黃土路基施工工藝研究

馬勇

(中交二公局第三工程有限公司)

在交通事業不斷發展的背景下，我國加大了對公路建設的投入，因此每年都會投入巨額資金建設高速公路。我國黃土分布較廣，主要集中于黃河中下游及東北地區，多具有濕陷性特征，我國濕陷性黃土約占總面積的60%，且有多條公路經過濕陷性黃土地區。對此，保證黃土地基強度，已成為保證路基穩定的基礎。隨著我國公路等級的提高，高級路面也在迅速增加，這對公路路基強度提出了更高的要求。由于高速公路對路基沉降有著嚴格要求，因此施工單位需要加強對黃土路基加固措施的研究，從而更好地保障黃土地區路基的質量安全。

1 黃土路基特性及加固方法

黃土分為濕陷性與非濕陷性兩種類型。非濕陷性黃土在水作用下結構不會變化，而濕陷性黃土危害大，其在浸水條件下會導致土結構被破壞，從而影響自身的土質穩定性。在我國，濕陷性黃土分布具有區域性，主要集中于甘肅關中、河南河北等地區。

濕陷性黃土根據產生情況可分為自重與非自重濕陷。自重濕陷黃土在浸水下土體結構破壞速度快，又因黃土具有大空隙性，所以土體間膠結力減小導致土體顆粒變形。

黃土在我國黃河流域分布廣泛，在陜甘寧青晉等黃土集中連續分布地區，濕陷性黃土超過35×104km2，且土層厚度幾米到數百米，濕陷性黃土塑性指數為8～13，顆粒間以碳酸鹽膠結，受水浸泡后顆粒連續受到破壞。濕陷性黃土為交通建筑帶來很多困難，會在修建公路時導致路基產生不均勻沉降。另外，公路邊坡還會由于受到雨水沖刷而造成水土流失。據統計，我國每年因水土流失造成路基病害經濟損失達數億元。針對此種情況，采用地基處理的方式來增強地基強度，可以使地基處理后達到設計要求，減小外部荷載過大沉降變形，從而消除動力荷載下引起飽和軟黏土的振動液化。

黃土濕陷性評價是施工中的重要內容，黃土地基處理主要目標是消除濕陷性，主要思路是減小空隙比，阻止引起濕陷性外部條件。路基是高速公路的基礎，其剛強度及保持耐久性是確保車輛安全舒適運行的前提，采取合理加固路基方法對減少沉降起到重要作用。

目前，我國濕陷性黃土地基處理方法包括換填土法、化學加固法等。其中，強夯法在加工松軟土方面具有良好效果，原理是利用夯錘重力將其提升自由下落沖擊，減少軟土空隙，增強地基承載力；換填土法主要加工對象是軟土，原理是用具有較大承載力的土代替承載力較低的土；擠密樁法采用水泥土擠密樁，符合復合地基原理，擠密樁施工后樁側頭擠密；化學加固法包括高壓噴射注漿法，即利用水泥與土體發生反應加工地基[1]。

2 濕陷性黃土路基施工工藝

2.1 工程概況

濕陷性黃土路基的施工難度較大。以2016 年8月～2017 年吳定高速路基10 標的施工為例，該項目具有大量的黃土路基施工。施工單位在原地面清表后，由試驗室對填挖方段原狀土取樣，做標準擊實試驗。對原狀土含水量測定，發現挖方段原狀土距地表2m 內含水量為3%～5%。填方段原狀土為耕地，含水量8%。由于定邊縣楊井鎮周圍缺水，生活用水從周圍深井遠運。為確保項目土方施工用水，在互通區內打機井一口，24 小時抽水量為700m3。

2.2 施工工藝

由于黃土具有濕陷性，設計采用強夯或者灰土擠密樁進行處理。然而，填筑隔水層灰土前壓實度往往達不到設計要求，原因是黃土的天然含水量小。對此，在強夯完成后，施工單位要用推土機將施工面整平，并根據含水量與最佳含水量的差值補水，同時在用大型旋耕機翻拌后，再灑剩余用水量與翻拌測定含水量，待合格后方可采用光面壓路機快速穩壓，用羊角碾快速碾壓，碾壓時重疊1/3 輪距[2]。

除此之外，施工單位還要用平地機將路基表面刮平，再用光面壓路機碾壓兩遍，采用灌砂法壓實度檢測效果良好。一次報檢合格率在95%以上。考慮到水分蒸發散失，施工單位要適當地增加補水量。黃土路基施工工藝流程具體如圖1 所示。

