濕陷性黃土路基施工處理

濕陷性黃土是一種在干燥情況下，具有較高強度和較低壓縮性，遇水后在一定外力作用或在自重作用下強度驟降的一種特殊巖土。濕陷性黃土對高速公路危害主要表現為遇水后的不均勻沉降，引起路面大面積開裂、下陷從而引起其他次生病害，進一步加劇黃土路基的濕陷性，引起惡性循環。

1　濕陷性黃土的工程特性及原因

根據黃土濕陷的結構理論，可知：（1）黃土的微結構特征黃土中的粘膠微粒和碳酸鈣凝成的集粒和微碎屑礦物共同組成的許多架空結構和孔隙，粒狀架空結構是骨架顆粒之間直接接觸，顆粒間的連接剛度和強度均較小，在力荷載和水荷載作用下發生變形和潰散，顆粒發生新的配位和排列，發生濕陷變形[1]；（2）當黃土骨架顆粒間連接為非架空的鑲嵌排列，顆粒間連接的剛度和強度均較好，骨架結構穩定，在荷載和水作用下只有壓密變形，濕陷變形不顯著，即非濕陷性黃土。

試驗研究發現，土樣浸水濕陷后，集粒粘結物的軟化、溶解及顆粒之間連接的軟化、破壞，削弱了土顆粒連接的總強度，使黃土顆粒分散化，并在土中剪應力的作用下，滑落到土體中的大、中孔隙內，使土體結構急速崩潰造成濕陷，危及公路路基的整體性和穩定性。

可見，使黃土產生濕陷的原因雖然非常復雜，但可歸納為內部和外部兩種因素。內因是黃土的骨架顆粒形態、排列方式、孔隙特征和顆粒腔結形式等顯微結構特征；而土體中的吸力和非水穩定性膠結力的破壞及由此引起的水穩定性膠結力和摩阻力的超載，所導致的土體結構破壞，則是黃土濕陷性的外因[2]。

2　濕陷性黃土路基處理施工要點

濕陷性黃土路基處理的方法很多，在不同的地區，根據不同的路基土質和不同的結構物，路基處理應選用不同的處理方法。

2.1　換土墊層法

2.1.1砂礫墊層

當路堤高度小于極限高度的2倍、軟土層較薄或雨季施工時，采用砂礫(砂) 墊層，使填土與基底之間設一排水層，從而使路基在受到填土荷載后，迅速地將軟弱路基土中的孔隙水排出，加快固結速度，提高路基的承載力，減少沉降，防止地基局部剪切變形。

2.1.2換填法

在軟土厚度不大于2m時，利用透水性材料進行置換填土，可降低壓縮性， 提高承載力，提高抗剪強度，減少沉降量，改善動力特性，加速土層的排水固結。

2.2　密實法

密實法是指軟弱的飽和土和松散的非飽和土，在荷載（動荷載、靜荷載以及沖擊荷載）作用下，使土體的孔隙體積不斷減小、同時地基土的承載能力增加、土體密實度提高、土體的壓縮性降低。

承載力的提高只與土的密度改變有關。對排水固結法而言，土體的密度與預壓荷載的大小和時間相聯系。當不考慮預壓周期時，土體的密度只取決于預壓荷載的大小。

2.2.1真空預壓

真空預壓是以大氣壓力做為預壓荷載、在擬加固場地表面鋪設一層透水的砂墊層，在其上覆蓋一層不透氣的密封薄膜，然后用真空裝置抽氣，在密封膜內產生一定的真空度，土體中產生負的孔隙水壓力，在膜內外壓差作用下，使土體固結。瑞典于20世紀40年代末首先應用該法，隨后日本和美國等國相繼進行了探索和研究，我國交通部一航局在70年代末，成功地在新港集裝箱碼頭工程應用，并取得了可喜的研究成果。通過多年探索，使膜內真空度達600mm水銀柱高，相當80kPa的預壓荷載。

2.2.2堆載預壓方法

堆載預壓是利用填土、砂石料或者其它重物對地基施加預壓荷載，使孔隙水得以排出，達到土體結構固結的目的。加固后軟土路基承載力的大小主要取決于其上部堆積載荷值的大小。堆載預壓的原理與真空預壓不間，真空預壓可一次將荷載加到最大值，而不使土體產生剪應力增量，即不必考慮地基產生的剪切破壞。堆載預壓方法必須要考慮加荷速率對土體結構產生的影響。通常情況下采用分級方式施加荷載，同時每隔一定周期（一天左右）要進行樁體豎向變形、邊樁位移、孔隙水壓力等數值的觀測，在此要求豎向變形不超過10mm/天，邊樁位移不應超過4m/天。

預壓方法主要用于淤泥質土、淤泥和沖填土等飽和的粘性土地基。對于透水性比較好的薄砂層粘性土可以不再設置縱向的排水通道，這樣也可以取得良好的固結效果。而對于透水性差的粘性土，為了縮短預壓排水固結周期，通常還要設置縱向排水結構物，例如排水紙板、砂井等等。

2.2.3強夯法

強夯法又可稱為動力固結法或者動力壓實法，這種方法通常是以80-400kg的重錘，從6-40m落距的高處自由落下，將土體夯實。強夯法不僅適用于處理砂土、碎石土、粘性土、粉土、雜填土和素填土等土質地基，同時由于能夠提高地基的強度、改善其抗振動液化的能力、降低其壓縮性并能消除土的濕陷性，這種方法常用于處理可液化的砂土地基或者濕陷性黃土地基等等。

2.3　排水固結法

此法基本原理是軟土路基在附加荷載的作用下，逐漸排出孔隙水，使孔隙比減小，產生固結變形。

2.3.1預壓處理

分為超載預壓、等載預壓和欠載預壓等。在路基穩定、沉降量不大的路段采用預壓處理可降低土的壓縮性及提高抗剪強度。它的特點是施工工藝簡單、工期較長，通常與排水處理路基結合使用。

2.3.2袋裝砂井

對于軟土厚度大、路堤穩定、填土高的軟土路基，采用袋裝砂井，可增加軟土豎直方向的排水能力，縮短水平方向的排水距離，加速軟土的固結沉降，提高軟土的強度。其施工工藝復雜、費用相對較高，所用時間較長。

2.3.3塑料排水板

此法施工工藝比較簡單、投入勞力少、費用相對較低，并且滲濾吸水性好， 具有一定的強度和延伸率，對土的擾動小，預壓時間較長，在工程中得到廣泛應用，但在提高土層的抗剪能力方面，其效果不如袋裝砂井。

2.3.4真空預壓法

在粘土層上鋪設砂墊層，然后用薄膜密封砂墊層，用真空泵對砂墊層及砂井抽氣，使地下水位降低，同時在大氣壓力作用下加速路基固結。

3　結語

路基的施工工作對技術含量的綜合性要求很高，因此，我們在公路路基的施工過程中，對于特殊路基一定要認真處理，同時根據路段的地形和地質、施工機械以及工程的具體安排等條件，合理進行施工組織和設計，做好路基的填土與壓實、路面排水、路基防護等常見的技術問題。這對保證工程進度、工程質量和施工安全都有著非同尋常的意義。