湿陷性黄土处理对策

湿陷性黄土地区公路工程设计措施及处理对策1、湿陷性黄土分布及工程地质分区我国湿陷性黄土主要分布在山西、陕西、甘肃的大部分，河南西部和宁夏、青海和河北部分地区。

除此，新疆、内蒙、山东、辽宁和黑龙江也有湿陷性黄土分布，工程地质分区及代号为；○Ⅰ、○Ⅱ、○Ⅲ、○Ⅳ、○Ⅴ、○Ⅵ、○Ⅶ﹝见《湿陷性黄土地区建筑规范》附录A《中国湿陷性黄土工程地质分区略图》﹞。

河南省湿陷性黄土主要分布在三门峡盆地、伊洛河盆地。

孟津、偃师、巩义、上街、荥阳、郑州、新郑、禹州及太行山前部分地区﹝见《公路工程地质》14卷《论河南地区黄土及其公路病害》文章中《河南地区黄土地理环境分布图》﹞。

依《中国湿陷性黄土工程地质分区略图》，三门峡盆地黄土属○Ⅲ区关中地区黄土东端部，其湿陷厚度大，多为自重湿陷性Ⅱ-Ⅲ级场地。

其它地区黄土属○Ⅴ区河南地区黄土，其湿陷厚度小，多为非自重Ⅰ级场地。

2、黄土地层划分黄土地层划分表3、湿陷性黄土工程性质湿陷性黄土是一种浅黄色、褐黄色，以粉粒为主结构较松散的非饱和欠压密粉土，具有大孔隙和垂直节理，在天然湿度下，其压缩性较低，强度较高，但遇水侵湿时，土的强度显著降低，在附加压力或附加压力与土的自重压力下引起的湿陷变形，是一种下沉量大，下沉速度快的失稳性附加变形﹝当单位厚度的土样在该试样深度处上覆土层饱和自重压力作用下产生湿陷变形为自重湿陷﹞，诱发路基和构造物病害，特别是自重湿陷性黄土。

在地形起伏多变，地表径流容易汇集的地方，其土质松散，垂直节理发育的黄土中易形成漏斗状、竖井状、串珠状潜蚀陷穴和暗穴不良地质现象，是潜在的路基病害。

4、湿陷性评价4.1湿陷性的判定当湿陷系数δs＜0.015时定为非湿陷性黄土；当湿陷系数δs≥0.015时定为湿陷性黄土。

当湿陷系数δs≥0.015时，应做自重湿陷性试验﹙δzs为自重湿陷系数），δzs≥0.015定为自重湿陷性黄土。

4.2湿陷程度湿陷性黄土的湿陷程度，可根据湿陷系数值δs的大小分为以下三种：当0.015≤δs≤0.03时，湿陷性轻微；当0.03＜δs≤0.07时，湿陷性中等；当δs＞0.07时，湿陷性强烈。

4.3湿陷性黄土地基的湿陷等级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因素按《湿陷性黄土地区建筑规范》﹝GB50025-2004﹞表4.4.7判定。

表4.4.7 湿陷性黄土地基的湿陷等级判定﹡注：当湿陷量的计算△s ＞600mm ，自重湿陷量的计算值△zs ＞300mm 时，可判为Ⅲ级，其它情况可判为Ⅱ级。

5、公路工程设计措施及处理对策依《湿陷性黄土地区建筑规范》﹝GB50025-2004﹞、《公路路基设计规范》﹝JTGD30-2004﹞、《公路桥涵地基与基础设计规范》﹝JTGD63-2007﹞及《公路隧道设计规范》﹝JTGD70-2004﹞，并结合多年工程设计回访情况，提出对湿陷性黄土地区公路工程设计措施及处理对策如下： 5.1桥涵工程﹝含立交及通道﹞ 5.1.1桩基础①在湿陷性黄土厚度等于或大于10米的场地，往往采用桩基础。

