湿陷性黄土路床强度和压实度施工关键性技术研究与应用

湿陷性黄土路床强度和压实度施工关键性技术研究与应用
发布时间：2021-10-11T03:46:22.753Z 来源：《城镇建设》2021年5月14期作者：王浩
[导读] 天然黄土在上覆土的自重压力作用下，或在上覆土的自重压力与附加压力共同作用下，受水浸湿后土的结构迅速破坏而发生显著附加下沉，称为湿陷性黄土。

王浩
北京城建七建设工程有限责任公司北京 100020
摘要：天然黄土在上覆土的自重压力作用下，或在上覆土的自重压力与附加压力共同作用下，受水浸湿后土的结构迅速破坏而发生显著附加下沉，称为湿陷性黄土。

湿陷性黄土特性较明显，孔隙发育、结构疏松，在未受水浸湿时结构较稳定，一般强度比较高，当在一定压力下，受水浸湿后会产生明显的附加下沉，强度降低。

湿陷性黄土在我国北方分布较广，湿陷性黄土的不均匀沉降后会对道路结构产生的裂缝等破坏作用，对此设计及现场施工针对湿陷性黄土的特性主要采用冲击碾压和灰土换填的技术方法对路基进行加固和隔水处理，以上做法在工程实际应用中效果显著。

关键词：湿陷性黄土；路基处理；灰土换填
1、湿陷性黄土特性
湿陷性黄土是一种特殊性质的土，黄土在一定压力作用下,受水浸湿后结构迅速破坏而产生显著附加沉陷性能，称为湿陷性，湿陷产生的根本原因是黄土具有明显的遇水连接减弱，结构趋于紧密的有利于湿陷的特殊成分和结构。

衡量黄土湿陷程度的指标为“湿陷系数”，当湿陷系数小于0.015时，定为非湿陷性黄土;当湿陷系数大于或等于0.015时，定为湿陷性黄土心。

故在湿陷性黄土场地上进行建设，应根据建筑物的重要性、地基受水浸湿可能性的大小和在使用期间对不均匀沉降限制的严格程度，采取以地基处理为主的综合措施，防止地基湿陷对工程产生危害。

2、湿陷性黄土地基处理关键技术
针对湿陷性黄土的遇水沉降的特性，地基主要处理方法有消除地基的全部或部分湿陷量或者是将基础设置在非湿陷性土层上；非自重湿陷性黄土场地，应将基础底面以下附加压力与上覆土的饱和自重压力之和大于湿陷起始压力的所有土层进行处理，或处理至地基压缩层的深度；自重湿陷性黄土场地，对一般湿陷性黄土地基，应将基础底面以下湿陷性黄土层全部处理掉；非自重湿陷性黄土场地，处理深度不应小于地基压缩层深度的2/3，且下部未处理湿陷性黄土层的湿陷起始压力值不应小于100Kpa；自重湿陷性黄土场地，处理深度不应小于基底下湿陷性黄土层的2/3，且下部未处理湿陷性黄土层的剩余湿陷量不应大于150mm；
表2-1湿陷性黄土地基处理方法
方法名称适用范围可处理的湿陷性黄土层厚度（m）
垫层法地下水位以上 1~3
强夯法 Sr≤60%的湿陷性黄土 3~12
挤密法 Sr≤65%，w≤22%的湿陷性黄土 5~25
预浸水法失陷程度中等~强烈的自重湿陷性黄土场地地表下6m以下的湿陷性土层
注浆法可灌性较好的湿陷性黄土现场试验确定
根据上表，结合地勘情况和实际施工条件，本工程主要采用垫层法（三七灰土换填）和强夯法（冲击碾压）对道路路基进行处理。

3、工程实例
3.1工程概况
本工程为城市主干路，规划红线宽度为60m，双向六车道，全长5857.377m，定线起止桩号为K0+000～K5+855.877。

路面结构设计年限为15年，路基工后沉降小于等于30cm，路基顶面回弹模量要求不小于35MPa。

3.2施工工艺
本工程沿线普遍分布有薄厚不一的填土,埋深约0.4m~8.5m。

主要呈稍密~中密状态,力学强度低,土质很不均匀,变形大,不宜直接做为路基持力层使用,需对素填土进行加固和隔水处理,基底土层可采用冲击碾压加固密实。

本工程路堤段主要采用冲击碾压的方法对开挖后的原始路基进行碾压夯实；路堑段主要采用冲击碾压的方式对原状土进行夯实然后做三七灰土隔水层，之后进行素土回填至路面结构，以上压实系数均要求不小于0.94。

在对原始路基进行夯实的基础上，灰土层在原状土和上层结构之间作为隔水层起到隔水的作用，防止自然水下渗到湿陷性黄土层造成地基的沉降。

（1）零填方
对于零填方段，该区段不需要进行开挖作业，地表以下为杂填土居多，此地层土质不均匀、力学性能低。

因此，先清除表层耕织土后，再进行冲击碾压至路面结构层以下50cm，压实度不小于94%，采用强夯法对地基进行夯实处理；然后再分层回填三七灰土至路面结构层，压实度不小于95%；灰土层作为隔水层对不稳定的土层起到一个保护作用，防止原始土层浸水后产生不均匀沉降。

