减少湿陷性黄土路基工后沉降的措施

高 静

(山西路桥建设集团有限公司，山西 太原 030006)



减少湿陷性黄土路基工后沉降的措施

高 静

(山西路桥建设集团有限公司，山西 太原 030006)

结合湿陷性黄土的概念及特点，分析了湿陷性黄土路基的主要病害形式，从强夯、重夯、垫层处理、灰土挤密桩加固等方面，阐述了湿陷性黄土路基填筑的施工技术，并提出了路基工后沉降的预防措施，有效保证了路基的施工质量。

湿陷性黄土，路基，工后沉降，强夯处理

湿陷性黄土主要分布在我国华北地区及西北地区黄土高原，大体集中在东经102°～114°,北纬34°～45°之间，相当广泛。根据湿陷性黄土的湿陷程度、物理力学性质、黄土厚度,湿陷性黄土可以划分为7个大区，进一步细分为多个亚区。不同的区及亚区的差异主要表现在湿陷性黄土厚度、物理力学性质等方面。根据沉陷的量及遇水稳定性的程度，可以划分为Ⅰ级自重湿陷性黄土，Ⅱ级非自重湿陷性黄土。

在湿陷性黄土地区修筑公路，必须针对湿陷性黄土的基本特点，采取相应的预防措施，尽量减少路基的沉降。根据目前的科研结果和工程实践，要彻底杜绝湿陷性沉降尚无可能。但我们可以采取一定的措施，尽量减少和延缓沉降的数量和时间。

根据本人多年在湿陷性黄土地区修筑高速公路及一二级公路的实践,归纳了几条减少湿陷性黄土路基工后沉降的措施，以供参考。

1 湿陷性黄土的概念和特点

湿陷性黄土是在自重或一定压力作用下，受水浸湿后，土体结构迅速被破坏，并产生显著沉降现象。大体可分为两类：被水浸湿后，在自重作用下，被破坏主体结构的土称为自重湿陷性黄土；被水浸湿后，在一定外力作用下，导致结构破坏的土为非自重性湿陷性黄土。

2 湿陷性黄土路基的主要病害

对于湿陷性黄土路基，最主要的病害有5种。分别是：1)路基沉陷；2)边坡冲刷；3)通车后路面翻浆；4)路基陷穴；5)路基失稳。

本文仅就通车后(工后)路基沉降进行浅析。

3 湿陷性黄土路基沉降的作用机理

湿陷性黄土导致沉陷的作用机理相当复杂。它是一个极其复杂的物理和化学变化过程。专家、学者们进行了大量的科学研究，形成很多不同的学术体系。没有哪一种理论能够准确地、全面地、完整地解释论证黄土湿陷的所有现象。

湿陷性黄土的沉陷离不开内在原因和外部条件的作用。内在的原因主要包括颗粒组成、化学成分、矿物成分等在内的黄土物质成分以及结构特征。其结构特征主要体现在粉粒为骨架的多孔结构，颗粒之间存在骨架空隙。外部条件是在一定压力下受水浸湿。

4 湿陷性黄土的主要物理特性

要解决湿陷性黄土的沉陷问题，必须了解和掌握湿陷性黄土的物理特性。

1)干硬性。湿陷性黄土在含水量很小的时候，十分坚硬，结块很难破碎。

2)湿软性。湿陷性黄土的含水量一旦大于某一临界值，就体现为严重的湿软性。

3)大孔性。当我们采集一块原状的湿陷性黄土时，观察其断裂面，可以看到大量的孔隙。并且，凡是肉眼可以看到的孔隙必然是大孔隙。

4)崩解性。湿陷性黄土一旦遇水，立即改变干硬性质，表现为迅速崩解，且失去强度。

5 黄土湿陷的影响因素

黄土湿陷的影响因素较多，也很复杂，普遍认为有以下几种因素：

1)黄土中的粘粒含量的多少；2)黄土粘粒的成分；3)胶结物的含量；4)颗粒的组成及分布影响；5)架空空隙的大小及分布；6)黄土中所含的盐类类型及数量(比例)；7)含水量的大小；8)土体的天然孔隙比的数值；9)所受的外力的作用(重力、压力)等等。

