高速公路湿陷性黄土路基施工技术分析

蒲扬

摘要：湿陷性黄土易产生沉降变形，且承载力低。文章介绍湿陷性黄土地区高速公路路基工程的施工特点、施工工艺和加固防护措施。

关键词：高速公路；湿陷性黄土；路基

引言

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，显著附加下沉，并造成土结构迅速破坏，故在湿陷性黄土场地上进行建设，应按照建筑物的重要性、地基在使用期间对不均匀沉降限制的严格程度以及受水浸湿可能性的大小，运用以地基处理为主的综合方法，避免地基湿陷对建筑造成的危害。笔者结合近几年来在湿陷性黄土土质地段的施工经验，提出一些看法。

一、 工程概况

兰州至海口国家高速公路临洮至渭源段LW09合同段，K141+800-K142+600段路基为挖方段，属自重湿陷性场地，为II级（中等），湿陷性黄土以黄色为主，有灰黄、褐黄色，含有大量粉粒，具有肉眼可见的大孔隙，无层理，垂直节理发育，具有湿陷性。

此段原设计地基加固为全断面挖方路基路床底面30遍冲击碾压，路床填筑天然砂砾80cm。施工开挖至路床底面后，现场土含水率高，试验测得含水率为21.3%，经设计变更后，路床下换填70cm天然砂砾。在换填开挖至标高后，原地土翻挖晾晒30cm，碾压后，冲击碾压30遍，保证换填前原地基达到设计要求压实度（90），再换填70cm天然砂砾，换填至路床底后，再施做原路床80cm天然砂砾。

二、 湿陷性黄土的分布与危害

黄土是在第四纪形成的一种特殊的陆相疏松堆积物颗粒成分以粉粒为主，颜色呈黄色或者褐黄色的粘性土，天然黄土在一定压力作用下，在被水浸湿后，黄土的质量会快速被破坏，并产生明显的湿陷变形，其强度也会随之降低，这种黄土被称为湿陷性黄土。湿陷性黄土俗称大孔土，在我国分布广泛，主要分布在黄河中游山西、陕西、甘肃大部分地区以及河南西部，其次是宁夏、青海、河北的一部分地区，新疆、山东、辽宁等地局部也有发现，分布面积约40万平方公里。湿陷性黄土遇水浸湿时，土的强度显著降低，在附加压力或在附加压力与上覆土的自重压力下，引起的湿陷变形是一种下沉量大、下沉速度快的失稳性变形，对建筑物危害性大。

三、湿陷性黄土的地基处理原则及处理方法

（一）基本原则

湿陷性黄土地区的路基处理的基本原则是破坏土的大孔结构，改善土的工程性质，减少土的压缩性和渗水性，以此控制湿陷性的发生，部分或者全部消除湿陷性的发生。甲类建筑物应消除地基的全部湿陷量或采用桩基础穿透全部湿陷性黄土层，或将基础设置在非湿陷性黄土层上。乙、丙类建筑物应消除地基的部分湿陷量。

（二）处理方法

应根据建筑物类别、湿陷性黄土的特性、施工设备、施工进度、材料来源和当地环境等因素，综合分析后确定方法。常用的处理方法有灰土垫层法、重夯法、强夯法、灰土挤密桩法、深桩基法、预浸水法、碱液加固法和冲击碾压法共 8 种方法。

三、 湿陷性黄土路基的处理措施

（一）冲击碾压

在利用冲击碾压技术对黄土路基进行施工建设的过程当中，冲击碾压机车轮的宽度一般是0.9m，在每次碾压的时候要进行一个来回的碾压，在碾压的过程当中要保证路宽是一定的。为了确保在施工过程当中，压路机能够将整个路基碾压的比较平整与均匀，所以在每次碾压的时候，后半程应该从前半程的中间路线进行碾压，然后依据次顺序进行反复的碾压，直到将路面之间的缝隙碾压平整为止。所以，在对路基进行实际碾压操作的时候，应该每次碾压两次，并且要依据路基施工的实际情况适当的调整路基的碾压宽度以及转弯长度，还要适当的控制路基的高度，对于路面不平衡的情况要进行避免或者是很好的进行处理。一般来讲，对路基进行碾压的时候要从顺时针以及逆时针的方向来回碾压五次。还要依据不同路基的实际情况以及施工的天气，对碾压的次数进行适当的调整，碾压结束之后要对路面进行平整，确保施工的顺利进行。

（三）挤密法

处理地下水位以上的湿陷性黄土地基适用于挤密桩法，施工时，在基础平面位置布置桩孔并成孔时遵照设计方案，然后将备好的灰土或者素土（粉质黏土或粉土）在最优含水量下分层填入桩孔内，并分层夯（捣）实至设计标高止。运用桩体或成孔夯实过程中的横向挤压功效用，使桩间土能够挤密，从而形成复合地基。值得注意的是，不得用其它透水性材料或者粗颗粒的砂、石填入桩孔内。地下水位以上含水量 14%～22%的濕陷性黄土、人工黄土和人工填土通常比较适用土桩地基以及灰土挤密桩，处理深度可达 5～10 m。灰土挤密桩是采取振动沉管或锤击打入的方法在土中形成桩孔，然后在桩孔中分层填入灰土或素土等填充料，在夯实和成孔填料的过程中，以前处于桩孔部位的土全部被挤入周围土体，通过这一挤密过程，从而将土层的湿陷性质彻底改变并提高其承载力。

（三）强夯法

本工程拟每点夯击采用点夯，施工按拟定的间隔夯击顺序逐点进行。每点夯击程序为： 强夯机就位→夯锤对准夯点位置→将夯锤起吊至预定高度→拉开脱钩装置锁卡，夯锤自由落下，这样循环多次，直至完成满足设计要求的夯击次数，夯击时注意保持落锤平稳，夯位准确，当夯锤气孔被土堵塞时，及时进行清理，以免影响夯击效果。

加固地基机理一般认为，是将一定重量的重锤以一定落距给予地基以冲击和振动，从而达到增大压实度，改善土的振动液化条件，消除湿陷性黄土的湿陷性等目的。强夯加固过程是瞬时对地基土体施加一个巨大的冲击能量，使土体发生一系列的物理变化，如土体结构的破坏或排水固结、压密以及触变恢复等过程。其作用结果是使一定范围内的地基强度提高、孔隙挤密。一般采用 100～200 kN 重锤、10～20 m 落距夯击湿陷性黄土，可达到消除 4～8 m深度内黄土的湿陷，而且还可提高地基承载力。

另外，强夯是施工控制的重点是：严格遵守施工步骤，事先对夯锤的质量、尺寸及强夯机的性能严格检验，做好记录； 先用全站仪放出路基两侧纵向控制桩，再根据试验确定夯点间距，用钢尺放出每个点位，并用石灰做出明显标记，测量场地夯前高程；起重机就位，使夯锤对准夯点位置，测量夯前锤点高程。按照图纸的次序夯击，不得漏夯，对每一点的夯击能，夯击次数，每次夯击沉降量进行仔细记录；将夯锤起吊至预定高度，待夯锤脱钩，自由下落后，放下吊钩，测量夯坑内及周围地面高程，当因夯坑底倾斜面造成夯锤歪斜时，要及时将夯坑底整平； 控制最后两锤，点夯夯击最后两击的平均沉降量要求不大于5 cm。

结束语

兰州至海口国家高速公路临洮至渭源段LW09合同段湿陷性黄土路基通过冲击碾压的特殊路基处理方法施工，使路基的湿陷性消除效果比较明显，地基承载力得到了很大的提高，路基的稳定性和不均匀沉降得到了很好的控制。

参考文献

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