湿陷性黄土处理浅析

陈裕邦

摘 要：近些年来我国经济建设不断发展，公路建设质量的要求不断提高，尤其是对提高路基稳定性要求更高。全国湿陷性黄土主要分布在甘肃、陕西、宁夏等地。甘肃省湿陷性黄土较其他地区有其特殊性，主要为厚度大、湿陷性强、分布面积广阔的特点。对于湿陷性黄土路基，采取科学合理的处治措施解决施工中存在的问题对整个公路工程的建设质量具有重要意义。本文以国道341白银至中川至永登公路、省道303长官路口至正宁公路等项目实际出发，并查阅相关资料，对湿陷性黄土路基的判定和处理措施进行总结，提出强夯处理、灰土挤密桩、冲击碾压、灰土换填等湿陷性黄土路基的处理措施，以便更好地解决湿陷性黄土路基问题，确保路基质量。

关键词：湿陷性黄土;判定;处理原则和措施

中图分类号：TU444 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2019）13-0126-02

0 引言

湿陷性黄土是一种在一定压力下，受水浸泡后土体结构迅速破坏，发生明显附加下沉的黄土。其主要包括两种类型，分别是在上覆土的自重压力下受水浸泡后，发生显著下沉的自重湿陷性黄土，另一类是在覆土的自重压力下受水浸泡后，不发生显著下沉的非自重湿陷性黄土。湿陷性黄土地基处理的目的：一是消除原有地基的部分湿陷量，减少拟处理地基的总湿陷量，控制下部未处理湿陷性黄土层的剩余湿陷量不大于设计规定的数值;二是消除其全部湿陷量，使处理后地基变为非湿陷性黄土地基;桥梁桥台可采用深基础、桩基础等穿透全部湿陷性黄土层，使上部荷载通过深基、桩基等转移至压缩性低的非湿陷性土（岩）层上，防止地基产生湿陷，保证路基稳定。

1 湿陷性黄土的判定

1.1 黄土湿陷性判定

在道路路线方案确定后的勘察阶段，首先应确定工程路段黄土层的地质年代、成因、厚度等地质特征，以及黄土的物理力学特性。一般全新世Q4和晚更新世Q3黄土均存在湿陷性，中更新世Q2仅上部部分土层具有湿陷性。然后，现场选取原状土样，采用湿陷系数δs来判定，δs可通过室内积水压缩试验测定。把保持其天然密度、湿度和结构的黄土土样，逐步加压，达到规定试验压力，土样压缩稳定后，进行浸水，使含水量接近饱和，此时土样迅速下沉，再次达到稳定，得到浸水后的土样高度，根据公式δs=可求出土的湿陷系数δs。当δs<0.015时为非湿陷性黄土;当δs≥0.015时为湿陷性黄土。

1.2 湿陷性类型的划分

黄土地区场地的湿陷类型按照自重湿陷量△zs判定。△zs=β0δzsi·hi。当自重湿陷量△zs小于或等于7cm时，定为非自重湿陷性黄土场地，当△zs大于7cm时，定为自重湿陷性黄土。

1.3 湿陷等级的判定

湿陷性黄土地基的湿陷等级是地基土受水浸泡发生的湿陷的程度，一般用地基内各土层湿陷下沉稳定后所发生湿陷量的综合来衡量，总湿陷量越大，对桥涵等结构物的危害越大，对设计、施工和处理措施的要求也越高。基底以下地基的湿陷量采用△s=β·δsi·hi计算。

根据试验和计算结果得到的数值区间，确定黄土地基湿陷等级后，提出合理的路基处理设计方案。

2 湿陷性黄土路基处理措施

2.1 处理原则

（1）对于挖方路段，路床底面采用强夯处理、冲击碾压或重锤夯处理;（2）桥头路基位于Ⅱ级及以上自重湿陷性黄土地基时，桥头填土25m范围内基底采用灰土挤密桩、强夯等措施处理;（3）填方路段，地基湿陷等级为Ⅱ级及以上且周围条件不受限时，采用重锤夯或强夯处治;周围条件受限时，采用灰土挤密桩或灰土垫层;（4）对Ⅱ级以下自重湿陷性黄土一般填方路段，采用换填灰土垫层、重锤夯或冲击碾压处治。（5）对于路基填方跨越狭窄冲沟路段，有强夯条件时，应先将沟底整平强夯，沟壁两侧按1：1～1：1.5坡率扩沟开挖，并设置不小于2m宽内倾4%的台阶，然后每填筑5m采用低能量强夯（现场必须试夯并观察涵洞状况随时调整夯击能）。强夯受限段，在沟底及台阶处设置灰土桩，灰土桩长度根据具体路段的沉降控制计算确定，且不小于6m，灰土桩顶面设置50cm厚灰土垫层，垫层以上每1.8m设置一层液压夯。（6）挡土墙高度大于6m，且挡墙基底为Ⅱ级以上自重湿陷性黄土时，挡土墙基底采用5%水泥稳定砂砾换填加灰土挤密桩的措施进行处治。