（2）挖方路段
挖方路段平均地势较高，挖方段的开挖深度为1~5m不等，此区段拟采用垫层法和强夯法相结合的手段进行路基处理；挖方路基施工前，先清除表层耕织土后再开挖，挖至路面结构层以下50cm后进行冲击碾压，压实度不小于94%，碾压范围超出坡脚3m，然后再分层回填三七灰土至路面结构层，压实度不小于95%，灰土垫层处理范围应超出坡脚不小于1m；在杂填土层和湿陷性黄土层压实度饱和状态下，灰土层作为隔水层防止湿陷性土层遇水产生附加沉降，从而避免上部结构产生质量破坏；
（3）填方路段
填方段平均地势较低，需回填土至设计结构底。

因此在填方之前需要对原地基进行夯实处理，保证原状土的压实饱和度；填方路基施工前，根据原有地平线应清除表层土50cm，然后对基底土层进行碾压，压实度不小于94%，加固后再分层回填碾压50cm三七灰土，每层回
填厚度不大于30cm，压实度不小于95%。

灰土垫层压实系数满足设计要求后使用素土分层回填、逐层碾压填筑至路面结构层底面，素土的压实度应满足路基填料最小强度、最大粒径及压实度的要求。

回填土和原状土之间的灰土层作为隔水层对原状土起到保护作用，上层的素土作为非湿陷性黄土在达到压实度后完全可以避免地表水对该层产生的沉降后果；
（4）骨料要求
填方路基填料应满足相关规范要求，宜选用级配较好的砾类土、砂类土等粗粒料作为填料，最大粒径应小于100mm。

强膨胀土、泥炭、淤泥、冻土（及含冰的土）、易溶盐超过允许含量的土以及液限大于50％、塑性指数大于26的细粒土等不得直接用于填筑路基。

此外，为保证路基的强度，压实度标准不得低于规范规定值。

（7）冲击碾压施工工艺
1）冲击碾压清表前需对场地进行平整，地下墓穴、水井等处理完毕；
2）需碾压的场地在清表后用平地机对作业面进行清理、整平，压路机碾压；
3)测量放线，标出控制轴线和场地边线；埋设观测点标志，碾压前观察沉降标志的标高，并做好记录；
4)冲击碾压前对观测点进行压实度检测，经检查压实度达到90%后方可进行冲击碾压作业； 5）检测冲击碾压前的路基含水量，并保证最佳含水量在4%范围内，根据现场实际情况进行晾晒或者洒水处理； 6）冲击碾压机械速度控制在10~15Km/h之间，从路基的一侧向另一侧转圈碾压； 7）冲击碾压顺序应符合“先两边，后中间”错轮进行，轮迹覆盖整个路基表面为冲碾一遍；
8)碾压过程中严格控制路基含水量，如果出现“橡皮土”而无法冲实，需将“橡皮土”全部挖走用素土换填压实后方可继续作业；
9)冲碾过程中应注意冲击波峰，错峰压实，距离保持错位20-40cm。

冲击4-5遍后用刮平机整平然后改变方向继续碾压，最终压实度满足要求为止；
4、主要施工工艺技术要求
4.1技术质量要求
(1)填筑时，分层填筑，分层压实，不得采用倾填的方法，而且填筑路堤施工时要做好必要的沉降和稳定监测，并严格控制施工填料和加载速度。

软土地段路基安排提前施工，并尽量安排在非雨季。

(2)路基每层填筑压实质量按规定检验达到设计及验标规范要求后，方可进行下一层填筑施工，否则要求重新压实，对重新压实的土的检测点数量应增加一倍，直到合格为止。

(3)利用挖方土填筑施工前，对利用土进行土质试验，符合填土质量要求才能进行利用。

(4)路基成形，护坡道、碎落台经碾压后，及时施工排水沟。

排水沟采取临时和永久排水设施相结合的办法施工，在特殊地段应先在设计位置挖临时排水沟，防止雨水冲入路基。

(5)一般路段的填方区段土基下翻挖50㎝、零填方及挖方段路床下超挖50cm，基底土层采用碾压加固密实后，再分层回填三七灰土并碾压压实；填方路段的纵横坡坑洼处清除表层土后，当原地面纵横坡大于1:5时，应挖台阶处理，台阶宽度不应小于2m，每级台阶高度不宜大于40cm，台阶底向内倾斜2~4%，基底土层碾压加固密实后，再分层回填50cm三七灰土并碾压密实，回填时每层回填厚度不大于30cm，垫层压实系数不小于0.95。

5、结语
本文从实例工程出发，使用灰土隔水层的技术处理手段，有效隔离了湿陷性黄土地质与地表水的接触，有效的解决湿陷性黄土地基遇水沉降的施工难题。

了同时相比繁琐发杂的处理方案，无论是在结构安全、质量控制还是进度、经济效益方面都得到了很好的成效。

参考文献
[1]《湿陷性黄土地区建筑规范》（GB-50025-2004）
[2]《公路路基施工技术规范》（JTG F10-2006）
[3]《城镇道路工程施工与质量验收规范》（CJJ1-2008）
[4]《西北地区某市政道路湿陷性黄土地基处理问题探讨》甘肃科技2015（031）014。