湿陷性黄土路基施工关键技术研究

湿陷性黄土路基施工关键技术研究

摘要：我国国土面积辽阔，土壤类型多种多样，湿陷性黄土就是其中的一种，

在道路工程建设过程中具有较大的难度，其特点是在天然湿度下压缩性较低而强

度较高，但遇水浸润后，土的强度会显著降低，在附加应力和土的自重下会引起

湿陷变形。鉴于湿陷性黄土对公路工程危害较大，因此克服湿陷性黄土施工缺陷，对避免工程建设事故发生、减少经济损失等具有积极意义。为研究不同施工方法

对湿陷性黄土路基填筑质量影响，本文主要对湿陷性黄土路基施工关键技术进行

了一定的分析。

关键词：湿陷性；黄土路基；施工；关键技术

1 湿陷性黄土的工程特性

粉土颗粒是湿陷性黄土的主要成分，占据60%以上，湿陷性黄土粒度成分还

包括碳酸盐、硫酸盐等可溶盐。雨水或地下水浸湿黄土后，黄土结构会迅速受到

破坏，强度迅速降低，导致下沉，这就是黄土湿陷。湿陷性黄土是造成黄土地区

高速公路路基病害的主要原因。必须分析湿陷性黄土的工程特性，结合工程实际

情况，采取科学合理的施工技术和施工工艺，提升路基施工质量，确保高速公路

运行的安全性与可靠性。

2 湿陷性黄土路基病害

2.1 路基沉陷

在压力作用下，湿陷性黄土路基受到水分作用，其结构迅速破坏而发生下沉，从而导致路基沉陷破坏发生。究其原因一般是湿陷性黄土路基压缩变形较大或路

基排水不顺畅，对于高填方路基，由于黄土本身压缩变形较大且强度较低，施工

时如果没有充分沉降，路基遇水便会发生湿陷。

2.2 路基陷穴

路基陷穴从地貌上来看，一般分布在河谷阶地的边缘、冲沟两岸等，由于这

些区域多为松散黄土，容易被冲蚀，另外如果阶地的高差越大，地表水在经过阶

地边缘处下渗越为严重，在这些地方的陷穴也就越深。造成路基陷穴的主要原因

除了土体结构与水的浸湿作用外，还与当地的地理特性及气候有关。

2.3 边坡破坏

湿陷性黄土路基所产生的边坡破坏主要有边坡冲刷失稳以及边坡塌滑。边坡

破坏产生的主要原因是路堤两侧排水沟等结构缺乏必要的支撑防护，经过雨水漫

流的作用，使得坡面冲刷作用加强，最终产生边坡破坏。湿陷性黄土路基产生的

边坡破坏，还与路基施工质量相关，若路基压实度不足、路基边坡设计不合理，

均会导致路基产生边坡破坏。

3 湿陷性黄土道路路基处理方法

3.1 冲击碾压法

因为冲击碾压机车轮的宽度是0．9m，并且在碾压中，一次碾压需要一个来回，所以冲击碾压法的使用对道路的宽度具有一定的要求。为了保证经过冲击碾

压后的路基具有较好的平整度与均匀性，在进行后半程的碾压中应该从前半段碾

压的中间线路开始，然后按照顺序反复碾压，一直到路面缝隙碾压平整才能结束。因此，在路基的碾压中，应该碾压2次，然后结合现场的碾压情况以及路基本身

的特点，对碾压宽度、转弯半径进行调整，同时控制路基高度，保证其满足设计

要求，如果路基状况不好，应该做出合理的处理。按照正常情况考虑，路基碾压

一般是按照顺时针或者逆时针方向碾压5次，一个来回为1次。在碾压过程中，

要根据天气状况以及路基的特点，合理安排碾压次数，碾压结束之后还应该对路

面进行平整处理。

3.2 换填法

1）换填法处理方案。图1显示的内容是某高速路基试验段换填的处理措施。为方便对比，按照实际现场状况，A号路段右半幅地基使用的是20cm砂砾加

20cm灰土进行换填处理，左半幅地基采用40cm砂砾垫层处理。B号路段右半幅

地基使用的是40cm灰土垫层处理，左半幅地基使用的是40cm砂砾加20cm灰土

垫层。进行垫层处理的基础上，完成了地表的整平和杂物的清理，使用18t振动

压路机碾压5遍。对于垫层的压实度要求与施工压实要求主要依据的是《公路路

基设计规范》（JTGD30—2015），对于压实度要求必须高于95%。

2）试验结果和分析。由于存在较快的沉降速度，表现出来较大的沉降量，在

时间不断推移的过程中，表现出来逐渐放缓的沉降速度，开工1年以后表现出来

的沉降总量是7．0cm左右。不同的试验路段表现出来的沉降曲线也不一样，不

过差别不大，这表明灰土垫层与砂砾垫层对于黄土地基的处理效果都基本上一样。对40cm砂砾垫层及20cm灰土垫层处理对比来看，垫层厚度的增加没有表现出

来较大的沉降量减少，隔离地下水对于垫层来讲是其主要作用。在地下水位较高

的时候，砂砾垫层处理比灰土垫层处理效果要好得多。从经济性考虑的角度来看，使用灰土垫层处理黄土地基的成本要与砂砾垫层处理黄土地基的成本有很大区别，这些都和换填材料的性质及开挖工程量有很大的联系，通常情况下使用的原则是

就地取材，因地制宜。

图1 某高速公路换填法处理方案

3.3 强夯法

强夯法的原理：使用一定质量重锤提升一定高度使其自由下落，给予地基较

大的冲击能，使得地基上层致密性更好。随着土密度的提高，土层的承载力会有

很大幅度的提升，从而有效提高了地基的承载力。特别是在公路路基的施工中，

湿陷性黄土是比较常见的土质，土质不均匀，土体结构性能比较差。使用强夯法

对其进行反复夯打，能够起到对土层进行压实的目的，提高土层的承载力。然而，强夯法的施工同样具有很大的缺陷，夯锤在对土层进行冲击夯实的过程中，会产

生较大的震动与噪音，对周边建筑物及居民的生活造成较大的影响，所以这种方

法通常在远离居民密集地方。

3.4 挤密法

当湿陷性黄土位于地下水位以上时，可以采用挤密桩法进行处理，在施工过

程中，根据施工方案布置桩孔平面位置，然后准备适量的处于最优含水量状态下

的灰土或者素土，按照分层的原则，填入桩孔内，然后进行分层捣实，至设计标

高止。使用桩体或成孔在夯实施工中会产生横向挤压效应，对桩间土具有很好的

挤密，提高其密实性，从而大大提高其承载力，以此形成复合地基，达到相关规

范要求。根据经验以及实验数据，当湿陷性黄土位于地下水位以上，同时，含水

量为14%～22%时，选择挤密法具有很好的效果，湿陷性的处理深度可达5～10m。

结束语

综上所述，公路属于交通建设重要组成部分，公路质量问题对人们生产生活，乃至对国民经济发展都有直接影响。在黄土高原地区，受自然因素影响，许多公

路建设区域会出现湿陷性黄土地质，导致公路在运行过程中出现安全问题。因此，必须采取合理有效的施工技术，加强对湿陷性黄土路基填筑施工质量的控制，确

保路基质量，减少和消除路基病害，确保高速公路长期、安全、稳定地运行。