湿陷性黄土路基处理与防治措施探讨

湿陷性黄土路基处理与防治措施探讨摘要：通过介绍黄土的各项物理参数、结构特征和各种力学性质，来分析黄土产生湿陷的主要原因，介绍了黄土湿陷性的评价方法及其湿陷程度的判断。分析并总结了处理黄土湿陷性的常用方法及不同的处理方法所适应的范围及各自的优缺点。根据黄土产生湿陷的主要原因—水，提出了针对黄土路基的防排水措施。为湿陷性黄土路基的设计和处理提供参考。关键词：黄土；湿陷性；处理方法；防排水措施1引言我国黄土分布面积约为63.5万平方千米，占世界分布总面积的4.9％左右，而湿陷性黄土又占了相当大的比例。湿陷性黄土由于其特殊的物理结构和力学特性，造成其在干燥情况下具有很高的强度；而受水浸湿后土的结构迅速破坏，强度也随之降低，引起路基的破坏。而湿陷性黄土在道路工程中又比较常见，因此本文针对黄土路基湿陷性提出了常用的处理方法，也针对黄土产生湿陷的外因—水，提出了防排水措施，以此来提高路基的稳定性和耐久性。2黄土的性质2.1黄土的物理力学性质黄土在干燥时具有较高的强度，而遇水后表现出明显的湿陷性，这是由黄土的特殊成分和结构决定的。黄土主要结构特征是具有明显的大孔性，结构疏松，孔隙度大，一般为33～64％。干容重与土的孔隙度有关，土的孔隙度越大，则干容重越小。干容重是评价黄土湿陷性的一个综合性指标，通常认为干容重越大，其湿陷性越小。黄土的抗剪强度c、φ值与黄土的湿度、结构关系密切。其内摩擦角（φ）为5°～31°，内聚力（c）为0～0.42×105pa。黄土的压缩性及抗剪强度受黄土的成因、结构、组成及气候环境等因素的影响，所以不同地区的黄土其压缩性及抗剪强度也有所差别。2.2黄土湿陷性评价2.2.1黄土的湿陷性（1）湿陷系数的确定。（2）湿陷性黄土地基的湿陷等级，应根据湿陷量的计算值和自重湿陷量的计算值来判定。3黄土地基的处理措施3.1地基处理湿陷性黄土路基处理的原理，主要是破坏湿陷性黄土的大孔结构，以便全部或部分消除地基的湿陷性，常用的处理黄土路基湿陷性的方法有以下几种：3.1.1浅层换填该方法主要适用于地下水位以上局部或整片处理，一般换填土多为灰土、素土、沙石等。具有施工简单，效果明显的优点。但只能对地基浅表层进行处理，处理深度一般为1m~3m，湿陷黄土路基常采用该方法处理。该法消除湿陷性的原理：换填土用于置换基础以下适当范围内的湿陷性土层，以降低路基的湿陷量，此外，换填土还可视为地基的防水层，以减少下卧层天然黄土层的浸水机率。但还必须考虑设置防排水设施，以防止地表水侧向侵入，危及路基稳定。3.1.2冲击压实该方法类似于强夯法，但基础处理深度相对较小，对于一般路段以及严重湿陷性黄土场地上填土高度3m的路段，使用冲击压实对湿陷性黄土作浅层处理，能有效地减少路基的工后沉降，保证路堤的整体稳定性，提高了路基的整体强度与均匀性，使地基满足承载力与稳定的要求，实践证明冲击压实的效率高，压实效果也较好。3.1.3强夯法强夯法亦称动力固结法，它是通过用重锤自一定高度下落夯击土层使地基迅速固结，以提高其强度，降低压缩性。该法设备简单，原理直观，适用广泛，加固地基速度快，效果好，投资省，特别是对非饱和土加固效果显著。该法适用于地下水位以上的湿陷性黄土，尤其适于处理土质结构不均匀、土质情况差异的地基，更为安全可靠。重锤夯击能增加土的密实度，减少或消除地基土的湿陷变形，并可提高地基承载力。一般采用100kn~200kn重锤；10m~20m落距夯击湿陷性黄土，可消除4m~8m深度内黄土的湿陷性。但是其缺点是施工时噪声和振动较大，易对周围建筑产生较大扰动，因此不宜在人口密集的城镇内使用。3.1.4挤密法常用的是灰土挤密桩法，它适用于处理地下水位以上湿陷性黄土，利用打入钢套管、振动沉管等方法成孔，然后在孔内填入一定厚度的灰土分层夯实而成。在成孔过程中将桩孔位置的土体全挤入周围的天然土体中，使桩周围一定范围内的土体在成孔和孔内填土夯密过程中得到挤密，从而消除桩与桩之间土体的湿陷性并提高其承载力。灰土桩在施工过程中应注意成桩顺序，成桩应间隔进行，避免一排一排向前施工，影响桩的挤密效果。3.1.5桩基法较常见的是cfg桩，它是水泥粉煤灰碎石桩的英文简称，桩体材料主要由碎石、砂、粉煤灰，与适量水泥和水拌制而成，桩体与桩间土体共同作用，组成cfg桩复合地基，加上桩顶褥垫层共同承受上部荷载。其加固处理机理主要为:桩体作用、排水固结作用以及垫层作用。这也是当前应用较多的桩基处理方法，如郑西高铁段位于陕西省西安市临潼区新丰镇至零口镇之间这一段就采用了这一方法，并取得了较好的处理效果。3.2防排水措施水是黄土发生湿陷的主要外在因素，因此合理完善的防排水措施也是必不可少的。内外兼治方能防止黄土的湿陷性在路基使用过程中产生各种危害。3.2.1地面排水（1）合理选定各种排水设施类型和出水位置，可利用边沟、截水沟等，将流向路基的坡面水和路基表面水分段截流，引入自然沟谷、荒地或低洼处，排离路基范围。（2）排水系统布置，力求水源就近排出，在尽可能的条件下避免不必要的汇集，力求简单，如受地下水影响，优先考虑地下排水设施，然后配合地面排水设施。（3）认真做好各种排水设施的相互衔接。（4）要特别注意施工阶段的防水，做好临时排水措施，设置相应设施来集水和排水。3.2.2地下排水（1）在基底设置足够的引水渗沟或支撑渗沟，在路堤上游设置截水渗沟，可有效避免病害的发生。（2）侧沟出水口应有足够长度，将水引出路基以外，防止水流冲刷边坡填土。（3）对于路堤基底渗水，利用天然砂砾排除，防止路基病害。4结语湿陷性黄土对路基的危害已经被工程人员所熟知，但是工程中大多只对黄土湿陷性进行处理，而忽视了对产生其湿陷的主要外因—水分的防治，因此无论是在施工阶段还是维护与保养阶段都要格外重视防排水措施，设计制定出好的排水措施，以此提高路基的结构稳定性和耐久性。参考文献［1］侯兆霞，刘中欣，武春龙.特殊土地基［m］.北京：中国建材工业出版社，2007.［2］李桂萍.浅析湿陷性黄土地基的处理［j］.科技情报开发与经济，2004，14（1）：228-229.［3］侯岩峰.基于强夯法处理湿陷性黄土路基的研究［j］.交通标准化，2005，（1）：99-106.［4］张利亚，董瑞强，夏志强，等.公路路基排水调查与设计浅谈［j］.内蒙古公路与运输，2003，（2）：23-25.［5］桂建乐.关于路基排水有关问题的探讨［j］.铁道建筑技术，2001，（4）：44-46.