湿陷性黄土路基不均匀沉陷成因分析及处治方法

彭晓磊

【摘要】湿陷性黄土，土质疏松，存在大孔隙和裂隙，透水性好，遇水就呈现出松散状态，在土壤含水率接近饱和状态下，地基完全丧失了均匀的承载力，对房屋和道路、构筑物造成不均匀下沉，导致基础和建筑主体裂缝，甚至结构上的破坏。本文首先对黄土的湿陷性做了概述，然后分析了湿陷性黄土路基不均匀沉陷成因，最后详细阐述了湿陷性黄土路基不均匀沉陷的处治方法。

【关键词】湿陷性黄土；路基；不均匀沉陷；强夯；加固

一、黄土的湿陷性概述

黄土的湿陷性是一个多因素综合作用的结果，直接原因是架空孔隙和支架孔隙，水和压力是出现湿陷沉降的必要条件。

（一）水对黄土湿陷性的影响

水的浸入是黄土湿陷的先决条件。不同的浸水量产生不同的湿陷量。通过研究表明，不同的黄土性质，使得上述限制也不尽相同。在一些水稳性较强的湿陷性黄土地区，只有在较大的压力和增湿量条件下才能使得湿陷发生，黄土的抗剪强度随湿度增加而缓慢降低。因此，在非饱和浸湿区内，土体所发生的沉降变形很小。而在一些黄土水稳性很差的地区，即使很少量的水分也会使得土体的抗剪强度发生骤减，导致非饱和增湿区不仅难以限制湿陷的发生，反而参与并加剧湿陷的发生与扩张。因此，在该土质条件下，当发生浸水量很少或是小面积的浸水时，也会迅速的产生明显的湿陷沉降变形。

（二）水压力对黄土湿陷性的影响

研究表明，在水压力不同的条件下，即使是同等增湿所产生的沉降变形也不同。

在小的水压力下，要达到一定的沉降变形需要较高的增湿量。研究发现，在一定范围内，黄土的湿陷性呈现出逐渐增强的趋势，但随着浸水渗透时间的延长，土层的湿陷敏感性会逐渐减弱。因此，在施工设计中，选择采用较低荷载的路基路面是降低黄土湿陷性的一种有效方法。

在大的水压力下，随着黄土含水量的不断增大，黄土的湿陷性会逐渐减弱。因此，在施工中，预浸水法是一种消除地基湿陷性的有效方法。

（三）土压力对黄土湿陷性的影响

不同类型的黄土要产生湿陷，所要求的湿度和压力都不尽相同。在湿陷敏感性较强的土质条件下，即使上覆饱和土自重压力很小，在增湿量很小的条件下，也能产生非饱和湿陷。在湿陷不敏感的一些黄土地区，即使有较高的湿度和压力，也难以产生自重湿陷。

二、湿陷性黄土路基不均匀沉陷成因分析

（一）路基压实度不足

在施工过程中，由于路基填料不好，加之同一层内土方的铺筑厚度没有严格控制在压实机械实际的压实范围之内，填筑厚度超出压实机械有效压实范围的路基填土，达不到压实要求。

因此路基填筑施工过程应严格按照分层摊铺、分层洒水、分层碾压、分层检测的程序进行。最大摊铺厚度不宜超过30cm，填料厚度过大易造成填料底部达不到压实要求，填料摊铺后应用平地机或推土机配合人工整平，确保压实平衡。路基填筑洒水时应确保均匀，保证土质含水量在最佳含水量±1%之内。

（二）路基排水不畅

导致雨水渗透路基黄土达到一定含水量并且在自重压力或附加压力作用下才会发生湿陷。由于黄土地区地下水位较低，对路基影响不大，因此路基沉陷便与降雨有很大的关系。排水设施设置不当或出现破损渗漏、雨季两侧山坡径流水渗入路基工作区、填方路基边坡降雨入渗都会使路基填土含水量增加，强度降低，增大了路基沉陷发生的概率。

三、湿陷性黄土路基不均匀沉陷的处治方法

（一）防治路基不均匀沉陷的技术措施

1、灰土或素土垫层

这是施工中最常见的浅层湿陷性黄土地基处治方法。该法施工简易，地基处理效果显著。在施工中，首先按照工程设计要求将路基下的湿陷性黄土层部分或全部挖除掉，通常挖深为 1 m～3 m，再使用灰土（三分石灰七分土）或素土对其进行分层夯填、压实至设计要求。

