浅谈黄土地区路基软基处理措施

许万科

(甘肃省天水公路管理局，甘肃 天水 741000)

1 湿陷性黄土的主要工程特性

黄土在自重压力或附加压力和自重压力共同作用下因受水浸湿而产生急剧、大量的附加下沉变形现象称为湿陷。湿陷性黄土可分为自重湿陷性黄土和非自重湿陷性黄土，浸水后需在一定附加压力作用下才发生湿陷的黄土称为非自重湿陷性黄土；在饱和自重压力作用下即产生湿陷的称为自重湿陷性黄土，其危害性远较非自重湿陷性黄土严重。

1.1 湿陷性黄土的主要物性指标

湿陷性黄土的矿物成分以石英为主，其含量为60%～70%，其次为长石和云母，湿陷性黄土的颗粒成分以粉粒(0.005～0.05mm)为主，约占 50%～70%，其次为砂粒(＞0.05mm )，约占 10%～30%，粘粒含量为8%～26%。孔隙比是衡量湿陷性黄土密实度的主要指标，一般在0.9～1.1之间，当黄土的孔隙比小于 0.9时，湿陷性明显减弱。

1.2 湿陷性黄土的力学性质

湿陷性黄土的粘聚力由二部分组成，一部分是原始粘聚力，由土粒间的电场力所产生，粘粒含量和密实度越高原始粘聚力就越大；另一部分是由于易溶盐的存在，形成较高的结构强度，使黄土的粘聚力增加。内摩擦角主要与土的颗粒成分和矿物成分有关，砂粒含量越高，内摩擦角越大。天然状态下，湿陷性黄土的粘聚力一般为20～60kPa，内摩擦角在15～30°之间。

1.3 黄土的湿陷性

现场采取原状土样，通过室内浸水压缩试验测定试样的湿陷系数δs和自重湿陷系数δzs来评判黄土的湿陷性：当δs＜0.015时为非湿陷性黄土 ，当δs≥0.015时为湿陷性黄土。根据湿陷系数δs来划分黄土的湿陷强度： 当 δs＜0.07 为轻微湿陷性，0.03＜δs＜0.07 为中等湿陷性，δs＞0.07为强烈湿陷性。根据实测自重湿陷量或计算自重湿陷量Δzs来评判黄土场地的湿陷类型，Δzs≤70mm为非自重湿陷性黄土场地，Δzs＞70mm为自重湿陷性黄土场地。根据湿陷性土层的累计湿陷量和自重湿陷量的计算值来确定黄土地基的湿陷等级，由累计湿陷量的大小把湿陷等级分为Ⅰ～Ⅳ级，湿陷等级越高，地基浸水后的湿陷性越严重，对建筑物的危害性也越大。

1.4 黄土的渗透性

黄土的渗透性直接影响地基湿陷变形的大小和速度，是黄土的重要工程性质。由于影响黄土渗透性的因素很多，不同类型的黄土渗透系数有很大的差异。黄土有垂直大孔隙，渗透性具有明显的各向异性，一般新黄土的渗透系数为 i×10-3m/s(1≤i≤9)， 老黄土约为 i×10-4～i×10-5m/s，垂直方向的渗透系数远大于水平方向。渗透系数随入渗时间和入渗水量的增加而变化，湿陷发生后的黄土，由于天然结构已经破坏，两个方向的渗透系数接近，渗透系数变小。

2 湿陷性黄土地区公路工程的主要技术问题

2.1 地基湿陷性问题

湿陷性黄土是一种非饱和的欠压密土，在天然湿度下，具有一定的结构强度，遇水浸湿时，强度显著降低，发生湿陷变形。黄土湿陷变形是一种下沉量大、下沉速度快的失稳性变形，具有突发性、不连续性和不可逆性，对建筑物有很大的危害，是湿陷性黄土地区工程建设必须解决的主要技术问题。黄土的湿陷变形可分为三个阶段，第一阶段为压密变形，通常为线性变形；第二阶段为湿陷变形，变形量大、速度快；第三阶段为饱和黄土的固结变形，变形明显减小并趋于稳定。