对自重湿陷性黄土场地，除不计自重湿陷性黄土层内的桩长按饱和状态下的正阻力外，尚应扣除桩侧的负摩擦力﹝钻、挖孔桩取负10-15kPa ﹞；对非自重湿陷黄土场地，当自重湿陷湿陷量的计算量的计算值小于70mm 时，单桩竖向承载力的计算应计入湿陷性黄土层内的桩长按饱和状态下的正阻力。

依据规范查表取桩端承载力及桩侧摩阻力时，其液性指数均应按土的饱和状态下的液性指数，可按下式计算：r P rL L PS eW D I W W -=-式中：Sr —土的饱和度，可取85％；E —土的孔隙比； Dr —土粒相对密度；W L 、W P —分别为土的液限和塑限含水量，以小数计。

②在非自重湿陷性黄土场地，桩端应支承在压缩性较低的非湿陷黄土层中；在自重湿陷性黄土场地，桩端应支承可靠的岩﹝或土﹞层中。

5.1.2 扩大基础①工程类型当墩、台采用扩大基础﹝浅基础﹞时，应根据其工程重要性、结构特点、受水浸湿后的危害程度和修复的难易程度，分为A 、B 、C 、D 四类。

A 类：20米及以上的高墩台和外超静定桥梁；B 类：一般桥梁基础，拱涵；C类：一般涵洞及倒虹吸；D类：桥涵附属工程。

②工程设计措施及处理对策工程设计措施及处理对策应根据湿陷性黄土地基的湿陷等级、结构物工程类型和水流特征，按《公路桥涵地基与基础设计规范》﹝JTGD63-2007﹞表4.6.6，采取相应的工程设计措施及处理对策，以满足沉降控制的要求。

表4.6.6 湿陷性黄土地区地基处理的措施注：表中①、②、③、④处理措施编号，各编号所代表的处理措施如下：①墩台基础采用明挖挖除湿陷性黄土、沉井或桩基，置于非湿陷性黄土层中；②采用强夯法或挤密桩法，并采取防水和结构措施；③采取重锤夯实和换填灰土垫层，并采取防水和结构措施；④地基表层夯实。

5.2 隧道工程5.2.1基于湿陷性黄土地质年代为第四纪全新世﹝Q4﹞和上更新世﹝Q3﹞，则公路隧道围岩分级应依据《公路隧道设计规范》﹝JTGD-2004﹞表 3.6.5《公路隧道围岩分级》，按ⅴ级围岩的复合衬砌的设计参数设计与施工，见表8.4.2-1 和表8.4.2-2。

应注意在因节理切割而形成的不稳定部位和覆盖层薄、地层稳定性差时，要加强支护或采取辅助工程措施。

5.2.2位于隧道附近地表的冲沟、陷穴、裂隙应回填、铺砌，并设置地表水的引排设施。

5.2.3洞门设计应考虑地表冲刷防护。

对端、翼墙地基应采取灰土换填夯实措施。

5.3 路基工程5.3.1在填方路堤遇水浸湿时，土的强度显著降低，在附加荷载﹝指填土及车辆荷载﹞或附加荷载与土的自重压力下常引起湿陷变形，导致路基塌陷或裂缝病害。

对此，应根据路堤填高、受水浸湿的可能性及湿陷后的危害程度和修复的难易程度，按《公路路基设计规范》﹝JTGD30-2004﹞表7.9.4-2确定湿陷性黄土地基处理深度。

表7.9.4-2 湿陷性黄土地基处理深度处理方法原则：对于湿陷等级为Ⅰ-Ⅱ级非自重湿陷性黄土和Ⅰ级自重湿陷性黄土，可采用重锤夯实或冲击碾压；Ⅱ级以上自重湿陷性黄土，可采取强夯、挤密灰土桩、沉管CFG 桩或孔内深层强夯等方法。

