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摘要：公路工程是我国基础设施的重要组成部分，其中部分工程位于湿陷性黄土区域，对于路基处理提出了较高要求。本文首先分析了湿陷性黄土的工程特性，然后阐述了强夯法在该类路基处理中的应用，最后介绍了实际案例，以供参考。
关键词：路基施工；湿陷性黄土；工程特性；处理
湿陷性黄土是一种特殊性质的土体，具有土质均匀、结构疏松、孔隙发育的特点。在干燥条件下，该土层的强度较高、压缩性小；一旦受到水体浸湿，就会破坏土层结构，导致强度降低。在公路工程中，湿陷性黄土地基会导致路面发生不均匀沉降、大面积坍塌，因此必须进行特殊处理。以下对此进行深入探讨。
1．湿陷性黄土的工程特性
1.1 物理特点
从颗粒组成上看，湿陷性黄土主要是粉土颗粒，占比约为50%-70%，颗粒直径多在0.01-0.05mm之间。在我国，湿陷性黄土的颗粒从西北到东南逐渐变细，以兰州、西安、洛阳、太原、延安为典型代表。从颗粒的矿物成分来看，粗颗粒主要是由石英、长石组成，粘粒主要是由伊利石组成；另外含有较多水溶盐，以固态、半固态分布在颗粒表面。从湿度和密度来看，该类黄土所在地区的年降雨量在250-500mm之间，但蒸发量远高于此，因此湿度低、密度小、孔隙率高，天然湿度一般在塑限含水量左右或更低。
1.2 变形机理
分析黄土湿陷的根源，是因为黄土具有粒状架空结构，干旱气候下具有较高强度；受到水和力的影响，就会破坏颗粒间的连接，整个结构失去稳定性。具体分析影响因素，可以分为两个方面[1]：内因是土体的自身组成，包括颗粒组成、矿物成分、化学成分、含水率等；外因是水体作用和压力作用。了解湿陷性黄土的物理特点和变形机理，才能制定科学的处理方案。
2．强夯法在湿陷性黄土路基处理中的应用
2.1 应用原理
就目前而言，湿陷性黄土的处理方法较多，例如灰土垫层法、土桩或灰土桩法、强夯法、桩基础法、预浸水法等。根据不同地质条件，应该合理选择，遵循因地制宜的原则。以强夯法为例，采用10-40t的重锤、落距8-25m，借助于夯锤下落的冲击力对地面产生冲击波，对路基反复夯击后，实现土层的挤密压实，改变黄土的湿陷性、液化性，最终提高路基承载力，保证工程质量。
分析强夯法的应用优势，体现在以下几点[2]：①适用土质范围广，除了湿陷性黄土以外，还可以用于粉土、粘性土、砂土、碎石土、杂填土等；②加固效果显著，处理后土体的压缩模量提高，干密度增加、孔隙比减小，大大提高了路基承载力；③施工作业简单，能缩短工期；④节省建筑材料，有利于控制施工造价。当然，强夯法也有一定的应用缺点，一方面是施工前要整平土方，预估地面沉降量；另一方面是施工期间会产生振动、噪声、扬尘，影响周边居民的生活。
2.2 施工处理
第一，场地准备。通过实地勘察，了解路基周围的水井、洞穴、沟壕等，消除路基质量隐患。然后对路基范围内的污泥、耕植土、有机物进行清理，表层土体的清理厚度控制在30cm左右。然后根据开夯要求，对场地进行挖填、平整，并在周围修建排水设施，降水后及时排除积水。
第二，计算加固深度。有效加固深度，是强夯法的应用关键，计算公式如下：H=α ，式中α代表土质修正系数，M代表夯锤重量，h代表夯锤落距。其中，α的取值应该根据不同土质选择，依据实验研究结果和工程勘测资料，取值范围见下表1[3]。
第三，试夯。选择试夯路段，根据设计图纸要求，以不同夯击强度、夯击次数开展作业，然后取土样进行固结试验、密实度试验、地基承载力试验。从终止夯击面开始，间隔0.5-1m取土样，进行土工试验、荷载试验、标准贯入度试验，得到土体的密度、湿陷系数等。根据试验结果，调整夯击强度和次数。
