深厚黄土地基上高填方沉降控制研究

深厚黄土地基上高填方沉降控制研究

董韦华

董韦华（湖北省航道工程公司湖北武汉430050）

摘要：高填方路基施工是一个复杂的系统过程，影响因素众多，其中沉降问题是重要的控制要点。深厚黄土地基上的高填方施工由于土质承载力不高更应当重视沉降控制，以保证路基的稳定性与耐久性。本文分析了深厚黄土地基上高填方沉降原因，并提出了沉降控制的措施。

关键词：深厚黄土；高填方；沉降控制

高填方路基相对一般路基而言,具有填筑高度大,填筑断面面积大,路堤本身累积沉降大,稳定性需进行专门分析和验证的特点。如果对高填方路基沉降没有足够地重视，则很容易导致路面开裂、沉陷等多种质量问题,严重影响道路的行驶质量及使用寿命，直接影响到公路的使用质量和社会效益。因此，有效减小路基沉降,消除其所带来的危害，具有重大而现实的意义。

一、深厚黄土地基上高填方沉降原因高填方路基沉降是深厚黄土地区公路建设和使用过程中最常见的病害之一。这既与土质即工程地质方面的原因有关，又与勘测设计、施工过程有关。

（一）土质方面的原因以黄土高原为例，黄土高原地区的黄土主要为风成黄土，粉粒占黄土总重量的50%，结构疏松、富含碳酸盐、孔隙度大、透水性强、湿陷性强、遇水易崩解和溶解、抗冲抗蚀性弱。黄土颗粒细小，质地疏松，具有直立性，由于工程地质不良或泥沼软基土丰富的地段，土质较松散、土壤密实度小、压缩变形大、土质承载能力低等，也就是土体中超静水压力过大，且消散速度缓慢。如不认真进行加固处理，在路基填土层自重等附加压力作用下，地基易发生压缩沉降和挤压移位变形，直接导致路基沉降，使路面出现横或纵向裂缝、沉陷、甚至塌陷。

（二）设计方面公路设计结合地区特点不够，如基层和沥青混合料的配合比设计不周；路肩防护强度不够；排水系统处理不当；部分路基边坡设计不当，从而导致雨水集中渗入路基，引起病害。

（三）施工方面最为普通的问题是压实度不够。分层碾压不规范，还没有达到要求的残余沉降就开始铺筑路面；出于经济原因而就近取土。路基填料质量不高，而关于土料场地的选择在设计与施工中没有明确的要求；施工工序衔接不科学导致施工质量不高；施工用水控制与排水系统不协调。

二、深厚黄土地基上高填方沉降控制（一）减小土的孔隙比1、超压固结路基填筑完成后，在路基上用超过计算荷载进行堆载预压，使土体固结而减小土的孔隙比。此法效果好，但工期较长，难以大面积应用。

2、强夯处理通过强夯的冲击能量使土体密实，从而减小土的孔隙比，达到降低土的压缩性和消除土的湿陷性目的。效果好，但产生环境污染。

3、挤密处理通过挤密桩处理使桩周围的土体横向密实以达到降低土的压缩性和消除土的湿陷性目的。

4、冲击碾压通过反复夯打使土体密实以减少土体变形。效果好，应用范围较广。

（二）改善土的力学性质1、注浆法采用注浆法消除黄土湿陷，提高地基强度或对黄土沉陷进行加固，是一种非常有效的方法，具有设备简单，施工方便，不影响正常交通并且效果显著等优点，此法已在黄土地区公路沉陷病害处理中较广泛地推广使用。但采用这种方法的工程费用较大，是采用强夯法处理费用的1O倍，故这种处理法仅适用于路面铺筑后已通车营运时的情况，对高等级公路建设中的桥台背路基宜优先采用如强夯法等工前预防性补强处理措施。

2、铺设土工织物在土体中铺设土工织物能够使土体的力学性质得到改善。土工格栅铺设时底面应平整、密实，一般应平铺，拉直、不得重叠，不得卷曲、扭结，相邻的两幅土工格栅需搭接0.2m，并沿路基横向对土工格栅搭接部分每隔1米用铁丝进行穿插连接，并在铺设的格栅上，每隔1.5-2m用U型钉固定于地面。

3、换填土层路基整体较好，局部路基下沉，经常采用换填土法。基本步骤：将原路基出现病害部分的填料挖除，把扰动的浮土清理干净，整平碾压达到压实度要求后，用符合规范要求的填料回填。换填时注意：挖补面积要扩大，且每层挖成台阶状，由下往上，逐层整平碾压，压实度要求高出原路基压实度1％～2％。

