濕陷性黃土路基不均勻沉陷成因分析及處治方法

彭曉磊

【摘要】濕陷性黃土，土質(zhì)疏松，存在大孔隙和裂隙，透水性好，遇水就呈現(xiàn)出松散狀態(tài)，在土壤含水率接近飽和狀態(tài)下，地基完全喪失了均勻的承載力，對房屋和道路、構(gòu)筑物造成不均勻下沉，導(dǎo)致基礎(chǔ)和建筑主體裂縫，甚至結(jié)構(gòu)上的破壞。本文首先對黃土的濕陷性做了概述，然后分析了濕陷性黃土路基不均勻沉陷成因，最后詳細闡述了濕陷性黃土路基不均勻沉陷的處治方法。

【關(guān)鍵詞】濕陷性黃土；路基；不均勻沉陷；強夯；加固

一、黃土的濕陷性概述

黃土的濕陷性是一個多因素綜合作用的結(jié)果，直接原因是架空孔隙和支架孔隙，水和壓力是出現(xiàn)濕陷沉降的必要條件。

（一）水對黃土濕陷性的影響

水的浸入是黃土濕陷的先決條件。不同的浸水量產(chǎn)生不同的濕陷量。通過研究表明，不同的黃土性質(zhì)，使得上述限制也不盡相同。在一些水穩(wěn)性較強的濕陷性黃土地區(qū)，只有在較大的壓力和增濕量條件下才能使得濕陷發(fā)生，黃土的抗剪強度隨濕度增加而緩慢降低。因此，在非飽和浸濕區(qū)內(nèi)，土體所發(fā)生的沉降變形很小。而在一些黃土水穩(wěn)性很差的地區(qū)，即使很少量的水分也會使得土體的抗剪強度發(fā)生驟減，導(dǎo)致非飽和增濕區(qū)不僅難以限制濕陷的發(fā)生，反而參與并加劇濕陷的發(fā)生與擴張。因此，在該土質(zhì)條件下，當發(fā)生浸水量很少或是小面積的浸水時，也會迅速的產(chǎn)生明顯的濕陷沉降變形。

（二）水壓力對黃土濕陷性的影響

研究表明，在水壓力不同的條件下，即使是同等增濕所產(chǎn)生的沉降變形也不同。

在小的水壓力下，要達到一定的沉降變形需要較高的增濕量。研究發(fā)現(xiàn)，在一定范圍內(nèi)，黃土的濕陷性呈現(xiàn)出逐漸增強的趨勢，但隨著浸水滲透時間的延長，土層的濕陷敏感性會逐漸減弱。因此，在施工設(shè)計中，選擇采用較低荷載的路基路面是降低黃土濕陷性的一種有效方法。

在大的水壓力下，隨著黃土含水量的不斷增大，黃土的濕陷性會逐漸減弱。因此，在施工中，預(yù)浸水法是一種消除地基濕陷性的有效方法。

（三）土壓力對黃土濕陷性的影響

不同類型的黃土要產(chǎn)生濕陷，所要求的濕度和壓力都不盡相同。在濕陷敏感性較強的土質(zhì)條件下，即使上覆飽和土自重壓力很小，在增濕量很小的條件下，也能產(chǎn)生非飽和濕陷。在濕陷不敏感的一些黃土地區(qū)，即使有較高的濕度和壓力，也難以產(chǎn)生自重濕陷。

二、濕陷性黃土路基不均勻沉陷成因分析

（一）路基壓實度不足

在施工過程中，由于路基填料不好，加之同一層內(nèi)土方的鋪筑厚度沒有嚴格控制在壓實機械實際的壓實范圍之內(nèi)，填筑厚度超出壓實機械有效壓實范圍的路基填土，達不到壓實要求。

因此路基填筑施工過程應(yīng)嚴格按照分層攤鋪、分層灑水、分層碾壓、分層檢測的程序進行。最大攤鋪厚度不宜超過30cm，填料厚度過大易造成填料底部達不到壓實要求，填料攤鋪后應(yīng)用平地機或推土機配合人工整平，確保壓實平衡。路基填筑灑水時應(yīng)確保均勻，保證土質(zhì)含水量在最佳含水量±1%之內(nèi)。

（二）路基排水不暢

導(dǎo)致雨水滲透路基黃土達到一定含水量并且在自重壓力或附加壓力作用下才會發(fā)生濕陷。由于黃土地區(qū)地下水位較低，對路基影響不大，因此路基沉陷便與降雨有很大的關(guān)系。排水設(shè)施設(shè)置不當或出現(xiàn)破損滲漏、雨季兩側(cè)山坡徑流水滲入路基工作區(qū)、填方路基邊坡降雨入滲都會使路基填土含水量增加，強度降低，增大了路基沉陷發(fā)生的概率。

三、濕陷性黃土路基不均勻沉陷的處治方法

（一）防治路基不均勻沉陷的技術(shù)措施

1、灰土或素土墊層

這是施工中最常見的淺層濕陷性黃土地基處治方法。該法施工簡易，地基處理效果顯著。在施工中，首先按照工程設(shè)計要求將路基下的濕陷性黃土層部分或全部挖除掉，通常挖深為 1 m～3 m，再使用灰土（三分石灰七分土）或素土對其進行分層夯填、壓實至設(shè)計要求。

