公路工程湿陷性黄土路基施工技术研究

许谢芬

摘 要：近年来，以常规办法处理湿陷性黄土地基取得的效果并不理想。在高等级公路设计施工中，采用冲击压实、强夯等方法对湿陷性黄土地基进行处理，可以有效避免不均匀沉降等病害发生，经大量实践证明，这些技术具有良好的施工效果，本文在全面了解湿陷性黄土特点的基础上，结合具体工程案例，提出了设置旋喷桩、夯实水泥土桩的病害处治方案，以期有效增强地基承载力，减小湿陷沉降，进一步提高处治效果。

关键词：湿陷性黄土路基;病害;旋喷桩

中图分类号：U416.16 文献标识码：A

0 引言

随着交通事业的迅速发展，公路建设里程持续增长。作为第四纪的一种特殊沉积物，黄土颗粒含量大、孔隙率大，且具有易冲刷、湿陷性等特性。尤其是浸水后，在自重应力等作用下，黄土自身结构将发生变化，附加变形显著。加之天气恶劣，路基极易产生大量病害，如不均匀沉降、滑塌、失稳，严重影响路基承载力。若这些病害问题得不到重视，不能及时解决，将会严重制约我国公路建设事业持续、健康发展。为此，如何解决湿陷性黄土路基病害问题成为了目前亟待解决的一个难题。本文从湿陷性黄土特点入手，首先分析了湿陷性黄土的几种常用处治方法;然后以某公路工程为研究对象，结合病害调查结果，最终提出了相应的湿陷性黄土路基病害防治方案，希望能够有效消除湿陷性黄土病害，提升工程整体质量。

1 湿陷性黄土的特点

黄土是第四纪时期形成的土状堆积物，相比其他土质，黄土较为疏松，其特点为多孔性、垂直节理发育、层理不明显、透水性强、湿陷性等。黄土是在干燥气候条件下形成的一种多孔性具有柱状节理的黄色粉性土，当受到水浸湿后，由于黄土湿陷性特性，将会产生严重沉降问题。因此，在湿陷性黄土地区修建公路工程时，必须先对黄土湿陷性有所了解，才能保证采取的地基处治方案科学、有效。一般情况下，可通过湿陷变形系数来表述黄土的湿陷程度。湿陷变形系数是指在自重等因素的作用下，单位厚度的土样遇水后将会产生一定湿陷量，可通过土壤浸水压缩试验来确定该湿陷量，黄土湿陷性特性直接反映出了黄土对水的敏感程度，也可通过湿陷变形系数来准确判定黄土的湿陷性等级。从力学性质角度来讲，湿陷性黄土的特性主要体现在3点，如表1所示。

2 湿陷性黄土路基常用处治措施

2.1 强夯法

强夯法多用于孔隙及含水量较大的软弱粘性土地基。其加固原理为在强烈冲击能作用下，土层可产生巨大压力和冲击波，从而压缩土体孔隙，并在夯击点周围形成裂隙良好的排水通道，便于顺利排出土内孔隙水，保证土体快速固结。

2.2 灰土挤密桩法

灰土挤密桩法不同于强夯法，属于横向加密处理。是指在成孔过程中，通过横向挤压周围土层，促使桩孔内土向周围挤压，从而增强桩间土的密实性，随后向桩孔内装入备好的灰土，并一层一层振捣压实，直到满足设计标高，并由此形成复合地基，全面提升地基承载力。

2.3 水泥土搅拌法

水泥搅拌桩施工中，采用的固化剂为水泥、石灰等材料，利用深层搅拌设备，强制搅拌软土和固化剂，从而产生一系列的物理化学反应，增强地基的强度、整体性。在湿陷性黄土地基加固中，水泥搅拌桩具有施工便捷、成本低、加固效果良好等优点。

3 工程概况

某公路工程全长23.6 km，为双向六车道，本路段分布有大量湿陷性黄土。目前，局部路段存在大量裂缝，且路基下沉显著。为此，决定选取具有代表性的路段作为试验段进行病害分析与处治。经现场勘查可知，本路段以粉粒土为颗粒主要组成，粒径在0.075 mm～0.005 mm之间，且多孔性显著，盐分结晶含量高，属于典型湿陷性黄土。通过试验检测发现，本路段湿陷性等级主要为II级、III级，在部分路段湿陷性极为严重，甚至存在IV级。本工程已通车运营十几年，在此期间进行了多次养护维修，比如，采用热沥青封缝，强夯处治等等，但仍无法彻底根除沉降病害問题，伴随路基沉降加剧，裂缝将再一次被拉裂，雨水不断向地基渗入，并产生更大危害。究其原因在于原路处治不彻底，且未及时采取切实可行的措施进行有效处治。

