濕陷性黃土高填方路基質量控制與殊路基處理施工方案

劉文錄

【摘要】本文結合實際工程案例，闡述了濕陷性黃土地區高速公路填方路基的沉陷原因，指出了沉陷病害的易發部位和防治辦法，旨在提高濕陷性黃土地區高速公路路基的使用耐久性，確保工程質量和行車安全，同時為后續同類工程施工提供參考。

【關鍵詞】濕陷性黃土；路基沉陷；邊坡；加固

一.濕陷性黃土的形成及特征與填方路基易發生沉陷病害的部位

在上覆土層自重應力作用下，或者在自重應力和附加應力共同作用下，下沉穩定后，受水浸濕，土體結構迅速破壞，并產生顯著附加變形或下沉，嚴重影響路基質量。高填方路基施工完工后，隨著時間的延長、氣候的變化和汽車重復荷載的作用，常出現路基的整體下沉與局部下沉、路基縱橫向開裂、路基滑動或者邊坡滑坍等病害。半填半挖路基及路基填挖結合部，最容易出現路基不均勻沉降導致路面開裂，其主要成因有不良地基、填土材料、結合部處理不當、壓實工藝及交通因素等方面的影響。它們又可以歸納為兩大類：路基穩定性不足，病害現象為路基滑動；填挖結合部路基的不均勻沉降，表現為路面長大裂縫、斷板等路面損害的發生。首先沖溝填方段落一般都具有填方較高但是縱向長度較短并且是在暗涵頂填筑的特征，因此在施工時應當足夠重視，嚴格控制每層填筑的層厚、壓實度及填料的各項指標等要求，防止自然沉降引發的路基沉降。其次填筑最好整幅施工，這樣可以防止路基的縱向裂縫。最后關于排水，不論是施工期間的臨時排水還是路基形成后的最終排水系統，都應做到完善暢通，對于挖方段落匯流過來的水，疏導至路基范圍外，防止對填方路基邊坡產生沖刷。

二、沖擊碾壓

沖擊碾壓施工就是采用沖擊式壓實機，配備壓實輪，壓實輪在牽引機拖動行駛滾動中將高位勢能轉化為動能對地面進行沖擊從而對土體的深層產生較強的沖擊能量，同時輔以滾壓、揉壓的綜合作用，使土石顆粒之間發生位移、變形和剪切，隨著土石密實度增加，其影響深度也逐漸增加，從而使土體深層隨著沖擊波的傳播得到壓實。壓實輪在牽引機的拖動下連續作用于地面，使大面積地基得以壓實。沖擊碾壓技術的突出特點是影響深、速度快、壓實質量高。

通過沖擊式壓實機的沖擊碾壓，能有效減少公路路基的工后沉降量，大大改善因不均勻沉降而形成的道路病害，提高路基的整體強度和均勻性，對于暴露地基或路基的內部缺陷、避免隱患、提高施工質量等具有顯著的效果。填土高度大于3m的涵洞按一般路基沖擊壓實。沖擊壓實機必須縱橫向輪跡交錯，沖擊夯坑均勻按梅花形散布，橫向輪跡重疊20厘米。前后連續的兩個沖壓段之間應保證30米的搭接長度。施工中應配備平地機，路基面起伏過大時，進行整平然后繼續沖壓。沖壓完成后，用光輪壓路機進行整平壓實。沖壓后經高程檢測需進行補土壓實時，補土層的最終壓實厚度不小于10厘米，且不得進行表層貼補，如補土層厚度較薄，可對表層土翻松10厘米，與補土攤鋪均勻后用壓路機壓實至設計標高。沖擊壓實的檢驗按最后一次碾壓的沖擊變形小于2cm進行控制。補壓后路基壓實度較規范值提高2～3%，即路堤壓實度為95%，路床壓實度為97%。沖擊壓實機在單位長度地基表面行駛六次為一遍。

三、強夯法

強夯法處理濕陷性黃土地基是一種行之有效的加固方法，強夯法又稱動力固結法，它是法國L.Menard于20世紀60年代末首創的一種地基加固方法，我國于1975年開始介紹和引進強夯法技術，并于1978年底開始在工程中試用。其原理是用幾噸間，沖擊機距路基邊緣保持1米的安全間距。或幾十噸重錘從高處落下，反復夯擊地面，這種強大的夯擊能在地基中產生強烈的沖擊波和動應力，并向地基縱深方向傳播，使淺層和深處的地基土的骨架不同程度地被迫壓縮或顆粒重新排列而密實固結，從而提高地基土的強度并降低其壓縮性。試夯開始前首先測得地基土的最優含水量。在強夯開始前及強夯結束10天后，利用探井取樣進行室內土工試驗等方法對處理前、后的地基進行相關檢測，即對地基土含水量、干密度、孔隙比、壓縮系數、壓縮模量及濕陷系數進行測定。

四、強夯及沖擊壓實質量檢測方法及標準

在大面積強夯施工前，應選擇代表性路段進行試夯，以確定合理的強夯參數與工藝。強夯過程中，每遍每夯點的夯擊次數用最后兩擊的平均夯沉量控制。第一、二遍夯沉量不大于10厘米，第二遍夯沉量不大于5厘米，此外夯坑周圍地面不應發生過大的隆起，不因夯坑過深而發生起錘困難。最后的夯沉量控制值以試夯結果確定，但最大不宜超過15厘米。強夯施工結束后2周應對加固地基質量進行檢驗。

強夯及沖擊壓實質量檢測，均采用標準貫入、動力觸探、現場荷載等原位測試方法和室內土工試驗方法，強夯地基的檢測深度要超過設計加固深度1.0米以上，沖擊壓實地基，其檢測深度一般為2.0米。強夯地基每個加固段不小于2處，沒處3點，沖擊壓實地基一般每100米布設一個檢測點。加固范圍內質量標準應滿足一般路基及高填土路堤的壓實標準，濕陷系數小于0.015。

五、土工格室

為加強填挖交界結合部提高路基穩定性，當縱向填挖高差大于5 m或處于陡坎時，在結合部填方區填至路床底面后，將挖方段超挖區挖至路床底面，然后用沖擊壓路機全面補壓2～3遍，同時鋪設第一層土工格室，再分層填筑路床，在路床頂面鋪設第二層土工格室。土工格室內填充砂礫。砂礫粒徑不大于20mm。鋪設土工格室時，應進行錨固，錨釘間距為3m×3m。土工格室技術要求：格室高50mm，整幅為單根筋帶制作；格室片的抗拉強度≥150MPa，延伸率<15%，網格尺寸25cm×25cm，鉚縫或焊接處的抗拉強度≥100N/cm，格室組間連接處抗拉強度：格室片邊緣≥200N/cm，格室片中間≥150N/cm。

六、填砂礫土

本合同段線外取土場CBR值偏低，且含少量易溶鹽，僅能滿足路床以下填料的要求，不能滿足路床填料要求，為保證路床的穩定性和路面的安全使用，故該取土場供應段落內路床采用渭河砂礫填筑。挖方段均位于黃土梁峁，考慮黃土CBR值偏低，不能滿足路床填料要求，因此路床頂面以下80厘米范圍采取超挖換填砂礫的措施進行處理。超挖部分進入土石方調配，調至路堤段路床以下部分填筑。