湿陷性黄土路基处理分析
作者：王新
来源：《建筑工程技术与设计》2014年第26期
摘要：分析了黄土的各项物理参数、结构特征和各种力学性质，介绍了黄土湿陷性的评价方法及其湿陷程度的判断，总结了处理黄土湿陷性的常用方法及不同的处理措施。 关键词：湿陷性黄土；黄土陷穴及其处理；处理方法
引言：湿陷性黄土是指在覆盖土层的自重应力或自重应力和其他附加应力综合作用下，受水浸湿后土的结构迅速破坏，并发生显著的附加下沉，其强度也随着迅速降低的黄土。由于黄土的含水率不均匀，部分湿陷性黄土饱和度达到 80%以上，黄土湿陷性消退，转变为低承载力（小于 100KPa）和高压缩性土，饱和黄土即不同于软粘土，也不属于湿陷性黄土。而是那共同具有了两种土质的特性，而如今遇到这类地基处理问题逐渐增多。
1.黄土特性
1.1黄土物理力学研究：从实践来看，黄土干燥时强度大，遇水后就湿陷，这主要是由黄土自身的结构和成分造成的，它具有结构疏松以及孔隙度大等特点，通常可达 60%。一般而言，干容重与黄土结构的孔隙度存在着密切的关系，黄土孔隙度越大，其干容重就会越小，即成反比例关系。黄土结构的抗剪强度与黄土自身的湿度存在着密切的关系，其内摩擦角一般在5o～31o之间，最大内聚力强度可达 0.42×103Pa。通常黄土结构自身的压缩性、抗剪强度等与黄土自身的结构、组成以及周围的气候环境等有着密切的关系，不同区域的黄土压缩性与抗剪强度存在着较大的差异性，这是由地理条件决定的。
1.2黄土湿陷性
1.2.1黄土湿陷系数：黄土的湿陷性判定多用室内侧限压缩试验所得的湿陷系数来判定，试验方法基本同一般土，所不同的是在规定压力作用下并压缩稳定后开始浸水，计算土样在浸水前后并压缩稳定后的高度或孔隙比，求出湿陷系数，用来判定黄土是否具有湿陷性。
1.2.2湿陷性黄土场地的自重湿陷性：场地的湿陷类型按自重湿陷量或计算自重湿陷量来判定： 自重湿陷量7cm 时，应定为非自重湿陷性黄土场地； 自重湿陷量7cm时，应定为自重湿陷湿黄土场地。
2.黄土陷穴及其处理
2.1黄土陷穴的类型
2.1.1漏斗状陷穴：由坡面径流汇积，水流沿节理下渗、潜蚀而成。多产生在平地边缘和坡谷附近。
2.1.2竖井状陷穴：水流沿节理下渗、潜蚀而成，形如水井，口径不大，深可达20 m，产生在阶地的边缘径流汇积处。
2.2黄土陷穴的处理
陷穴对路基的危害甚大，一般需进行处理。黄土陷穴的处理范围，视具体情况而定，一般在路基填方或挖方边坡外上侧50 m，下侧10 m～20 m。若陷穴倾向路基，在50 m之外，仍要作适当处理，对串珠状陷穴应彻底进行处理。结合山西晋侯高速公路工程，具体介绍一下黄土陷穴的处理。
2.2.1K11+428黄土陷穴：该陷穴直径5 m，深6 m，呈竖井状，设计要求先清除杂草，夯实底部后回填夯实。但是该陷穴位于左幅靠近填土坡脚处，其上下游均有陷穴连通，距
K11+440盖板涵基础仅8.5 m，为保证该段路基的填土质量和盖板涵的稳定，我部采用开挖回填夯实法。将陷穴和盖板涵基础同时开挖至盖涵基础底标高40 cm，将未全部挖完的陷穴按设计要求回填夯实，然后统一进行强夯。
2.2.2K11+640黄土陷穴：该陷穴长60 m，进口呈竖井，直径约0.8 m，大部分被松土填充；出口直径3 m。陷穴位于该段坝式路堤基底，填土高度10 m～20 m，出口位于路基中央处，进口位于右坡脚处。设计采用M7.5浆砌片石封口灌浆法，在施工中又发现在该陷穴出口以下还有陷穴延伸，形成一个约60 m3的空洞，虽然该空洞四周土质较硬，但其位于高土区，必须进行开挖回填，对于进口以上60 m仍采用设计封口灌浆，完成后增加强夯。灌浆时先用钻机钻孔，利用自然压力向暗穴内灌浆，泥浆由水和黄土按1∶1.5～2.0∶1比例配合而成，灌浆分两次进行，待第一次灌满泥浆干燥收缩后，再进行第二次灌浆填充空隙。
