濕陷性黃土公路地基處理方案研究

陳峰　張文剛

摘要：文章針對濕陷性黃土的特點，總結(jié)了國內(nèi)外相關處理方案，并進行了優(yōu)缺點的介紹，并利用價值工程的相關原理對處理方案的優(yōu)選進行了系統(tǒng)的分析研究，研究成果可以作為施工單位處理濕陷性黃土公路地基處理的參考。

關鍵詞：濕陷性黃土；公路地基；處理方案；方案優(yōu)選

0 引言

黃土在地球上廣泛的分布，約占陸地面積的10%，在我國北緯 33°～47°之間廣泛分布著黃土，主要分布區(qū)域是秦嶺、大別山以北，太行山以西，遍及內(nèi)蒙古、新疆、寧夏、河南、山西、陜西、甘肅等省。濕陷性黃土的特性主要表現(xiàn)在它的濕陷性、欠壓密性和結(jié)構(gòu)性，是一種特殊性土，黃土的核心特征表現(xiàn)為濕陷性，具體表現(xiàn)為，其在上覆土層的自重應力作用下，或者在自重應力和附加應力的共同作用下，土體受到水的浸入后，土的結(jié)構(gòu)會迅速破壞并產(chǎn)生明顯附加下沉。大量的工程實踐表明，當濕陷性黃土公路地基未加處理或者處理不足時，在公路使用過程中由于降雨等原因，往往會造成公路地基土濕陷，這對于公路的安全使用會產(chǎn)生十分嚴重的質(zhì)量危害。因此，在濕陷性黃土地區(qū)進行公路建設時，需要對公路地基采取一定的處理措施，以便改善濕陷性黃土的物理力學性質(zhì)，消除或減小濕陷性黃土地基的濕陷性，以保證公路的安全使用。

1 濕陷性黃土的處理方案

換填墊層法是將基礎以下的濕陷性土層全部或部分挖去，將灰土或者素土過篩后，分層回填并在最佳含水量下壓實或夯實。其處理特點可以消除全部或部分公路路基的沉降量、減小墊層下臥層頂面附加應力、降低地基土透水性和壓縮性、設置整片土墊層，同時具有防水、隔水作用，可以保護下部未處理的濕陷性土不受水浸濕，防止引起濕陷。

重錘夯實法是將2-3噸的重錘提升至4-6米的高度，使其自由下落，反復的夯打地基的方法，該方法一般可以消除1-2米厚的土層的濕陷性在夯實層的范圍內(nèi)，土體的物理力學性質(zhì)得到明顯改善，濕陷性消除，平均干密度顯著增大、承載力提高、壓縮性明顯降低、透水性減弱。可以有效的減少或消除黃土地基的濕陷變形。

強夯法是將80KN-400KN的重錘升至10m-40m的高度，使其自由下落，給予地基沖擊和振動，該法施工設備及工藝簡單、功效高、施工快、加固效果好、有效加固深度大、節(jié)約材料、節(jié)省投資。

擠密法是采取一定措施，通過擠密的作用，使深層土體密實、強度提高、孔隙比減小，以此達到深層地基處理的目的。擠密法根據(jù)回填材料的不同可以分為不同的方法，常見的有：石灰樁擠密法、砂樁擠密法土、渣土樁擠密法、擠密樁法、灰土擠密樁法等。其中灰土擠密樁法和土擠密樁法常用于濕陷性黃土地基的處理。

硅化法和堿液加固法是我國濕陷性黃土地區(qū)常用的化學處理法，硅化法也稱為硅化注漿法，其原理是利用硅酸鈉為主劑的混合溶液，通過注液管均勻的注入土層中，利用漿液排除土粒之間的水分和空氣，并將巖土膠結(jié)成為一個整體，使之形成防水性能較好、強度較大的結(jié)石體。堿液法是將加熱后的堿液，以無壓自流的方式灌入土基中，使得土粒表面生成具有高強度、難溶于水的的鈣鋁酸鹽絡合物，進而達到消除黃土的濕陷性的方法。

預浸水法是利用濕陷性黃土浸水后產(chǎn)生自重濕陷特性，施工之前在場地內(nèi)挖坑進行大面積的浸水，使土體產(chǎn)生自重濕陷，以此達到消除黃土的濕陷性的目的。

此外還有灌注樁基礎的方法，設置在濕陷性黃土場的樁基礎，樁周土體在受水浸濕后，樁側(cè)阻力大幅度的減小，當樁周土產(chǎn)生自重濕陷時，樁側(cè)的正摩阻力迅速轉(zhuǎn)化為負摩阻力。

2、處理方案優(yōu)選方法

濕陷性黃土公路地基的處理方案的優(yōu)選首先應當根據(jù)工地實際情況對處理方案進行初步篩選，然后從價值工程出發(fā)，進行功能分析，運用層次分析法，繪出功能系統(tǒng)圖，在后計算價值系數(shù)，到處最優(yōu)處理方案。圖1為濕陷性黃土公路地基處理方案功能系統(tǒng)圖

圖1 濕陷性黃土公路地基處理方案功能系統(tǒng)圖

各權重的分配方法可以通過向多位專家答卷的形式進行，下表1是通過調(diào)查部分專家調(diào)查的結(jié)果。

對處理方案的各項功能進行打分，然后再乘以各功能對應的權重，由此可以計算出各各地基方案處理方案的質(zhì)量安全、環(huán)境保護和施工便捷這三項得分。并以此按照下列公式進行各種處理方案的功能評價系數(shù)。

功能評價系數(shù)=功能得分/總分 （1）

成本評價系數(shù)的計算，可以通過查閱相關資料、調(diào)研等方案，預估處理方案的成本。然后通過價值工程中的公式，見下式2，計算各地基處理方案成本評價系數(shù)。

成本評價系數(shù)=單個成本/總成本 （2）

最后，通過價值工程中的公式，見下式3，，可以計算出備選地基處理方案的價值系數(shù)，價值系數(shù)越大的，方案越優(yōu)。

價值系數(shù)=功能評價系數(shù)/成本評價系數(shù) （3）

參考文獻：

[1]鄭翔.強夯法在處理濕陷性黃土地基中的應用研究[D].西安：西安建筑科技大學碩士研究生論文，2007.

[2]李建斌.鄭西客運專線濕陷性黃土地基DDC樁復合地基應用研究[D].成都：西南交通大學碩士研究生論文，2008.