黄土路基施工工艺研究

马勇

(中交二公局第三工程有限公司)

在交通事业不断发展的背景下，我国加大了对公路建设的投入，因此每年都会投入巨额资金建设高速公路。我国黄土分布较广，主要集中于黄河中下游及东北地区，多具有湿陷性特征，我国湿陷性黄土约占总面积的60%，且有多条公路经过湿陷性黄土地区。对此，保证黄土地基强度，已成为保证路基稳定的基础。随着我国公路等级的提高，高级路面也在迅速增加，这对公路路基强度提出了更高的要求。由于高速公路对路基沉降有着严格要求，因此施工单位需要加强对黄土路基加固措施的研究，从而更好地保障黄土地区路基的质量安全。

1 黄土路基特性及加固方法

黄土分为湿陷性与非湿陷性两种类型。非湿陷性黄土在水作用下结构不会变化，而湿陷性黄土危害大，其在浸水条件下会导致土结构被破坏，从而影响自身的土质稳定性。在我国，湿陷性黄土分布具有区域性，主要集中于甘肃关中、河南河北等地区。

湿陷性黄土根据产生情况可分为自重与非自重湿陷。自重湿陷黄土在浸水下土体结构破坏速度快，又因黄土具有大空隙性，所以土体间胶结力减小导致土体颗粒变形。

黄土在我国黄河流域分布广泛，在陕甘宁青晋等黄土集中连续分布地区，湿陷性黄土超过35×104km2，且土层厚度几米到数百米，湿陷性黄土塑性指数为8～13，颗粒间以碳酸盐胶结，受水浸泡后颗粒连续受到破坏。湿陷性黄土为交通建筑带来很多困难，会在修建公路时导致路基产生不均匀沉降。另外，公路边坡还会由于受到雨水冲刷而造成水土流失。据统计，我国每年因水土流失造成路基病害经济损失达数亿元。针对此种情况，采用地基处理的方式来增强地基强度，可以使地基处理后达到设计要求，减小外部荷载过大沉降变形，从而消除动力荷载下引起饱和软黏土的振动液化。

黄土湿陷性评价是施工中的重要内容，黄土地基处理主要目标是消除湿陷性，主要思路是减小空隙比，阻止引起湿陷性外部条件。路基是高速公路的基础，其刚强度及保持耐久性是确保车辆安全舒适运行的前提，采取合理加固路基方法对减少沉降起到重要作用。

目前，我国湿陷性黄土地基处理方法包括换填土法、化学加固法等。其中，强夯法在加工松软土方面具有良好效果，原理是利用夯锤重力将其提升自由下落冲击，减少软土空隙，增强地基承载力；换填土法主要加工对象是软土，原理是用具有较大承载力的土代替承载力较低的土；挤密桩法采用水泥土挤密桩，符合复合地基原理，挤密桩施工后桩侧头挤密；化学加固法包括高压喷射注浆法，即利用水泥与土体发生反应加工地基[1]。

2 湿陷性黄土路基施工工艺

2.1 工程概况

湿陷性黄土路基的施工难度较大。以2016 年8月～2017 年吴定高速路基10 标的施工为例，该项目具有大量的黄土路基施工。施工单位在原地面清表后，由试验室对填挖方段原状土取样，做标准击实试验。对原状土含水量测定，发现挖方段原状土距地表2m 内含水量为3%～5%。填方段原状土为耕地，含水量8%。由于定边县杨井镇周围缺水，生活用水从周围深井远运。为确保项目土方施工用水，在互通区内打机井一口，24 小时抽水量为700m3。

2.2 施工工艺

由于黄土具有湿陷性，设计采用强夯或者灰土挤密桩进行处理。然而，填筑隔水层灰土前压实度往往达不到设计要求，原因是黄土的天然含水量小。对此，在强夯完成后，施工单位要用推土机将施工面整平，并根据含水量与最佳含水量的差值补水，同时在用大型旋耕机翻拌后，再洒剩余用水量与翻拌测定含水量，待合格后方可采用光面压路机快速稳压，用羊角碾快速碾压，碾压时重叠1/3 轮距[2]。

除此之外，施工单位还要用平地机将路基表面刮平，再用光面压路机碾压两遍，采用灌砂法压实度检测效果良好。一次报检合格率在95%以上。考虑到水分蒸发散失，施工单位要适当地增加补水量。黄土路基施工工艺流程具体如图1 所示。

