黄土地质上公路地基的加固处理分析

黄土地质上公路地基的加固处理分析摘要：随着我国经济和社会的发展，西北地区黄土地质上的公路越来越多，在黄土地质基础上修建构筑物，常出现地基下沉等病害，严重影响公路的安全并造成严重的经济损失和社会影响。本文在全面了解黄土地质的特性基础上，针对不同的高等级公路路基类型，提出了黄土地质公路地基的加固处理方法，为黄土地质处理工程提供有价值的参考。关键词：黄土地质；公路地基；加固处理黄土地质大多分布于黄河中游地区。黄土的孔隙比一般在1.0左右或更大，由于在颗粒间其有较大的结构强度，故在天然干燥的状况下可承受一定的荷重，承载力较高，变形量也较小。黄土受水浸湿后，在自重或一定荷载作用下，土的结构迅速破坏而产生显著的附加下沉，以致其上的公路路基受损。因此，对黄土地质地区高等级公路地基处理进行研究具有一定的理论及实际意义。1黄土地质的变形分类与特征1.1沉陷黄土是颗粒状的松散体，随自然条件和时间的变化而产生物理力学性质的改变，从而发生体积变化，如发生压缩、膨胀、湿陷等【1】。另外边界条件的改变，如路堤基底的沉陷和原有山坡的滑移也是沉陷的原因之一。从人为因素讲，设计是否合理，填筑质量好坏，是发生沉陷的最重要因素。沉陷可分为整体沉陷和局部沉陷。局部沉陷是由于施工质量不均匀，或边界条件不一致造成的【2】。目前由于施工技术的提高，质量检验制度的严格，使路基的总沉降量控制在数厘米之内，预留沉陷量大幅度减小，按路基高度的百分数预留沉陷量的做法也在逐渐改变。但不均匀沉陷问题正在引起重视。1.2坍塌坍塌是路堤边坡的一种黄土地质常见的变形现象，往往与堤面积水泡软路基，或坝式路堤蓄水后造成坡角软化而使上部坍落。坍塌严重者会波及路面，影响公路行车。由于路堤堤坡较陡，坍塌较易发生。为避免坍塌，主要应做好排水工程【3】。1.3滑坡滑坡是填土路堤沿一定的软弱层局部或整体失稳滑动的现象，这是填土路堤危害严重的一种变形破坏类型。造成滑坡主要原因是设计不合理及施工不当。从剖面上看，路堤滑坡可分三种类型：沿坡内某软弱面的滑动，沿路堤基底滑动，切割基底的滑动。为避免滑坡产生，应对路堤进行稳定性验算，作好基底处理，施工时土体应层状压实，土壤粘粒含量不宜太高。1.4冲蚀冲蚀是大气降水冲刷坡面形成的，形态上表现为冲成沟槽，或形成片蚀。当坡面有软弱带植物根系孔时，易发展形成陷穴或落水洞，危及路堤稳定性。经验表明，高路堤应做好路基路面排水系统，将地表水直接排入沟道，在坡面种植草皮和灌木。当堤坡植被覆盖率大于90%时，坡面冲蚀作用几乎消失。2黄土地质公路地基的加固处理方法黄土地质的地基加固处理方法的主要目的是消除黄土的湿陷性，常用的如下：2.1黄土冲沟沟壁沟底土体开挖在自然降雨和水流的作用情况下，黄土冲沟沟侧土体容易剥落，滑塌，因此沟底一般均有松散的堆积物，堆积黄土孔隙率大，可压缩性高。具有较大的湿陷性，若直接填筑路基，这部分路基在施工后沉降较大，容易引起病害，因此，设计要求清除沟壁的不稳定土体及因滑坡而形成的沟底松散堆积层，开挖至密实土体后，再开挖台阶，夯实基底，填筑路堤。由于黄土具有直立性，因此黄土冲沟局部沟壁陡立，可能较为密实和稳定。在以往的公路设计中，对于陡立的沟壁均很少处理。