(鄭州路橋建設(shè)投資集團(tuán)有限公司，河南 鄭州 450000)

0 引言

近年來(lái)，伴隨我國(guó)經(jīng)濟(jì)持續(xù)增長(zhǎng)，公路建設(shè)里程越來(lái)越長(zhǎng)，規(guī)模持續(xù)擴(kuò)大。越來(lái)越多公路不得不修建到不良地基之上，如濕陷性黃土路基，此類地基濕陷性較大，將嚴(yán)重影響地基承載力及強(qiáng)度。為此，必須合理選擇處治技術(shù)，如灰土換填法，該工藝的應(yīng)用可大幅提升路基土強(qiáng)度，消除或改善土的濕陷性，提高工程建設(shè)整體質(zhì)量。

1 濕陷性黃土的特性

作為一種第四紀(jì)地質(zhì)歷史時(shí)期的產(chǎn)物，黃土是在干旱氣候條件下，經(jīng)風(fēng)力搬運(yùn)與堆積，未通過(guò)次生擾動(dòng)、無(wú)層次，且富含碳酸鹽及孔隙較大的黃色粉質(zhì)沉積物。黃土的顏色主要包括黃色、褐黃色，或灰黃色，多以粉粒為顆粒組成，含量高于60%，粒徑在0.25 mm以上。

濕陷性黃土又分為2類：非自重濕陷性黃土和自重濕陷性黃土。非自重濕陷性黃土是指自重應(yīng)力作用下，在水浸濕條件下，黃土不具備濕陷性。而自重濕陷性黃土是指在自重應(yīng)力作用下，水浸濕之后，黃土具有濕陷性。當(dāng)前，在我國(guó)黃土分布區(qū)域內(nèi)，濕陷性黃土占60%左右，濕陷性黃土地基的濕陷等級(jí)各有不同，如表1所示。

表1 濕陷性黃土地基的濕陷等級(jí)

作為一種特殊土，在一定外部荷載作用下，濕陷性黃土的含水率增加到一定值后，極易出現(xiàn)坍塌現(xiàn)象，這就被稱為濕陷。從力學(xué)性質(zhì)角度來(lái)講，濕陷性黃土的特性主要體現(xiàn)在3點(diǎn)。

1)結(jié)構(gòu)性。濕陷性黃土結(jié)構(gòu)強(qiáng)度較為明顯。沒(méi)有破壞結(jié)構(gòu)強(qiáng)度時(shí)，或未出現(xiàn)軟化，往往會(huì)呈現(xiàn)出壓縮性低、強(qiáng)度高等特點(diǎn)，若一旦結(jié)構(gòu)性被破壞，其力學(xué)性質(zhì)將發(fā)生巨大變化，顯現(xiàn)出軟化、濕陷性特點(diǎn)。

2)欠壓密性。因地質(zhì)條件的影響，導(dǎo)致濕陷性黃土始終處于一種欠壓密狀態(tài)，無(wú)法壓密。

3)濕陷性?；邳S土自身特點(diǎn)，濕陷性黃土濕陷變形問(wèn)題較為突出。要求在施工前，必須做好地基處理工作。

2 工程概況

某公路工程全長(zhǎng)72.2 km，為雙向六車道。本路段分布有大量濕陷性黃土。為此，決定選取代表性路段作為試驗(yàn)段進(jìn)行施工處理。試驗(yàn)段長(zhǎng)度為1 000 m，位于Ⅱ級(jí)階地后緣，地形起伏較大，第四系沖洪積物為控制深度內(nèi)地層，地表種植土為上部覆蓋物，厚度較薄，下部為黃土樁土，厚度在35 m以上，為洪積產(chǎn)物。試驗(yàn)段黃土主要物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)如表2所示。

3 灰土換填施工機(jī)理

在濕陷性黃土處理中，灰土換填法是一種較為常用的施工方法，可通過(guò)換填土的方法進(jìn)行處理。在處理完基底下局部濕陷土層之后，可降低地基濕陷量，同時(shí)能對(duì)未處理土層的濕陷量加以有效控制。若石灰摻加到土內(nèi)，可改變土的結(jié)構(gòu)與顆粒組成，降低土的塑性，加大地基強(qiáng)度，增強(qiáng)耐久性。此外，土和石灰之間還會(huì)產(chǎn)生2種不同的化學(xué)反應(yīng)。

表2 黃土主要物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)

1)膠體反應(yīng)。通常情況下，游離鈣離子會(huì)存有石灰漿內(nèi)，同時(shí)，鈉離子、氫離子會(huì)存于黏土礦物所吸附的綜合體內(nèi)，上述兩類粒子可發(fā)生交換反應(yīng)。此時(shí)，可大幅減小吸附水膜原有的厚度，且改變黏土粒組成，從而增強(qiáng)土的壓實(shí)度與塑性。

2)反應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng)的膠凝反應(yīng)。黏土礦物一般情況下均會(huì)生成二氧化硅、氧化鋁等物質(zhì)，此時(shí)將與石灰產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，從而形成硅酸鈣等，并膠凝起所有分散的土顆粒。

