关于湿陷黄土路基处理探讨

彭乐琴

(江西省公路桥梁工程有限公司)

1 黄土路基容易出现的问题类型及成因

湿陷性黄土路基主要易出现的问题就是路基沉降导致的路面破坏。由于干燥时黄土结构较为蓬松，黄土颗粒间靠粘性力结合，承载力较大，因此普通夯实法并不能足够地将黄土路基砸实压紧，黄土颗粒之间的结构仍保存有一定的缝隙。由于黄土是粉状结构，并且干燥时粉状颗粒较大，一旦遇水黄土大颗粒结构被破坏，粉状细化，这时产生的小颗粒便能够填塞进干燥时大颗粒间的细缝当中，造成黄土地质产生压实性沉降。由于黄土各处沉降不均匀，因此会在路面下面形成承载力不均匀下降，这时车辆路过产生的压力很有可能会造成路面的局部塌陷，严重时会产生大面积塌陷，造成路段瘫痪，影响我国路面交通的正常通行。

2 湿陷性黄土路基施工办法

2.1 垫层法

对于黄土的湿陷性的处理办法，人们最先想到的就是将黄土挖走，这种方法确实也是可行方法之一。

路基施工遇到黄土地质时，对于需要作为道路路基的这部分，可以将地表1 ～3 m 之内的黄土全部挖开运走，并添加素土或者灰土填实，用遇水不会产生沉降的土质代替原有的灰土土质，这样可以有效的避免黄土的湿陷性对路基造成的影响。由于这种方法是在路面与黄土地质之间人工增加其他土质的垫层，因此被称为垫层法。

(1)垫层法优点

垫层法用遇水不产生沉降的土质，代替原有的黄土土质，显著改善了地基部分的湿陷特性，可以很好地避免下雨等情况引起的地基表层遇水产生的湿陷。另外垫层法可以和强夯法结合，对挖开以后的深层黄土进行强夯打实，以提高深层黄土土质的密实度降低湿陷性，之后再在表层进行其他土质填合，通过多重作用保证了路基质量，可靠性更好。

(2)垫层法缺点

垫层法需要挖开运走的土方数大，需要运进的其他土质土方数也很大，因此如果施工区附近没有合适的素土或者灰土资源，土料运输成本将会受到明显影响而导致成本大幅增加。因此垫层法的施工受周围环境影响较大，如果周围临近没有所需土质资源，则应可以考虑用其他办法施工。

2.2 强夯处理法

所谓强夯处理，就是指在地基施工时，通过大质量重锤反复的打击，使黄土路基压紧砸实的过程。通过强夯处理，巨大的冲击力会造成黄土颗细粉化，这样就会使黄土颗粒结构间空隙变小，最大限度地减小黄土遇水沉降的幅度，保证地基的承载力。

相比普通夯实，强夯法所采用的重锤质量较大，并且提升高度要高于普通夯实，强夯法重锤质量大约为15 ～25 t 之间，夯实过程的重锤提升高度可以达到15 ～25 m，需要专门机械进行重锤提升。

(1)强夯处理法的优势

重锤下落的直接打击，可以有效地促使锤下黄土的压紧填实，而向四周扩散的冲击波所引起的冲击和振动可以将黄土颗粒打散并促使其相互之间的移动，以充分填实原有的较大空隙。这样经过重锤夯实后的黄土，颗粒更加细化，颗粒间的空隙更小，可以极大程度地减小遇水所产生的塌陷程度。

强夯法将黄土压紧打实，可以很大程度地减小颗粒间的距离，不仅如此，由于外力的作用，可能会导致黄土颗粒产生压缩形变。当夯实打击停止一段时间后，由于外力的消失，颗粒会有一个形变恢复，但是这个形变恢复过程并不会直接促使黄土整体体积膨胀，黄土颗粒的膨胀会继续挤占黄土颗粒间的空隙，使黄土进一步密实，保证黄土地基的质量。

由于湿陷性黄土一般都与沙土碎石土等土质地形连接，下面结合沙土和碎石土说明一下强夯法的有效打击深度。

图1 强夯法有效夯实深度

可以看出，强夯法的有效夯实深度与夯击能基本呈线性正比关系，1 000 kN·m 的夯实深度大概可以达到4 ～5 m，之后每增加1 000 kN·m 夯实深度基本可以增加1 m左右，因此，可以根据具体夯实深度来选择重锤的质量和下落高度，以实现高效施工。

