某公路湿陷性黄土评价及处治

李国嫒

(山西省交通规划勘察设计院，山西太原 030006)

黄土在我国分布很广，黄河中游大部分地区均被黄土所覆盖。黄土分两种，一种是非湿陷性黄土，一种是湿陷性黄土。湿陷性黄土是一种特殊性质的土，在一定的压力下，下沉稳定后，受水浸湿，土结构迅速破坏，并产生显著附加下沉，故在湿陷性黄土场地上进行建设，应根据建筑物的重要性、地基受水浸湿可能性的大小和在使用期间对不均匀沉降限制的严格程度，采取以地基处理为主的综合措施，防止地基湿陷对建筑物产生危害。某公路路线全长71.588 km，经过对全线的详细工程地质勘察，全线湿陷性黄土长度累计37.57 km，占路线总长的52.5%，其物理力学指标见表1。

表1 湿陷性黄土路段物理力学指标汇总

1 湿陷性黄土岩性特征

拟建公路地处汾河冲洪积平原东部，本地区属温带大陆性季风气候，属干旱～半干旱地区。经全线工程地质调绘和挖探揭示，勘察区湿陷性黄土主要为新生界第四系全新统(Qal+pl4)冲洪积物，上更新统(Qdl+pl3)坡洪积物。勘察共完成湿陷性探井85个，人工采取土样，样品规格127 mm×200 mm，取样间距1.0 m。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37.57 km，占路线总长52.5%。全线湿陷性黄土分布及特征简述如下:项目区湿陷性黄土主要为黄土丘陵区分布的第四系上更新统(Qdl+pl3)坡洪积相黄土及冲积倾斜平原区分布的全新统(Qal4)粉土、粉质粘土，岩性为灰黄色低液限粘土与低液限粉土，疏松，具大孔隙，垂直节理发育，具备湿陷的先决条件。1)第四系全新统(Q4)。河流阶地地层岩性以粉砂、粉土、粉质粘土为主;河床及河漫滩、山前河流出口处地层岩性以砂、砾石、卵石及亚粘土为主。沿线粉土以稍湿状为主，粘性土以硬塑状态为主，灰黄色为主，结构均较疏松，具轻微湿陷。主要分布在K23+000～终点段。2)第四系上更新统(Q3)。区内第四系上更新统坡洪积物Qdl+pl3主要分布于边山地带的黄土丘陵区的顶部，地层岩性以灰黄色粉质粘土、粉土为主，疏松，具大孔隙，垂直节理发育，厚3 m～15 m，普遍具中等～严重湿陷性。

2 湿陷性黄土的判评原则

2.1 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。

2.2 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≤70 mm时，应定为非自重湿陷性黄土场地;当Δzs＞70 mm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，在缺乏实测资料时，可按下列规定取值:1)陇西地区取1.50;2)陇东—陕北—晋西地区取1.2;3)关中地区取0.90;4)其他地区取0.50。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 Δs≤300 mm或300 mm＜ Δs≤700 mm或 Δs＞700 mm，Δzs≤70 mm时，应定为非自重湿陷性黄土场地;当70 mm＜Δzs≤350 mm，Δs≤300 mm 或 300 mm ＜ Δs≤600 mm 时，应定为Ⅱ级自重湿陷性黄土场地;当Δzs＞350 mm，300 mm＜Δs≤700 mm时或 Δs＞600 mm，Δzs＞300 mm 或 Δs＞700 mm，70 mm ＜ Δzs≤350 mm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0 m～5 m深度内，取β=1.50;2)基底下5 m～10 m深度内，取β=1;3)基底下10 m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。

3 湿陷性黄土的评价成果

据探井试验结果，项目区沿线特殊性岩土主要为湿陷性黄土，其分布及特征简述如下:区内分布的第四系上更新统坡洪积相黄土及全新统粉土，岩性为灰黄色低液限粘土与低液限粉土，疏松，具大孔隙，垂直节理发育。

表2 全线湿陷性黄土汇总表

4 地基承载力及钻孔桩周土的极限摩阻力的确定

本次勘察所取原状土均按要求进行物理力学试验，其中压缩试验按土质采用常规压缩和双线法压缩，剪力试验采用固结快剪，软弱地基路段中软弱土采用三轴(UU)试验，扰动砂类土、碎石类土进行筛分试验或颗粒分析。在土工试验基础上结合野外记录及原位测试，根据有关规范对地基土进行评价，确定［fa0］及qik值。对湿陷性黄土的［qik］值，依据《湿陷性黄土地区建筑规范》中的有关条款取值;qik值按照《勘察设计指导卡》要求:处于倾斜平原区自重湿陷性黄土应按(94)《建筑桩基技术规范》5.2.14.1和5.2.16.1条款要求计算负摩阻力，计算结果为5.0 m以上为－10 kPa，以下为50 kPa;非自重湿陷黄土取50 kPa。

5 湿陷性黄土处理

1)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30 cm厚的6%石灰土;Ⅱ级，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30 cm厚的6%石灰土。2)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30 cm厚的6%石灰土;Ⅱ级，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30 cm厚的6%石灰土。3)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30 cm厚的6%石灰土，Ⅱ级，Ⅲ级自重湿陷性黄土低填浅挖路段先重锤夯实后回填30 cm厚的6%石灰土。在不具备重、强夯条件的路段，路堤底设50 cm厚的6%灰土垫层，并在坡脚增设灰土隔水墙。

6 冲击碾压和重、强夯的施工要点

1)冲击碾压和重、强夯处理前应检查地基土的含量，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。2)冲击碾压采用25 kJ三角形冲击压实机冲击压实20遍～40遍为宜，以消除地表下1.5 cm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。3)重夯单击的夯击能应达到600 kN·m，强夯单击的夯击能应达到200 kN·m。4)试夯及停夯的标准: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。选择合适场地进行试夯，强夯(重夯)以消除地面下5.0(3.0)m深度内土层的湿陷性为原则，确定合理的施工技术参数和施工方案。夯点的夯击次数，应按现场试夯得到的夯击次数和夯沉量关系曲线确定，并应满足下列条件:当采用强夯时，最后二击的平均夯沉量不大于50 mm;当采用重夯时，最后二击的平均夯沉量不大于20 mm。5)夯击遍数:一般为三遍，每遍每点夯击8击，前两遍按3 m～4 m间距跳夯，最后一遍为满夯。6)质量检验:夯实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。地基夯实处理后应放置3周，以排除土层内部高压气体。

7 结语

湿陷性黄土作为一种黄土地区常见的特殊岩土，对工程的危害性很大，应引起勘察、设计和施工部门的高度重视，任何一个环节的疏漏，都会给工程的后续正常运营带来不可估量的损失和后果。只有在勘察阶段对该类土进行详细勘察，做出正确适宜的评价，才有可能在实施处治时，根据具体工程，对症下药，提出既科学又经济的处治方案。

［1］ GB 50025-2004，湿陷性黄土地区建筑规范［S］.

［2］ 卫海宏.自重湿陷性黄土高速铁路路基的处理及施工［J］.山西建筑，2012，38(1):150-151.