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市政道路湿陷性黄土路基处理的设计

发表时间：2021/7/23 来源：《建筑科技》2021年8月中作者：施剑伟1 周腾飞2

[导读] 湿陷性黄土具有特殊的性质，因为土壤的上层部分具有自应力作用，在水分的压力下，土壤的结构会被发生一定的破坏，再加上土壤自重应力与附加应力的结合，从而导致路面明显的附加变形。

杭州市市政工程集团有限公司1 施剑伟1 浙江杭州 310000
浙江钱江房地产集团有限公司2 周腾飞 2 浙江杭州 310000

摘要：湿陷性黄土具有特殊的性质，因为土壤的上层部分具有自应力作用，在水分的压力下，土壤的结构会被发生一定的破坏，再加上土壤自重应力与附加应力的结合，从而导致路面明显的附加变形。其他特征可以分为自重湿陷性黄土和非自重湿陷性黄土。在下陷的黄土地区修建高速公路时，必须在路基上采取某些处理步骤，以改善土壤的物理和机械性能，减少或消除塌陷的黄土路基塌陷的可能性，并确保高速公路的安全使用。
关键词：市政道路；湿陷性；黄土公路；路基处理
        引言
        湿陷性黄土路基是一种具有特殊性质的岩石，在气候较为干燥的情况下，拥有高强度与低压缩性，在自然情况下遇到水能够降低外力与强度。湿陷性黄土路基在我国主要分布在甘肃、宁夏、山西、陕西等区域，在公路建设的过程中主要原因就是在建设的过程中会与水发生反应，从而造成了不均匀的沉降，这对于公路的路面来说是一种较大面积的影响与病害。
        1湿陷性黄土地质特性的分析
        湿陷性土的特点是当其未受水浸湿时，一般强度较高，压缩性较低。但是，受水浸湿后，在上覆土层的自重应力或自重应力和建筑物附加应力作用下，土的结构迅速破坏，并发生显著的附加下沉，其强度也迅速降低。由于可湿陷性黄土的特殊性质，当施加载荷并通过沉降使其稳定时，浸没在水中的土壤结构会很快被破坏，并且会出现更加突出的沉降问题。因此，在进行湿陷性公路的建设时，地基处理必须结合道路工程项目本身的结构，避免在使用过程中发生不均匀沉降，从而提高黄土公路路基的可使用性。在湿陷性黄土的整体结构中，粗粉和沙粒主要充当骨架，湿陷性黄土本身包括较少的沙粒，大多数沙粒无法直接接触，直接接触基本上是粗粉颗粒。在这种情况下，细粉末颗粒通常被用作黄土表面的填充材料，特别是在大颗粒与胶体位置的接触点处时，土壤中所含有的物理及化学物质及其他黏土颗粒都会集中在较大颗粒的接触点上。在外界条件的作用下，水泥自身会发生固化和结晶现象，因此，随着时间的推移，水泥的牢固程度也会增加，湿陷性黄土的强度也得到了提高。并且当暴露于水时，水泥软化并严重时甚至会出现水泥消失。最终导致土壤的强度降低，最终甚至发生公路的塌陷。此外，我国某些地区的湿陷性黄土通常情况下含有相应的可溶性盐，这些盐以半固体或固体形式存储在颗粒表面。同时湿陷性土壤中含有的一些水溶性盐、钻土颗粒和粗颗粒等，在一定程度上会聚集在大颗粒的接触点上，最终形成水泥。当湿陷性黄土处于成形阶段时，由于不能同时提供足够的压力和足够的湿度，因此土壤压实也不充分。其中，由于大气降水的影响，靠近地面约2m~3m的土壤层湿度紧凑，土壤层很小，因此土壤的紧实程度也得到了较大的提高。
        2黄土公路路基的病害
        2.1勾缝脱落
        砂浆接缝处于雨水地面径流的作用位置，由于砂浆被雨水冲走，因此水泥混凝土预制块将会直接暴露出来。如果坡面降雨量较大，将会导致侵蚀效果提升，这对于坡面来说容易造成侵蚀效果加剧，导致路面填充的水流渗入湿陷性黄土路基。这种影响将会导致路基的强度下降，甚至长久发展下去将会形成路基陷阱，导致砖石空置。
        2.2裂缝
        一般来说湿陷性黄土路基造成的裂缝有两种类型，首先是斜坡顶部有错误平台的裂缝，这种裂缝出现的原因主要是由于路基在发展的过程中出现了沉降不均匀。其次是斜坡上出现了错误坡度的裂缝，这两种裂缝对于路基都会造成严重的影响。而对于挡土墙来说，对于裂缝的区分需要根据严重程度来进行划分，分为贯通裂缝与未贯通裂缝。如果在实际使用的过程中出现了贯通裂缝，那么表示挡土墙可能已经濒临破裂，这也代表挡土墙可能失去了支撑功能。

