湿陷性黄土公路地基处理方案研究

陈峰　张文刚

摘要：文章针对湿陷性黄土的特点，总结了国内外相关处理方案，并进行了优缺点的介绍，并利用价值工程的相关原理对处理方案的优选进行了系统的分析研究，研究成果可以作为施工单位处理湿陷性黄土公路地基处理的参考。

关键词：湿陷性黃土；公路地基；处理方案；方案优选

0 引言

黄土在地球上广泛的分布，约占陆地面积的10%，在我国北纬 33°～47°之间广泛分布着黄土，主要分布区域是秦岭、大别山以北，太行山以西，遍及内蒙古、新疆、宁夏、河南、山西、陕西、甘肃等省。湿陷性黄土的特性主要表现在它的湿陷性、欠压密性和结构性，是一种特殊性土，黄土的核心特征表现为湿陷性，具体表现为，其在上覆土层的自重应力作用下，或者在自重应力和附加应力的共同作用下，土体受到水的浸入后，土的结构会迅速破坏并产生明显附加下沉。大量的工程实践表明，当湿陷性黄土公路地基未加处理或者处理不足时，在公路使用过程中由于降雨等原因，往往会造成公路地基土湿陷，这对于公路的安全使用会产生十分严重的质量危害。因此，在湿陷性黄土地区进行公路建设时，需要对公路地基采取一定的处理措施，以便改善湿陷性黄土的物理力学性质，消除或减小湿陷性黄土地基的湿陷性，以保证公路的安全使用。

1 湿陷性黄土的处理方案

换填垫层法是将基础以下的湿陷性土层全部或部分挖去，将灰土或者素土过筛后，分层回填并在最佳含水量下压实或夯实。其处理特点可以消除全部或部分公路路基的沉降量、减小垫层下卧层顶面附加应力、降低地基土透水性和压缩性、设置整片土垫层，同时具有防水、隔水作用，可以保护下部未处理的湿陷性土不受水浸湿，防止引起湿陷。

重锤夯实法是将2-3吨的重锤提升至4-6米的高度，使其自由下落，反复的夯打地基的方法，该方法一般可以消除1-2米厚的土层的湿陷性在夯实层的范围内，土体的物理力学性质得到明显改善，湿陷性消除，平均干密度显著增大、承载力提高、压缩性明显降低、透水性减弱。可以有效的减少或消除黄土地基的湿陷变形。

强夯法是将80KN-400KN的重锤升至10m-40m的高度，使其自由下落，给予地基冲击和振动，该法施工设备及工艺简单、功效高、施工快、加固效果好、有效加固深度大、节约材料、节省投资。

挤密法是采取一定措施，通过挤密的作用，使深层土体密实、强度提高、孔隙比减小，以此达到深层地基处理的目的。挤密法根据回填材料的不同可以分为不同的方法，常见的有：石灰桩挤密法、砂桩挤密法土、渣土桩挤密法、挤密桩法、灰土挤密桩法等。其中灰土挤密桩法和土挤密桩法常用于湿陷性黄土地基的处理。

硅化法和碱液加固法是我国湿陷性黄土地区常用的化学处理法，硅化法也称为硅化注浆法，其原理是利用硅酸钠为主剂的混合溶液，通过注液管均匀的注入土层中，利用浆液排除土粒之间的水分和空气，并将岩土胶结成为一个整体，使之形成防水性能较好、强度较大的结石体。碱液法是将加热后的碱液，以无压自流的方式灌入土基中，使得土粒表面生成具有高强度、难溶于水的的钙铝酸盐络合物，进而达到消除黄土的湿陷性的方法。

预浸水法是利用湿陷性黄土浸水后产生自重湿陷特性，施工之前在场地内挖坑进行大面积的浸水，使土体产生自重湿陷，以此达到消除黄土的湿陷性的目的。

此外还有灌注桩基础的方法，设置在湿陷性黄土场的桩基础，桩周土体在受水浸湿后，桩侧阻力大幅度的减小，当桩周土产生自重湿陷时，桩侧的正摩阻力迅速转化为负摩阻力。

2、处理方案优选方法

湿陷性黄土公路地基的处理方案的优选首先应当根据工地实际情况对处理方案进行初步筛选，然后从价值工程出发，进行功能分析，运用层次分析法，绘出功能系统图，在后计算价值系数，到处最优处理方案。图1为湿陷性黄土公路地基处理方案功能系统图

图1 湿陷性黄土公路地基处理方案功能系统图

各权重的分配方法可以通过向多位专家答卷的形式进行，下表1是通过调查部分专家调查的结果。

对处理方案的各项功能进行打分，然后再乘以各功能对应的权重，由此可以计算出各各地基方案处理方案的质量安全、环境保护和施工便捷这三项得分。并以此按照下列公式进行各种处理方案的功能评价系数。

功能评价系数=功能得分/总分 （1）

成本评价系数的计算，可以通过查阅相关资料、调研等方案，预估处理方案的成本。然后通过价值工程中的公式，见下式2，计算各地基处理方案成本评价系数。

成本评价系数=单个成本/总成本 （2）

最后，通过价值工程中的公式，见下式3，，可以计算出备选地基处理方案的价值系数，价值系数越大的，方案越优。

价值系数=功能评价系数/成本评价系数 （3）

参考文献：

[1]郑翔.强夯法在处理湿陷性黄土地基中的应用研究[D].西安：西安建筑科技大学硕士研究生论文，2007.

[2]李建斌.郑西客运专线湿陷性黄土地基DDC桩复合地基应用研究[D].成都：西南交通大学硕士研究生论文，2008.