某公路湿陷性黄土评价及处治

崔 健

(西南交通大学土木工程学院，四川成都 611756)

湿陷性黄土在我国分布很广，山西地区的低阶地新近堆积黄土和高阶地山麓堆积区域多属自重湿陷性黄土，该湿陷性黄土的结构松散，压缩性较高，在自重压力与增湿作用下产生湿陷变形，且下沉量大、下沉速度快，如果对湿陷性黄土评价和处治不当，极易造成路基沉降变形、路面开裂和构造物破坏等病害，因此，在湿陷性黄土场地上进行工程建设，应根据湿陷性黄土的差异，正确把握湿陷性黄土的工程地质特征，并进行合理的判定和评价，确保工程建设的工程质量和结构的安全性与可靠性。本文以山西省境内某公路建设工程为依托，对湿陷性黄土路基进行了研究，给合该路段湿陷性黄土的工程地质特征，对湿陷性黄土进行了正确的判定和合理的评价，并根据评价结果，提出具体的处治措施，通过实践表明对该路段湿陷性黄土路基的评价及其处治是可行的，对该地区湿陷性黄土路基建设具有一定的参考价值。

1 湿陷性黄土的判定与评价

1.1 判定标准

判定黄土湿陷性的主要试验指标为探井试样室内浸水压缩试验湿陷系数 δs和自重湿陷系数δzs。利用δzs，δs的大小判定黄土的湿陷性:当 δzs，δs值小于0.015时，应定为非湿陷性黄土;当δzs，δs值不小于 0.015时，应定为湿陷性黄土。

1.2 评价标准

评价湿陷性黄土场地等级的主要计算指标为自重湿陷量计算值 Δzs和总湿陷量计算值 Δs。

首先利用式(1)计算黄土场地自重湿陷量Δzs值，依据Δzs的大小判定湿陷性黄土场地的湿陷类型:当Δzs≤70mm时，应定为非自重湿陷性黄土场地;当Δzs＞70mm时，应定为自重湿陷性黄土场地。

其中，δsi为第i层土的自重湿陷系数;hi为第i层土的厚度，mm;β0为因地区土质而异的修正系数。

然后利用式(2)计算黄土场地总湿陷量Δs值，依据Δs的大小判定湿陷性黄土场地的湿陷等级:当Δzs≤70mm，Δs≤300mm或300mm＜ Δs≤700mm或Δs＞700mm时，应定为非自重湿陷性黄土场地;当70mm ＜ Δzs≤350mm，Δs≤300mm 或300mm ＜ Δs≤600mm时，应定为Ⅱ级自重湿陷性黄土场地;当 Δzs＞350mm，300mm＜Δs≤700mm时或 Δs＞600mm，Δzs＞ 300mm 或 Δs＞700mm，70mm＜Δzs≤350mm应定为Ⅲ级自重湿陷性黄土场地。

其中，δsi为第i层土的湿陷系数;hi为第i层土的厚度，mm;β为考虑基底下地基土的受水浸湿可能性和侧向挤出等因素的修正系数，在缺乏实测资料时，可按下列规定取值:

1)基底下0m～5m深度内，取β=1.50;2)基底下5m～10m深度内，取β=1;3)基底下10m以下至非湿陷性黄土层顶面，在自重湿陷性黄土场地，可取工程所在地区的β0值。

2 湿陷性黄土的评价成果

2.1 湿陷性黄土的岩性特征

本文结合本项目区工程地质特征，采用工程地质调绘、钻探、挖探、原位测试、室内试验等方法，对全线71.588km的拟建公路路基进行详细工程地质勘察。经全线工程地质调绘和挖探揭示，本地区属温带大陆性季风气候，属干旱～半干旱地区，地处汾河冲洪积平原东部，本阶段勘察充分利用初勘湿陷性探井85个，人工采取土样，样品规格127mm×200mm，取样间距1.0m。

湿陷性黄土的物理力学指标汇总表见表1。

表1 湿陷性黄土路段物理力学指标汇总

2.2 湿陷性黄土的评价

根据《湿陷性黄土地区建筑规范》，通过土工试验及计算判定，全线湿陷性黄土长度累计37.57km，占路线总长52.5%。据探井试验结果黄土具中等湿陷性粉土多具轻微～中等湿陷性。轻微湿陷区主要分布于K30+500～K38+500段，湿陷类型划分为Ⅰ级非自重湿陷。中等湿陷区主要分布于K0+000～K10+300，K11+230～K30+500段，湿陷类型划分为Ⅱ级～Ⅲ级自重湿陷。

全线湿陷性黄土汇总表见表2。

表2 全线湿陷性黄土汇总表

黄土的湿化崩解性质与其颗粒组成及天然状态的干重度及含水量有较大关系，对于轻粉质黄土由于天然含水量低于塑限，颗粒之间凝聚力小，具有明显的湿陷性和敏感性。通过对该路段路基黄土的实验数据分析表明:本路段湿陷性黄土路基含砂粒和易溶盐量多，粘粒含量少，天然重度随深度逐渐递增，含水量较低，且随深度逐渐增加，湿陷性和敏感性较强，且湿陷系数随深度逐渐减弱。