4 湿陷性黄土路基处治措施

4.1 病害处治方案

近年来，随着公路建设里程的不断增加，越来越多公路修筑于不良地质之上，尤其是湿陷性黄土地基，若在此类地基上修筑公路项目，必须合理控制路基的湿陷性和不均匀沉降。目前，以常规办法处理湿陷性黄土地基取得的效果并不理想。在高等级公路设计施工中，为有效避免不均匀沉降等病害发生，必须根据病害实际情况，具体问题具体分析。根据调查显示，本工程基底黄土内含有大量盐渍土，含量在0.92%～2.10%之间。于盐渍土而言，溶陷性是其最大的特点，对黄土湿陷性影响很大。为消除原路病害问题，结合调查结果，提出了设置旋喷桩、夯实水泥土桩的处治方案，以此进一步提升地基承载力，降低湿陷沉降，进一步提高处治效果。路基处治方案具体情况如下：

（1）III级和IV级路段。针对此类湿陷性路段，可将高压喷射注浆设于基底处，桩体从湿陷性黄土层穿透，在坡脚部位设置φ80 cm夯实水泥土桩。

（2）II级～III级路段。针对II级～III级湿陷性路段，可在坡脚部位设置φ80 cm夯实水泥土桩。

（3）II级以下路段。针对本工程II级湿陷性以下路段，由于两侧为旱地，且沉降趋于稳定，因此，无需处治。

（4）其他路段。除了湿陷性黄土路段以外，为了保障工程质量，同样要设置水泥土隔水墙，尺寸为2 m深、80 cm厚。

4.2 施工工艺

（1）夯实水泥土桩施工工艺。在本次工程施工中，夯实水泥土桩是湿陷性黄土路基病害处治的主要方法，具体施工流程如下：放线定位—挤土成孔—测量孔深—夯实孔底—成桩—分层夯实—分层填料。

（2）水泥土隔水墙施工工艺。在湿陷性黄土路段以外，为了保证工程施工质量，避免病害再次发生，需要设置水泥土隔水墙，具体施工工艺流程如下：

第一，根据隔水墙设计要求，在路基坡腳处开挖矩形槽，尺寸为80 cm宽、200 cm深。待基底清理干净后，可利用打夯机将基底夯实，并合理控制压实度，不得低于90%。

第二，在已夯实完的基底和矩形槽壁处铺设一层防渗土工布。

第三，做好土料含水量、有机物含量控制。

第四，向矩形槽内一层一层回填水泥土，并分层夯实，压实度控制在93%以上。

第五，完成上述施工作业后，需利用“核子密度仪+灌砂法”检测水泥土压实度。

第六，水泥土填筑高度达到隔水墙设计要求，可通过隔水土工布进行隔水墙顶部包裹，并回填素土，直至达到原地面标高规定。

（3）高压喷射注浆施工工艺。为了防治III级和IV级湿陷性路段病害，需采用高压喷射注浆法，具体施工流程如图1所示。

在高压喷射注浆施工当中，不仅要规范施工工艺流程，还要做好施工质量控制工作。尤其是在喷射注浆前，需详细检查高压泵及所有管道密封圈质量问题，在高压泵上安设安全防护装置，严格遵循设计规定合理控制设备压力表，避免因为密封、压力等问题出现不必要的故障。此外，在旋喷施工中，冒浆等情况时常发生，为此，在整个过程中要做好冒浆观察，一旦冒浆量超过规定要求，必须及时停止施工，并采取相应措施予以处治，比如加大喷射压力、减小喷嘴孔径、加快转速等方法。

5 结束语

综上所述，在社会经济高速发展的今天，公路建设规模持续扩大，越来越多公路修建的湿陷性黄土地基之上，如何确保公路施工质量，保证路基稳定性，降低不均匀沉降成为了施工控制的关键。通过上述分析，可得如下结论：

（1）为了更好地解决湿陷性黄土路基的病害问题，做好防治工作，必须先了解湿陷性黄土的特性，经调查研究发现，结构性、欠压密性及湿陷性为湿陷性黄土的主要特性。

（2）本文结合某公路工程，经实地勘察可知，本路段存在大量湿陷性黄土，且基底存有盐渍土，此类地基普遍存在强度小、稳定性差等问题。若湿陷性黄土地基处理不好，很难满足路基承载力，甚至处治不当，还会出现严重的质量隐患。为此，必须采用科学、有效的加固方法进行有效处理。为了消除病害，本文设置旋喷桩、夯实水泥土桩的病害处治方案，通过本方案，可有效提高地基土强度，降低地基土压缩性，消除地基湿陷性。

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