3.湿陷性黄土地基处理方法
3.1换填垫层法：换填垫层法适用于浅层软弱地基及不均匀地基处理，其主要施工方法是将路基基础底面以下某一深度的软土层彻底去除，用质地坚硬、高强度以及性能相对比较稳定的填料对其进行分层填充，然后通过机械、人工方法对其进行分层施工作业，以保证其密实度。实践证明，采用该方法对地基、垫层进行处理，可将其上部的荷载有效地转移至下卧层，这样就可以有效地确保上部结构地基承载力，对于降低沉降量也非常的有利。
3.2重锤表层夯实法：该方法主要是在基坑中基础标高位置以下，对天然土层进行有效的夯实，具体夯实加固机理为，让提升高度为4m、重18KN-30KN的夯锤做自由落体运动，通过重复夯打的方法来增大土层的密度，这样就可以有效地改善土层的结构和力学特性，进而建设路基变形量。
3.3强夯法：强夯法是利用夯锤自由落下产生的冲击波使地基密实。这种冲击引起的振动在土中以波的形式向地下传播。这种振动波可分为体波和面波两大类。体波又包括压缩波和剪切波，面波如瑞利波、乐夫波。
3.4土桩及灰土桩挤密法：在湿陷性黄土地区多采用土桩挤密法。土桩挤密地基是由素土夯填的土桩和桩间挤密土体组合而成。桩孔内夯填的土料多为就近挖运的黄土类土，其土质及夯实的标准与桩间挤密土基本一致，因此它们的物理力学性质也无明显的差异。很显然，土桩挤密法的加固作用主要是增加土的密实度，降低土中孔隙率，从而达到消除地基湿陷性和提高水稳定性的工程效果。土桩是一种柔性桩，不但桩孔部分夯填土要承受上部荷载，挤密后的桩间土也将分担很大一部分荷载。其主要特点是不需大挖大填，土方量少。
3.5振冲法：振冲法作为一种简单而有效的复合式地基处理加固方法而得到广泛的应用，其原理简单来说是包括两部分，第一是通过振冲装置的强力振动，促使饱和砂层不断液化，重新排列砂粒、减少孔隙； 第二是通过靠振冲装置的水平振动作用，不断添加填料，以确保砂层的挤压密实度，通常称为振冲密实法。
3.6桩基础：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，落在其下坚实的非湿陷性土层中，以便安全支承从上部结构传来的荷载，如一旦地基受水浸湿，就可以完全避免湿陷的危害。按施工方法桩可以分为打入、钻孔和爆扩几种。
3.7水泥土搅拌法：该方法主要是将石灰和水泥当作固化剂使用，利用搅拌机在地基深处对软土、固化剂进行强制搅拌，然后再使固化剂与土层发生物理或者化学反应，从而使软土逐渐硬结，并保证其整体性和强度。通过水泥土搅拌法，可有效提高路基基土的实际强度。该方法与混凝土硬化原理有所不同，后者主要是利用水泥的水解、水化作用，加快混合料凝结。在水泥加固土过程中，由于水泥材料的掺入量非常的小，水解、水化反应总是在一定活性的介质土中进行，因此硬化速度就会变慢，同时也可以看出水泥土的强度增长较混凝土缓慢。
4.结语：只有在湿陷性黄土的处理过程中，仔细琢磨、因地制宜采取合适的方法，提高从事处理湿陷性黄土工作队伍的整体素质，并且要注意环境，不能造成环境的污染，广泛发展适用于各地、各种条件下处理方法，避免片面性，无论在路基施工还是地基施工过程中只有对湿陷性黄土足够重视，才能对路基结构层或地基结构层充分压实，才能保证路基或地基强度、刚度及平整度，保证及延长路基或地基的使用寿命。
参考文献：
[1]梁俊峰；湿陷性黄土地区路基设计要点[J]；山西建筑；2010年29期
[2]王晶；江巍；王洪娟；红粘土地基处理方法分析[J]；四川建筑科学研究；2009年05期