2、重锤夯实及强夯法

重锤夯实法是一种消除浅层黄土湿陷性的常用方法。根据工程实例，使用范围为5kN～40kN 范围内的重锤，落高范围在 2.5 m ～4.5 m 之间，在最佳含水量的情况下，可有效消除 1.0 m ～ 1.5 m 深度内黄土层的湿陷性。强夯法则是一种常见的消除较深土层湿陷性的方法。根据工程实例表明，使用 100kN～200kN 范围内的重锤，自由落高范围为 10 m ～20 m 之间锤击两遍，能有效消除4 m～6 m 范围内土层的湿陷性。当在施工中确定采用该两种方法时，均需事先进行夯击试验，取得进行夯击所必需的夯点、锤击数、夯沉量等数据，确保地基处理质量和施工效果。

3、土工筋带

土工筋带也是一种新型土工建筑材料。它是以高强度复合材料为骨架，外部覆盖了高分子聚合塑料而制成的一种复合拉筋带，它经过特殊处理，具有抗老化、防腐蚀、耐酸碱及强度大等特点。土工筋带在生产过程中，加入了一定量的抗老化剂及抗氧化剂，使拉筋带的紫外线屏蔽效应显著增强，远远优于其他种类的拉筋带，且有良好的抗弯疲劳性能和优良的化学稳定性，酸、碱、盐对其对无法起到任何破坏作用。土工筋带的断裂强度可达 220Mpa，完全满足路基工程施工要求，克服了普通塑料带无法解决的弱点。此外它还具有经济实用，便于施工等特点。它的作用原理是在填土之后，土体和拉筋带之间的摩擦力改善了土的物理力学性质，而使得填土和拉筋带结合成为一个整体，阻止了土体滑移并且在路基沉陷过程中形成连续沉陷，从而可防治路基不均匀沉降病害的发生。

4、台背压浆

桥涵台背填土完成以后，在台背一定长度和宽度范围内以一定压力和间距压注水泥浆液或双液浆，浆液在压力的作用下向土体一定范围内进行扩散，可以填充土体空隙，同时，浆液还可以改善土体力学性能，形成半刚半柔结构，起到过渡作用，从而起到防治桥头跳车的效果。

5、石灰土或二灰（石灰与粉煤灰）挤密桩

在湿陷性黄土层较厚的地区，挤密桩是一种消除黄土层湿陷性效果显著的施工方法，主要适用于消除 5 m ～10 m 深度内地基土的湿陷性。该法的原理在于通过挤密的方法来破坏黄土的松散大孔结构，从而达到消除湿陷性的目的。在施工中，首先采用打入桩、冲钻或爆扩等方法成孔，再将石灰土或是二灰料分层夯填、压实成桩。

（二）湿陷性黄土的边坡加固

黄土的边坡防护是黄土地区公路建设中的一个关键问题。如不能及时有效地对黄土边坡进行科学防护，不仅容易造成水土流失，还会危及工程安全。常用的边坡防护方法有直接植草防护、拱式砌石或浆砌片石结合植草防护、六角形预制块边坡防护及土工网植被防护等，各自有各自的优缺点。

1、直接植草防护

具有方法简单、施工方便、成本低廉的优点。在黄土地区，直接植草防护容易受风吹雨淋等因素的影响，在没有加筋处理的情况下，在暴雨和径流的冲蚀下容易导致坡面破坏，可靠度极低。

2、拱式砌石或浆砌片石结合植草防护

由于施工繁琐、速度慢、劳动强度大、造价高等缺点不宜推广应用。

3、六角形预制块防护

六角形预制块中间空格面积较小，最大限度地减小了坡面防护对植草绿化的依赖性，难以产生太严重的冲蚀现象，目前应用较多。

4、土工网植被防护

为了满足护坡和绿化的要求，近年来采用土工网与植被结合的方法较多。以免受雨水的直接冲击。该方法的优点是造价较低，施工方便，能满足一定的护坡绿化要求。但可靠度较低，在暴雨的冲刷下容易产生冲沟。

参考文献

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