能量是處理濕陷性黃土較好的方法。

參考文獻：

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作者簡介：許巖，男，研究方向：市政道路設計