湿陷性黄土路基处理技术措施

文章编号:1009 6825(2009)13 0276 02
湿陷性黄土路基处理技术措施
收稿日期:2009 01 04
作者简介:马海峰(1975 ),男,工程师,注册建造师,重庆市交通规划勘察设计院水运室,重庆 400067
马海峰
摘 要:通过山西晋侯高速公路的施工,归纳总结了湿陷性黄土的处理及预防措施,对采取强夯法处理湿陷性黄土地基
进行了详细介绍,探讨了黄土陷穴的类型及处理,积累了黄土路基施工经验。

关键词:湿陷性黄土,防治措施,强夯,黄土陷穴,处理措施中图分类号:U 416.1
文献标识码:A
1 工程概述
晋侯高速公路位于陇西黄土高原上,沿线沟梁相间,地势陡峻狭窄,山坡坡度30 ~60 ,山梁间冲沟多呈树枝状,施工区最高相对高差202m,最大挖土高度63m,最大填土高度90m 。

沿线自重湿陷性黄土分布广泛,形成了以黄土陷穴为主的多种不良地基。

本标段土石方施工的特点是高填深挖,且填筑材料主要为湿陷性黄土,处理不良地基并减轻黄土的湿陷性成为路基施工的首要任务。

2 湿陷性黄土及防治措施简介
黄土地基对建筑物的危害有其内因和外因,内因即黄土的湿陷性,在本工程中采用强夯的方法降低黄土的湿陷性,这也是目前最有效的方法;外因即水的作用,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。

在排水、防护、通道盖板涵工程中广泛使用土工防水布,基础换填5%水泥稳定砂砾层是减轻黄土湿陷性的有效措施。

3 强夯及现场质量控制3.1 强夯原理简介
强夯又称动力固结法,它是以8kN ~120kN (甚至2000kN)的重锤,8m~20m(有的高达40m),对土基进行强力夯击,利用冲击波和动应力,达到土基加固的目的。

实践证明,强夯的过程中,土体中因含可压缩微气泡,而产生几十厘米的沉降,土体产生液化,使土的结构破坏,强度下降至最小值,随后在夯击点周围出现径向裂隙,成为加速空隙水压力消散的主要通道,既而因黏性土的触变性,使土基的强度得到恢复和增强。

3.2 强夯参数的确定
1)强夯参数包括锤重、落距、加固深度、夯点布置、加固范围、夯击次数、最佳夯击能和间歇时间。

2)本标段使用的强夯机夯锤重120kN ,落距15m,设计最佳夯击能15000kN m 。

由此计算有关强夯参数:
单点夯击能=12!15!9.8=1746kN m 。

最佳夯击次数=15000∀1745=8.5#9次。

实际夯击能=9!1746=15714kN m>15000kN m 。

3)根据设计要求,我们选择了有代表性的路段进行了试夯,根据实际情况确定了其他强夯参数。

加固范围分3种情况:a.填挖交界处强夯范围为填方、挖方各20m;b.基底的处理范围依据实际情况而定,可分台阶将全范围强夯,并超出路基坡脚5m;c.填挖结合部采用5m 一夯,沿填挖结合处,填方宽度为5m,挖方区为台阶宽度(一般为1.5m~2.0m)。

夯点布置分3次,前两次呈矩形面设,间距5m,两次错开呈梅花状,第3次按1000kN m 满夯(夯3次)。

每次强夯间歇时间为5d~7d 。

3.3 强夯质量检测
强夯时每次都要用水准仪测夯沉量,当最后两次夯沉量(即击夯沉量)小于3cm 时,可进行下一点强夯,否则继续强夯至符合要求。

夯后质量检测方法可采用动力触探法,重型动力触探N 63.5>10击/10cm 。

有些特殊路段,如结构物基底强夯,要检测基底随深度变化地基土的承载力,检测方法采用钻探孔内做标准贯入实验。

实践证明,用末击夯沉量来控制强夯夯后质量是行之有效的,当末击夯沉量满足要求时,实验检测结果均符合要求。

3.4 夯沉量与夯击次数的关系
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Application of vegetation protection in roadbed slope soil and water erosion treatment
CHANG Li zhu
Abstract:F rom the induced reason and hazard of soil and w ater erosion,the paper analyze the mechanism,particular feature and enfor ce method of the vegetation pro tection technique in roadbed slope engineer ing.Points out that this method can r each the requirements of preven tion and consider economiced and ecolog ical environment benefit simultaneously,and is wor th po pular ized.Key words:so il and water erosion,vegetation protect ion,roadbed slope,mechanism
276 第35卷第13期2009年5月 山西建筑SHANXI ARCH IT ECTURE
Vol.35No.13M ay. 2009
夯沉量与被夯土层有关。