3 湿陷性黄土路基处理

湿陷性黄土造成公路的主要病害表现为路基边坡坡面剥落、冲蚀、滑塌、崩塌和整体失稳等，填方路基不均匀沉降和过量沉降，路堑段路基软化和翻浆、路面开裂和构造物破坏等等，引起湿陷性黄土湿陷的主要原因是水和力，因此，在湿陷性黄土路基设计及处治时，根据湿陷工程地质特征、湿陷等级及湿陷起始压力、湿陷土层所处的地理位置、路基填挖情况等，首先是排水、防水设计，完善的排水系统，最大限度地降低地基受水浸湿的可能性，提高路基适应变形的能力;在此前提下，通过表层或浅层地基处理措施加固表层土体，达到提高承载力和消除部分湿陷量的目的，使基底的承载力和路堤工后的剩余压缩变形满足要求，具体可采用冲击压实法、重夯法和强夯法等对路堤基底、零填路基或路堑路床进行碾压和重锤夯实，最大程度地消除黄土层的湿陷性和高压缩性。

3.1 一般路基

Ⅰ级非自重湿陷性黄土填方地基采用冲击碾压处理，挖方区开挖至路床冲击碾压后回填30cm厚的6%石灰土;Ⅱ，Ⅲ级自重湿陷性黄土填方路基采用强夯处理，路堑段开挖至路床后先重锤夯实，后回填30cm厚的6%石灰土。

3.2 低填浅挖路段

Ⅰ级非自重湿陷性黄土低填浅挖路段先冲击碾压后回填30cm厚的6%石灰土，Ⅱ，Ⅲ级自重湿陷性黄土低填浅挖路段先重锤夯实后回填30cm厚的6%石灰土。在不具备重、强夯条件的路段，路堤底设50cm厚的6%灰土垫层，并在坡脚增设灰土隔水墙。

3.3 桥头填方路段

Ⅰ级非自重湿陷性黄土采用重夯处理，挖方桥头路堑段开挖至路床后先重锤夯实，后回填30cm厚的6%石灰土;Ⅱ，Ⅲ级自重湿陷性黄土桥头填方路段采用强夯或灰土桩处理，挖方桥头路堑段开挖到路床后先重锤夯实，后回填30cm厚的6%石灰土。

3.4 冲击碾压和重、强夯的施工要点

1)工程开工前应先清理平整场地，查明场地内构造物及管线设施，采取必要措施，以防破坏。

2)冲击碾压和重、强夯处理前应检查地基土的含水量，当地基土的含水量超过18%或饱和度大于60%时，改用其他处理措施。

3)冲击碾压采用25kJ三角形冲击压实机冲击压实20遍～40遍为宜，以消除地表下1.5cm内黄土的湿陷性。冲击压实遍数应通过现场压实试验确定，并根据现场地质和填料性质进行适当调整。

4)重夯单击的夯击能应达到600kN·m，强夯单击的夯击能应达到200kN·m。

5)夯击一般为三遍，每遍每点夯击8击，前两遍按3m～4m间距跳夯，最后一遍为满夯。

6)夯实时地基内每个夯点的累积夯沉量不小于试夯时各夯点平均夯沉量的95%为合格。检查后，如质量不合格，应进行补夯或调整参数，直至合格为止。

4 结语

本文通过对山西省境内某公路湿陷性黄土路基的详细地质勘探和相关的试验研究，表明该路段黄土路基具有明显的地质分布特征，且具有湿陷性和敏感性，通过对黄土地基湿陷的判定和评价，全面把握其工程特性，并因地制宜地采取相应的处治措施，采取拦截、分散的原则，设置防冲刷、防渗漏和有利于水土保持的综合排水措施。结合地基处理、防水和结构等措施进行综合设计，即以治本为主，治标为辅，标本兼治，突出重点，消除隐患。

只有在勘察阶段对该类土经过详细的工程地质勘察，做出正确的判定和适宜的评价，才能在实施处治时，根据具体工程，对症下药，提出既科学又经济的处治方案，确保工程建设的工程质量和结构的安全性与可靠性。

［1］GB 50025-2004，湿陷性黄土地区建筑规范［S］.

［2］JTG C20-2011，公路工程地质勘察规范［S］.

［3］JTG D30-2004，公路路基设计规范［S］.

［4］李振华.对湿陷性黄土路基处理的探讨［J］.河南建材，2008(1):71-72.

［5］迟俊德.湿陷性黄土地基处理方法比较［J］.科技信息，2011(11):410-412.

［6］吴晓霞，陈若翔.公路湿陷性黄土路基分析处理［J］.交通科技，2004(4):32-34.

［7］林宗元.岩土工程治理手册［M］.北京:中国建筑工业出版社，2005.