6 降低湿陷性黄土路基工后沉降的主要措施

由于湿陷性黄土本身的特点，产生沉降是必然的。我们只能采取一定的措施延缓沉降的速度，减少沉降的数量。

我们应在路基填筑前，路基填筑过程中，工程完工后等几个阶段分别采取相应的措施来加强控制。

7 路基填筑前采用的措施

针对湿陷性黄土的特点，在路基填筑前，一般采取如下措施：

1)强夯。强夯的作用机理是：将一定重量的重锤，以一定的落距对地基施以冲击和振动，来改善土基的振动液化条件，从而消除湿陷性黄土的湿陷性。强夯加固的过程是瞬间对地基土体施加一个巨大的冲击能量，从而使土体发生一系列的物理变化，它不是一般的压实，而是使土体的结构性质发生变化，主要体现在土体结构的破坏，土体的液化产生排水固结，土体压密，空隙减少。

通过反复巨大的冲击能及与之伴随的压缩波，剪切波以及瑞利波等作用，对地基发挥综合作用。土体在瞬间加荷的作用下，土体受拉应力和压应力的交替作用，使土体的颗粒间原有的接触形式发生改变，颗粒之间产生位移。土体的内聚力大幅提高。着力点处形成夯实核，大大地减少了地基的沉降。提高了土体的承载能力，提前完成了土体的固结和压缩，从而减少了工后的沉降。因此，被广泛应用于湿陷性黄土路基的处理。

2)重夯。重夯一般适用于处理饱和度不大于60%的湿陷性黄土地基。工艺要求采用2.5 t～3.0 t的重锤，落距一般控制在4.0 m～6.0 m之间，单点夯击数为6击。通过重锤处理的地基可解决1.2 m～1.8 m垂直范围内土层的湿陷性。通过重锤夯实，土的物理力学性能得到显著改善，其平均干密度明显增加，压缩性得以降低。湿陷性显著消除，透水性减弱，承载力获得提高。重夯一般适用于非自重湿陷性黄土，且效果比较明显。

3)垫层处理法。垫层处理法是在路基填筑前，清表后，在原地面上挖除一定厚度或直接覆盖一定厚度的非湿陷性黄土的素土或掺有一定比例的灰土，从而达到提高地基承载力，减少有害压缩变形，增强水稳定性，提高土的CBR值，减少湿陷沉降。

换填的厚度一般为30 cm～120 cm之间。为减少工程完工后受水的侵蚀破坏，换填的宽度每边应比坡脚线宽2 m左右。换填料的填筑应分层夯实，压实度应达到96%以上。

8 路基填筑过程中采取的措施

通过前面的论述，我们清楚地看到，湿陷性黄土不是一种理想的路基填料，但是工程建设必须考虑经济合理的问题，不可能超长运距购置非湿陷性黄土、砂砾、石渣。只能在施工过程中，采取有效措施，来减少路基的沉降。主要有以下几种方法：

1)做好临时排水，减少土基湿陷沉降。

做好临时排水，是公路工程路基施工规范中明确要求的，对于湿陷性黄土的路基更应引起高度重视。只有做好临时排水，让雨水顺利排出路基，才能减少湿陷性黄土的崩解和沉降。

2)小面积摊料，及时碾压。

在机械设备一定的情况下，应尽量在上料时少一点。面积不能摊得太大，含水量合适的时候，及时进行碾压。天气晴朗时，气温高(或风速大)，含水量很容易降低，不容易碾压。雨天填土料被水浸泡，无法施工，夏季雨水充沛，随时都可能有大雨发生，更要引起高度重视。

