黄土路基沉降原因及施工处理措施

黄土路基沉降原因及施工处理措施

作者：许严

来源：《科技风》2016年第04期

摘 要：湿陷性黄土独特的性质湿陷性对于工程项目有着巨大的危害和影响，对于湿陷性黄土地区地基处理显得尤为重要。在处理各类型湿陷性黄土时，充分考虑各种情况湿陷性黄土的特性，针对采用适当的处理方法以消除或减少湿陷性黄土的湿陷性所带来的危害和影响。 关键词：湿陷性黄土；地基处理；沉降 1、黄土路基沉降原因

黄土属不成层的沉积土，时间在第四纪后形成，其颗粒大小介于沙粒和粘土之间。黄土有其独特的特点：湿陷性。湿陷性变形是由于路基或地基被水浸湿后引起的一种变形，通常是局部的突然发生，并且变形不均匀，无论是对公路、铁路还是建筑地基都有着极大的危害。湿陷性黄土地基根据其发生湿陷后的湿陷量，分为了Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三个等级，地基发生湿陷的程度越大，其湿陷等级越高，在地基浸水后，地基的变形情况越严重，地上建筑的变形越加严重，对建筑的危害也就越大。沉降原因包括：

（1）路基压实度不足：路基土的压实度不足，将会导致路基的不均匀沉降。黄土本身具有湿陷性特性，在自身重力的影响下遇水就会发生湿陷，从而使路基有纵向裂缝出现在路基的两侧。导致路基土压实度不足的原因有：

受施工条件影响。由于天气干燥，在路基施工时导致局部路基填料土粉碎不足使压实度不均匀；暗埋式构造物限制使路基边缘不能超宽碾压，导致路基边缘不能完全密实，压实度不足；各车道之间施工不同步，接缝处处理不到位，施工完成通车后，接缝处会出现压实度不足。

填料含水率控制不当。在湿陷性黄土地区施工时，对于填料含水率的控制更加重要，黄土的特性使之对于含水率更加敏感。含水率控制不当会影响路基强度，从而使压实不充分，达不到设计要求。

当填方土体出现压实度不足的情况时，将导致土体自重和外加荷载的应力之和大于土体前期固结压力，使土体发生形变，从而改变负孔隙水压力。这些应力将引起土体有效应力的改变，最终导致填方土体压缩形变，破坏。

（2）填料不均匀：对于湿陷性黄土的处理来说，需要对地基的填料进行严格控制。控制不当，路基填料不均匀，路面产生局部凹陷。在施工中，填料的级配和填料自身的原因，导致

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对于填料的控制并不精确。在分层碾压的工程中，可能由于该层填料的厚度过大，导致该级配中较小颗粒和柔性颗粒很难压实，在经过长期的荷载作用，将会导致路基不规则形变。 （3）地下水影响：由于土体自身所具有的高孔隙比的性质，随着地下水位的变化或雨水等的影响，使土体含水量不断发生变化，导致土体软化并出现滑动，使路基变形。所以在湿陷性黄土地区施工时，一定要做好防水防护措施，避免出现由于水位的改变而使地基出现塌陷沉降。

2、工程案例应用概况

某高速公路全长123.32km，采用双向六车道高速公路设计标准，设计时速为120公里，路基宽度达到33.5m。穿越了黄土梁区与黄土冲沟组合区、黄土侵蚀地区等。在公路里程k110+000～k119+302区段内，冲沟组合区与黄土台地区分布着绝大部分的湿陷性黄土。同时在区段内所分布的湿陷性黄土根据其湿陷性类型和等级达到了21个级别。

由于不同类型的湿陷性黄土的分布，所以在本路基处理过程中，处理湿陷性黄土的湿陷性成为了整个公路的施工中的重点与难点。要求处理后的地基能够保证在路基受水受潮时不产生剧烈的沉降而致使路面开裂和沉降等。同时还要求路基具有一定的承载力承担路基以上的荷载。此路段中的湿陷性黄土有着不同厚度，有的标段湿陷性土层只有6～7m左右，这些较浅湿陷性土层路段的路基处理可以选用强夯法进行处理，有路段湿陷性较强时，采用2000kN·m强夯处理，通常湿陷性不强时采用1000kN·m强夯处理。而遇到湿陷性黄土层达到10m之上的路段时，则采用灰土桩挤密法进行处理。经过初步设计和计算，对于不同类型和湿陷情况的湿陷性黄土分别采用1000kN·m和2000kN·m两种不同强夯方法进行施工改良以及灰土桩挤密法进行处理。 3、强夯法处理

在此路施工时，强夯法施工采用两种不同的夯击能：1000kN·m和2000kN·m，均采用的是相同夯锤（重16t，重锤锤径2.4m），区别为不同的夯锤下落距离，分别为：6.25m和12.5m。两种不同的强夯法都是以梅花形分布进行夯实，各个夯实点之间间距为1.6倍夯锤锤径。在夯实过程中，进行两遍夯击工序。两遍夯实之间间隔3～7天。当单点夯击符合条件时停止夯击：最后两次的夯击平均夯击夯沉量小于5cm。单点夯实夯击过程中，主点夯实夯击次数不少于4次，副点夯实夯击次数不小于5次。最后采用600kN·m的夯击能满夯夯平，夯点搭接为夯锤锤径的0.25倍锤径，以最后两次的夯实夯击夯沉量小于2cm确定单点的夯击次数。第二遍夯实夯击和最后满夯间的间隔时间为3～7天。 4、灰土桩挤密法处理

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灰土桩挤密法施工中，采用10m长的灰土挤密桩，成孔直径为0.7m，有效的设计桩径大于等于0.6m。桩与桩之间的设计桩间距为1.2m，桩点同样以梅花形进行分布。施工中为了防止相邻孔洞出现坍塌，施工是采用间隔成孔来防止相邻孔洞坍塌。桩身采用的填料为灰土，灰土比为3∶7，填料通过筛孔为20mm的方孔筛进行筛选。填料前需要对孔底进行夯实，一般夯实次数需要达到4次以上。并且在每次填料约0.1m3后进行对填料进行夯击，夯击次数不小于10次，夯锤的下落高度为5m。施工结束后在1/3桩中心处取区间土进行检验是否满足规定要求。 5、小结

根据以上的实验结果可以看出，灰土桩挤密法在处理过程中相对稳定，处理较深处的土体质量要好于强夯法，但是，对于灰土桩挤密法的外界干扰因素较多，施工质量并不能完全得以保证，同时相比于强夯法来说，施工的步骤较为复杂。强夯法对于土体的处理效果是较好的，同时强夯法的施工工艺较为简便，成本更加低廉，对于施工方有利。但是强夯法对于土体的扰动较大，施工中要严格控制强夯法对于土体扰动的问题，不能使土体间的整体强度被破坏。同时可以看出，2000kN·m强夯法处理效果明显于1000kN·m强夯法处理，所以在施工的过程当中，在控制好土体扰动的前提下，加大夯击能量是处理湿陷性黄土较好的方法。 参考文献：

[1]邓学钧.路基路面工程[M].北京：人民交通出版社，2005

[2]侯兆霞，刘中欣，武春龙.特殊土地基[M].北京：中国建材工业出版社，2007 [3]侯岩峰.基于强夯法处理湿陷性黄土路基的研究[J].交通标准化，2005 作者简介：许岩，男，研究方向：市政道路设计