2.2 填料改良问题

天然状态下黄土的含水量较低，渗透性与崩解性较强，不易压实。黄土经过碾压改变了土体结构，消除了部分湿陷性，但仍存在水稳性差、浸水软化等问题，在冬季寒冷条件下还易发生冻胀。因此，对沉降变形控制严格的路堤不宜直接用湿陷性黄土作路基填料。通过在湿陷性黄土中掺入一定比例的水泥、石灰、粉煤灰等掺合剂，按最优含水率充分拌合，即可得到满足工程要求的改良土。在黄土地区通常采用石灰掺合剂，石灰中的钙离子与土粒表面的阳离子发生交换和凝聚作用，加强了土颗粒间的联系，改善了土体的物理力学性质，提高了土体的水稳性。

3 城市道路路基软基处理方法

常用的处理方法有以下几种：

3.1 表层排水法

对土质较好因含水量过大而导致的软土地基，在填土之前，地表面开挖沟槽；排除地表水。同事降低地基表层部分的含水率。以保障施工机械通行。为了发挥开挖的沟槽在施工中达到盲沟的效果，应回填透水性的砂砾或碎石。

3.2 换填土法

换土加固是处理浅层地基的方法，所谓换填土发是指当地基持力层的承载力和变形满足不了设计要求，而软弱土层的厚度又不是很大时，一般采用把一定厚度的弱土层挖除，然后分层换填强度较大的砂或其他性能稳定、无侵蚀性的材料，并压实至要求的密实为止，多用于公路构筑物的地基处理。机械辗压、重锤夯实、平板振动可作为压实垫层的不同施工方法，这些施工方法不但可处理分层回填土，又可加固地基表层土。换填土发的加固原理是根据土中附加应力分布规律，让垫层承受上部较大的应力，软弱层承担较小的应力，以满足设计对地基的要求。根据换填方式的不同可分：换填土；抛石挤淤法及爆破挤淤法。

3.3 砂垫层法

对于地基上部软土层极薄且含水量大时，在软土地基上敷垫0.5-1.2m左右厚的砂垫层。这样可达到固结软土层，使砂垫层起到上部排水层作用；同时，砂垫层又成为填土内的地下排水层，以降低填土内的水位；在进行填土及地基处理施工时，为施工机械提供良好的通行条件。

设计与施工:(1)如采用机械施工，在确定砂垫层厚度时，应考虑机械的重量，轮胎对地面接触压力，偏心程度及软土地基表层强度等。在极软地基上，仅用砂垫层来确保大型施工机械的通行，往往需要较厚的砂垫层，是不经济的，所以常与表层排水或敷垫材料等法并用。(2)砂垫层施工时应设放样板。摊铺作业一般采用自卸汽车与推土机联合操作。要尽量做到均匀一致。用透水性差的粉土作填料时，其坡脚附近的砂垫层一旦被土复盖，就有可能妨碍侧向排水，因此对砂垫层的端部要妥善处理。

3.4 添加剂法

对于表层为粘性土时，在表层粘性土内渗入添加剂，改善地基的压缩性能和强度特性。以保施工机械的行驶。同时也可达到提高填土稳定及固结的效果。添加材料通常使用的是生石灰，熟石灰和水泥。石灰类添加材料通过现场拌和或厂拌，除了降低土壤含水量、产生团粒效果外，对被固结的土随着时间的推移会发生化学性固结，使粘土成分发生质的变化，从而促进土体稳定。

3.5 加固土桩法

用带有回转、翻松、喷粉与搅拌功能的机械，将软土地基局部范围的某一深度、某一直径内的软土用固化材料予以改良、加固，形成加固土桩体，例如:粉喷桩、旋喷桩。施工速度快、加固深度大、效果好，但造价较高。

4 结束语

在设计与施工中，应全面分析湿陷性黄土地区公路建设的工程特性及路基产生病害的原因和机理，因地制宜采取有效的处理措施，保证路基的完整和稳定。

[1]龚晓南.地基处理新技术[M].西安：陕西科学技术出版社，2009.

[2]莫德飞.浅析软土地基深基基础工程处理技术[J].陕西建筑.

[3]徐至钧.软土地基和预压法地基处理[M].北京：机械工业出版社，2010.