黃土路基施工技術淺談

趙 魁

1 項目概況

太原至佳縣高速公路是山西省高速公路網規劃中“人字骨架、九橫九環”第四橫的重要組成部分，是山西省西接陜甘寧、東承環渤海經濟帶的交通大通道，也是呂梁市規劃的“十一五”公路重點建設項目。東起太原市尖草坪區，西至晉陜交界佳縣黃河大橋，穿越太原、忻州、呂梁3市7縣區，全長214km。沿線濕陷性黃土不良地質分布范圍大，采用濕陷性黃土填筑路堤施工不當，常常發生很大的下沉量，引起路堤失穩，特別是高路堤地段及橋頭路堤段，黃土地基處理是保證路基工程質量的關鍵。

2 施工技術

2.1 一般黃土路基施工技術

2.1.1 黃土路塹施工

當控制接近設計標高時，對路基面以下路床部分的土基強度和密度進行檢測，路床頂面以下0cm～30cm范圍內壓實度大于96%。如密實度不夠，土質不適用，應挖出換填，分層碾壓以達到設計要求。如為堅實穩定的黃土，達到路床強度要求，可不處理，但必須作好兩側的排水設施。路塹頂部靠山側要作好排水工程，將地表水、地下水引入有防滲層的地溝中排走。

2.1.2 路堤填筑施工

1)填料:新老黃土均可選擇為路堤填料，但老黃土透水性差，干濕難以調節，大塊土料不易粉碎，使用前通過試驗決定處理措施，新黃土為良好填料，露地填料應采用充分擾動的土，大于10cm的塊料要打碎。2)土的含水量由于施工季節不同而異，根據冬春兩個季節在現場取樣試驗結果，天然黃土含水量一般大于其最佳含水量，施工時應根據壓實度和含水量雙指標控制，填料含水量應比最佳含水量大2%，不滿足要求時應晾曬風干或灑水處理。3)壓實:黃土地區路基壓實采用重型(＞15 t)壓實機具，松鋪厚度25cm～30cm，如采用50 t特重壓路機時，松鋪厚度可以為40cm，準確控制松鋪厚度是保證壓實度的前提。采用振動壓路機時，第一遍不振動靜壓，然后先慢后快，由弱振至強振，在碾壓時需嚴格掌握土的含水量，一般要求在最佳含水量+2% ～0%即可，在大功率壓實機械的作用下，壓實效率會更好一些。4)黃土路堤特別是高路堤，常在填挖交界處產生裂縫，除了因路基土體沉陷、結合處被挖開外，結合面處理不當也是一個原因。由于黃土常顯陡立狀態，無法開挖結合臺階，施工中常用的方法有:挖路塹(一般控制在10cm以內)超挖一定深度，然后與填方路基一起回填至設計標高，此部位也可以回填1 m～2 m時，再用重錘夯實，夯位應緊靠，間隙不得大于15cm，第二遍夯位應壓在首遍夯位的縫隙上，如此依次夯實。5)為了確保高路堤路基邊緣部分的壓實，通常每側加寬30cm～50cm(底層為了不受水的侵蝕，還應稍寬一些)，路堤完工后進行刷坡，刷坡高度70cm～100cm，然后做一些外側的護坡道。6)黃土路堤的邊坡易受到雨水沖刷，施工防水非常重要。邊坡成型后的路堤邊坡要及時拍緊、整平、刷順，邊坡防護工程應在路堤成型后隨即開始施工，雨季前完成。7)對填高大于20m的高填路堤預留施工后的沉降量，施工時對高填路堤進行沉降觀測，在路基橫斷面預留一定寬度，以便下沉后，后補的填方斷面不小于設計寬度。

2.1.3 大沖溝填筑施工

黃土地區沖溝發育，常會遇到深達20m～30m的沖溝，給正常施工帶來許多困難，通常的處置方法有:

在大溝兩側適當位置，用推土機開辟簡易便道，將推土機、裝載機、振動壓路機各一臺運至溝底，便道土方有時會很大，但也是必要的。用推土機，人工將溝底所有樹根，雜草有機物及表土清除干凈，坑穴要分層填至原地面，不能隨意用推土機填平。用自卸車倒土至邊溝，用推土機向溝下推，下面用裝載機布土，推土機和人工整平，用凸輪振動壓路機碾壓不少于8遍，壓實厚度控制在20cm以內。當大溝填到一定厚度，可將原施工便道進行整修，使其縱坡不小于10%。自卸汽車可直接開到溝下卸土，此外，如有100m左右的作業長度可用平地機平整。同時用50 t拖碾振動碾壓密實。

