公路濕陷性黃土路基分析與處理

劉天林/濰坊市坊子區(qū)公路局

公路濕陷性黃土路基分析與處理

劉天林/濰坊市坊子區(qū)公路局

在我國(guó)的部分地區(qū)存在著濕陷性黃土的地質(zhì)現(xiàn)象，在這些地區(qū)開(kāi)展公路工程建設(shè)時(shí)往往需要面臨較大的路基處理施工難題。這是由濕陷性黃土路基的力學(xué)性質(zhì)所決定的。但是若不對(duì)其進(jìn)行有效處理，由會(huì)嚴(yán)重影響到公路工程施工質(zhì)量，因而必須要對(duì)實(shí)際工況進(jìn)行全面分析并采取有效地基處理措施。

公路；濕陷性黃土；路基；處理

所謂濕陷性黃土，就是指在干燥的環(huán)境中，該土質(zhì)的強(qiáng)度很大，壓縮性較低，然而一旦遇水后，該土質(zhì)的強(qiáng)度就會(huì)大幅度下降，壓縮性高，易出現(xiàn)沉陷變形的情況。尤其是外力作用下，這種變形程度會(huì)更大，從而給地面上的建筑、公路等工程帶來(lái)嚴(yán)重危害。

一、公路濕陷性黃土路基沉陷的成因分析

就目前來(lái)講，公路濕陷性黃土路基出現(xiàn)沉陷的現(xiàn)象主要有兩種，分別是新填土部分出現(xiàn)自沉現(xiàn)象，以及原地基出現(xiàn)沉陷問(wèn)題。其中前者所引起的沉陷變形一般不會(huì)對(duì)公路產(chǎn)生太大的影響，但是后者所引起的沉陷變形則會(huì)對(duì)公路路面造成嚴(yán)重破壞。其各自的沉陷成因分別如下所示：

1.新填土的自沉成因。公路路基上部的新填土出現(xiàn)沉陷變形情況一般都不是驟然沉陷的，而是經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后逐漸沉陷的。在公路通車前，該沉陷多為黃土自重引起的沉陷。而公路通車后加上行車荷載，又會(huì)產(chǎn)生一定的沉陷。但是在施工中一般都會(huì)對(duì)新填土進(jìn)行壓實(shí)處理，使得新填土層的密度較大，所以即使有沉陷變形，沉陷量也不大，變形程度不高。

2.原路基的沉陷成因。原路基沉陷是造成路面破壞的主要原因，其沉陷量一般較大，且沉陷速度也相對(duì)較快，是公路工程中最需要重視的一種沉陷變形情況。原路基之所以會(huì)出現(xiàn)變形情況，主要是因?yàn)槁坊馏w受到了較大的外力，同時(shí)土層內(nèi)部存在空隙。

二、路基破壞機(jī)理分析

在分析濕陷性黃土對(duì)路基產(chǎn)生的破壞機(jī)理時(shí)，首先要明確其沉陷機(jī)理。事實(shí)上，濕陷性黃土本身就是一種相對(duì)較新的土質(zhì)，生成時(shí)間只有短短的幾百年歷史，因而其自身固結(jié)能力較差，使得其結(jié)構(gòu)較為松散，土質(zhì)之間的空隙較大，強(qiáng)度不高。但是在未遇水之前，其內(nèi)部土體顆粒會(huì)形成一定的機(jī)械咬合作用和分子之間的膠結(jié)作用，使得土層的強(qiáng)度還相對(duì)較大。但也經(jīng)不起過(guò)大外力的作用，因?yàn)橥饬ψ饔眠^(guò)大時(shí)就會(huì)破壞顆粒間的機(jī)械咬合，使得土層骨架斷裂，造成土體沉陷。而一旦遇水后，土體顆粒就會(huì)被軟化而潰散，強(qiáng)度大大降低，從而引起較大的沉陷變形。

而一旦土層發(fā)生沉陷變形，就會(huì)給路基造成嚴(yán)重破壞。這是因?yàn)樵跐裣菪渣S土地段，填筑路基的抗剪性能很差，在沉陷量嚴(yán)重不一致時(shí)，路基將形成斷裂。部分軟弱地段的地基經(jīng)過(guò)換填、擠密、強(qiáng)夯、膠結(jié)等方法處理后，其土層結(jié)構(gòu)中的孔隙減少，土層致密，使地基承載力及抗壓縮性都顯著提高，經(jīng)過(guò)處理的土體將不再具有濕陷性和明顯的壓縮性。此時(shí)地基的壓縮量與未經(jīng)處理的地基銜接處將形成明顯的沉陷差，使路基斷裂。另外，路基與一般構(gòu)筑物銜接處也存在不均勻沉陷的情況。

