湿陷性黄土勘探及地基处理方法探讨

万方数据
第２期许学民等：湿陷性黄土勘探及地基处理方法探讨１１３
目前，公路部门没有专用的有关湿陷性黄土地基处理方面的设计规范．因此，公路部门在判定黄土的湿陷性时多参考《湿陷性黄土地区建筑规范》∞１中的有关规定，一般采用浸水压力为２００ｋＰａ时的湿陷系数是否大于Ｏ．０１５来判定是否是湿陷性黄土．可以看出，判定黄土的湿陷性不但与湿陷系数有关，而且与其所对应的浸水压力有关．建筑部门采用浸水压力为２００ｋＰａ时的湿陷系数，是因为工业与民用建筑物地基的基底压力大多在２００ｋＰａ以下，其浸水压力接近实际荷载¨１．
公路的地基特性、结构特点、构造物使用要求等和工业与民用建筑之间存在很大的差异，公路地基的基底压力也与工业与民用建筑物地基的基底压力存在很大的差异．因此，笔者认为，湿陷性黄土地区公路地基的湿陷系数是否采用浸水压力为２００ｋＰａ时的湿陷系数值得商榷．
在公路一般路段，基底所承受的压力包括路基路面两部分的静载压力和汽车在公路上行使肘的车辆荷载压力．车辆荷载压力是否可以参照公路挡土墙设计时采用的车辆荷载换算方法进行换算，将车辆荷载压力换算为近似均匀分布的土体荷载来考虑；而静载压力则与路基的填土高度和路面厚度有关，通过计算路基基地的压力，就可得知：一些低填和挖方路段其基地压力会远远小于２００ｋＰａ，故判定黄土的湿陷性时，是否可以采用浸水压力为１００ｋＰａ或１５０ｋＰａ时的湿陷系数．这样的判定是否更符合公路的实际情况．全部采用浸水压力为２００ｋＰａ时的湿陷系数进行判定会导致可以按常规地基处理的路段变成了按湿陷性黄土地基来处理的路段，按非自重湿陷性黄土地基处理的路段变成了按自重湿陷性黄土地基来处理的路段．判定结果的失真，会导致投资无谓的增大．
３修正系数肺的确定
《湿陷性黄土地区建筑规范》中自重湿陷量的计算公式…为
三
厶Ｚｓ２昏∑８ｚｓｈｔ．
１２ｌ
式中：＆。

；为第ｉ层土在上覆土的饱和（．ｓｒ＞０．８５）自重压力下的自重湿陷系数；ｋ为第ｉ层土的厚度（ｃｍ）；岛为因土质地区而异的修正系数，它对自重湿陷量的计算影响极大，系数取值的大小，直接影响到湿陷性黄土等级的划分、处理方法的确定，从而影响工程造价的高低．
根据《中国湿陷性黄土工程地质分区略图》∞１，西部大通道同心至沿川子段均位于ＩＩ区，即陇东陕北地区，参照该规范岛值可取１．２．
修正系数岛因地区及土质的差异，其差异性较大．河北省在宣大高速公路河北段的勘察设计阶段按照ＧＢＪ０２５～９０中的规定岛取值为０．５，而实际工程中通过现场浸水试验观测其自重湿陷量后计算出来的扁为０．９２。

１．３５…，可见取值与试验计算结果的偏差之大，对湿陷等级判定的影响就可想而知了．因此，为准确确定湿陷性黄土的湿陷等级，修正系数岛值的确定应谨慎，最好在勘探阶段通过现场浸水试验计算确定№】．
４兄弟省区的处理方法
如前所述，由于公路湿陷性黄土地基的设计与施工基本上处于无“规”可依，设计时均参照《湿陷性黄土地区建筑规范》中的有关规定进行设计．在湿陷等级确定后，就牵扯到湿陷性黄土地基的处理深度问题，而在该规范中地基的处理深度与建筑物类别的划分有着直接的联系．该规范根据工业与民用建筑物的重要性、地基受水浸湿可能性的大小和使用上对不均匀沉降限制的严格程度，分为甲、乙、丙、丁四类，对各类建筑黄土地基的处理深度及范围作了严格规定．
在公路工程中如何确定建筑物的类别，各省的认识不同，因而对湿陷性黄土地基的处理深度和方法也就不同．
河北省在宣大高速公路中将大中桥、立交桥、黄土高路堤、深路堑划为甲类——由于大中桥在湿陷性黄土地区均采用钻孔灌注桩基础，且全部穿过湿陷性黄土层并支撑在基岩或坚硬的土层上，必要时还考虑桩壁负摩阻力的影响；对黄土高路堤、深路堑要求采取系统的疏导流水和严格的防水措施．将小桥涵、通道划为乙类——对扩大基础地基处理时采取换填沙砾、水泥稳定土、水泥稳定沙砾、石灰稳定土等措施，换填厚度为０．６—２．０ｍ不等．将一般路基（低填、零断面、浅挖）也定为乙类，但由于这些路段量大面广，其处理措施也有所不同：①一般填方路堤，可视情况对其基底分别采取换填厚度为２０一６０ｃｍ沙砾，３０ｃｍ石灰稳定土、水泥稳定土、水泥稳定沙砾，７０％黄土＋３０％沙砾或冲击天然黄土达到４０—６０遍，压实度达到９０％以上等措施；②路堤填料如果用沙砾，先填４０ｃｍ厚黄土，使其压实度达到９０％，再冲压２０遍，然后填筑沙砾；③如用黄土类土
万方数据
１１４宁夏工程技术第３卷
作为填料，每层２０ｃｍ厚，用振动达到９０％～９２％的压实度，每达４层即厚８０ｃｍ以后，再用冲击压实３０～４０遍，以提高压实度，使土的强度增加，渗透系数减少；④对零断面及挖方路段，选用冲击压实４０。

