濕陷性黃土地基處理方案優(yōu)選的研究

【摘 要】 濕陷性黃土是一種特殊性土，濕陷性黃土路基隨著營(yíng)運(yùn)時(shí)間的延續(xù)和交通量的增大相繼出現(xiàn)了許多病害，如路堤或基底沉陷、路基整體滑動(dòng)等現(xiàn)象，因此，探討濕陷性黃土地基的類型及處理，積累了黃土路基施工經(jīng)驗(yàn)極為重要。

【關(guān)鍵詞】 濕陷性黃土 地基處理 方案優(yōu)選

濕陷性特殊性主要表現(xiàn)在它的結(jié)構(gòu)性、欠壓密性和濕陷性，其在上覆土層的自重應(yīng)力作用下，或者在自重應(yīng)力和附加應(yīng)力的共同作用下，土體受到水的浸入后，土的結(jié)構(gòu)會(huì)迅速破壞并產(chǎn)生明顯附加下沉。在施工當(dāng)中遇到濕陷性黃土路段時(shí)，對(duì)于這種黃土路段是否需要處理，采取何種處理工藝更經(jīng)濟(jì)有效，如何根據(jù)不同路段地基特點(diǎn)選擇不同的處理工藝，例如，強(qiáng)夯、沖擊碾壓、開挖回填以及換填灰土等；以及處理效果和檢測(cè)技術(shù)問題，都引起有關(guān)方面的關(guān)注。對(duì)濕陷性黃土路基處理技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用比較和試驗(yàn)評(píng)價(jià)，從經(jīng)濟(jì)和社會(huì)意義來講，都是十分必要的。

1 濕陷性黃土的評(píng)價(jià)的相關(guān)概述

在進(jìn)行工程項(xiàng)目建設(shè)前，一定要做好黃土地區(qū)的工程勘測(cè)工作，提供較為完整可靠的工程地質(zhì)報(bào)告，為之后的設(shè)計(jì)、施工提供可靠的技術(shù)資料。

根據(jù)《濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范》（BG50025-2004）的規(guī)定，測(cè)定黃土的濕陷性試驗(yàn)，通常有現(xiàn)場(chǎng)靜載荷試驗(yàn)、現(xiàn)場(chǎng)試坑浸水試驗(yàn)和室內(nèi)壓縮試驗(yàn)三種方法。當(dāng)濕陷系數(shù)δs等于或大于0.015時(shí)，將其判定為濕陷性黃土。

濕陷系數(shù)可以表示測(cè)試地區(qū)的黃土是否具有濕陷性，但并不代表整個(gè)地基的濕陷性評(píng)價(jià)。目前我國(guó)對(duì)于濕陷性黃土地基的濕陷性評(píng)價(jià)，主要用濕陷類型和濕陷等級(jí)兩個(gè)指標(biāo)來表示。自重濕陷量Δzs≤7cm為非自重濕陷性場(chǎng)地，Δzs>7cm自重濕陷性場(chǎng)地。當(dāng)總濕陷量30cm<Δs<50cm，計(jì)算自重濕陷量7cm<Δzs<30cm時(shí)，可判為Ⅱ級(jí)；當(dāng)總濕陷量Δs>50cm，計(jì)算自重濕陷量Δzs>30cm時(shí)，可判為Ⅲ級(jí)。

2 濕陷性黃土地基處理方案優(yōu)選

在國(guó)內(nèi)外的施工當(dāng)中，經(jīng)過長(zhǎng)期的實(shí)踐，在公路中形成了多種形式的濕陷性土地基處理方法，在不同的地區(qū)，根據(jù)不同的地基土質(zhì)和不同的結(jié)構(gòu)物，地基處理應(yīng)選用不同的處理方法。在勘察階段，經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)取樣，以試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，判定屬于自重濕陷性黃土還是非自重濕陷性黃土，以及濕陷性黃土層的厚度、濕陷等級(jí)、類別后，通過經(jīng)濟(jì)分析比較，綜合考慮工藝環(huán)境、工期等諸多方面的因素。下對(duì)《濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范》（BG50025-2004）中提及的幾種常見的濕陷性黃土地基處理方法進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹。

