高速公路湿陷性黄土地基处理技术的研究

王 涛 韩悌东（甘肃省交通工程建设监理有限公司，甘肃 兰州 730030）

高速公路湿陷性黄土地基处理技术的研究

王 涛 韩悌东（甘肃省交通工程建设监理有限公司，甘肃 兰州 730030）

研究得知，湿陷性黄土地基对高速公路建设和运行质量会产生重大影响，需要采取有效措施消除高速公路地基的湿陷性，提高施工和运行质量，确保行车安全。本文详细分析了高速公路湿陷性黄土地基处理技术，旨在最大限度降低湿陷性黄土地基对高速公路建设和运行产生的影响。

高速公路；湿陷性黄土；地基；处理技术

随着社会经济的快速发展，建设的高速公路工程项目越来越多，在项目建设过程中经常遇到一种地质问题：湿陷性黄土，它会对公路工程质量产生较大影响，原因在于湿陷性黄土很容易被压缩、承载能力较差，一旦浸水就很容易出现湿陷现象，在地基竣工之后就很容易出现大的沉降。因此，研究湿陷性黄土地基处理技术对高速公路建设具有一定的指导价值。

1 湿陷性黄土地基特性评价分析

湿陷性黄土很容易出现地基变形，常见的地基变形分为两种：压缩变形和湿陷变形。压缩变形是由公路路基以及构造物的载荷引起的，在基底压力小于地基土最大承载力的时候，地基就不会出现很大变形，并且能够满足公路及其构造物对沉降变形的要求，这种变形随着时间的推移逐渐变小，很快进入稳定状态；湿陷变形是一种附加变形，是地基被浸水以后引发的，突出特点是局部性、突发性、湿陷变形不均匀，严重危害公路路基及其构造物[1]。

2 湿陷性黄土地基处治的原则

2.1 地基处治的技术路线

目前，处理湿陷性黄土地基主要采取三种措施，地基处理、防水和结构措施。具体实践过程中往往是防水为主、地基处理为辅，至于结构措施，要全面分析公路路基的结构特点和特性，才能够做到有效应用。

黄土地基发生湿陷刨除本身土性原因，引发湿陷的原因主要是水，由此可见预防黄土地基发生湿陷的主要措施是防水。因此，黄土地基建设高速公路过程中一定要设置完善的防、排水系统，最大限度降低地基的浸水程度，这同时也是当前预防黄土地基发生湿陷的首选措施，也最为经济可靠[2]。

黄土地基预防湿陷防水措施必不可少，辅助措施也不容忽视，因此，还要采取地基措施。一般而言，普通的黄土地基只要在施工过程中设置了完善的防、排水系统，就可以有效降低下部层发生湿陷的几率，并且简单经济。对于桥涵以及防护类型构造物，构造物的要求高于地基沉降变形或者强度时，就有必要处理地基。

如果桥涵以及防护构造物处于厚层湿陷性黄土地基上，进行普通的地基加固处理就很难预防湿陷现象，此时应该采取结构措施。

2.2 地基处理的厚度

2.2.1 一般路基的地基

高速公路建设过程中按照国家规定和相关技术标准要求，都设置了较为完善的地表和地下排水系统，地基一般不会受到浸水的影响，并且路基也有较好的适应变形能力[3]。此种情况进行地基处理目的在于不断提高地基承载力和消除部分湿陷量，通常做法是在确保基底承载力和路堤竣工后剩余压缩变形满足要求的前提下，通过处理表层或者浅层土体来加固表层土体。路基地基处理厚度设计要求如表1所示。

表1 路基地基处理处理厚度设计要求

2.2.2 桥涵构造物地基

桥涵构造物黄土地基也很容易出现湿陷，原因在于其处于沟谷底部。桥涵构造物本身对地基承载力要求很高，需要科学控制地基的湿陷和压缩变形，进而有效提高桥涵构造物地基适应压缩和湿陷变形的能力。构造物地基设计要求如下：

非自重性湿陷黄土地基，附加压力和上覆土饱和自重力之和要大于基础下湿陷起始压力，并且将所有土层处理至基础下的压缩层下限为止[4]。

自重湿陷黄土地基，重点处理基础以下的全部湿陷性土层。地基处理之后地基承载力要提高，满足构造物要求，要求下卧层顶面的附加应力与土自重压力之和要大于下卧层顶面的承载力。

3 高速公路湿陷性黄土路基的处理方法

土体加密法、土体加固法以及荷载传递法是当前处理高速公路湿陷性黄土的几种技术方法，常使用的方法有强夯法、冲击碾压法、挤密桩法，本文对这些方法的加固机理进行详细分析。

