湿陷性黄土地区公路排水及病害防治对策研究

王琼 赵静

摘 要：为解决湿陷性黄土地区公路病害问题，本文在阐述湿陷性黄土地区公路排水重要性的基础上，提出湿陷性黄土地区公路病害的防治对策，如垫层法、强夯法及综合处理措施，并就工后常见病害提出了相应的处理方法，以期为相关人员提供参考。

关键词：湿陷性黄土;公路排水;病害防治

中图分类号：U417.3 文獻标识码：A

0 引言

在当前的公路工程建设中，经常遇到湿陷性黄土，在这种地基条件下若未加有效处理，将导致工后地基发生沉降，导致路基或路面被破坏。因此，有必要分析探讨有效的防治对策。

1 湿陷性黄土地区公路排水

在导致公路病害发生的原因中，水作为主要成因在湿陷性黄土这一特殊地质条件下的影响往往更为显著。来源不同的水，其对公路的破坏也有所不同，比如，暴雨产生的径流会给路肩、边坡及路基造成冲刷;积水不断渗透或毛细水上升将使路基湿软，导致强度大幅降低，严重时还会引起翻浆、沉降与边坡滑塌等;已经渗透至路面结构中的水，会使粒料层被浸湿，使基层等结构层的强度降低，导致面层产生松散与剥落等病害;对于混凝土的路面，因其接缝数量较多，所以积水更容易通过接缝进入，此时受行车载荷反复作用将产生一定动水压力，使接缝处集料发生软化，导致唧泥、错台或断板等问题[1]。可见，水会导致路基路面发生破坏，严重影响公路正常使用，缩短使用寿命。因此，排水对公路而言至关重要，尤其是建在湿陷性黄土区此类特殊地质区域的公路，必须对排水引起足够的重视。

2 湿陷性黄土地区公路病害防治对策

2.1 垫层法

对公路工程而言，其对地基强度与承载力提出的要求比建筑工程小很多，所以为保证经济性，通常可采用垫层技术来防治湿陷性黄土地区公路病害，常用的垫层材料包括灰土与砂砾，通过垫层的设置，除了能提高地基自身承载力，还能减小水对地基造成的不利影响。

对于灰土垫层，其灰土比例一般为2：8，灰土不仅水稳定性好，而且还具有很高胶凝强度，受压力作用后能以一定刚性角不断向外扩散应力，在保证垫层施工质量的基础上，总应力强度指标通常不低于25 kPa～30 kPa，无论是承载力还是变形模量均能得到很大程度的提升。然而，灰土垫层容易受到气候因素的影响，只能在处在地下水位上部的情况中使用。而砂砾垫层主要采用砾石作为垫层材料，辅以适量的中粗砂，其中，粗粒料可以起到类似于骨架的作用，而细粒料则能将骨架中的孔隙填满，提高地基整体密实度。要达到理想的效果，砂砾填料要有良好的级配，不均匀系数应达到5以上，且含泥量不能超过5%。砂砾垫层可以在地下水位相对较高的情况中使用，在保证施工质量的基础上，与灰土垫层相比，砂砾垫层有更高的承载力和更大的变形模量，除此之外，还能起到促进排水固结的作用，使地基快速完成沉降变形，减少工后沉降[2]。

2.2 强夯法

除垫层法外，还可采用强夯法对湿陷性黄土地基进行处理，大量工程实践表明，这是一种有效且经济的处理方法。对于强夯法处理厚度，可采用以下公式计算得出：

（1）

式（1）中，表示强夯法处理厚度，单位：m;表示夯锤的重力，单位：kN;表示夯锤的落距，单位：m;表示修正系数，通常为0.3～0.5，当土体的实际含水量适中时，一般取较大值，而其它情况则大多取较小值。根据式（1）可知，采用重力为100 kN～200 kN的夯锤，从10 m～20 m的高空自由下落，可产生25 kPa～40 kPa的静压强，能对3.5 m～5.0 m范围内的地基进行处理，强夯完成后地基整体承载力可以达到200 kPa～300 kPa，地基变形模量也可以达到10 MPa～30 MPa，黄土重度在16.0 kN/m3～18.5 kN/m3范围内。然而，伴随深度不断增加，土体重度将有所减小，而且还表现出不均匀[3]。