圖1 黃土路基施工工藝流程

2.3 施工步驟

⑴填方路基施工前，必須確保黃土含水量達到最佳。在挖方段開多條深溝，深度1.5m，采用多級抽水，用水龍帶將水抽到挖方段取土處。

⑵次日用挖機翻拌，經過實踐檢驗含水量不均勻，且成本高，效率低。

⑶由于水源距取土挖方路段較遠，難以滿足工地填方用土需求，因此采用填方現場加水，處理好原地面打石灰方格，根據運輸車箱容量，按設計松鋪厚度30cm 計算，用推土機攤鋪平整，根據測定的原狀土含水量，先灑計算用水量的一半。

⑷由于黃土土質原因，采用大型旋耕機翻拌，翻拌一遍后再灑另外一半的計算水量，考慮到當地氣候干燥，計算用水時在最佳含水量的基礎上加兩個點。碾壓前含水量測定效果較好，多點實測結果接近最佳含水量。

⑸采用20 噸以上光面壓路機快速完成靜壓，三臺羊角碾以最快速度完成路基壓實。

⑹強震碾壓四遍后壓實度達到93%，由于含水量不均勻個別點壓實度達不到，相對最佳含水量存在偏差，但總體合格率非常高。由于施工工藝符合黃土特性，施工非常順利。

⑺黃土路基的施工關鍵點是土的最佳含水量的控制。黃土路基施工在施工現場用水車加水，再用水車補水，用旋耕機翻拌，土的含水量較為均勻。有利于保證工程質量，降低施工成本。

3 黃土路基加固施工技術要點

黃土最大特點是具有濕陷性，典型外部特征體現在天然狀態下具有大孔隙，顏色在干燥時為淡黃色，濕潤時呈褐黃色；土在干燥狀態有較高強度，由于土質垂直方向分布小管道保持豎立邊坡，土結構迅速破壞發生附加下沉產生濕陷。黃土路基工程施工要通過首件工程試驗路段施工試驗，驗證施工設備工作性能，機械設備配套情況，總結路基填挖方法，指導全線路基工程施工。

黃土填方路基需嚴格控制松鋪厚度，有重型壓實機具的除外。為確保路基壓實寬度，填土時根據填方高度設置30cm～50cm 的富余寬度，保證壓路機在確保安全下壓到路基邊緣。路基在填筑時盡早做出橫坡。每層施工時打石灰方格控制層厚，有利于93 頂、96 頂的成型施工。路基成型層施工采用灰點跟蹤法施工，技術人員用水準儀控制標高，與平地機駕駛員密切配合，進行路基成型層施工[3]。

填方段原地面清表后采用強夯處理，在上面鋪50cm 的10%石灰土墊層，兩側設置石灰土隔水墻。路基要求采用路拌法施工石灰土墊層，施工工藝是先在填土前的路段放出中線，根據運土車單車運載方量，計算出上土石灰方格的尺寸，每個方格倒一車土，灑水量為計算補水量的一半，可把補水量加大兩個點，灑完水后用翻拌，再灑另外一半水，測定含水量是否達到最佳含水量。用光面壓路機穩壓，打方格上消解后的石灰，可以采用石灰撒布機，根據試驗確定的石灰土干密度確定消石灰的用量，為保證灰劑量，采用內摻法。每噸石灰土中土的質量為900㎏，消石灰為100㎏。消石灰撒布均勻后采用寶馬路拌機拌和，用光面壓路機穩壓，用三臺羊角碾快速碾壓，強震碾壓四遍后抽檢壓實度，用平地機將灰土表面刮平，用20 噸以上光面壓路機強震碾壓兩遍，再通知監理報檢壓實度。施工關鍵控制點是最佳含水量控制。

黃土路基填筑檢測包括碾壓層厚度試驗、含水量與壓實度試驗。碾壓前對填土層松鋪厚度檢查，根據施工經驗黃土地區按25cm、35cm 松鋪厚度對比試驗，選擇有利于施工進度達到設計壓實標準，檢查壓實厚度，與松鋪厚度比較計算壓實系數。廠拌法施工根據測定的原狀土含水量，確定每方土補水的重量，根據土的重量確定要摻石灰的重量，把廠拌機的稱重和加水系統標定準確，用水量要根據氣候等情況適當增減。施工前先試拌，各系統環節正常才能正式拌石灰土。由于廠拌法成本高，難以滿足前場用土需求，如設計無特殊要求，盡量采用路拌法施工，施工成本較低。

4 結語

綜上所述，黃土是特殊土，其獨特性是具有濕陷性，由于濕陷性黃土具有大孔隙率特點，存在上部荷載時遇水發生濕陷。高速公路由于速度快，對路基沉降要求高，路線經過黃土地區時選擇何種加固措施滿足線路要求非常重要。對黃土地基加固處理措施中，路基站場處理措施應用水泥土擠密樁加固地基方案較多。路基工程施工離不開科學管理，在黃土地基路基施工壓實控制難度大，要不斷積累實踐經驗。