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        2.3表面破损
        所谓的表面破损是指在砌筑石块或者预制石块的过程中出现了松动现象，造成砂浆脱落。此时雨水将会冲刷墙面并且进行渗透，这对于地基来说会造成大量的流失，进而失去了支撑保护。
        2.4泄水孔堵塞
        在泥浆斜坡和挡土墙上设置排水孔有助于清除回填水，保证孔隙内部的水压能够时刻保持稳定。但是在实际施工的过程中由于施工质量不佳，例如过滤层的设置布局不合理，抑或者使用过程中排水孔的结构不符合实际规定与设计要求等。这些都会导致含水量增加，进而形成霜冻与坍塌。
        3湿陷性黄土路基处理设计方法
        3.1垫层法
        在基底中挖出所有可塌陷的土壤，或挖到预期的深度，然后用石灰材料或既定土壤将其缺陷处填充，并采取压实处理。一般情况下，土壤基底层的厚度要控制在1m~3m，在此范围内可以较好程度地消除垫层范围内的土壤湿陷性，避免该区的土壤由于自身或外界环境的压力下发生湿陷。该方法易于上手，效果显著，施工便捷，目前已经成为了湿陷性黄土公路路基的主要处理方法。但是在使用过程中同时还应考虑以下3个方面。（1）局部土层垫层的处理宽度小于地基底部的宽度，即使进行地基处理后，地表水和管道渗漏仍然可以从垫层侧渗透到下面的未处理土层中。因此，垫子的折叠未考虑防水和阻水的作用，对基础要求高的防潮或防渗漏的建筑物不应使用局部土壤垫层进行处理。（2）如果公路位于建筑物附近，在处理该区域的公路路基时，整个垫层的处理区域要超过建筑物外墙每一侧区域的外缘宽度，同时注意该宽度不能小于垫层的厚度，一般情况下至少要大于2m。（3）在自重湿陷性黄土地区，地下水位可能不会升高，如果不清除湿陷性地基的总量，则极有可能湿润地基或有严格的防水要求采用建筑物，因此该方法更适用于整个土壤垫层处理地基。但是，一般情况下，在湿陷性黄土公路附近，其地下水位相比较高。当地下水位上升时，湿陷性黄土发生下沉的可能性将会增大。
        3.2换填垫层法
        换填垫层法适用于湿陷性黄土层厚度不大，可以一次性将软弱土层全部挖除，然后更换强度或稳定性更大的土或无侵蚀材料。研究分析2～3m的换填厚度经济性最佳，若湿陷性黄土层厚度过大，会导致换填法工程量大大增加。换填垫层法一般可以用来对湿陷性土、膨胀土、素填土等地基进行处理，垫层种类包括砂垫、土垫层、粉煤灰垫层和干渣垫层等。换填垫层法可以适用于地下水位上部处理或整片地基处理，具体作用有：（1）通过整体或局部换填施工，可消除湿陷性黄土的湿陷量；（2）可有效减小地基土的抗压缩性和渗水特性；（3）可降低下卧层顶面的附加应力。
        3.3挤密法
        挤密法主要通过挤密的方法使深层土体达到密实状态，进而降低土体孔隙比，增大强度。根据回填材料不同，可以将挤密法分为渣土桩挤密法、灰土挤密桩法、砂桩挤密法和土挤密桩法，其中砂桩挤密法和土挤密桩法用于湿陷性黄土地基加固。土挤密桩和灰土挤密桩一般在地基土中设置一个半径为14～30cm的桩孔，并需要向桩中回填素土或灰土。其加固原理一方面是在成孔的同时，桩孔位置的土体从侧面挤出，从而间接使桩孔周围土体密实，另一方面是桩体中的石灰和土发生物理和化学反应，形成新的桩体结构并具有较高强度。
        结语
        湿陷性黄土是道路施工中比较常见的地质条件，会给道路、建筑物的质量产生非常负面的影响，在具体的施工中，因为存在很大的破坏力，所以需要做好必要的处理。从道路工程的实际情况分析，要了解道路的特点与建设条件，在保证各个方面性能符合要求的基础之下，进行必要的处理，提高道路的综合性能，保证湿陷性黄土路基的条件下也能够满足工程的要求，保证道路运行的安全性与可靠性。
参考文献
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[2]梁宝军,樊先锋.浅析湿陷性黄土路基病害及处理措施[J].科学与财富,2019(24):310.
[3]杜建平.湿陷性黄土路基处理方法及控制要点分析[J].公路交通科技（应用技术版)，2020（6）：64-66，69.