农田灌溉可能造成黄土湿陷时，可对路堤两侧坡脚外5-10米范围内作表层加固防渗处理或设侧向防渗墙。

5.3.2位于冲沟源头路基，且其纵坡大时，下切侵蚀和向源侵蚀强烈，这将掏空边脚致使路基坍塌和边坡滑动。

对此，可采取以下处理设计方案：①改变沟底纵坡，以控制冲沟流水不发生冲刷。

如沿冲沟分段设置陡门水井、缓水台、急流槽等消能设施；②对沟底纵坡大的冲沟，为减轻或防止冲刷，可对冲沟进行铺砌加固。

对冲沟源头，可酌情采用挡墙或桩板支挡结构。

5.3.3对危害路基稳定的黄土陷穴应在查明其范围、埋深、形态、跨度及连通性情况后，酌情采用以下相应方法：明陷穴：采用回填夯实；暗穴埋深浅：采用明挖回填夯实；暗穴埋深大：采用支撑开挖回填夯实；暗穴小而直：采用灌砂；暗穴大而深：采用灌砂或灌浆，灌浆时应查明其连通情况，并堵塞处理范围以外出口。

除此，为预防陷穴发生，对流向陷穴的地面水，应采取拦截引排措施；对堑顶裂缝和积水洼地应填平夯实。

5.3.4填方路堤断面形式及坡率设计，应依其填高及降雨量大小和形式，按照《公路路基设计规范》﹝JTGD30-2004﹞表7.9.2有关规定：表7.9.2 路堤断面形式及边坡坡率应当指出：对填高大于30米路堤，宜于桥梁方案相比较，并按照《公路路基设计规范》﹝JTGD30-2004﹞3.6节规定进行个别设计。

路堤边坡形式及坡率应根据路堤本体及地基土的工程性质、坡高、公路等级，采用力学分析法经稳定计算确定，并结合所处地形、地层及水文等不同条件论证采用。

5.3.5挖方路基①路堑边坡形式，应根据黄土类别及其均匀性、边坡高度按《公路路基设计规范》﹝JTGD30-2004﹞表7.9.3-1确定：表7.9.3-1 路堑边坡形式及适用条件高速公路和一级公路采用台阶式。

边坡小平台宽度2.0-2.5米，边坡大平台宽度应根据稳定计算确定，宜为4-6米。

截水沟、排水沟及边沟应强化防渗措施。

②挖方边坡高度不超过30米时，其坡率设计应根据黄土的地貌单元、时代成因、构造节理、地下水分布、降雨量、边坡高度、施工方法，并结合自然或人工稳定边坡坡率，按《公路路基设计规范》﹝JTGD30-2004﹞表7.9.3-2确定。

③路堑边坡高度大于30米时，应与隧道方案比选。

路堑高边坡应按照《公路路基设计规范》﹝JTGD30-2004﹞3.7节规定进行个别设计，路堑边坡形式及坡率应根据土的工程性质、自然坡面的稳定情况及附近已建工程的边坡稳定性进行分析，采用力学分析法经稳定性验算确定。

设有大平台的深路堑，除必须对全高边坡作稳定验算外，还应对大平台毗邻的上下分段边坡作局部稳定验算。

5.3.6路基挡墙路基挡墙地基为湿陷性黄土时，其设计措施及处理对策应视挡墙所要求的承载力基本容许值、场地湿陷等级及地形条件，酌情采用重锤夯实、灰土垫层、强夯及灰土挤密桩或沉管CFG桩复合地基处理。

参考资料1《湿陷性黄土地区建筑规范》﹝GB50025-2004﹞2《公路路基设计规范》﹝JTGD30-2004﹞3《公路桥涵地基与基础设计规范》﹝JTGD63-2007﹞4《公路隧道设计规范》﹝JTGD70-2004﹞5《路基》﹝第二版﹞交通部第二公路勘察设计院6《公路工程地质》14卷《论河南黄土及其公路病害》7《工程地质手册》﹝第四版﹞。