公路濕陷性黃土路基處理效果評價研究

摘要：針對當前西北地區公路濕陷性黃土路基穩定性較差、沉降量較大的問題，開展了地基處理措施及處理效果評價的深入研究。以銀川至昆明公路（G85）太陽山開發區至彭陽（寧甘界）段工程LJ06標工程為例，首先分析黃土濕陷性機理與地基作用機理，在此基礎上，分別從黃土地基翻壓、素土擠密樁與水泥土擠密樁等三個角度，設計了地基處理措施。通過黃土地基沉降監測結果可知，提出措施應用后，濕陷性黃土地基沉降量與沉降速率較小，路基處理效果優勢顯著。

關鍵詞：評價；效果；濕陷性；處理；沉降監測

0" "引言

濕陷性黃土作為一種具有特殊性質的土，與普通土壤存在一定的差異[1]。基于廣義角度分析，濕陷性黃土存在土質均勻、穩定性較差、結構疏松等特點，且具有明顯的濕陷特征[2]。在濕陷性黃土路基上進行公路工程建設與施工時，存在路基濕陷引發附加沉降的風險，可能對工程建設造成不同程度的危害，為此科學合理的路基處理措施至關重要[3]。本文以銀川至昆明公路（G85）太陽山開發區至彭陽（寧甘界）段工程LJ06標工程為例，開展了濕陷性黃土路基處理措施及效果評價的深入研究。

1" "項目概況

本文選取銀川至昆明公路（G85）太陽山開發區至彭陽（寧甘界）段工程LJ06標工程為研究依托。本標段起訖樁號為K86+400～K95+000，全長8.6km，其中路基工程4段總長5680m，工程所在地區地勢相對開闊，大部分路線布設于平原地帶，整體地形平坦，部分區域存在局部起伏地形。該地區為半干旱大陸性氣候，冬季周期較長，夏季周期相對較短。

線路所經過的區域存在較多的濕陷性黃土路基，且路基層厚度分布不均勻，對應的地貌特征與濕陷程度也存在較大的差異。根據該工程相關勘探資料可以得知，工程所在地區存在4個等級的濕陷性黃土路基。

公路工程地區濕陷性黃土路基等級、濕陷總量及說明如表1所示。在掌握上述工程濕陷性黃土路基的相關信息后，進行如下文所示的地基處理措施及效果評價研究。

2" "濕陷性黃土地基處理措施

2.1" " 黃土濕陷性機理

在設計濕陷性黃土地基處理措施前，本文首先對黃土濕陷性機理作出了全方位的分析。基于廣義角度分析，黃土產生濕陷性的主要原因包括兩種：內因與外因。

黃土產生濕陷性的內因為黃土自身的物質成分，其物質成分與普通土存在較大的差異，土體內部顆粒排列結構復雜，且不規律，直接造成黃土產生了不同程度的濕陷性[4]。外因主要是由黃土外部重力荷載與水分引發，水分受到風的影響，大量蒸發，嚴重影響了黃土的土層厚度與含水量，導致其結構出現欠壓密狀態土體中的鹽類溶解，重力荷載發生變化[5]。

2.2" " 地基作用機理分析

基于上述黃土濕陷性機理分析結束后，接下來，對地基作用機理進行全面的分析。為了更好地開展地基作用機理的深入研究分析，本文選取黃土濕陷系數作為作用機理分析的物理指標，與濕陷性黃土路基的干密度進行統計分析，以坐標系的形式繪制散點分布。路基干密度與黃土濕陷系數關系如圖1所示。

通過圖1的散點分布關系示意圖可以看出，公路濕陷性黃土路基干密度小于1.3g/cm3時，黃土濕陷系數在路基干密度增加的趨勢下，也隨之增大；當公路濕陷性黃土路基干密度大于1.3g/cm3時，黃土濕陷系數在路基干密度增加的趨勢下，反而減小[6]。由此可見，路基干密度與濕陷性黃土之間相關性程度較高。

2.3" " 地基處理措施

在上述黃土濕陷性機理與地基作用機理分析結束后，可根據其機理特征，針對公路濕陷性黃土路基存在的問題，設計相應的地基處理措施。

本文設計的濕陷性黃土地基處理措施主要包括3種，分別為濕陷性黃土地基翻壓處理、濕陷性黃土地基素土擠密樁處理以及濕陷性黃土地基水泥土擠密樁處理。接下來對三種處理方法進行一一設計與闡述。

2.3.1" "濕陷性黃土地基翻壓處理措施

清除公路工程地基表土，進行測量放樣。開挖公路濕陷性黃土翻壓部位土料，在此過程中，需要特別注意開挖的速度，避免開挖速度過快對路基結構造成破壞。根據公路工程的實際施工需求，驗收濕陷性黃土路基的建基面[7]。對黃土土體結構、承載力、濕陷程度作出分析，根據分析結果，不斷調整黃土土料的含水率，提高黃土土體的穩固性。