2.2 强夯处理

强夯法是采用有一定重量的大锤自一定高度落下，给地基造成强烈的冲击和振动，因此而达到增大土质的密实度，改善土的振动液化条件，消除湿陷性黄土的湿陷性的目的，一般处理的湿陷性土层厚度宜为3-6m，不宜超过8m。强夯法的加固过程是通过瞬间对地基施加巨大的冲击压力，迫使土质发生相应的变化，从而在一定程度上提高地基的密实度。强夯法可以直接有效的使锤下的黄土压紧填实，在夯实过程中，击打的冲击波会向四周扩散，从而使黄土间的结构颗粒间发生移动，小颗粒易填补原有大颗粒间的孔隙。通过强夯处理的黄土，土的力学性质和物理性质都发生明显的改变，黄土的压缩性降低，透水性减弱，湿陷性消除，因此其承载力显著提高。强夯法是处理湿陷性黄土路基的基本方法，施工简单，效率高，工期短，施工质量明显。但是随着重锤的不断冲击，地面对冲击力的承受力在逐渐增加，实际的夯实深度不会随着夯实次数和重力的增加而增加，反而是随之减小的。由于在具体的夯实过程中，对地面的冲击力并不是向地面直线传播的，而是向四周扩散的，从而很难从整体上提升黄土的强度，只能局部提升湿陷性黄土的强度。另外，强夯法在操作过程中振动和噪音比较大，会对道路沿线居民的生活造成一定的影响。强夯处理离一般村民砖瓦房住宅距离应大于200m，离窑洞距离应大于300m;对于半填半挖路基填方区强夯，或强夯区紧邻深挖边坡路段，应先施工强夯，再进行边坡开挖施工，以避免边坡振动垮塌。

2.3 灰土挤密桩

灰土挤密桩是利用锤击将钢管打入土中侧向挤密成孔，将管拔出后，在桩孔中分层回填2：8灰土夯实而成，消除深层黄土湿陷性的同时，与桩间土共同组成复合地基以承受上部荷载。灰土挤密桩成桩时为横向挤密，可同样达到所要求加密处理后的最大干密度指标，可消除地基土的湿陷性，提高承载力，降低压缩性;可就地取材，应用廉价材料;机具简单，施工方便，工效高。适用于条件受限无法强夯处理的Ⅱ级以上自重湿陷性黄土桥头路基，或Ⅳ级自重湿陷性黄土高路堤（填土高度>4m）;适用于加固地下水位以上、天然含水量12%～23%、厚度5～15m的新填土、杂填土、湿陷性黄土以及含水率较大的软弱地基。当地基土的含水率大于23%、饱和度大于65%时，应通过试验段确定灰土桩的适用性，若不适宜设置灰土桩，应进行晾晒或采用其它措施处理。

2.4 换填垫层法

换填垫层法是在处理浅表层黄土湿陷问题中最简单直接的办法，一般可用于处理3m以内的湿陷性黄土路基。换填垫层法是指在路面和黄土之间人为的增加其他土质结构的垫层，从而改变原来黄土遇水易变得特性，增加土质的强度。在具体的施工中，挖除部分或者全部湿陷性黄土，再用素土或者灰土加以填充，遇水易变的黄土被其他土质替代，因此直接有效的避免了黄土湿陷对路面造成的破坏，确保道路的正常通行。由于换填垫层法的使用，将原来的黄土土质都挖除，并用遇水不变的土质代替，所以能明显的改善地基的湿陷问题，也能有效的避免土质遇水而发生湿陷的情况。在施工中，应该结合实际施工情况，科学的将强夯法和挤密桩法联合使用，这样能更加有效的改善黄土的湿陷情况。由于要更好的改变湿陷性黄土的结构，势必挖取大量的黄土，方能用更多的优质土代替黄土，所以换填垫层法在时间和经济投入上相比强夯法和挤密桩法要大很多，同时工期相对较长。

2.5 冲击碾压法

冲击碾压是采用三边形冲击压路机产生的冲击能量达到压实土石填料的目的。冲击碾压的原理为冲击压路机在拖车的牵引下以10-13Km/h速度向前碾压，当其中一角立于地面，向前碾压时则另一侧短半径发生重力加速度落至地面，从而产生巨大的冲击波，导致土体的孔隙比发生变化，使土体均匀密实，从而降低土的滲透性。冲击碾压适用于湿陷等级为Ⅰ、Ⅱ级的非自重湿陷性黄土和高度小于4m的路堤下的Ⅱ级自重湿陷性黄土地基。

3 结语

总之，经济的快速发展在一定程度上加快了道路建设的步伐，无法避免在湿陷性黄土上进行路基施工。只有结合实际情况，科学分析各个湿陷性黄土路基的具体情况，因地制宜的运用不同的处理措施，才能更好地提高黄土路基质量，改善湿陷性黄土对路基造成的损害，减少相应的经济损失，从而提高道路的整体质量。

参考文献

[1] 李方根.浅谈湿陷性黄土路基设计与处理措施[J].科技风，2019（10）：116.

[2] 刘泽华，郑彩义.灰土挤密桩在湿陷性黄土路基处理中的应用[J].民营科技，2017（1）：172-173.