2.1.4 排水施工

黃土地區應特別注意加強路基排水，對地表水應采取攔截分散、防沖、防滲措施，根據要求做好排水設施，將水迅速引離路基，在填挖交界處引出邊溝要盡量遠離路基坡腳，施工中常出現邊溝剛挖好，一場雨水使邊溝淤密，邊溝和坡腳出現積水，邊溝要及時砌筑，出口要加固。水最好引入涵洞或橋下。

濕陷性黃土路基的地下排水設施，按設計要求加固并做好防滲措施，黃土陷穴具有很大的危害性，處理陷穴一定要查清陷穴內水的來源，施工中先切斷水源，再處理陷穴，陷穴處理方法有回填法、灌砂法、灌漿法。

2.2 濕陷性黃土處理技術

2.2.1 重夯法處理濕陷性黃土

適用等級為Ⅰ級～Ⅱ級非自重濕陷性黃土。

重夯夯錘的形狀采用圓臺形，可用C20鋼筋混凝土制作，其底部可填充并設置鋼底板以降低重心。夯錘重量不宜小于2 t，錘底直徑一般為1.2 m～1.4 m，錘底面靜壓力控制在20kPa以上，落距一般控制在5 m～10m之間。最后下沉量(最后兩擊平均下沉量)不應大于20mm，以此作為控制夯停的標準。重夯施工參數一般通過試夯確定，一般夯擊約2遍～3遍，每遍每點5擊～6擊。在排水不良，路基附近有可能積水的地段增設隔水墻，隔水墻設置在自然地勢較高的路基一側。

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2.2.2 強夯法處理濕陷性黃土

其適用等級為Ⅱ級以上自重濕陷性黃土。

強夯采用主夯、副夯、全幅滿夯的次序進行。主夯點、副夯點按正方形布置(每4個主夯點正中夾一副夯點，每遍每點夯擊數主要通過現場試夯確定)。設計按每遍6擊計算。最后一遍為低能量滿夯，夯錘落距一般為4 m～6 m，并互相搭夯不小于1/2夯痕。每遍時間間隔不小于1周。

施工前按設計要求在現場選擇有代表性的地區進行試夯，以取得相應的技術參數指導大面積施工。對Ⅱ級自重濕陷性黃土，單點夯擊能一般路基為1000 kN·m，橋頭路基與高路堤為2000 kN·m。對Ⅲ級自重濕陷性黃土，一般路基為2000 kN·m，橋頭路基與高路堤為3000 kN·m。強夯處理完畢后，最后兩擊平均夯沉量不大于5cm，否則應增加夯擊遍數。強夯夯錘的形狀采用圓臺形，夯錘重量一般為10 t～20 t，錘底直徑一般為2.3 m～2.8 m，錘底面靜壓力控制在25kPa～40kPa以上，落距一般控制在10m～20m之間。夯點中距一般為錘底直徑的1.5倍～2.2倍。在排水不良，路基附近可能有積水的地段增設隔水墻，隔水墻設置在自然地勢較高的一側。

2.2.3 換填法濕陷性黃土處理技術

村莊附近不能采用重夯或強夯的濕陷性黃土，采用二八灰土換填。對Ⅰ級濕陷性黃土，換填深度0.5 m，對Ⅱ級濕陷性黃土，換填深度0.7 m，對Ⅲ級濕陷性黃土，換填深度0.8 m。

2.3 特殊地段處理技術

2.3.1 橋頭路基處理

1)重夯加灰土墊層處理。適用于Ⅰ級～Ⅱ級非自重濕陷性黃土，橋梁及主線上跨分離式立交處理長度每側20m。地基處理范圍:橫向每側應在路基坡腳外不小于3 m，縱向處理至橋頭錐坡坡腳外3 m，重夯完成后在臺背基底設置30cm厚20%灰土墊層。重夯應在墩臺施工前進行。對需加固的橋頭堤岸，應在重夯和橋梁墩臺施工完畢后再進行加固施工。