实践证明，由于新填黄土与原陡立黄土很难结合，施工完成后，由于路基的不均匀沉降，容易沿沟壁出现横向裂缝，路面水分沿裂缝下渗，造成路基过早破坏，因此设计要求陡立的沟壁同样开挖，且台阶宽度不小于0.75m，台阶高度不大于3m，这样使新填黄土与原沟壁以阶梯形式结合，使不均匀沉降逐步消除或减弱，有效地解决了高填土路堤的裂缝问题。出于同样原因，设计要求在填筑黄土路堤前，清除沟内孤立土包，对沟底地面削高填低，整平碾压，然后按规范规定分层填筑、碾压。2.2黄土陷穴处理黄土地质在地表水流的冲蚀和溶蚀下，很容易形成黄土陷穴。路线经过的黄土沟壁及黄土耕地内，分布有较多的黄土陷穴，其大多呈漏斗状，竖井状，个别为串珠状，深度20m~30m左右。路基附近及路堤底部的黄土陷穴若不进行处理遇水容易进一步发展，造成局部路段路基进一步下沉，塌陷，因此黄土陷穴对路基的危害性很大，在设计中对路基上游50m，下游30m的范围内的黄土陷穴，逐个进行详细的调查，查看其大小、深度、范围、类型、发育形态等，分析其形成的原因及其对路基的危害程度，选择采用不同的工程措施来解决处理。对于离沟壁较近的黄土陷穴，尽量在开挖沟壁的过程中予以挖除；对于离沟壁较远的黄土陷穴，则逐个进行处理；明陷穴及埋藏较深的暗陷穴，采用开挖回填的方法进行处理；竖井状及深陷穴，由于不好开挖，采用灌泥浆及砂浆的方法来处理，另外，对路基处20m~30m范围内的地表裂缝，积水洼地，分别整平夯实，同时作好排水设计，以避免黄土陷穴继续发育。2.3强夯黄土的湿陷性层厚、范围大，不宜采用预浸水法及换填法，换填法只能在涵洞、挡土墙等构造物基底的局部地段采用。利用石灰桩可以消除黄土的湿陷性，提高地基承载力，但施工复杂造价高，也不宜大面积使用。一般通过加强夯实，提高地基压实度来消除地基黄土的湿陷性。实践证明，利用压路机对黄土填料进行分层压实时，压实度有一定的差异，如果采用强夯机和冲击压实机具对压实后的路基进行处理，路基仍然有较大的沉降量，局部地方可过20cm以上。这是因为压路机的有效压实深度是有限的，其对深层土体的作用不大，施工后土体逐渐固结，仍然存在潜在的沉降，因此对高填土采用普通压实和强夯相结合和的方法来加固地基。强夯法的基本原理是：土体在巨大的冲击作用下，土中产生很大的应力和冲击波，致使土中孔隙压缩，土体局部液化，夯击点周围一定范围内产生裂缝，形成良好的排气通道，土中的孔隙水(气)顺利溢出，土体迅速固结，从而降低了一定深度范围内土体的压缩性，提高了地基的承载力。强夯法在工业与民用建筑的地基处理中得到了广泛的应用，取得了良好的效果，其加固地基的有效深度在5m以上，可以消除深层黄土的湿陷性。2.4边坡防护高填土路堤因填土高，边坡汇水面积大，路基边坡容易遭受水流的冲刷使坡面形成沟槽，同时，黄土填筑的路基在坡面雨水的反复作用下，容易剥落或滑塌。因此对黄土填筑的高填土路堤边坡进行全坡面防护，边坡防护采用工程措施与植物措施相结合，在坡面上采用浆砌片石拱形骨架护面，骨架内种草，这样不但稳定了路基边坡，而且美化了路容。在加固中，应根据不同地段黄土的不同性质，结合路基填挖情况，对黄土的湿陷性及黄土地基选取最佳工程措施来处理，保证路基安全与稳定，为路面提供坚实的基础。参考文献：[1]胡晋渝．浅谈高速公路路基压实度的控制[J]．山西建筑，2009，(8)：55-56．[2]徐培华高等级公路路基路面施工质量控制技术[M]．北京：人民交通出版社，2010：14-16．[3]徐至钧.强夯和强夯置换法加固地基[M].机械工业出版社，2009：22-23.