６０遍，使压实度达９０％以上后，换填４０ｃｍ沙砾，再铺１５ｃｍ厚石灰或水泥稳定沙砾，要求压实度大于９５％，强度达到０．４～１．ＯＭＰａ，弯沉值不大于１８０ｍｍ【５】．
河南省在三门峡至灵宝高速公路中，将通道、涵洞构造物划为丙类工程，对其基地多采用灰土挤密桩进行处理［７】．
甘肃省将一般路基划为丙类建筑物，其处理厚度为：
（１）对于非自重湿陷性黄土地基，处理厚度为２．０ｍ；对于ＩＩ—ＩＩＩ级自重湿陷性黄土地基，处理厚度为２．０—３．０ｍ；Ⅳ级自重湿陷性黄土地基，处理厚度为４．０—５．０ｍ；
（２）对于一些新近堆积黄土和素填黄土，当地基的压缩变形和湿陷变形都无法满足要求时，可考虑将路基以下的全部湿陷性土层进行处理．处理方法为：长段落、大面积的Ⅲ级以下自重湿陷性黄土地基，一般采用冲击压实；较大面积一般路段的Ⅳ级自重湿陷性黄土地基，采用强力夯实；局部厚层湿陷性黄土地基，采用灰土挤密桩；较大面积厚层湿陷性黄土或采空区地基，采用孔内深层强夯．
（３）将通道、桥涵构造物、防护构造物基础划为乙类构造物．构造物地基的设计要求：①在非自重湿陷性黄土地基上，应将基础下湿陷起始压力小于附加压力与上覆土的饱和自重压力之和的所有土层进行处理或处理至基础下的压缩层下限为止；②在自重湿陷性黄土地基上，应处理基础以下的全部湿陷性土层；③处理后的地基承载力应满足构造物的要求，且其下卧层的顶面承载力不小于下卧层顶面的附加应力与自重压力之和．
通道、桥涵及防护构造物基础的处理措施一般采用灰土垫层，具体要求：
（１）石灰必须采用优质石灰，并与土料按３：７（体积比）的比例拌和均匀，加水至最佳含水量后充分闷料．灰土垫层必须分层压实，分层厚度不大于１５ｃｍ，按重型压实标准的压实度不小于９５％．（２）灰土垫层的总厚度对于非自重湿陷性黄土地基不小于１．０ｍ，并使其下的各天然土层所受的压力小于湿陷起始压力．对于自重湿陷性黄土地基灰土垫层的总厚度不小于２．Ｏｍ，并应保证其下卧层顶面的承载力不小于下卧层顶面的总压力（附加应力与土自重压力之和）．灰土垫层下最好再设置ｌ。

１．５ｍ厚的素土垫层或采用重锤将其基底夯实．（３）为有效防止地表水下渗和地基湿陷后土体的侧向挤出，灰土垫层每边超出基础边缘外的宽度不应小于其厚度，且不小于１５０ｃｍ．灰土垫层施工过程及完工后，应严禁受水浸泡哺】．
５建议
参考兄弟省区的一些实践经验，结合宁夏地区在中郝高速公路、桃同高速公路上的一些施工经验【９、１０】，笔者提出以下建议：
（１）构造物等级划分——将大中桥、立交桥、黄土高路堤、深路堑划为甲类；通道、桥涵及防护构造物划为乙类；一般路基划为丙类．
（２）处理措施——大中桥、黄土高路堤、深路堑建议参考河北省的处理措施；通道、小桥涵及防护构造物基础的处理可参考甘肃省处理湿陷性黄土的设计要求及处理方法进行，但对局部厚层湿陷性黄土地基应采取灰土挤密桩进行处理；对于一般路基的处理深度要求，可参考甘肃省处理湿陷性黄土的设计要求及处理方法进行．
（３）路堤填筑方法——由于西部大通道填筑路基的填料均为黄土类土，因此建议参考河北省的填筑方法及施工要求进行填筑．
（４）零填及挖方路段——建议参考河北省的相关做法，选用冲击压实４０遍，使压实度达９０％以上后，回填４０ｃｍ素土垫层，再铺２５ｃｍ厚石灰土，要求压实度大于９５％，并做好防排水工作．
（５）防排水措施——湿陷性黄土具有的湿陷性是其湿陷的内因，外因则是水，在浸水且其饱和度达到一定程度时才会产生湿陷，无水或水量较小的情况下是不会产生湿陷变形的．因此，在对湿陷性黄土地基进行处理的同时，应加强防排水措施，在设计时做好防排水方案，在施工时做好临时的防排水措施…．
参考文献：
【１】马正红．非自重湿陷性黄土施工工艺及质量控制［Ｊ】．宁夏工程技术，２００３，２（４）：３６１．
【２】袁素凤．禹门口至阎良高速公路湿陷性黄土坑探与钻探及其试验差异性【Ｊ】．公路工程地质，２０００，２４（４）：ｌＯ．【３１中华人民共和国行业标准．Ｊ，Ｉ．Ｊ０５１～９３公路土工试验规程【Ｓ】．北京：人民交通出版社，１９９３．
ｆ４】交通部第二公路勘察设计院主编．路基设计手册【Ｍ】．第２版．北京：人民交通出版社。

１９９６：２５—３１．
（下转第１１８页）
万方数据
万方数据。