公路工程濕陷性黃土路基施工技術研究

許謝芬

摘 要：近年來，以常規(guī)辦法處理濕陷性黃土地基取得的效果并不理想。在高等級公路設計施工中，采用沖擊壓實、強夯等方法對濕陷性黃土地基進行處理，可以有效避免不均勻沉降等病害發(fā)生，經(jīng)大量實踐證明，這些技術具有良好的施工效果，本文在全面了解濕陷性黃土特點的基礎上，結合具體工程案例，提出了設置旋噴樁、夯實水泥土樁的病害處治方案，以期有效增強地基承載力，減小濕陷沉降，進一步提高處治效果。

關鍵詞：濕陷性黃土路基;病害;旋噴樁

中圖分類號：U416.16 文獻標識碼：A

0 引言

隨著交通事業(yè)的迅速發(fā)展，公路建設里程持續(xù)增長。作為第四紀的一種特殊沉積物，黃土顆粒含量大、孔隙率大，且具有易沖刷、濕陷性等特性。尤其是浸水后，在自重應力等作用下，黃土自身結構將發(fā)生變化，附加變形顯著。加之天氣惡劣，路基極易產生大量病害，如不均勻沉降、滑塌、失穩(wěn)，嚴重影響路基承載力。若這些病害問題得不到重視，不能及時解決，將會嚴重制約我國公路建設事業(yè)持續(xù)、健康發(fā)展。為此，如何解決濕陷性黃土路基病害問題成為了目前亟待解決的一個難題。本文從濕陷性黃土特點入手，首先分析了濕陷性黃土的幾種常用處治方法;然后以某公路工程為研究對象，結合病害調查結果，最終提出了相應的濕陷性黃土路基病害防治方案，希望能夠有效消除濕陷性黃土病害，提升工程整體質量。

1 濕陷性黃土的特點

黃土是第四紀時期形成的土狀堆積物，相比其他土質，黃土較為疏松，其特點為多孔性、垂直節(jié)理發(fā)育、層理不明顯、透水性強、濕陷性等。黃土是在干燥氣候條件下形成的一種多孔性具有柱狀節(jié)理的黃色粉性土，當受到水浸濕后，由于黃土濕陷性特性，將會產生嚴重沉降問題。因此，在濕陷性黃土地區(qū)修建公路工程時，必須先對黃土濕陷性有所了解，才能保證采取的地基處治方案科學、有效。一般情況下，可通過濕陷變形系數(shù)來表述黃土的濕陷程度。濕陷變形系數(shù)是指在自重等因素的作用下，單位厚度的土樣遇水后將會產生一定濕陷量，可通過土壤浸水壓縮試驗來確定該濕陷量，黃土濕陷性特性直接反映出了黃土對水的敏感程度，也可通過濕陷變形系數(shù)來準確判定黃土的濕陷性等級。從力學性質角度來講，濕陷性黃土的特性主要體現(xiàn)在3點，如表1所示。

2 濕陷性黃土路基常用處治措施

2.1 強夯法

強夯法多用于孔隙及含水量較大的軟弱粘性土地基。其加固原理為在強烈沖擊能作用下，土層可產生巨大壓力和沖擊波，從而壓縮土體孔隙，并在夯擊點周圍形成裂隙良好的排水通道，便于順利排出土內孔隙水，保證土體快速固結。

2.2 灰土擠密樁法

灰土擠密樁法不同于強夯法，屬于橫向加密處理。是指在成孔過程中，通過橫向擠壓周圍土層，促使樁孔內土向周圍擠壓，從而增強樁間土的密實性，隨后向樁孔內裝入備好的灰土，并一層一層振搗壓實，直到滿足設計標高，并由此形成復合地基，全面提升地基承載力。

2.3 水泥土攪拌法

水泥攪拌樁施工中，采用的固化劑為水泥、石灰等材料，利用深層攪拌設備，強制攪拌軟土和固化劑，從而產生一系列的物理化學反應，增強地基的強度、整體性。在濕陷性黃土地基加固中，水泥攪拌樁具有施工便捷、成本低、加固效果良好等優(yōu)點。

3 工程概況

某公路工程全長23.6 km，為雙向六車道，本路段分布有大量濕陷性黃土。目前，局部路段存在大量裂縫，且路基下沉顯著。為此，決定選取具有代表性的路段作為試驗段進行病害分析與處治。經(jīng)現(xiàn)場勘查可知，本路段以粉粒土為顆粒主要組成，粒徑在0.075 mm～0.005 mm之間，且多孔性顯著，鹽分結晶含量高，屬于典型濕陷性黃土。通過試驗檢測發(fā)現(xiàn)，本路段濕陷性等級主要為II級、III級，在部分路段濕陷性極為嚴重，甚至存在IV級。本工程已通車運營十幾年，在此期間進行了多次養(yǎng)護維修，比如，采用熱瀝青封縫，強夯處治等等，但仍無法徹底根除沉降病害問題，伴隨路基沉降加劇，裂縫將再一次被拉裂，雨水不斷向地基滲入，并產生更大危害。究其原因在于原路處治不徹底，且未及時采取切實可行的措施進行有效處治。