通过强夯试验可得出夯击沉降量和最佳夯击数之间的关系，即单次夯击的沉降量因夯击次数的增加而减小，当前后两次夯击对应的沉降量处在规定要求范围内时，可得出此击实功对应的最佳夯击数。因湿陷性黄土有很高的天然含水量，所以当锤重一定时，最佳夯击数和击实功之间有直接关系。根据试验结果，当击实功等于1.0×105 kN·m时，若夯击6次，则地基开始产生反弹;而当击实功等于2.0×105 kN·m时，即便夯击9次，每次夯击的沉降量还很大。因此，正式施工开始前，需要以湿陷性黄土自身天然含水量为依据，确定适宜的夯击功和处理厚度。另外，还应考虑夯击完成后土体力学指标的时间效应，夯击刚结束后，由于土体结构被破坏，还没有重新紧密，所以此时土体的强度还较低，但伴随时间的不断推移，土体将形成一定加固凝聚力，使强度明显提高[4]。单击夯实沉降量和夯击数之间的关系如图1所示，强夯地基承载力和压缩模量的时间效应如图2所示。

2.3 综合处理

如前所述，因湿陷性黄土有很高的天然含水量，所以强度较低，容易压缩，对此，应注重排水固结控制，同时避免外界水不断渗入，以此确保土体受外界因素综合作用后依然保持较高的强度与良好的稳定性，排水固结法原理如图3所示。如果地表水源丰富，但湿陷性黄土实际层厚并不大，则可通过垫层法和隔水墙进行综合处理，其中，垫层的设置可以提高地基整体承载力，并起到一定控水的作用，而隔水墙的设置则能避免路基两侧的水逐渐向路基中渗透。如果湿陷性黄土的实际层厚很大，则可在设置砂砾垫层的基础上采用强夯法进行处理，其中，砂砾垫层的铺设能在提高地基整体承载力的同时，促进地基排水，而强夯法能促使地基在工后达到稳定状态，避免工后沉降现象的发生。在实践过程中，要以工程实际情况为依据，采取合理可行的处理方法，严格遵循因地制宜、技术可行和经济合理等基本原则[5]。

2.4 工后常见病害与防治

因前期处理不到位导致的工后病害主要表现为因地基强度不足使路基出现明显的下沉。如果路面被破坏，则雨水将通过裂缝等部位渗入到路基当中，导致已经被压实的黄土再次变得湿软，使强度大幅下降，受行车荷载作用后导致路基结构失稳。对此，影响路基工后整体稳定性的因素包括以下两个方面：其一，黄土地基因浸水软化使承载力大幅下降;其二，浸水湿陷。对于上述导致失稳的因素，可采用下列措施来防治：

（1）通过注浆、强夯或复合地基来挤密加固，使地基自身竖向承载力得以大幅提升。

（2）加固路基两侧，采用压重或强夯的方法，以增强侧向抗力。

（3）尽可能减少水的影响，比如设置隔水墙等防水设施，这样能在隔水的同时增强地基侧向抗力。

总而言之，湿陷性黄土一直以来都是公路工程建设常见技术难题，在工程建设开始前，应认真完成勘探与试验，掌握工程地质条件，以此为路基施工过程中湿陷性黄土方面问题的解决提供可靠参考依据。

3 结语

综上所述，对湿陷性黄土地基而言，其病害以沉陷为主，也就是工后沉降相对较大。虽然现在已经有了很多解决办法，但不同方法各具优缺点，有不同的适用条件。因此，在实际工程中需要结合实际情况选择技术可行、经济合理的方法。当然，所选方法既可以单一的一种，也可以是多种方法的综合。

参考文献：

[1]张小兵.湿陷性黄土地区公路排水及病害防治对策探索[J].中国建材科技，2021（2）：131-133.

[2]李汉锋.黄土地区公路路基病害与防治研究[J].工程技术研究，2020（17）：166-167.

[3]梁亚红.湿陷性黄土地区路基典型病害及防治措施研究[J].建材与装饰，2019（32）：271-272.

[4]吕新娓，刘丽萍，孙燕.黄土地区高速公路改扩建病害机理及防治研究[J].黑龙江科技信息，2011（32）：324.

[5]王选锋.过湿性黄土路基的处理技术及病害防治研究[J].土工基础，2009（5）：12-13+54.