第四，强夯设备。主要工具包括起重机、脱钩装置、夯锤；辅助机械是推土机、压路机；测量工具包括水准仪、全站仪、钢丝绳等。
第五，精度控制。确定夯击点位时，将偏差控制在±5cm；夯击点的中心位移控制在15cm以内；完成夯击作业后，检查基坑内每个夯点的夯沉量，要求大于试夯时平均夯沉量的95%；满夯后场地平整度偏差控制在±10cm[4]。
3．湿陷性黄土路基施工的案例分析
3.1 工程概况
以我国某高速公路工程为例，不仅分布着广阔的湿陷性黄土，而且土层厚度变化大。在K54+970至K57+520路段内，湿陷性黄土厚度达到3.7-6.0m，如果处理不当，会因为明显沉降导致路基失稳。依据施工经验，有效加固深度在3m以内，可以采用垫层法、夯实法；在3-12m之间，优先采用强夯法；在12m以上，则采用挤密桩法、预浸水法[5]。结合本工程实际情况，最终决定采用强夯法。
中α取值0.35-0.5，该路段湿陷性黄土的平均厚度为5.5m，计算得到单点夯击强度在1200-2500kN/m之间。第二，强夯设备。夯锤选用圆形夯锤，不仅容易定位、不易旋转，而且稳定性、重合性高。该夯锤直径为2m，外壳使用钢板制作而成，内部是钢筋骨架和混凝土，重量为10t。起重机械选用履带式起重机，具有重心低、行走方便的优点，起重能力为25t，落距为14m。第三，夯点布置。为了保证均匀加固效果，夯点采用梅花形分布，夯距设置小于强夯的有效影响深度，且高于夯锤直径的1.5倍，本工程中夯距设置为4m。第四，夯击次数。首先试夯，要求夯击次数满足以下条件：①最后两次夯击的平均夯沉量在5cm以内，且单次夯击在10cm以内；②夯坑周围地面不会出现明显隆起；③夯坑不宜过深，会增加起锤难度。本工程选择6个试夯点，最终确定单点夯击次数为7次。第1遍强夯，第2遍低能满夯，夯击强度是前者的25%，夯击次数2次。
3.3 施工要点
强夯作业前，首先平整场地，使用推土机预压2-3遍，周围设置排水沟；对夯点准确定位，并使用白灰标记中心位置；为保证夯实效果，夯击范围扩大至路基边线外侧1m。在夯锤上设置排气孔，避免产生真空效应、气垫效应；夯锤必须平稳自由下落，防止倾斜下落。强夯期间做好监测与记录，包括锤重、落距、复测夯点、夯坑位置、夯击次数、夯沉量等。
3.4 处理效果
该工程在规定时间内完成路基处理和填筑，满足图纸设计和规范要求，经过1年时间的监测，结果证实该路段的路基没有发生沉降。
结语：
综上所述，湿陷性黄土具有湿度低、密度小、孔隙率高的特点，在路基施工之前，必须进行预处理。文中以强夯法为例，介绍了应用原理和优缺点，施工要点包括场地准备、计算加固深度、试夯、选择强夯设备、精度控制等。结合某高速公路工程，针对湿陷性黄土路段实施强夯处理，结果证实满足图纸设计和规范要求，经监测未发生沉降。
参考文献：
[1] 王廷俊.重载铁路湿陷性黄土路基工程施工技术[J].铁道建筑,2014,(12):81-86.
[2] 段羊阳.浅谈湿陷性黄土地区路基施工控制要点及处理方法[J].价值工程,2013,(18):120-120,121.
[3] 侯小宝.强夯法处理湿陷性黄土路基施工技术探讨[J].山西建筑,2015,(18):142-143.
[4] 李会武.关于路基施工中湿陷性黄土的施工管理应用初探[J].河南科技,2013,(12):143,229.
作者简介：
陈亮，1982.11,四川省大竹县，男，汉，大专，成都华途建设工程有限公司，道桥工程师，湿陷性黄土在路基施工中的应用，
论文作者:陈亮
论文发表刊物:《基层建设》2017年第33期
论文发表时间:2018/2/28
标签：黄土论文; 路基论文; 颗粒论文; 工程论文; 强度论文; 孔隙论文; 土层论文; 《基层建设》2017年第33期论文;