浅谈湿陷性黄土地区公路路基处理与防护
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【摘 要】针对湿陷性黄土地区路基变形的主要形式，提出碎石挤密桩法、垫层法、桩基础法等湿陷性黄土地基处理方法，以及坡面防护与支挡防护两种路基防护措施，在工程施工中取得良好的效果，可供同类工程借鉴。
【Abstract】 According to the main deformation form of subgrade in collapsible loess area, some treatment methods were put forward such as gravel compaction pile method, cushion method and pile foundation method, as well as two base protection measures of slope protection and retaining protection. These treatment methods and protection measures have good effect in engineering construction, which can provide reference for similar projects.
【Key words】collapsible loess; highway subgrade; treatment method; protection measure
中图分类号：U416.1 文献标志码：B 文章编号：1000-033X(2012)06-004３-03
0 引言
湿陷性黄土是一种主要的、分布较广的区域性土，广泛分布于中国西北、华北及东北部分地区，具有厚度大、湿陷和高压缩等特性，属于非饱和的欠压密型土。黄土的空隙比在1.0左右，甚至更大，其颗粒间的结构强度较大，故在天然干燥状态下可以承受一定的荷重，承载力高，变形量小；但遇水浸湿后，在自重或一定外荷载作用下，其结构骨架容易被破坏，发生沉陷，产生失稳变形，对公路的路基构筑物造成极大危害［1］。湿陷性黄土约占中国黄土总面积的60%，因此为保证湿陷性黄土地区建筑物的安全和正常使用，需对该地区进行相应的地基处理。本文针对湿陷性黄土地区公路路基的处理提出几种方法。
1 湿陷性黄土路基概述
1.1 黄土分布
黄土在世界各地分布很广，全世界黄土和黄土状土的总面积约1 300万km2，占陆地面积的9.3%。中国的黄土和黄土状土的分布面积为63万km2，占国土总面积的6.3%，黄土的堆积厚度为世界之最，其厚度中心位于洛河和泾河流域的中下游地区，最大厚度达180～200 m，并且湿陷性呈自东向西、自南向北递增的规律。
一般将不具层理的风成黄土称为原生黄土；原生黄土经过流水冲刷、搬迁，重新沉积而成的为次生黄土。工程界将原生黄土和次生黄土统称为黄土。黄土在一定压力（自重或自重和外压力）作用下，受水浸湿后土体结构遭到破坏而发生的显著下沉现象，称之为湿陷。具有湿陷性的黄土被称为湿陷性黄土。湿陷性黄土又分为自重湿陷性黄土和非自重湿陷性黄土。
1.2 路基变形
湿陷性黄土地区的路基变形主要表现为路堤下沉和黄土陷穴。其中黄土地基因湿陷而产生的施工后下沉，是路基较普遍的一种严重病害。它常在路基表面形成平面为椭圆或圆形的碟型湿陷坑，一般的湿陷坑黄土陷穴是黄土经过水的冲蚀和溶蚀形成的暗沟、暗洞和暗穴等的统称。随着暗穴的进一步发展，或因道路填土及车辆荷载的作用，陷穴塌陷，致使上部的道路遭受破坏。
1.3 路基防护
由岩土筑成的路基直接暴露于大气之中，长期受自然因素的影响，其物理、化学性质会发生变化。岩土浸水后湿度增大，强度降低；此外，在温差作用下，经受缩胀和干湿循环，强度衰减和剥蚀［2-3］。这些因素都加剧了路基的破坏，因此合理的路基设计，应在路基位置、横断面尺寸、岩土组成等方面综合考虑，确保路基的强度与稳定、防护与加固。实践证明，在高等级公路建设中，路基的防护工程对保证公路的使用寿命、提高投资效益均有重要意义。
2 湿陷性黄土地基处理方法
2.1 碎石挤密桩法
碎石挤密桩的碎石要求质地坚硬、强度高、无风化；用2000级汽锤夯击，碎石桩的直径为40 cm，桩与桩的距离为1.0 m，桩深为10～13 m，每层夯击加料（碎石）50 cm。一星期后对碎石挤密桩地基进行承载力、湿密度、干密度及湿陷性系数的检测，一般要求将其降低到0.2～0.4。两星期后对以上指标再次进行检测，其各项指标应基本满足要求，黄土地基湿陷性基本消除，承载力满足设计要求。处理后路基的强度增大，起到整体受力作用。
碎石桩加固地基是由散体材料成桩的复合地基，其加固机理兼有置换与挤密以及排水固结作用。该方法目前被广泛应用于软土地基加固及消除土的液化，也被用于处理湿陷性黄土地基。
2.2 垫层法
在湿陷性黄土地基上设置土垫层是一种具有悠久历史的地基处理方法，也是目前采用最为普遍的地基处理方法。它通过消除基底下处理土层的湿陷性，来提高地基的承载能力，减少地基的压缩性。
土垫层有素土垫层、灰土垫层、砾石垫层，其中灰土垫层应用最为广泛，具有较高的承载力和良好的隔水性能；随着龄期的增加，其压缩模量和强度将会不断增大，隔水性和水稳定性也将会进一步加强，从而可为路基提供良好的持力层，并可减小路基下部浸水湿陷的概率。
2.3 桩基础法
湿陷性黄土地区采用桩基础的目的是将桩穿过湿陷性黄土层，支撑在其下坚实的非湿陷性土层中，以便确保上部结构荷载的安全传递。如果地基受水浸湿，就可以避免湿陷的危害。按施工方法，桩基础法可分为沉管、钻孔、人工成孔和爆扩4种。桩基础法主要用于桥梁的施工。