三、公路濕陷性黃土路基的處理技術(shù)措施

基于上述分析可得知，公路工程若經(jīng)過(guò)濕陷性黃土地段，就需要提前做好路基處理工作，以免在公路施工完成后投入使用時(shí)發(fā)生沉陷現(xiàn)象。若此時(shí)再進(jìn)行修補(bǔ)加固處理，不但會(huì)增大施工成本，降低公路運(yùn)行效率，而且還可能會(huì)引起傷亡。那么在施工中采用哪些處理技術(shù)才不能避免這些問(wèn)題的發(fā)生呢？在此筆者認(rèn)為應(yīng)該根據(jù)實(shí)際情況選擇合理的措施，可以采用下述幾種處理技術(shù)方法：

1.超壓固結(jié)技術(shù)。超壓固結(jié)是以時(shí)間充裕為前提的，新填筑路基完成后，在路基上堆載超過(guò)路基計(jì)算壓力值一定量值的荷載，對(duì)路基進(jìn)行預(yù)壓一段時(shí)間（此時(shí)間參數(shù)一般按超壓值來(lái)確定）的超壓值P‘與路基填土引起的壓力值P相比，乘以超壓時(shí)間加上路基本身預(yù)壓時(shí)間t`，應(yīng)為T(mén)=P'（P'/P）×t`，一般為一年到一年半的時(shí)間。

2.強(qiáng)夯處理技術(shù)。選用強(qiáng)夯處理時(shí)，應(yīng)先進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)，強(qiáng)夯地基的黃土飽和度不應(yīng)大于80%；強(qiáng)夯位置距離居民區(qū)不小于150m；橫路基向強(qiáng)夯范圍至征地邊界；對(duì)于黃土飽和度大于80%或距離居民區(qū)小于150m的路段，按設(shè)計(jì)文件中要求考慮使用灰土樁處理或換填50cm后5%灰土處理。一般路基強(qiáng)夯范圍為用地界，夯點(diǎn)間距4m，正三角形布置，間隔挑夯，單擊夯能視地基濕陷性類型，濕陷等級(jí)以及濕陷性黃土厚度綜合確定，單擊最后兩擊夯沉量不大于5m m。點(diǎn)夯以后將地面平整，以1000 kN.m夯擊能滿夯，夯印彼此搭接，滿夯兩遍，每次滿夯后都應(yīng)將地面重新平整。點(diǎn)夯次數(shù)、沉降量由試驗(yàn)段施工確定。施工時(shí)滿夯結(jié)束平整后，以每100m2不少于1點(diǎn)的頻率檢驗(yàn)沉降值。

3.擠密處理技術(shù)。擠密樁處理適合于需處理地段不大的場(chǎng)所或不適合強(qiáng)夯處治的場(chǎng)所，擠密樁可采用振動(dòng)碎石，打入粘土或灰土等形式。例如采用灰土樁時(shí)，樁徑應(yīng)采用40cm，三角形布置，路基基底處理樁心距為1.5m，橋臺(tái)及臺(tái)后灰土樁樁心距根據(jù)承載力要求采用1.0m～1.3m，樁體灰與土體積配合比2：8，壓實(shí)度不小于97%，樁間土平均壓實(shí)度不小于93%。樁孔深度視填土高度，地基濕陷類型、濕陷等級(jí)以及濕陷性黃土厚度綜合確定，地基處理寬度為護(hù)坡道外緣。施工過(guò)程中，工藝控制、數(shù)據(jù)指標(biāo)均應(yīng)通過(guò)試驗(yàn)段施工來(lái)確定。施工結(jié)束后，由施工單位和監(jiān)理進(jìn)行數(shù)點(diǎn)不小于3%的點(diǎn)挖驗(yàn)檢測(cè)。

4.化學(xué)加固技術(shù)。化學(xué)加固地基是一種效果明顯的處治辦法，目前國(guó)外主要采用注入水玻璃的辦法，效果較為理想。以上方法外，還有預(yù)浸水法、重錘夯擊法、增加板結(jié)層等，但經(jīng)驗(yàn)不太成熟時(shí)，宜慎采用。

5.采用支擋與防護(hù)措施。在濕陷性黃土路基的處理中，還可以通過(guò)采取支擋或防護(hù)的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)有效處理。但從目前情況來(lái)看存在類型單一、工程措施力度不足、對(duì)局部位置沒(méi)有進(jìn)行綜合處治、徹底根除隱患等不足，影響公路，尤其是干線公路運(yùn)輸?shù)恼w效益。應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)此方面的研究和應(yīng)用。

四、結(jié)束語(yǔ)

總之，在公路工程建設(shè)施工中，若需要經(jīng)過(guò)濕陷性黃土地段，必須要對(duì)其進(jìn)行有效壓實(shí)或加固處理，做好防治工作，最大的程度避免的路基沉陷所引起的破壞發(fā)生，以保證公路的正常運(yùn)行，提高公路的行車安全性。

[1]劉曉瓏.濕陷性黃土路基性能評(píng)價(jià)與加固技術(shù)研究[J].山東交通科技.2013（04）. [2]崔健.某公路濕陷性黃土評(píng)價(jià)及處治[J].山西建筑.2013（24）.

[3]陳龍，杜靜軒.濕陷性黃土路基施工技術(shù)探討[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用.2013（03）.