谈宁夏公路建设中湿陷性黄土处理措施

齐 典 永

(中交公路规划设计院有限公司宁夏分公司，宁夏 银川　750004)



谈宁夏公路建设中湿陷性黄土处理措施

齐 典 永

(中交公路规划设计院有限公司宁夏分公司，宁夏 银川750004)

以宁夏省道305线黑城至海原公路为例，介绍了湿陷性黄土的成因、分类以及处治原则，并对不同类别、湿陷等级、分布范围(层厚)的湿陷性黄土处理采取了不同措施，对公路湿陷性黄土地基处理的设计和施工有一定的指导和借鉴作用。

湿陷性黄土，地基处理，路段

1　概述

黄土是在干旱气候条件下形成的一种浅黄、灰黄或黄褐色的特殊土，黄土具有多孔隙，垂直节理发育，层理不明确，透水性较强以及湿陷性。黄土在干燥时较坚硬，在受水或水流侵蚀时，易产生剥落，沉陷和崩塌现象。黄土颗粒之间结合不紧，孔隙度大。黄土地区由于缺乏植被保护，在暴雨集中或多雨季节，在长期流水侵蚀作用下，引起水土流失，地面被分割，形成沟壑交错的塬、墚、峁。

黄土在我国主要分布在太行山以西、秦岭以北、乌鞘岭以东、长城以南的广大地区。湿陷性黄土的面积约占我国黄土总面积的60%。湿陷性黄土作为一种特殊岩土，具有独特的工程性质，对公路建设的危害是巨大的。近年来随着宁夏公路建设的不断增加，湿陷性黄土问题越来越凸显，成为本地区高等级公路病害不可避免的一部分。因此，在公路建设中湿陷性黄土作为特殊路基进行处理，本文以宁夏省道305线黑城至海原公路为列，对宁夏地区湿陷性黄土的病害原因进行分析，并提出防治措施。

宁夏省道305线黑城至海原公路采用双向四车道一级公路标准，路基宽度为21.5 m,设计速度为80 km/h。根据本项目地勘资料、外业勘查情况以及黄土性质的判定结果，路基大部分范围内分布着湿陷性黄土，黄土厚度较大，厚度介于10 m～18 m，主要为第四纪晚更新世风积黄土，湿陷等级为Ⅰ级(轻微)～Ⅳ级(很严重)。湿陷性黄土处理的目的是：消除地基的湿陷性、提高地基承载力、降低土的压缩性。

2　湿陷性黄土的分类和成因

湿陷性黄土是一种特殊性质的土，黄土在自重压力或黄土的附加压力与自重压力共同作用下，受水侵蚀而产生急剧下沉的现象称为湿陷性，黄土受到水的侵蚀或遇水后，原来结构破坏而趋于密实状态，是黄土产生湿陷性的根本因素。湿陷性黄土有自重和非自重两种类型，而湿陷系数是衡量黄土湿陷严重程度的指标，湿陷系数小于0.015的黄土为非湿陷性黄土，湿陷系数不小于0.015的为湿陷性黄土。

3　湿陷性黄土的处理措施

3.1湿陷性黄土路基处理原则

压缩变形和湿陷变形是湿陷性黄土遇水或水侵蚀后引起地基变形的两种变形形式，压缩变形是指地基受到路基填土荷载或桥涵构造物荷载作用下，地基变形随着时间的推移而逐渐减弱，最终趋于稳定的一种形式。湿陷变形是指地基受到水的侵蚀后，路基突然沉陷的一种附加变形，这种变形具有局部性、突发性，且变形不均匀，对公路路基及桥涵构造物的影响较大，严重影响行车的安全性。因此水是黄土地区路基产生病害的主要原因，良好的排水工程是保证黄土路基稳定的首要措施。在黄土地区一般路段，应该特别注意路基路面排水，设计要以拦、截、防冲刷、防渗以及远接远送为原则，采用地面排水和地下排水相结合的方式，形成完善畅通的排水系统，把水排除在路基范围以外，保证路基的稳定性。

湿陷性黄土的处理应根据公路等级、黄土湿陷等级、处理深度要求、施工条件及材料来源以及对周围环境的影响等，并经技术经济比较后确定。宁夏地区常见的湿陷性黄土处理措施主要有换填垫层法、强夯法、挤密法(灰土挤密桩、素土挤密桩以及水泥土挤密法)、冲击碾压、隔水墙等几种处理方案。

3.2湿陷性黄土地基处理方法

1)挤密桩：a.灰土挤密桩：灰土挤密桩处理湿陷性黄土地基具有施工简便、节约成本、处理有效的特点，在黄土路基处理中经常采用。从处理机理来看，灰土挤密桩是以挤密土层为目的，消除或部分消除一定深度范围内土层的湿陷性，处理效果好，对提高地基承载力明显，主要用于厚层自重湿陷性黄土的加固处理。设计灰土桩直径40 cm，呈梅花形分布，桩距80 cm，深度4 m～6 m。b.素土挤密桩：素土挤密桩复合地基原理同灰土桩，只是材料不同。考虑到本项目地下水位低，对采用素土桩方案十分有利；素土桩具有施工速度快、干作业、不受季节限制等优点。设计素土桩直径为40 cm，呈梅花形分布，桩距为80 cm，深度为4 m～6 m。c.水泥土挤密桩：水泥土挤密桩复合地基原理同灰土桩，只是材料不同。考虑到部分地区石灰缺乏，从外地购买运距远，对工程造价影响较大，采用水泥土挤密桩具有就地取材，降低工程造价的优点，设计水泥土桩直径40 cm，呈梅花形分布，桩距为80 cm，深度4 m～6 m。

