濕陷性黃土地區公路排水及病害防治對策研究

王瓊 趙靜

摘 要：為解決濕陷性黃土地區公路病害問題，本文在闡述濕陷性黃土地區公路排水重要性的基礎上，提出濕陷性黃土地區公路病害的防治對策，如墊層法、強夯法及綜合處理措施，并就工后常見病害提出了相應的處理方法，以期為相關人員提供參考。

關鍵詞：濕陷性黃土;公路排水;病害防治

中圖分類號：U417.3 文獻標識碼：A

0 引言

在當前的公路工程建設中，經常遇到濕陷性黃土，在這種地基條件下若未加有效處理，將導致工后地基發生沉降，導致路基或路面被破壞。因此，有必要分析探討有效的防治對策。

1 濕陷性黃土地區公路排水

在導致公路病害發生的原因中，水作為主要成因在濕陷性黃土這一特殊地質條件下的影響往往更為顯著。來源不同的水，其對公路的破壞也有所不同，比如，暴雨產生的徑流會給路肩、邊坡及路基造成沖刷;積水不斷滲透或毛細水上升將使路基濕軟，導致強度大幅降低，嚴重時還會引起翻漿、沉降與邊坡滑塌等;已經滲透至路面結構中的水，會使粒料層被浸濕，使基層等結構層的強度降低，導致面層產生松散與剝落等病害;對于混凝土的路面，因其接縫數量較多，所以積水更容易通過接縫進入，此時受行車載荷反復作用將產生一定動水壓力，使接縫處集料發生軟化，導致唧泥、錯臺或斷板等問題[1]。可見，水會導致路基路面發生破壞，嚴重影響公路正常使用，縮短使用壽命。因此，排水對公路而言至關重要，尤其是建在濕陷性黃土區此類特殊地質區域的公路，必須對排水引起足夠的重視。

2 濕陷性黃土地區公路病害防治對策

2.1 墊層法

對公路工程而言，其對地基強度與承載力提出的要求比建筑工程小很多，所以為保證經濟性，通常可采用墊層技術來防治濕陷性黃土地區公路病害，常用的墊層材料包括灰土與砂礫，通過墊層的設置，除了能提高地基自身承載力，還能減小水對地基造成的不利影響。

對于灰土墊層，其灰土比例一般為2：8，灰土不僅水穩定性好，而且還具有很高膠凝強度，受壓力作用后能以一定剛性角不斷向外擴散應力，在保證墊層施工質量的基礎上，總應力強度指標通常不低于25 kPa～30 kPa，無論是承載力還是變形模量均能得到很大程度的提升。然而，灰土墊層容易受到氣候因素的影響，只能在處在地下水位上部的情況中使用。而砂礫墊層主要采用礫石作為墊層材料，輔以適量的中粗砂，其中，粗粒料可以起到類似于骨架的作用，而細粒料則能將骨架中的孔隙填滿，提高地基整體密實度。要達到理想的效果，砂礫填料要有良好的級配，不均勻系數應達到5以上，且含泥量不能超過5%。砂礫墊層可以在地下水位相對較高的情況中使用，在保證施工質量的基礎上，與灰土墊層相比，砂礫墊層有更高的承載力和更大的變形模量，除此之外，還能起到促進排水固結的作用，使地基快速完成沉降變形，減少工后沉降[2]。

2.2 強夯法

除墊層法外，還可采用強夯法對濕陷性黃土地基進行處理，大量工程實踐表明，這是一種有效且經濟的處理方法。對于強夯法處理厚度，可采用以下公式計算得出：

（1）

式（1）中，表示強夯法處理厚度，單位：m;表示夯錘的重力，單位：kN;表示夯錘的落距，單位：m;表示修正系數，通常為0.3～0.5，當土體的實際含水量適中時，一般取較大值，而其它情況則大多取較小值。根據式（1）可知，采用重力為100 kN～200 kN的夯錘，從10 m～20 m的高空自由下落，可產生25 kPa～40 kPa的靜壓強，能對3.5 m～5.0 m范圍內的地基進行處理，強夯完成后地基整體承載力可以達到200 kPa～300 kPa，地基變形模量也可以達到10 MPa～30 MPa，黃土重度在16.0 kN/m3～18.5 kN/m3范圍內。然而，伴隨深度不斷增加，土體重度將有所減小，而且還表現出不均勻[3]。