达到同样的加固效果,土质越疏松,则夯沉量越大。

一般来说,基底的夯沉量大于其他原地面,而
回填压实土夯沉量最小。

当被夯土层土质均一时,夯沉量基本与夯击次数成正比,当被夯土层土质不均一时,夯沉量与夯击次数不成正比关系。

3.5 强夯效果和回填土质量
坝式路堤填筑时,选择了几个待夯点,每层检测各夯点的压实度,当检测厚度达到3m 时,开始强夯。

夯后将各夯点的平均压实度与夯沉量对比,发现当平均压实度在93%~95%时,夯沉量为20cm~30cm;当平均压实度小于93%时,夯沉量一般大于30cm 。

因此,我们可以用强夯时的夯沉量来估测近几米回填土的压实质量。

考虑到各路段土质不尽相同,可以通过对比实验,确定夯沉量与压实度的关系,以指导现场质量监督和控制。

4 黄土陷穴及其处理4.1 黄土陷穴的类型
湿陷性黄土经水的冲蚀与深蚀形成的暗沟、暗洞、暗穴等统称为陷穴。

在地形起伏多变、地表径流容易汇积的地方,在土质松散、垂直节理较多的新黄土中,最容易形成陷穴。

4.1.1 漏斗状陷穴
由坡面径流汇积,水流沿节理下渗、潜蚀而成。

多产生在平地边缘和坡谷附近。

4.1.2 竖井状陷穴
水流沿节理下渗、潜蚀而成,形如水井,口径不大,深可达20m,产生在阶地的边缘径流汇积处。

4.1.3 串珠状陷穴
水沿沟床下渗、侵蚀,使洞身不断扩大而成,中间有洞口出露,明穴和暗穴相间,上下相连,呈串珠状。

多沿沟床分布,一般产生在沟床的变坡处。

4.1.4
暗穴
地下陷穴逐渐发展成通道,表面呈封闭状。

4.2 黄土陷穴的处理
陷穴对路基的危害甚大,一般需进行处理。

对陷穴的处理首先要查清陷穴水的来源、水量、发展方向及可能对路基造成的危害等。

一般方法有回填夯实法、灌砂、灌浆、导洞竖井灌填等,也可以综合采用各措施。

为防止陷穴再生,应将处理好的陷穴附近的地面水引离路基以外,并防止地面水流入处理好的陷穴。

同时,为防止形成新的黄土陷穴,应布设完善合理的防水、截水、排水设施,杜绝地表水渗入土层。

黄土陷穴的处理范围,视具体情况而定,一般在路基填方或挖方边坡外上侧50m,下侧10m~20m 。

若陷穴倾向路基,在50m 之外,仍要作适当处理,对串珠状陷穴应彻底进行处理。

结合山西晋侯高速公路工程,具体介绍一下黄土陷穴的处理。

4.2.1 K 11+428黄土陷穴
该陷穴直径5m,深6m,呈竖井状,设计要求先清除杂草,夯
实底部后回填夯实。

但是该陷穴位于左幅靠近填土坡脚处,其上下游均有陷穴连通,距K 11+440盖板涵基础仅8.5m,为保证该段路基的填土质量和盖板涵的稳定,我部采用开挖回填夯实法。

将陷穴和盖板涵基础同时开挖至盖涵基础底标高40cm,将未全部挖完的陷穴按设计要求回填夯实,然后统一进行强夯。

在上游找到进口,回填并用一般方法夯实后,修建排水沟,将地表水引至K11+440盖板涵。

4.2.2 K 11+640黄土陷穴
该陷穴长60m,进口呈竖井,直径约0.8m,大部分被松土填充;出口直径3m 。

陷穴位于该段坝式路堤基底,填土高度10m~20m,出口位于路基中央处,进口位于右坡脚处。

设计采用M 7.5浆砌片石封口灌浆法,在施工中又发现在该陷穴出口以下还有陷穴延伸,形成一个约60m 3的空洞,虽然该空洞四周土质较硬,但其位于高土区,必须进行开挖回填,对于进口以上60m 仍采用设计封口灌浆,完成后增加强夯。

灌浆时先用钻机钻孔,利用自然压力向暗穴内灌浆,泥浆由水和黄土按1%1.5~ 2.0%1比例配合而成,灌浆分两次进行,待第一次灌满泥浆干燥收缩后,再进行第二次灌浆填充空隙。

灌浆完成后,在上游设置截排水设施,将水引至K 11+760盖板涵。

4.2.3 K 13+280黄土陷穴
该陷穴位于一条大沟之中,沟心分布有串珠状陷穴,从上游
50m 至下游30m,全长270m 。

该陷穴沟底地形杂乱,植被繁茂,必须进行彻底开挖。

开挖前查清各处开挖深度。

开挖时从上往下用机械配以人工按1%0.5~1%0.75扩沟卸载,每8m~10m 留一台阶,台阶宽度1.5m~2.0m,底宽7m 或保证机械最小施工要求。

开挖深度根据实际情况,以全部挖除陷穴及松土为原则。

开挖时注意人员机械安全,及时疏通水路,防止下雨积水。

4.3 黄土陷穴处理方法总结
从工程实践看,开挖回填夯实是处理黄土陷穴最直接最有效的办法,但开挖回填工程量大,工期长、投资高,在有些结构较稳定的陷穴,在保证路基质量的前提下,可采用其他方法,如:灌浆、灌砂法。

不管用什么方法处理陷穴,最后都必须设置合理完善的排水措施。

5 结语
在西北黄土地区进行高速公路施工,黄土的湿陷性,以及因湿陷性产生的黄土陷穴,是施工过程中必须认真处理的首要问题,处理黄土陷穴是路基施工的前提,而降低黄土的湿陷性、防止黄土湿陷性对路基及各类结构物产生危害则贯穿整个路基施工的始终。

参考文献:
[1] 高晋彪.浅谈公路工程不良路基的防治措施[J].山西建筑,
2008,34(7):316 317.
Technical measures for collapsible loess roadbed treatment
MA Hai feng
Abstract:Combined w ith practical work in Jin Hou expr essway in Shanx i treatment and prev ention measures of collapsible loess are summa r ized,at the same time the dynamic consolidation met hod is introduced in detail fo r collapsible loess foundatio n treatment.In addition,the t ypes of loess sinkholes and treatment measures are discussion,w hich accumulate good ex periences for loess r oadbed construction.Key words:collapsible lo ess,pr ev ention and treatment measure,dynamic consolidation,loess sinkhole,treatment measure
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第35卷第13期
2009年5月
马海峰:湿陷性黄土路基处理技术措施。