4、排水与防水水是黄土路基产生病害的外部条件，道路建成后，水的冲刷和破坏是导致路基路面病害的主要因素。因此黄土地区路基的施工排水和道路竣工后防止地表水进入路基十分重要。路基基底处理应按设计要求和黄土的湿陷类型进行施工，同时必须做好两侧的施工排水防水措施；填土路堤设计应考虑采用土肩及其边坡防护或用急流槽将水引离路堤，保证填土路堤边坡稳定。

三、强夯法在深厚黄土高填方沉降控制中的应用（一）工程概况某路线全长65.4公里，按双向6车道高速公路技术标准建设。

全线平均填土高度1.0米，地基处理尤为关键。沿线湿陷性黄土不良地质分布范围大，占全线总长的96%以上，路基需大面积特殊处理。

湿陷性黄土厚度为2m～16m不等,路基填土高度在8m以内。

（二）处理方案根据湿陷等级、湿陷土层厚度及湿陷起始压力、湿陷土层所处的地理位置、路基填挖情况，本项目湿陷性黄土路基决定采用强夯法消除黄土层的湿陷性和高压缩性。强夯处理适用于非自重II级、自重II级、自重Ⅲ级湿陷性黄土的填方且非过村镇路段。强夯处理前先要清表。地表清理后，若表层土壤含水量大于17%时，应挖除湿软土层，然后强夯。具体处理方案为：夯击点布置：按间距3m的梅花形布置；单击夯击能：锤重为20t，落距为１3.0m，夯击能为260t?m；有效加固深度：取加固深度修正系数为0.5，按梅纳公式则有H＝0.5（20×１3）0.5＝8.ｌm，可满足设计要求；夯击次数：用水准仪观测夯击点沉降量，最后两击平均下沉量小于5cm即停止夯击。

（三）施工要点单点试夯，确定单点最佳夯击能、最佳夯击次数、有效影响范围和深度，描绘夯击次数与夯沉量的关系曲线、夯击次数与累计夯沉量百分比关系曲线、夯坑及夯坑周围地表变形与夯击次数的关系曲线，检测设计的质量指标，修正施工技术参数，指导施工。

夯击前，用推土机将层面推平，场地平整度要求小于10cm。用全站仪放样布点，并用石灰画出夯点。

强夯机就位，按试夯确定的夯击次数进行单点夯击，单点夯击按由内而外隔行跳打的顺序。用水准仪测量最后两击的夯锤顶面高差，最后两击的沉降差小于5cm后移位至下一夯点夯击直至完成所有夯击点。夯机撤出场外，用推土机推平松散填料。

用全站仪在第一遍夯点间放出第二遍的夯击点，重复第4条。推土机推平夯坑边松散填料，用级配填料补平夯坑。低击能单点满夯一遍，单击次数1-3次，完成本次强夯施工。

夯完一层后，检测路基中线和标高，做好各项施工记录。

（四）效果检验为检验地基承载力和变形模量是否满足设计要求。在强夯施工完成半月后，进行了原位静载试验和动力触探。

1、静载试验采用慢速维持荷载法，试压三点次。分别对应下层强夯置换夯芯位置1点次。夯间位置2点次。经试验各实测数据及据此而绘制的荷载(Q)与沉降(S）的关系曲线图与变形模量经计算3点分别为28MPa、27.2MPa、36.3MPa。

2、动力触探动力触探点分别取夯芯试验点2个，夯间试验点2个，厂区外部原土试验点1个，通过对两夯芯点触探试验成果分析，试验深度约8.1m以上地基土的承载力特征值虽然较夯芯处略偏小，但均达到或超过设计要求值(fak≥200KPa)。

经强夯法处理路基沉陷结果为:两个月沉陷量4mm,半年沉陷量11mm,一年沉陷量也就18mm,且通过连续三个月的观察结果显示,路基沉陷已基本趋于稳定。按经验估计,公路通车后,该路基还有一个沉陷过程,但沉陷量不可能太大,且会很快趋于稳定。

结语强夯处理湿陷性黄土高填方路基能够最大限度消除黄土的湿陷性，改善黄土的物理力学性质，提高黄土地基的承载力。应用此法应当选择合适的强夯参数，并加强施工中的质量控制。

参考文献：[1]王长丹.高速铁路湿陷性黄土桩筏复合地基沉降控制效应[J].同济大学学报（自然科学版）,2012年5期.[2]孙培培.关于道路桥梁沉降段路基路面的施工分析[J].城市建设理论研究,2014年9期