通過強夯試驗可得出夯擊沉降量和最佳夯擊數之間的關系，即單次夯擊的沉降量因夯擊次數的增加而減小，當前后兩次夯擊對應的沉降量處在規定要求范圍內時，可得出此擊實功對應的最佳夯擊數。因濕陷性黃土有很高的天然含水量，所以當錘重一定時，最佳夯擊數和擊實功之間有直接關系。根據試驗結果，當擊實功等于1.0×105 kN·m時，若夯擊6次，則地基開始產生反彈;而當擊實功等于2.0×105 kN·m時，即便夯擊9次，每次夯擊的沉降量還很大。因此，正式施工開始前，需要以濕陷性黃土自身天然含水量為依據，確定適宜的夯擊功和處理厚度。另外，還應考慮夯擊完成后土體力學指標的時間效應，夯擊剛結束后，由于土體結構被破壞，還沒有重新緊密，所以此時土體的強度還較低，但伴隨時間的不斷推移，土體將形成一定加固凝聚力，使強度明顯提高[4]。單擊夯實沉降量和夯擊數之間的關系如圖1所示，強夯地基承載力和壓縮模量的時間效應如圖2所示。

2.3 綜合處理

如前所述，因濕陷性黃土有很高的天然含水量，所以強度較低，容易壓縮，對此，應注重排水固結控制，同時避免外界水不斷滲入，以此確保土體受外界因素綜合作用后依然保持較高的強度與良好的穩定性，排水固結法原理如圖3所示。如果地表水源豐富，但濕陷性黃土實際層厚并不大，則可通過墊層法和隔水墻進行綜合處理，其中，墊層的設置可以提高地基整體承載力，并起到一定控水的作用，而隔水墻的設置則能避免路基兩側的水逐漸向路基中滲透。如果濕陷性黃土的實際層厚很大，則可在設置砂礫墊層的基礎上采用強夯法進行處理，其中，砂礫墊層的鋪設能在提高地基整體承載力的同時，促進地基排水，而強夯法能促使地基在工后達到穩定狀態，避免工后沉降現象的發生。在實踐過程中，要以工程實際情況為依據，采取合理可行的處理方法，嚴格遵循因地制宜、技術可行和經濟合理等基本原則[5]。

2.4 工后常見病害與防治

因前期處理不到位導致的工后病害主要表現為因地基強度不足使路基出現明顯的下沉。如果路面被破壞，則雨水將通過裂縫等部位滲入到路基當中，導致已經被壓實的黃土再次變得濕軟，使強度大幅下降，受行車荷載作用后導致路基結構失穩。對此，影響路基工后整體穩定性的因素包括以下兩個方面：其一，黃土地基因浸水軟化使承載力大幅下降;其二，浸水濕陷。對于上述導致失穩的因素，可采用下列措施來防治：

（1）通過注漿、強夯或復合地基來擠密加固，使地基自身豎向承載力得以大幅提升。

（2）加固路基兩側，采用壓重或強夯的方法，以增強側向抗力。

（3）盡可能減少水的影響，比如設置隔水墻等防水設施，這樣能在隔水的同時增強地基側向抗力。

總而言之，濕陷性黃土一直以來都是公路工程建設常見技術難題，在工程建設開始前，應認真完成勘探與試驗，掌握工程地質條件，以此為路基施工過程中濕陷性黃土方面問題的解決提供可靠參考依據。

3 結語

綜上所述，對濕陷性黃土地基而言，其病害以沉陷為主，也就是工后沉降相對較大。雖然現在已經有了很多解決辦法，但不同方法各具優缺點，有不同的適用條件。因此，在實際工程中需要結合實際情況選擇技術可行、經濟合理的方法。當然，所選方法既可以單一的一種，也可以是多種方法的綜合。

參考文獻：

[1]張小兵.濕陷性黃土地區公路排水及病害防治對策探索[J].中國建材科技，2021（2）：131-133.

[2]李漢鋒.黃土地區公路路基病害與防治研究[J].工程技術研究，2020（17）：166-167.

[3]梁亞紅.濕陷性黃土地區路基典型病害及防治措施研究[J].建材與裝飾，2019（32）：271-272.

[4]呂新娓，劉麗萍，孫燕.黃土地區高速公路改擴建病害機理及防治研究[J].黑龍江科技信息，2011（32）：324.

[5]王選鋒.過濕性黃土路基的處理技術及病害防治研究[J].土工基礎，2009（5）：12-13+54.