在此基礎上，采用分層回填的方法，回填路基翻壓土料，并對路基回填質量進行試驗，試驗結果合格后，進行公路工程驗收。驗收后若符合相關技術標準規范，則完成地基翻壓處理；若不符合相關技術標準規范，則進行二次翻壓處理。

2.3.2" "濕陷性黃土地基素土擠密樁處理措施

綜合考慮西北地區地形條件，本文采用正三角形的公路路基平面布置形式。根據公路工程地基的土質情況，設定素土擠密樁的直徑。根據濕陷土層厚度，設定樁長，保證樁長能夠有效地穿透濕陷土層[8]。

在此基礎上，采用螺旋鉆孔形式，進行公路濕陷性黃土路基施工。通過沉管成孔，在沉孔過程中，不斷觀測與記錄黃土路基樁間土的擠密作用，測定樁間土的承載力變化，保證素土回填夯實后，壓實系數不小于0.9。素土擠密樁施工結束后，利用樁頭，碾壓密實公路濕陷性黃土。

2.3.3" "濕陷性黃土地基水泥土擠密樁處理措施

此種地基處理措施與素土擠密樁處理措施存在一定的差異。主要通過水泥土擠密樁施工，產生不同程度的沖擊振動，擾動公路濕陷性黃土路基周邊的土體，破壞原有的黃土路基結構，加大黃土的模量，控制其壓縮與變形，進而提升土體結構的緊密性。水泥土擠密樁處理流程，如圖2所示。

采用匹配性較高的清除方法，清除公路濕陷性黃土路基表面的雜土。設置樁位，使樁機保持垂直，控制樁機垂直度偏差小于1.5%。待樁機就位后，拌和水泥土混合料，綜合考慮水泥土混合料拌和質量與效率，采用集中拌和的方式，在銀昆高速公路LJ06標工程施工場地的拌和場進行此項工序。

需要特別注意，工程施工人員應嚴格按照水泥土混合料預定配合比，設定混合料組成成分與含水率，提高水泥土混合料的質量。在此基礎上，放置擠密樁樁管，使其達到設計標高，檢查樁管無異常后拔管，使其形成適配度較高的樁孔。在拔管的同時，采用量斗定量下料的方式，向樁孔內投放水泥土混合料。

待公路濕陷性黃土路基成孔后，及時回填，控制水泥土回填厚度在260～330mm之間。然后利用高性能夯實機，分層夯實濕陷性黃土地基。基于擠密樁施工技術標準，檢驗公路濕陷性黃土地基水泥土擠密樁施工質量，通過檢驗后完成施工。

3" "濕陷性黃土地基監測

基于上述銀昆高速公路LJ06標工程濕陷性黃土路基處理措施設計完畢后，接下來對黃土路基進行沉降監測。根據監測結果，得出路基沉降變形穩定性的動態變化，進而對其路基處理效果作出客觀評價。

3.1" " 沉降監測

本次路基沉降監測以高速公路黃土路基橫斷面為主，先在橫斷面上隨機布設6組監測點，將其標號為MJCD-#01、MJCD-#02、MJCD-#03、MJCD-#04、MJCD-#05、MJCD-#06。設置沉降監測頻次，如表2所示。

在沉降監測頻次設置結束后，埋設高速公路工程斷面沉降監測元件。綜合考慮沉降監測元件的各項性能，本文選取分層沉降計作為此次試驗的沉降監測元件。然后安裝分層沉降管與磁環，安裝結構如圖3所示。工程相關工作人員實時讀取沉降計的讀數結果，并做好記錄。

3.2" " 沉降分析

采用SPSS統計軟件，對各組沉降監測點的監測數據進行統計分析，繪制如圖4所示的沉降量曲線示意圖。

根據圖4的濕陷性黃土路基沉降量監測結果可以看出，應用本文提出的黃土路基處理措施后，布設的各組監測點的沉降量均較小，不超過3mm，路基穩定性較高。在此基礎上，在觀測時間逐漸增加基礎上下，分別測定該工程黃土路基左路肩與右路肩的沉降速率，結果如表3所示。

從表3的沉降速率監測結果可以得知，在監測時間逐漸增加的情況下，銀昆高速公路LJ06標工程黃土路基左路肩與右路肩的沉降速率呈現減小趨勢，直至穩定，公路路基的穩定性與可靠性得到了顯著提升，路基處理效果優勢顯著。由此可見，本文提出的濕陷性黃土路基處理措施具有較高的可行性。

4" "結語

通過上述本文提出的濕陷性黃土路基處理措施及處理效果評價研究，能夠得出以下結論：

根據圖4的黃土路基沉降量監測結果可知，各組監測點的沉降量變化均較小，最大沉降量不超過3mm，表明應用路基處理措施后，銀昆高速公路LJ06標工程濕陷性黃土路基的穩定性較高，未出現較大沉降變形問題。

通過表3的黃土路基沉降速率監測結果可知，在路基處理后，隨著路基使用時間逐漸增加，其沉降速率呈現減小趨勢，黃土路基左路肩與右路肩的穩定性較高，處理效果優勢顯著。

參考文獻

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