摘要：路基是公路工程主要承重层，而路基施工中湿陷性黄土对路基施工质量影响较大。湿陷性黄土土质疏松，存在大孔隙和裂缝，有较好透水性，在土壤含水率接近饱和状态下，便失去承载力，对道路造成不均匀下沉。其对公路工程的危害主要表现为遇水后的不均匀沉降，引起公路路面大面积开裂、下沉，从而引起其他次生公路病害。本文针对湿陷性黄土的不良地质特征，对其引起的常见公路工程病害进行分析，并提出了防治病害的有效措施。
关键词：公路工程；湿陷性黄土；路基病害；治理措施。
1.引言
随着我国日益增长的交通荷载压力，对公路工程质量提出了更高的要求，作为直接承受行车及路基荷载作用的路基，产生病害造成的不利影响非常突出。尤其是在湿陷性黄土地区修筑公路时，黄土的不良地质易造成公路边坡冲刷、沉陷、剥落、滑塌以及路面裂缝等病害。故公路工程中的湿陷性黄土路基施工质量直接影响整个公路的施工质量、后期运营及养护工作。本文对湿陷性黄土常见病害进行分析，并针对性地提出治理措施。
2.湿陷性黄土概念
湿陷性黄土是一种在干燥情况下具有较高强度和较低压缩性，遇水后在一定外力作用下或在自重作用下强度骤降的一种特殊岩土。
3.湿陷性黄土常见路基病害分析
3.1路堤沉陷变形
由于黄土具有湿陷性、多孔隙的特征，若施工压实程度不满足要求，路基边坡封闭不严，在雨季或者地表水多的情况下，雨水或地表水下渗，黄土路基会在水的浸湿和浸泡下，土层结构遭到破坏，黄土颗粒随着下渗水移动，被水流带走，逐步形成陷穴，最终导致路堤沉降。路堤沉陷变形的主要影响因素有地基因素和人为因素，由于这两种因素的影响，路堤自身结构无法保持一个稳定的状态[4]。首先是地基因素的影响，地基是整个路基质量好坏的保证，尤其是对于软土地基，若没有用正确的方法来处理软土地基，或处理后地基的承载能力不够，结合压力负荷的作用效果，致使黄土接触到水分后发生浸润、分解，最终导致路堤沉陷变形。人为因素主要是路堤施工时压路机械型号、碾压变数、厚度等碾压情况达不到设计及施工规范要求，碾压质量不符合要求而导致路堤沉陷变形。为有效减少路堤发生沉降变形，应根据黄土的工程特性以及路堤的高度采取相应的措施。
3.2路基边坡损坏
路基边坡的损坏形式主要有坡面冲蚀，边坡滑移，边坡沉陷，边坡坍塌。路基边坡坡面无有效防护措施且汇水面积较大时，地表水以及雨水会沿着坡面漫流，致使坡面产生沟壑纵横，即坡面冲蚀；其次，公路两边所设的排水沟、排水沟沟边的两侧边沟防护以及坡面本身随着时间的推移和自然环境的影响，造成边坡防护力逐渐减弱，当遭遇暴雨的时候雨水就会沿着排水沟坡面位置直接流入到坡脚的位置，这个过程中也会频繁的产生排水沟坡面的水土流失和水土冲刷等现象。当路基施工填筑高度较高时，若填料质量、碾压工艺、遍数、碾压机械参数不满足施工规范要求而导致填筑质量缺陷或边坡本身在外力作用下产生滑动，可能导致边坡底部出现滑移现象。湿陷性黄土物理性质较为特殊，内部富含大孔隙且垂直节理发育，若其边坡的坡度设置不合理时，雨水及地表水极易渗入到土体内部，土体中会形成孔穴并且相互贯通，长期作用下部可能被掏空，导致出现边坡坍塌或者沉陷等病害，其次，如施工过程中路基施工工艺不符合要求，压实度不满足设计要求，也容易导致路基边坡出现沉陷。
3.3路埑边坡剥落、冲刷和滑塌
首先，黄土路堑边坡一般位于地面表层，开挖后暴露在大气中，受雨季降水量和环境温湿度等自然环境的影响，尤其是在出现暴雨或者连续降雨的情况下，在雨水的冲击作用下就会引起大量的水土流失，使得坡面上形成陷穴、小型冲沟或整体剥落、滑塌。黄土路埑边坡破坏方式和程度主要与黄土层的构造特性密切相关。具有构造节理的黄土边坡一般呈现沿着节理面滑落；垂直节理的黄土边坡一般呈现为坍塌破坏形式；无构造节理的黄土边坡呈现滑坡破坏。其次，人为因素也可导致黄土路堑边坡产生病害，黄土路堑本身边坡结构稳定性相对较差，当其受到人为因素的破坏时，由于上层结构承受压力负荷过大，导致路埑滑塌的现象出现，这一问题对于实际的路基施工有着较为严重的影响[5]。
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4.湿陷性黄土路基病害的防治措施
4.1 完善防排水设施