3.1 强夯法加固机理

强夯法主要利用强大的夯击处理地基，起到加固地基的作用。强夯法实施过程中强大的夯击会给地基带来很大冲击力，此时地基中就会产生冲击波，上部土体受到夯锤的冲击，结构被破坏，形成夯坑，带给周围土体动力挤压，实现地基加固。

动力密实。强夯法在加固多空隙、粗颗粒和非饱和土体地基时效果明显，加固机理是动力密实。湿陷性黄土地基在强夯作用下，土体会受到土体冲击型动力载荷，使得土体骨架发生变形，达到减小土体空隙、密实土体的作用。对于非饱和土体，土体夯实实质是挤压土体中空气的过程。由此可见，动力夯实可以有效加固湿陷性黄土地基，提高土体的密实度和抗剪强度。

动力固结。强夯法加固地基依据的是动力固结理论，具体来讲是强夯土体之后，会在土体中产生很大的应力波，原有土体结构被迅速破坏，土体局部土块分散产生很多缝隙，孔隙水在缝隙中得以顺利逸出，空隙水压消失之后，土体固结。

动力置换。强夯置换指的是强夯过程中在夯坑中加入了碎石，软土被挤走，进而起到加固土体的作用[5]。

3.2 冲击碾压法加固机理

冲击碾压法采用的是冲击和搓揉有效结合的方法，实施过程中通常采用冲击压路机冲击碾压地基。冲击碾压法对路基产生的强大冲击力会起到良好的压实效果，路基被冲压之后很少出现沉降和不均匀沉降现象，能提高路基整体强度。路基受到冲压之后会形成1m左右的连续稳定承载层，与此同时还能够全面检测原地面。

冲击压实机类型很多，有三边、四边、五边和六边等形状的，又可分为实体及可填充式的，无论何种类型的都是由牵引机和压实轮组成。压实轮依靠牵引力向前滚动，压实轮的重心在滚动时上下移动，此时冲击势能和压实轮旋转动能共同作用于被压实土体，进而起到消除湿陷性的目的，两种能量共同作用效果更佳，消除湿陷性深度可达1.5m。

表2 湿陷性黄土地基冲碾40遍后的处理效果

3.3 挤密桩法加固机理

挤密桩法利用的是成孔过程中的横向挤压作用，桩孔内的土在挤压作用下四处分散，起到密实桩间土的作用，然后在桩孔内分层填入素土，并且分层夯实到设计标高。挤密桩法分为土挤密桩法和灰土挤密桩法。

土的侧向挤密。挤密桩法实施过程中土被侧向挤压，桩间土受到挤压作用越来越密，土的密实度有效提高，孔隙度有效降低，起到消除地基湿陷性的作用。

垫层作用。桩间土和分层夯填素土桩共同组成土体挤密地基，在机械挤压作用下土体结构被重新塑造，但是桩间土和分层夯填素土土体性质没有区别，由此可见，土挤密地基效果并不理想，只能看成是厚度较大的垫层。

桩体的加强作用。灰土硬化之后会形成桩体，水稳定性较好。占地基处理面积的比例，土桩面积为8%-23%，桩间土为77%-92%，有效提高了桩身强度和变形模量。此种情况下桩上产生了集中应力荷载，桩间土受到侧向约束，提高了复合地基的承载力，持力层内压缩变形和湿陷变形被消除。

4 结 语

有效利用湿陷性黄土地基处理技术可以提高高速公路路基的密实度，确保高速公路安全稳定运行。高速公路湿陷性黄土地基处理过程中要始终坚持地基处理原则，仔细分析地基处理地段的黄土类型，然后选择有针对性的地基处理技术，有效消除地基的湿陷性，提高整个地基的强度，延长高速公路使用寿命，确保行车安全。

[1]孙德荣．高速公路湿陷性黄土病害分析与对策研究[J]．北方交通,2016(01):20-25．

[2]靳青林．软土地基处理技术在公路施工中的应用[J]．中国城市经济．2011(11):228-228．

[3]李玉平．浅谈强夯法在软土地基处理中的应用[J]．长沙铁道学院学报(社会科学版)．2010(02):208-209

[4]姚天宇．湿陷性黄土地基处理以及湿陷性评价方法[J]．城市道桥与防洪,2016(04):50-52．

[5]黄广军．分级加载条件下提早预测地基沉降的沉降差法[J]．岩土工程学报．2007(06)811-818．

Study on treatment technology of collapsible loess foundation of expressway

The study shows that collapsible loess foundation will have a significant impact on expressway construction and operation quality,and need to take effective measures to eliminate the collapsible of expressway foundation,improve construction and operation quality,and ensure traffic safety．In this paper,the collapsible loess foundation treatment technology of expressway is analyzed in order to minimize the impact of collapsible loess foundation on expressway construction and operation．

expressway； collapsible loess；foundation；processing technology

U49文献识别码：B

1003-8965（2017）03-0082-02