图1 黄土路基施工工艺流程

2.3 施工步骤

⑴填方路基施工前，必须确保黄土含水量达到最佳。在挖方段开多条深沟，深度1.5m，采用多级抽水，用水龙带将水抽到挖方段取土处。

⑵次日用挖机翻拌，经过实践检验含水量不均匀，且成本高，效率低。

⑶由于水源距取土挖方路段较远，难以满足工地填方用土需求，因此采用填方现场加水，处理好原地面打石灰方格，根据运输车箱容量，按设计松铺厚度30cm 计算，用推土机摊铺平整，根据测定的原状土含水量，先洒计算用水量的一半。

⑷由于黄土土质原因，采用大型旋耕机翻拌，翻拌一遍后再洒另外一半的计算水量，考虑到当地气候干燥，计算用水时在最佳含水量的基础上加两个点。碾压前含水量测定效果较好，多点实测结果接近最佳含水量。

⑸采用20 吨以上光面压路机快速完成静压，三台羊角碾以最快速度完成路基压实。

⑹强震碾压四遍后压实度达到93%，由于含水量不均匀个别点压实度达不到，相对最佳含水量存在偏差，但总体合格率非常高。由于施工工艺符合黄土特性，施工非常顺利。

⑺黄土路基的施工关键点是土的最佳含水量的控制。黄土路基施工在施工现场用水车加水，再用水车补水，用旋耕机翻拌，土的含水量较为均匀。有利于保证工程质量，降低施工成本。

3 黄土路基加固施工技术要点

黄土最大特点是具有湿陷性，典型外部特征体现在天然状态下具有大孔隙，颜色在干燥时为淡黄色，湿润时呈褐黄色；土在干燥状态有较高强度，由于土质垂直方向分布小管道保持竖立边坡，土结构迅速破坏发生附加下沉产生湿陷。黄土路基工程施工要通过首件工程试验路段施工试验，验证施工设备工作性能，机械设备配套情况，总结路基填挖方法，指导全线路基工程施工。

黄土填方路基需严格控制松铺厚度，有重型压实机具的除外。为确保路基压实宽度，填土时根据填方高度设置30cm～50cm 的富余宽度，保证压路机在确保安全下压到路基边缘。路基在填筑时尽早做出横坡。每层施工时打石灰方格控制层厚，有利于93 顶、96 顶的成型施工。路基成型层施工采用灰点跟踪法施工，技术人员用水准仪控制标高，与平地机驾驶员密切配合，进行路基成型层施工[3]。

填方段原地面清表后采用强夯处理，在上面铺50cm 的10%石灰土垫层，两侧设置石灰土隔水墙。路基要求采用路拌法施工石灰土垫层，施工工艺是先在填土前的路段放出中线，根据运土车单车运载方量，计算出上土石灰方格的尺寸，每个方格倒一车土，洒水量为计算补水量的一半，可把补水量加大两个点，洒完水后用翻拌，再洒另外一半水，测定含水量是否达到最佳含水量。用光面压路机稳压，打方格上消解后的石灰，可以采用石灰撒布机，根据试验确定的石灰土干密度确定消石灰的用量，为保证灰剂量，采用内掺法。每吨石灰土中土的质量为900㎏，消石灰为100㎏。消石灰撒布均匀后采用宝马路拌机拌和，用光面压路机稳压，用三台羊角碾快速碾压，强震碾压四遍后抽检压实度，用平地机将灰土表面刮平，用20 吨以上光面压路机强震碾压两遍，再通知监理报检压实度。施工关键控制点是最佳含水量控制。

黄土路基填筑检测包括碾压层厚度试验、含水量与压实度试验。碾压前对填土层松铺厚度检查，根据施工经验黄土地区按25cm、35cm 松铺厚度对比试验，选择有利于施工进度达到设计压实标准，检查压实厚度，与松铺厚度比较计算压实系数。厂拌法施工根据测定的原状土含水量，确定每方土补水的重量，根据土的重量确定要掺石灰的重量，把厂拌机的称重和加水系统标定准确，用水量要根据气候等情况适当增减。施工前先试拌，各系统环节正常才能正式拌石灰土。由于厂拌法成本高，难以满足前场用土需求，如设计无特殊要求，尽量采用路拌法施工，施工成本较低。

4 结语

综上所述，黄土是特殊土，其独特性是具有湿陷性，由于湿陷性黄土具有大孔隙率特点，存在上部荷载时遇水发生湿陷。高速公路由于速度快，对路基沉降要求高，路线经过黄土地区时选择何种加固措施满足线路要求非常重要。对黄土地基加固处理措施中，路基站场处理措施应用水泥土挤密桩加固地基方案较多。路基工程施工离不开科学管理，在黄土地基路基施工压实控制难度大，要不断积累实践经验。