2)采用強夯法處理。適用Ⅱ級及以上自重濕陷性黃土，強夯應在墩臺施工前進行。對需加固的橋頭堤岸，應在強夯和橋梁墩臺施工完畢后再進行加固施工。橋梁及主線上跨分離式立交處理長度每側50m。橋式通道、明涵處理長度每側30m，地基處理范圍:橫向每側應在路基坡腳外不小于3 m，縱向處理至橋頭錐坡坡腳外3 m(橋式通道、明涵等采用擴大基礎，基底全部處理)，重夯完成后在臺背基底設置30cm厚20%灰土墊層。

若施工地點有構筑物，為避免強夯對構筑物造成破壞，可根據具體情況在路堤坡腳處5 m外開挖臨時防震溝，施工完畢后再回填。

3)灰土擠密樁處理濕陷性橋頭地基。適用路線200m以內存在民房，300m以內存在窯洞而不能采用強夯處理路段。

灰土擠密樁優先采用振動沉管法，樁徑40cm，孔內填料2:8灰土，分層夯填，成孔擠密分兩遍間隔進行，嚴禁一排一排向前施工。設計要求灰土樁樁身的干密度不小于15.5 kN，樁間土干容重不小于15 kN/m，樁間土平均擠密系數不小于0.93，最小擠密系數不小于0.88，灰土采用過篩素土拌和熟石灰粉(三級以上塊灰，活性CaO+MgO含量不小于50%，現場消解過篩)，樁間距根據黃土干密度及要求達到的最大干密度來計算確定，樁長以消除地面以下5 m～10m以內土層的濕陷性為原則，樁長從路面底部系50cm算。路床上部50cm換填2:8的灰土，壓實數96%。

灰土樁施工過程中及時抽檢填料的夯實質量及樁孔傾斜度，施工完畢后檢測樁間土的含水量、干密度，擠密系數及濕陷系數，灰土樁的含水量和干密度。

2.3.2 涵洞基底處理

采用換填灰土墊層處理，換填采用平碾或羊足碾，輕型夯實機及壓路機分層填筑壓實，每層虛鋪20cm～30cm。

灰土應結合現場試驗，一般以2:8體積配合比配置，并要攪拌均勻;換填厚度原則上不超過1.5m，若超過1.5m，下部采用3%的灰土填筑。

材料要求:熟石灰粉質量符合國家規定3級以上標準。儲存時間不得超過3個月。

2.3.3 黃土陷穴和窯洞處理

黃土陷穴預防主要是做好防水，對流向陷穴的地面水，采取攔截引排措施，對塹頂的裂縫和積水洼地，填平夯實，防止雨水下滲，對斜坡上的路堤，做好上側的排水工程，并填平夯實積水洼地;夯實表面土層，或鋪蓋不透水粘土，或在坡面上植樹種草。

對于路塹邊坡上的窯洞，采用漿砌片石封閉處理;對于挖方路基或填方基底距窯洞頂高度小于3m～5 m時，采用揭頂開挖，分層回填10%的灰土并夯實處理;填方基底距窯洞頂高度大于3 m～5m時，窯洞采用干砌片石回填。

3 處理效果分析與結論

太佳高速公路自2007年開工建設，2010年年底正式開通運營。施工過程中建設單位、監理嚴格質量要求，施工單位按設計及規范施工，黃土路基施工質量達到了預期效果，經過近半年運營，未出現嚴重橋頭跳車、路面沉陷等質量問題。

4 體會

1)橋涵結構物基礎及臺背回填范圍采用3000 kN·m的夯實能進行強夯處理，能夠有效預防天然地基下沉。2)對濕陷性黃土，施工過程中要預埋沉降觀測設施，定期進行沉降觀測，掌握路基沉降情況，根據沉降情況及時采取措施，確保路面結構施工后不發生沉降。3)沿線取土坑距離路基坡腳邊緣不小于50m，取土場在路基施工及完工后均不允許有積水現象。

［1］阜新—朝陽高速公路段濕陷性黃土路基處理方法及效果［J］.吉林大學學報(地球科學版)，2008(1):13-14.

［2］侯巖峰.強夯法處理高速公路濕陷性黃土路基的研究［A］.中國公路學會2004年學術年會論文集［C］.2004.

［3］齊志強.濕陷性黃土地基的處理方法［J］.山西建筑，2009，35(11):106-107.