3)严禁摊铺后，洒水车洒水，应在取土场提前焖料。

土摊铺后洒水，很容易使表层的土含水量过大，导致碾压困难，或者形成“弹簧土”，一旦出现“弹簧土”，碾压时必然出现“翻浆”现象，只能挖除。

要解决湿陷性黄土的干缩性导致碾压困难的问题，应在取土场提前洒水焖料。运到现场后，含水量正好接近最佳含水量，从而保证了路基的填筑质量。

4)强夯处理。

前面提到的强夯，是对原地面的强夯。这里提到的强夯是对路基的强夯，一般来说，每4 m强夯一次。可以提前完成大部分沉降。强夯的方法与路基原地面的强夯相似。

5)灰土挤密桩加固。

路基填筑完成后，为提高湿陷性黄土路基的承载力，减少工后沉降，可以采用灰土挤密桩的方法加以提高。本人在某国道主干线高速公路监理时，曾采用灰土挤密桩处理，效果很好，几年后本人回访该路的质量，未出现路基沉降的现象。

灰土挤密桩按成孔形成分为两类，一种不取土成孔，另一种是取土成孔。不取土成孔是将土体向周边挤压，形成桩孔。取土成孔是利用长螺旋钻机、电动洛阳铲等工具挖孔，再回填灰土。一般来说，不取土成孔适用于路基底原地面处理，如果是路基已经完成填筑，因压实度很好，很难将土挤压到周边，只适用挖土成孔法。

灰土挤密桩按填料组成分为石灰土挤密桩和石灰水泥土挤密桩。本人在某高速公路监理时，采用的是3%的水泥，8%的石灰，89%的土。

无论什么类型的灰土挤密桩，都是复合地基，即由灰土桩形成的柱状高承载力的土体及被灰土桩充盈挤密的桩间土形成的复合路基。经现场检测，400 mm桩径、1.5 m间距的梅花点布置的灰土挤密桩，夯实后，充盈达到45 cm～48 cm之间，效果很好。

灰土挤密桩的处理深度为6 m～9 m之间，其效果都很明显。

6)预压。

预压是路基完成后，路面开始前，在路基顶层堆土加载预压，通过未来路面结构层恒载及路面活载的换算，提前完成沉降以减少工后沉降的方法，预压的时间一般要持续6个月左右。

7)搁置。

所谓搁置是路基成型后，不急于进行路面施工。放置一段时间，可以让车辆在路基上行驶，让路基土在行车荷载的作用下，随着时间的推移完成次固结，提前完成土基沉降。本人查阅相关外文资料，日本和美国一般在路基完成时放置一年以上才进行路面施工。

9 工后预防措施

工程完成后，后期管理对减少湿陷性黄土的沉降也可起到辅助作用。

1)边坡绿化加固。

边坡绿化可以起到固土、护坡、容水等作用，防止雨水冲刷边坡、进入路基，导致路基的沉降。

2)及时修复路面病害。

尽管我们提出的口号是“十年路面百年桥”，但是真正达到十年不毁损的路面少之又少。如果我们发现路面出现病害，及时修复，防止雨雪下渗到路基，可以间接预防路基(湿陷性黄土)的崩解、下沉。

10 结语

预防湿陷性黄土路基工后沉降是一个系统工程，需要我们从开始设计，到施工直至工程竣工后的运营管理、维修都应加以高度重视，并施以相应的措施，特别是施工过程中，从原地面处理，过程控制，工后处理等多个层面采取有效措施，才能延缓和降低湿陷性黄土的沉降，为公路运输事业奠定坚实基础。

Measures of reducing post-construction settlement of collapsible loose subgrade

Gao Jing

(ShanxiHighway&BridgeConstructionGroupCo.,Ltd,Taiyuan030006,China)

Combining with the concept and features of collapsible loose, the paper analyzes the major diseases of collapsible loose subgrade, describes collapsible loose subgrade filling construction technologies from aspects of dynamic compaction, cushion treatment, and lime-soil compaction pile reinforcement and so on, and finally puts forward preventive measures of subgrade post-construction settlement, so as to effectively guarantee subgrade construction quality.

collapsible loose, subgrade, post-construction settlement, dynamic compaction treatment

1009-6825(2016)10-0129-02

2016-01-22

高 静(1980- )，女，工程师

U416

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