湿陷性黄土路基处理分析
作者：王新
来源：《建筑工程技术与设计》2014年第26期
摘要：分析了黄土的各项物理参数、结构特征和各种力学性质，介绍了黄土湿陷性的评价方法及其湿陷程度的判断，总结了处理黄土湿陷性的常用方法及不同的处理措施。 关键词：湿陷性黄土；黄土陷穴及其处理；处理方法
引言：湿陷性黄土是指在覆盖土层的自重应力或自重应力和其他附加应力综合作用下，受水浸湿后土的结构迅速破坏，并发生显著的附加下沉，其强度也随着迅速降低的黄土。由于黄土的含水率不均匀，部分湿陷性黄土饱和度达到 80%以上，黄土湿陷性消退，转变为低承载力（小于 100KPa）和高压缩性土，饱和黄土即不同于软粘土，也不属于湿陷性黄土。而是那共同具有了两种土质的特性，而如今遇到这类地基处理问题逐渐增多。
1.黄土特性
1.1黄土物理力学研究：从实践来看，黄土干燥时强度大，遇水后就湿陷，这主要是由黄土自身的结构和成分造成的，它具有结构疏松以及孔隙度大等特点，通常可达 60%。一般而言，干容重与黄土结构的孔隙度存在着密切的关系，黄土孔隙度越大，其干容重就会越小，即成反比例关系。黄土结构的抗剪强度与黄土自身的湿度存在着密切的关系，其内摩擦角一般在5o～31o之间，最大内聚力强度可达 0.42×103Pa。通常黄土结构自身的压缩性、抗剪强度等与黄土自身的结构、组成以及周围的气候环境等有着密切的关系，不同区域的黄土压缩性与抗剪强度存在着较大的差异性，这是由地理条件决定的。
1.2黄土湿陷性
1.2.1黄土湿陷系数：黄土的湿陷性判定多用室内侧限压缩试验所得的湿陷系数来判定，试验方法基本同一般土，所不同的是在规定压力作用下并压缩稳定后开始浸水，计算土样在浸水前后并压缩稳定后的高度或孔隙比，求出湿陷系数，用来判定黄土是否具有湿陷性。
1.2.2湿陷性黄土场地的自重湿陷性：场地的湿陷类型按自重湿陷量或计算自重湿陷量来判定： 自重湿陷量7cm 时，应定为非自重湿陷性黄土场地； 自重湿陷量7cm时，应定为自重湿陷湿黄土场地。
2.黄土陷穴及其处理
2.1黄土陷穴的类型
2.1.1漏斗状陷穴：由坡面径流汇积，水流沿节理下渗、潜蚀而成。多产生在平地边缘和坡谷附近。
2.1.2竖井状陷穴：水流沿节理下渗、潜蚀而成，形如水井，口径不大，深可达20 m，产生在阶地的边缘径流汇积处。
2.2黄土陷穴的处理
陷穴对路基的危害甚大，一般需进行处理。黄土陷穴的处理范围，视具体情况而定，一般在路基填方或挖方边坡外上侧50 m，下侧10 m～20 m。若陷穴倾向路基，在50 m之外，仍要作适当处理，对串珠状陷穴应彻底进行处理。结合山西晋侯高速公路工程，具体介绍一下黄土陷穴的处理。
2.2.1K11+428黄土陷穴：该陷穴直径5 m，深6 m，呈竖井状，设计要求先清除杂草，夯实底部后回填夯实。但是该陷穴位于左幅靠近填土坡脚处，其上下游均有陷穴连通，距
K11+440盖板涵基础仅8.5 m，为保证该段路基的填土质量和盖板涵的稳定，我部采用开挖回填夯实法。将陷穴和盖板涵基础同时开挖至盖涵基础底标高40 cm，将未全部挖完的陷穴按设计要求回填夯实，然后统一进行强夯。
2.2.2K11+640黄土陷穴：该陷穴长60 m，进口呈竖井，直径约0.8 m，大部分被松土填充；出口直径3 m。陷穴位于该段坝式路堤基底，填土高度10 m～20 m，出口位于路基中央处，进口位于右坡脚处。设计采用M7.5浆砌片石封口灌浆法，在施工中又发现在该陷穴出口以下还有陷穴延伸，形成一个约60 m3的空洞，虽然该空洞四周土质较硬，但其位于高土区，必须进行开挖回填，对于进口以上60 m仍采用设计封口灌浆，完成后增加强夯。灌浆时先用钻机钻孔，利用自然压力向暗穴内灌浆，泥浆由水和黄土按1∶1.5～2.0∶1比例配合而成，灌浆分两次进行，待第一次灌满泥浆干燥收缩后，再进行第二次灌浆填充空隙。