4 濕陷性黃土地基處治技術(shù)要點(diǎn)

4.1 施工準(zhǔn)備

施工前，需要做好施工準(zhǔn)備工作，如平整場(chǎng)地，保證施工現(xiàn)場(chǎng)地面平整，便于大型設(shè)備移動(dòng)。此外，還要做好測(cè)量、放樣工作，根據(jù)導(dǎo)線點(diǎn)具體位置，確定樁位，要求在2cm以內(nèi)控制軸線測(cè)量輕度，樁位放樣偏差需控制在5cm以內(nèi)。隨后測(cè)量各橫斷面原地面高程，保證后期施工滿足設(shè)計(jì)要求。完成上述所有準(zhǔn)備工作后，即可將施工各設(shè)備放置于現(xiàn)場(chǎng)指定位置，并組織有豐富經(jīng)驗(yàn)的技術(shù)人員進(jìn)行設(shè)備安裝，確保樁管垂直。

4.2 墊層施工

墊層施工時(shí)，需置換土層的深度或下臥層土的承載力是墊層厚度z的取值依據(jù)，要求墊層厚度范圍控制在0.5～3 m?？筛鶕?jù)應(yīng)力擴(kuò)散角法計(jì)算墊層底面處的附加應(yīng)力值。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)原位載荷試驗(yàn)了解到，當(dāng)墊層厚度在基礎(chǔ)寬度0.25倍以內(nèi)時(shí)，應(yīng)力擴(kuò)散角在0以上，此時(shí)可選20°為角度。

墊層寬度確定時(shí)，需由墊層底面開(kāi)始，順著其兩側(cè)向上。在開(kāi)挖階段，必須保證邊坡的穩(wěn)定性，相比基礎(chǔ)底邊長(zhǎng)度，墊層頂面各邊不得超出300 mm，基于此，選取3:7為試驗(yàn)段灰土比，1.5 m為深度。

4.3 施工流程

1)準(zhǔn)備工作。施工前，先根據(jù)要求，合理選擇施工原材料，在石灰使用前的3～5 d保證全部消解。隨后打碎土，保證土塊在1.5 cm以下。

2)攤鋪土和灰。在路槽內(nèi)將疏松的土均勻攤鋪，根據(jù)體積比合理配置材料，并將材料鋪筑到土層上，要求在30 cm以內(nèi)控制松鋪厚度。

3)拌和。拌和施工前，先對(duì)土的含水量進(jìn)行詳細(xì)檢驗(yàn)，確定含水率之后，先進(jìn)行2遍拌和，隨后根據(jù)含水率情況，再次進(jìn)行多次拌和，直至均勻拌和。

4)碾壓。在保證最佳含水量的基礎(chǔ)上，根據(jù)“先輕后重，兩邊到中間”的順序進(jìn)行碾壓施工，碾壓施工后，要保證無(wú)顯著輪跡，且壓實(shí)度滿足設(shè)計(jì)要求。

5)養(yǎng)生。待完成上述施工之后，便可進(jìn)行路面養(yǎng)護(hù)施工，一般養(yǎng)護(hù)周期為14 d，可采用灑水保濕養(yǎng)護(hù)，保證整個(gè)路面養(yǎng)護(hù)質(zhì)量合格。

5 結(jié)語(yǔ)

濕陷性黃土地基屬于一種不良地質(zhì)，一直以來(lái)都是工程施工的難題。若地基處理不當(dāng)，將會(huì)直接影響到工程的穩(wěn)定性。為此，必須全面了解濕陷性黃土的特性，掌握其特點(diǎn)，才能結(jié)合工程實(shí)際情況，采取切實(shí)可行的措施予以防治。本文依托某公路工程，采取灰土換填處理濕陷性黃土路基，通過(guò)上述分析，可得如下結(jié)論。

1)為了更好地解決濕陷性黃土路基的病害問(wèn)題，做好防治工作，必須先了解濕陷性黃土的特性，經(jīng)調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，濕陷性黃土分為2類：非自重濕陷性黃土與自重濕陷性黃土。其中僅自重濕陷性黃土具有濕陷性，且其特性包括3點(diǎn)，即結(jié)構(gòu)性、欠壓密性與濕陷性，由于濕陷性黃土的上述特性，將嚴(yán)重危害工程質(zhì)量，為此，在公路修建前，必須做好地基處理工作。

2)結(jié)合某公路工程，經(jīng)實(shí)地勘察可知，本路段存在大量濕陷性黃土，此類地基普遍存在強(qiáng)度小、穩(wěn)定性差等問(wèn)題。若濕陷性黃土地基處理不好，將無(wú)法滿足路基承載力等要求，甚至出現(xiàn)嚴(yán)重質(zhì)量隱患。為此，必須采用科學(xué)、有效的加固方法進(jìn)行有效處理，如灰土換填法的應(yīng)用，可有效降低地基濕陷性，提高路基壓實(shí)度及強(qiáng)度，具有良好的施工效果。