4 濕陷性黃土路基處治措施

4.1 病害處治方案

近年來，隨著公路建設里程的不斷增加，越來越多公路修筑于不良地質之上，尤其是濕陷性黃土地基，若在此類地基上修筑公路項目，必須合理控制路基的濕陷性和不均勻沉降。目前，以常規(guī)辦法處理濕陷性黃土地基取得的效果并不理想。在高等級公路設計施工中，為有效避免不均勻沉降等病害發(fā)生，必須根據(jù)病害實際情況，具體問題具體分析。根據(jù)調查顯示，本工程基底黃土內含有大量鹽漬土，含量在0.92%～2.10%之間。于鹽漬土而言，溶陷性是其最大的特點，對黃土濕陷性影響很大。為消除原路病害問題，結合調查結果，提出了設置旋噴樁、夯實水泥土樁的處治方案，以此進一步提升地基承載力，降低濕陷沉降，進一步提高處治效果。路基處治方案具體情況如下：

（1）III級和IV級路段。針對此類濕陷性路段，可將高壓噴射注漿設于基底處，樁體從濕陷性黃土層穿透，在坡腳部位設置φ80 cm夯實水泥土樁。

（2）II級～III級路段。針對II級～III級濕陷性路段，可在坡腳部位設置φ80 cm夯實水泥土樁。

（3）II級以下路段。針對本工程II級濕陷性以下路段，由于兩側為旱地，且沉降趨于穩(wěn)定，因此，無需處治。

（4）其他路段。除了濕陷性黃土路段以外，為了保障工程質量，同樣要設置水泥土隔水墻，尺寸為2 m深、80 cm厚。

4.2 施工工藝

（1）夯實水泥土樁施工工藝。在本次工程施工中，夯實水泥土樁是濕陷性黃土路基病害處治的主要方法，具體施工流程如下：放線定位—擠土成孔—測量孔深—夯實孔底—成樁—分層夯實—分層填料。

（2）水泥土隔水墻施工工藝。在濕陷性黃土路段以外，為了保證工程施工質量，避免病害再次發(fā)生，需要設置水泥土隔水墻，具體施工工藝流程如下：

第一，根據(jù)隔水墻設計要求，在路基坡腳處開挖矩形槽，尺寸為80 cm寬、200 cm深。待基底清理干凈后，可利用打夯機將基底夯實，并合理控制壓實度，不得低于90%。

第二，在已夯實完的基底和矩形槽壁處鋪設一層防滲土工布。

第三，做好土料含水量、有機物含量控制。

第四，向矩形槽內一層一層回填水泥土，并分層夯實，壓實度控制在93%以上。

第五，完成上述施工作業(yè)后，需利用“核子密度儀+灌砂法”檢測水泥土壓實度。

第六，水泥土填筑高度達到隔水墻設計要求，可通過隔水土工布進行隔水墻頂部包裹，并回填素土，直至達到原地面標高規(guī)定。

（3）高壓噴射注漿施工工藝。為了防治III級和IV級濕陷性路段病害，需采用高壓噴射注漿法，具體施工流程如圖1所示。

在高壓噴射注漿施工當中，不僅要規(guī)范施工工藝流程，還要做好施工質量控制工作。尤其是在噴射注漿前，需詳細檢查高壓泵及所有管道密封圈質量問題，在高壓泵上安設安全防護裝置，嚴格遵循設計規(guī)定合理控制設備壓力表，避免因為密封、壓力等問題出現(xiàn)不必要的故障。此外，在旋噴施工中，冒漿等情況時常發(fā)生，為此，在整個過程中要做好冒漿觀察，一旦冒漿量超過規(guī)定要求，必須及時停止施工，并采取相應措施予以處治，比如加大噴射壓力、減小噴嘴孔徑、加快轉速等方法。

5 結束語

綜上所述，在社會經(jīng)濟高速發(fā)展的今天，公路建設規(guī)模持續(xù)擴大，越來越多公路修建的濕陷性黃土地基之上，如何確保公路施工質量，保證路基穩(wěn)定性，降低不均勻沉降成為了施工控制的關鍵。通過上述分析，可得如下結論：

（1）為了更好地解決濕陷性黃土路基的病害問題，做好防治工作，必須先了解濕陷性黃土的特性，經(jīng)調查研究發(fā)現(xiàn)，結構性、欠壓密性及濕陷性為濕陷性黃土的主要特性。

（2）本文結合某公路工程，經(jīng)實地勘察可知，本路段存在大量濕陷性黃土，且基底存有鹽漬土，此類地基普遍存在強度小、穩(wěn)定性差等問題。若濕陷性黃土地基處理不好，很難滿足路基承載力，甚至處治不當，還會出現(xiàn)嚴重的質量隱患。為此，必須采用科學、有效的加固方法進行有效處理。為了消除病害，本文設置旋噴樁、夯實水泥土樁的病害處治方案，通過本方案，可有效提高地基土強度，降低地基土壓縮性，消除地基濕陷性。

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