2)重锤强夯：强夯法是处理湿陷性黄土地基最常用的方法, 适用于处理饱和度不大于60%的湿陷性黄土。重锤强夯法是指选择一定质量的重锤，从一定高度做自由落体运动，通过强大的冲击能撞击地基，在地基中产生冲击波及动应力，使地基土挤密和加固，提高了地基的承载力和降低了地基的压缩变形，主要用于厚层自重湿陷性黄土的加固处理，从青兰高速公路强夯处理效果检测看，强夯法具有施工机具简单，施工方便，速度快，加固地基效果显著，能缩短工期和降低工程造价等优点。但强夯法施工噪声大，对周围建筑物等有很大影响，同时强夯法适应地形能力相对较差。

3)土层翻压：土层翻压法处理有效深度为3 m，具有施工、检测简便，对周边干扰小等优点，但其施工速度慢、对场地有一定要求。

4)翻压回填：对于挖方路床一般采用砾类土换填，但砾类土不仅隔水作用差，而且砾类土需外借，又增加弃方及环境保护负担，所以设计对于挖方段路床开挖土方后，直接利用该土方现场拌合成8%石灰土，再回填碾压。

5)冲击碾压：冲击碾压法适用于处理饱和度不大于60%的Ⅰ级～Ⅱ级非自重湿陷性黄土和Ⅰ级自重湿陷性黄土。由于其较强的冲击压实功，可用于湿陷性黄土地基处理，但其处理消除的湿陷性土层厚度有限，有效加固深度为0.5 m～1 m，最大深度为1.5 m。

6)隔水墙：隔水墙主要作用是隔水，防止水渗入地基引起沉陷，是湿陷地基处理的一种辅助方法。

4　本项目湿陷性黄土的处理措施

4.1填方路段

对于Ⅰ级非自重湿陷性黄土和Ⅱ级非自重湿陷性黄土，路基填土高度不小于3 m时，先对基底清表，然后翻压100 cm厚土层，土层开挖后基底用轻～中型钢轮静作用压路机碾压3遍～5遍，保证碾压密实，翻压土层需进行必要的晾晒或洒水使土体保持适宜的含水量，回填土层压实度按93%控制；路基填筑高度大于路面结构层厚度且不大于3 m时，先对基底清表，然后采用25K冲击式压路机碾压30遍～40遍，提高地基承载力。对于Ⅲ级(严重)和Ⅳ级(很严重)湿陷性黄土填方路段，先清表处理后采用强夯法处理，处理宽度为填方路基和路基边坡坡脚外3 m范围。强夯法采用3遍进行，第1遍，第2遍为点夯，第3遍采用满夯，点夯布置为正方形，间距为6 m，第2遍点夯夯点布设在第1遍夯点的中间，第3遍以较低的夯击能进行满夯，相互重叠搭接，确保地表土的均匀性和密实度。强夯参数见表1。

表1　强夯参数一览表

4.2挖方路段

对于Ⅰ级非自重湿陷性黄土、Ⅱ级非自重和自重湿陷性黄土路段，对路床80 cm开挖土方后，直接利用该土方现场拌合成8%石灰土(5%水泥土)，再回填碾压；对于Ⅲ级(严重)和Ⅳ级(很严重)湿陷性黄土路段除路床80 cm用灰土(5%水泥土)处理基础上，路床底再翻压100 cm处理。

4.3桥涵构造物

对于桥头(涵洞)路基处于湿陷性黄土的路段，在桥涵台背路基处理范围内设置石灰土(水泥土)挤密桩加固路基，桩径40 cm，桩间距80 cm，桩长6 m，梅花形错位布桩，桩顶铺设50 cm厚8%石灰土(8%水泥土)垫层。

4.4村镇路段

对部分路线范围附近存在高压线、民房、窑洞及水利设施的路段采用素土挤密桩处理，桩径40 cm，桩间距80 cm，桩长5 m，梅花形错位布桩，桩顶铺设50 cm厚8%水泥土垫层。

5　结语

基底翻压法、冲击碾压法、强夯法、灰土桩、素土桩以及水泥土桩在处理湿陷性黄土地基中被广泛使用，并取得了良好的效果。不管是采用哪种方法，我们都要严格的进行质量管理与控制，尽可能的发挥上述方法的经济和实用效果。

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[2]吴琼，王技孝.湿陷性黄土地区路基病害处治及预防措施[J].公路交通科技(应用技术版)，2014(9):138-140.

[3]赵继尧，王鹏，李展望.湿陷性黄土地区高速公路地基处理[J].施工机械与施工技术，2010(8):59-60.

[4]JTG D30—2015,公路路基设计规范[S].

[5]JTG F10—2006，公路路基施工技术规范[S].

Discussion on collapsible loose treatment measures in Ningxia highway construction

Qi Dianyong

(NingxiaBranchCompany,ChinaCommunicationHighwayPlanning&DesignInstituteCo.,Ltd,Yinchuan750004,China)

Taking Heicheng-Haiyuan highway on Ningxia provincial highway line No.305 as an example, the paper introduces collapsible loose causes, classification and processing principles, and adopts various collapsible loose processing measures in light of different categories, collapsible grade and distribution scope(layer thickness), which has certain guiding role for processing collapsible highway loose foundation in aspects of design and construction.

collapsible loose, foundation treatment, highway section

1009-6825(2016)08-0180-03

2016-01-04

齐典永(1986- )，男，硕士，助理工程师

TU475.3

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