2.1 換填墊層法

換填墊層法也稱換填法或墊層法，是當(dāng)建筑物的地基土比較軟弱，不能夠滿足上部荷載對(duì)地基強(qiáng)度和變形的要求時(shí)，將基礎(chǔ)下一定范圍內(nèi)的土層挖去，然后回填密度大、強(qiáng)度高、水穩(wěn)定性好的砂、碎石或灰土等的方法。可用于處理濕陷性土、凍脹土、膨脹土、素填土、雜填淤泥、淤泥質(zhì)土及暗塘、暗溝、古墓、古井，或者拆除舊基礎(chǔ)后的坑穴等的地基處理。在濕陷性黃土地基上設(shè)置局部或整片墊層具有以下幾個(gè)作用：1）通過處理基底下部分或全部濕陷性土層，可消除地基的部分或全部濕陷量。2）降低地基土的壓縮性和透水性。3）減小墊層下臥層頂面的附加應(yīng)力。4）設(shè)置整片土墊層，同時(shí)具有隔水、防水作用，可以保護(hù)下部未處理的濕陷性土層不受水浸濕，不致引起濕陷。

2.2 強(qiáng)夯及現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量控制

強(qiáng)夯又稱動(dòng)力固結(jié)法，它是以8kN～120kN（甚至2000kN）的重錘，8m～20m（有的高達(dá)40m），對(duì)土基進(jìn)行強(qiáng)力夯擊，利用沖擊波和動(dòng)應(yīng)力，達(dá)到土基加固的目的。在西安某高速公路的路基處理中，在試驗(yàn)區(qū)連續(xù)選取100m路段，分為4段，每段25m，分別進(jìn)行600、1000、1600kN#m3個(gè)能量級(jí)強(qiáng)夯試驗(yàn).夯點(diǎn)間距3.5m，采用梅花形布置夯點(diǎn)，方格網(wǎng)狀布置見圖1.進(jìn)行強(qiáng)夯時(shí)，用水準(zhǔn)儀測(cè)定并記錄夯錘每次下沉量，夯擊數(shù)應(yīng)滿足連續(xù)2次夯沉量之差不大于5cm。

與原狀土相比，600kN#m夯擊能處理后路基土的最大粒徑?jīng)]有變化，但它的含量減少了，由占原狀土的0.09%減少到600KN*m夯后土的0.02%；1000kN*m夯擊能處理后路基土中最大粒徑變小，由600kN*m夯后土的138.038μm減小到1000kN*m夯后土的120.226μm；1600kN*m夯擊能處理后路基土中最大粒徑由1000kN*m夯后土的120.226μm減小到104.713μm。說明夯擊能越大，土中大直徑顆粒含量減小的越顯著。

2.3 排水固結(jié)法

排水固結(jié)法。在濕陷性黃土地基上加壓并配合內(nèi)部排水，加速濕陷性黃土地基的排水，加快濕陷性黃土固結(jié)的處理方法稱為排水固結(jié)法。適用于處理各類淤泥、淤泥質(zhì)粘土及沖填等飽和粘性土地基。濕陷性黃土地基在附加荷載的作用下，逐漸排出孔隙水，使孔隙比減小，產(chǎn)生固結(jié)變形。在這個(gè)過程中，隨著土體超靜孔隙水壓力的逐漸擴(kuò)散，土的有效應(yīng)力增加，并使沉降提前完成或提高沉降速度。主要加固方法：堆載預(yù)壓法、砂井法、袋裝砂井、真空預(yù)壓法、電滲排水法、降低地下水位法、塑料排水板法。塑料排水板：排水原理與袋裝砂井相同，由于是工廠制作，它的質(zhì)量穩(wěn)定、重量輕、運(yùn)輸保管方便，施工工藝比較簡(jiǎn)單，投入勞力少，費(fèi)用相對(duì)較低，并且滲濾吸水性好，具有一定的強(qiáng)度和延伸率，對(duì)土的擾動(dòng)小，預(yù)壓時(shí)間較長(zhǎng)，在工程中得到廣泛應(yīng)用，但對(duì)于提高土層的抗剪能力不如袋裝砂井。