3.湿陷性黄土地基处理方法
3.1换填垫层法：换填垫层法适用于浅层软弱地基及不均匀地基处理，其主要施工方法是将路基基础底面以下某一深度的软土层彻底去除，用质地坚硬、高强度以及性能相对比较稳定的填料对其进行分层填充，然后通过机械、人工方法对其进行分层施工作业，以保证其密实度。实践证明，采用该方法对地基、垫层进行处理，可将其上部的荷载有效地转移至下卧层，这样就可以有效地确保上部结构地基承载力，对于降低沉降量也非常的有利。
3.2重锤表层夯实法：该方法主要是在基坑中基础标高位置以下，对天然土层进行有效的夯实，具体夯实加固机理为，让提升高度为4m、重18KN-30KN的夯锤做自由落体运动，通过重复夯打的方法来增大土层的密度，这样就可以有效地改善土层的结构和力学特性，进而建设路基变形量。
3.3强夯法：强夯法是利用夯锤自由落下产生的冲击波使地基密实。这种冲击引起的振动在土中以波的形式向地下传播。这种振动波可分为体波和面波两大类。体波又包括压缩波和剪切波，面波如瑞利波、乐夫波。
3.4土桩及灰土桩挤密法：在湿陷性黄土地区多采用土桩挤密法。土桩挤密地基是由素土夯填的土桩和桩间挤密土体组合而成。桩孔内夯填的土料多为就近挖运的黄土类土，其土质及夯实的标准与桩间挤密土基本一致，因此它们的物理力学性质也无明显的差异。很显然，土桩挤密法的加固作用主要是增加土的密实度，降低土中孔隙率，从而达到消除地基湿陷性和提高水稳定性的工程效果。土桩是一种柔性桩，不但桩孔部分夯填土要承受上部荷载，挤密后的桩间土也将分担很大一部分荷载。其主要特点是不需大挖大填，土方量少。
3.5振冲法：振冲法作为一种简单而有效的复合式地基处理加固方法而得到广泛的应用，其原理简单来说是包括两部分，第一是通过振冲装置的强力振动，促使饱和砂层不断液化，重新排列砂粒、减少孔隙； 第二是通过靠振冲装置的水平振动作用，不断添加填料，以确保砂层的挤压密实度，通常称为振冲密实法。
3.6桩基础：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，落在其下坚实的非湿陷性土层中，以便安全支承从上部结构传来的荷载，如一旦地基受水浸湿，就可以完全避免湿陷的危害。按施工方法桩可以分为打入、钻孔和爆扩几种。
3.7水泥土搅拌法：该方法主要是将石灰和水泥当作固化剂使用，利用搅拌机在地基深处对软土、固化剂进行强制搅拌，然后再使固化剂与土层发生物理或者化学反应，从而使软土逐渐硬结，并保证其整体性和强度。通过水泥土搅拌法，可有效提高路基基土的实际强度。该方法与混凝土硬化原理有所不同，后者主要是利用水泥的水解、水化作用，加快混合料凝结。在水泥加固土过程中，由于水泥材料的掺入量非常的小，水解、水化反应总是在一定活性的介质土中进行，因此硬化速度就会变慢，同时也可以看出水泥土的强度增长较混凝土缓慢。
4.结语：只有在湿陷性黄土的处理过程中，仔细琢磨、因地制宜采取合适的方法，提高从事处理湿陷性黄土工作队伍的整体素质，并且要注意环境，不能造成环境的污染，广泛发展适用于各地、各种条件下处理方法，避免片面性，无论在路基施工还是地基施工过程中只有对湿陷性黄土足够重视，才能对路基结构层或地基结构层充分压实，才能保证路基或地基强度、刚度及平整度，保证及延长路基或地基的使用寿命。
参考文献：
[1]梁俊峰；湿陷性黄土地区路基设计要点[J]；山西建筑；2010年29期
[2]王晶；江巍；王洪娟；红粘土地基处理方法分析[J]；四川建筑科学研究；2009年05期