2、重錘夯實及強夯法

重錘夯實法是一種消除淺層黃土濕陷性的常用方法。根據(jù)工程實例，使用范圍為5kN～40kN 范圍內(nèi)的重錘，落高范圍在 2.5 m ～4.5 m 之間，在最佳含水量的情況下，可有效消除 1.0 m ～ 1.5 m 深度內(nèi)黃土層的濕陷性。強夯法則是一種常見的消除較深土層濕陷性的方法。根據(jù)工程實例表明，使用 100kN～200kN 范圍內(nèi)的重錘，自由落高范圍為 10 m ～20 m 之間錘擊兩遍，能有效消除4 m～6 m 范圍內(nèi)土層的濕陷性。當在施工中確定采用該兩種方法時，均需事先進行夯擊試驗，取得進行夯擊所必需的夯點、錘擊數(shù)、夯沉量等數(shù)據(jù)，確保地基處理質(zhì)量和施工效果。

3、土工筋帶

土工筋帶也是一種新型土工建筑材料。它是以高強度復(fù)合材料為骨架，外部覆蓋了高分子聚合塑料而制成的一種復(fù)合拉筋帶，它經(jīng)過特殊處理，具有抗老化、防腐蝕、耐酸堿及強度大等特點。土工筋帶在生產(chǎn)過程中，加入了一定量的抗老化劑及抗氧化劑，使拉筋帶的紫外線屏蔽效應(yīng)顯著增強，遠遠優(yōu)于其他種類的拉筋帶，且有良好的抗彎疲勞性能和優(yōu)良的化學穩(wěn)定性，酸、堿、鹽對其對無法起到任何破壞作用。土工筋帶的斷裂強度可達 220Mpa，完全滿足路基工程施工要求，克服了普通塑料帶無法解決的弱點。此外它還具有經(jīng)濟實用，便于施工等特點。它的作用原理是在填土之后，土體和拉筋帶之間的摩擦力改善了土的物理力學性質(zhì)，而使得填土和拉筋帶結(jié)合成為一個整體，阻止了土體滑移并且在路基沉陷過程中形成連續(xù)沉陷，從而可防治路基不均勻沉降病害的發(fā)生。

4、臺背壓漿

橋涵臺背填土完成以后，在臺背一定長度和寬度范圍內(nèi)以一定壓力和間距壓注水泥漿液或雙液漿，漿液在壓力的作用下向土體一定范圍內(nèi)進行擴散，可以填充土體空隙，同時，漿液還可以改善土體力學性能，形成半剛半柔結(jié)構(gòu)，起到過渡作用，從而起到防治橋頭跳車的效果。

5、石灰土或二灰（石灰與粉煤灰）擠密樁

在濕陷性黃土層較厚的地區(qū)，擠密樁是一種消除黃土層濕陷性效果顯著的施工方法，主要適用于消除 5 m ～10 m 深度內(nèi)地基土的濕陷性。該法的原理在于通過擠密的方法來破壞黃土的松散大孔結(jié)構(gòu)，從而達到消除濕陷性的目的。在施工中，首先采用打入樁、沖鉆或爆擴等方法成孔，再將石灰土或是二灰料分層夯填、壓實成樁。

（二）濕陷性黃土的邊坡加固

黃土的邊坡防護是黃土地區(qū)公路建設(shè)中的一個關(guān)鍵問題。如不能及時有效地對黃土邊坡進行科學防護，不僅容易造成水土流失，還會危及工程安全。常用的邊坡防護方法有直接植草防護、拱式砌石或漿砌片石結(jié)合植草防護、六角形預(yù)制塊邊坡防護及土工網(wǎng)植被防護等，各自有各自的優(yōu)缺點。

1、直接植草防護

具有方法簡單、施工方便、成本低廉的優(yōu)點。在黃土地區(qū)，直接植草防護容易受風吹雨淋等因素的影響，在沒有加筋處理的情況下，在暴雨和徑流的沖蝕下容易導(dǎo)致坡面破壞，可靠度極低。

2、拱式砌石或漿砌片石結(jié)合植草防護

由于施工繁瑣、速度慢、勞動強度大、造價高等缺點不宜推廣應(yīng)用。

3、六角形預(yù)制塊防護

六角形預(yù)制塊中間空格面積較小，最大限度地減小了坡面防護對植草綠化的依賴性，難以產(chǎn)生太嚴重的沖蝕現(xiàn)象，目前應(yīng)用較多。

4、土工網(wǎng)植被防護

為了滿足護坡和綠化的要求，近年來采用土工網(wǎng)與植被結(jié)合的方法較多。以免受雨水的直接沖擊。該方法的優(yōu)點是造價較低，施工方便，能滿足一定的護坡綠化要求。但可靠度較低，在暴雨的沖刷下容易產(chǎn)生沖溝。

參考文獻

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