2.4 化學(xué)加固法

通過在濕陷性黃土地基中加入水泥或其它化學(xué)材料，進(jìn)行濕陷性黃土地基處理的方法稱為化學(xué)加固法。適用于處理砂土、粉土、淤泥質(zhì)粘土、粉質(zhì)粘土、粘土和一般人工填土，也可以在處理裂隙巖體及已有構(gòu)筑物地基加強(qiáng)中。水泥或其它化學(xué)材料注入土體后，與土體發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，吸收和擠出土中部分水與空氣形成具有較高承載力的復(fù)合地基。主要加固方法：硅化法、粉噴樁、旋噴樁、注漿、水泥土攪拌法。硅化法：用水玻璃為主的混合溶液對(duì)濕陷性黃土進(jìn)行化學(xué)加固的方法稱為硅化法，借助于電的作用進(jìn)行加固稱為電硅化法。它的特點(diǎn)是加固作用快，工期短，但造價(jià)較高，不適用于滲透系數(shù)太小的土。旋噴樁可分為粉體噴射樁、高壓噴射注漿法等。對(duì)于強(qiáng)度低、壓縮性高、排水性能較差的濕陷性黃土，采用灰土樁（水泥土樁、石灰土樁、二灰土樁等）與地基組成復(fù)合地基，大部分荷載由樁體承受，從而提高地基承載力，減少工后沉降。它的施工工藝比較復(fù)雜，需要配置專門的旋噴設(shè)備。利用粉噴樁施工造價(jià)較高，處理效果可靠，適用土層范圍廣。探層攪拌樁是復(fù)合地基的一種，近幾年在黃土地區(qū)應(yīng)用比較廣泛，可用于處理含水量較高的濕陷性弱的黃土。它具有施工簡(jiǎn)便、快捷、無振動(dòng)，基本不擠土，低噪音等特點(diǎn)。

2.5 灌注（預(yù)制）樁基礎(chǔ)

設(shè)置在濕陷性黃土場(chǎng)地上的樁基礎(chǔ)，樁周土體受水浸濕后，樁側(cè)的阻力大幅度減小，甚至消失，當(dāng)樁周土產(chǎn)生自重濕陷時(shí)，樁側(cè)的正摩阻力迅速轉(zhuǎn)化為負(fù)摩阻力。因此，在濕陷性黃土場(chǎng)地上，宜采用穿透濕陷性黃土層的端承型樁（包括端承樁和摩擦端承樁）；當(dāng)采用摩擦型樁時(shí)，需充分考慮其負(fù)摩阻力。樁的長(zhǎng)度和入土深度以及樁的承載力，應(yīng)通過荷載試驗(yàn)或根據(jù)當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)確定。處理深度一般在30m以內(nèi)。采用樁基需消耗材料較多，費(fèi)用一般較高。基礎(chǔ)是建筑物的下部結(jié)構(gòu)，地基是承托建筑物基礎(chǔ)的土體，因此嚴(yán)格來說灌注（預(yù)制）樁基礎(chǔ)既不是天然地基，也不是人工地基，而是屬于基礎(chǔ)范疇。

3 結(jié)語

總之，濕陷性黃土地基處理是一門復(fù)雜的綜合性學(xué)科。在黃土地區(qū)進(jìn)行高速公路施工，黃土的濕陷性，以及因濕陷性產(chǎn)生的黃土陷穴，是施工過程中必須認(rèn)真處理的首要問題，處理黃土陷穴是路基施工的前提，而降低黃土的濕陷性、防止黃土濕陷性對(duì)路基及各類結(jié)構(gòu)物產(chǎn)生危害則貫穿整個(gè)路基施工的始終。

參考文獻(xiàn)

[1] 高晉彪.淺談公路工程不良路基的防治措施[J].山西建筑，2008，34（7）：316-317.

[2] 周志軍，楊榮尚，任 毅.濕陷性黃土地區(qū)公路地基處理技術(shù)研究[J].中外公路，2007，27（4）：191-196.

[3] 杜晉東.強(qiáng)夯法加固濕陷性黃土地基的機(jī)理及規(guī)律[J].西北水利電力技術(shù)，2003（5）：40-42.