造成湿陷性黄土路基破坏的主要原因是路面积水、排水困难[6]，要治理路基病害，我们在实际的公路施工过程中要抓住产生路基病害的源头，要特别重视路基排水工程施工过程。在湿陷性黄土路基施工时，挖方地段应先做好截水沟，以避免水流因冲刷边坡形成空洞。填方地段施工时应先挖开排水沟，排除流向路基的地表水，保证水流的畅通。另外，施工中应严格控制路基排水沟的工程质量，检查水沟表面勾缝等检测指标，确保水沟无裂缝和渗水现象，应严格控制路基纵、横坡度，做好临时排水设施，涵洞施工应保证涵洞进、出口排水通畅，涵洞基础不渗水等，边坡防护施工中应先进行边坡排水沟施工，待沉降稳定后再进行路堤防护工程的施工。
4.2 地基加固处理
黄土地区地下水位的上升会造成地基下沉等问题，为了有效地防止地基下沉问题，目前工程上大多采用地基加固的方法对黄土地基进行处理，起到提高地基承载力、消除黄土湿陷性的作用。常见的地基加固方法有强夯法、冲击压实法、垫层法、灰土挤密桩法、桩基础以及粉喷桩、化学加固法等。
一是强夯法，这种加固技术所采用的原理就是利用起重设备将一定质量的重锤提升到额定高度，重锤自由落下对地基造成一个瞬间的夯击作用，使黄土在一定程度达到密实程度，从而提高地基承载力，起到消除黄土湿陷病害的作用。
二是冲击压实法，黄土具有湿陷性，而采用冲击压实方法可以有效地改变黄土的性能，增强黄土的压实度。冲击压实的基本原理是应用高能的冲击力周期性地对路基进行冲击，使向下的振动力不断传播从而减少路基工程后期下沉的问题。在采用该方法时应注意压实机械设备的作业速度和运行的连续性，以确保施工安全和压实效果。
三是垫层法，就是在原有的湿陷性黄土地基上设置土垫层，即将原有的处理范围内的湿陷黄土挖出，用素土、灰土或砂砾垫层在其最佳含水率状态下采用分层回填方法进行填筑，并压实。其中灰土垫层（一般采用石灰：土=2：8或3：7或石灰：粉煤灰：土=10：30：60）应用最广，因灰土垫层具备良好的隔水性能和较高的承载能力，随着龄期的增加，其压缩模量和强度也会随之不断增长，进而提高地基承载力，消除基底下处理土层的湿陷性。
四是灰土挤密桩法，适用于加固地下水以上的湿陷性黄土地基，它是利用打入钢套管，或振动沉管等方法，在土中成桩孔，然后在孔中分层填入按一定比例搅拌均匀的石灰和土，并进行夯实。在成孔和夯实过程中，将原来处于桩孔部位的土全部挤入周围土层内，使距桩一定距离内的黄土得到挤密，从而消除桩间土的湿陷性，起到提高地基承载力的作用。
五是桩基础法，是将桩穿过湿陷性黄土层，插入其下坚实的非湿陷性黄土层中，以便安全的传递从上部结构传来的荷载，当地基受水浸湿时，可以避免湿陷的危害。
另外，还可以采用粉喷桩、化学加固法对湿陷性黄土地基进行加固。
4.3改进路基填料
在路基材料的选择方面，既可以选择老黄土，也可以选择新黄土，可以根据不同的地理条件选择不同的材料，但是新老黄土二者只能单独作为路基材料，严格禁止新老黄土混合应用[8]。由于新黄土具有干湿调节、透水性以及土块粉碎等方面较为良好的优势，因此在目前我们在条件允许的情况下主要应用新黄土，并且在填料应用之前应该先做试验，同时做好各项填充材料的配合比试验，试验参数达到填筑要求时，才能用于路基填筑。
5.结束语
本文对湿陷性黄土对路基病害作了具体分析，提出了湿陷性黄土路基施工的常见病害和治理措施。而湿陷性黄土地区修筑公路往往要克服多种复杂多变的不良地质特征，采用单一的处理方法很难确保路基施工质量，因此要结合各项目地质地貌特征，设置完善排水和防护设施，加强地基处理，改善压实施工工艺，保证压实质量，从而在施工阶段消除湿陷性黄土给路基施工带来的危害，有效保证黄土地区路基施工质量。
参考文献
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[8]吴琼，王技孝.湿陷性黄土地区路基病害处治及预防措施[J].公路交通科技（应用技术版），2014，10（06）：19-22.
[9]惠琳 湿陷性黄土路基常见病害及处治[J]山西建筑2014（10）.153
论文作者:白文虎
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年9期
论文发表时间:2019/8/26
标签：黄土论文; 路基论文; 病害论文; 地基论文; 路堤论文; 排水沟论文; 压实论文; 《建筑学研究前沿》2019年9期论文;