(2)强夯处理法的不足

由图表可以看出，在4 ～8 m 之间随着单锤次夯击能的增大，有效夯实深度的增加量基本是线性增长，1 000 kN·m的夯击能对应1 m 的夯实深度增量，但是从8 m 开始，单锤次夯击能增加2 000 kN·m 夯实深度才能增加1 m，这样单位夯击能的增加量所带来的夯实深度的增加是随着深度的增大而逐渐减小的，这主要是因为随着深度的增加，重锤夯击力并不是直线向下传播的，而是以冲击波的形式以圆弧形向四周扩散，向直线下方传送的夯击能是逐渐减小的，这样会导致随着深度的增加，夯击压实效果在竖直方向上会逐渐变弱。

2.3 挤密法

挤密桩法是针对湿陷性黄土地基的一种加工方法，最早由前苏联的阿别列夫发明，至今已经有80年的历史，算是一种相对比较成熟的施工方法。挤密桩主要是指通过向黄土地基中打空心桩，将原来处于打桩部位的黄土挤向四周，以此来实现土质结构的深度夯实，将空心桩打入后，在桩内填加素土或者灰土，以加固桩体的密实性，提高桩体承重强度，进一步提高地基强度。对于相比表面强夯法，由于深层土不能受重锤的直接锤击，因此可能压实效果没有表层土理想，这种现象会造成竖直方向上的夯实效果减弱。但是挤密桩法则不存在这种问题。挤密桩是通过打入空心桩将桩位土层挤向四周，以水平施加外力的方式进行夯实，因此各水平部分所承受的压实强度相等，夯实效果也比较均匀，不会存在随着深度不同而逐渐变弱的情况。

(1)挤密法的优势

挤密桩法通过打桩的方式将黄土侧向压实，缩小黄土颗粒间的缝隙，这样可以提高桩孔之间的黄土的承受强度，减小黄土遇水沉陷的幅度，提高地基强度。重锤打入黄土内部的灰土桩，也能加固地基的强度，由于灰土桩的结构是先打入振动沉管，之后采用管内填灰土的方式形成灰土桩，这样桩部灰土遇水基本不会产生形变，即使桩间黄土遇水下陷了，还有这些灰土桩进行地基支撑，也能对路基的正常工作提供一定的保障。

在振动沉管中加入灰土，由于石灰的脱水加固和胶凝加固的作用，可以很好地增强地基土整体的牢固强度。

(2)挤密法的缺点

由于此方法施工时需要首先进行打桩，所采用的桩体是振动沉管空心桩，打桩方式是锤击打入，由于空心管桩的结构强度有限，因此锤击的打击力强度和打击次数都会受到限制，以免会因为过力打击造成管状结构破坏。并且随着土层深度增加，越深部位的土层的侧向张力和挤压力越大，空心管的侧向承受力是有极限的。这些因素都导致了灰土挤密桩的施工深度受到限制，一般为5 ～10 m。

3 总 结

由于我国地域广阔，并且人口众多，因此湿陷性黄土表面的路基施工不可避免，近代针对性的施工解决办法主要有垫层法、强夯法和挤密法。垫层法是在黄土地表形成其他土质的垫层，利用其他土质的低湿陷性保证路基的可靠运作。强夯法是用物理强力打击，以最大限度地对黄土进行压紧砸实，缩小黄土遇水的沉降量，减少地基遇水形变。挤密法是通过打桩来侧向挤压黄土，以促进其土质密实，另外对桩体采用一定的加固措施，以确保桩体的结构牢固，保证在黄土遇水沉降的情况下桩体也能起到一定的支撑作用，保证地基质量。这三种方法各有优缺点，适应条件不同，结合各种施工方法的特点和具体施工环境，科学地选择最合适的施工方法，可以有效地保证黄土地表的路基施工质量。

［1］李金云，张爱卿，刘大刚.强夯法在处理湿陷性黄土路基中应用［J］.交通科技与经济，2012，(6):73－75.

［2］霍继辉.灰土挤密桩在辽西湿陷性黄土路基处治中的试验研究［J］.辽宁省交通高等专科学校学报，2010，12 (1):1－6.

［3］陆芳.浅析湿陷性黄土地区路基常见病害及处理措施［J］.西部交通科技，2013，(4):15－19.

［4］詹祥元.湿陷性黄土路基病害分析与处理［J］.南阳理工学院学报，2011，3(6):84－86.