高速公路湿陷性黄土地基处理方法及应用

1、高速公路湿陷性黄土地基处理方法及应用    摘要：鉴于湿陷性黄土受水浸湿后，会产生大量而急剧的沉陷，在该地区构筑物的设计及施工中，必须采用合理的消除湿陷性的地基处理方式，才能满足构筑物的使用要求。 关键词湿陷性黄土地基处理换填冲击碾压强夯挤密桩高速公路 中图分类号：U412.36+6文献标识码： A 文章编号： 1 引言 湿陷性黄土地基处理应根据公路等级、黄土湿陷等级、处理深度要求、施工条件及材料来源，并经技术经济比较后确定。对于湿陷等级为级非自重湿陷性黄土和级自重湿陷性黄土，可采用重锤夯实或冲击碾压；级以上自重湿陷性黄土，可采用强夯、挤密桩(石灰桩、灰

2、土桩、碎石桩)或孔内深层强夯等方法进行压密、加固处理。 湿陷性黄土地基处理方法 2.1垫层法 垫层法包括土垫层和灰土垫层，当仅要求消除基底湿陷黄土的湿陷量时，宜采用土垫层进行处理；当同时要求提高垫层土的承载力及增强水稳性时，宜采用灰土垫层处理。 灰土垫层中的消石灰与土的体积配合比，宜为2:8或3:7；土或灰土垫层的承载力特征值，一般根据试验确定，当无试验资料时，对土垫层不宜超过180Kpa，对灰土垫层不宜超250Kpa。 应用范围：用于消除基底下13m深度范围内黄土的湿陷量。因公路项目一般湿陷性黄土的处理范围大，经工程对比，全线大面积换填造价较其它处理方式高，几乎不可能实现，故一般只在涵洞、挡

3、土墙等构造物基底的局部地段采用。 2.2冲击碾压法 冲击碾压是采用配有压实轮的冲击式压实机，通过压实轮在滚动中产生的集中冲击并辅以滚压、揉压的综合作用，使土体深层随着冲击波的传播而得到压实。 应用范围：、级非自重湿陷性黄土、级自重湿陷性黄土处理；在大面积湿陷性黄土地基浅层处理、高路堤的分层冲击压实和黄土路堤补强压实时更具有快速高效的优势。 处理深度：采用冲击压实技术处理路段的压实度、湿陷性、孔隙比等指标均表明，在地基土表面1.2m以内， 冲压前后各种指标数值的变化很大，并在冲压约30遍后，各指标均能达到要求。而在1.3m以下，冲压前后各种指标数值的变化很小，且大多数不能达到要求。因此，冲击碾压

4、技术有效影响深度一般不超高1.2m，湿陷性可完全消失的深度一般为80cm左右，冲击遍数以30-40遍为宜。为对振碾的土体进行补充冲击压实，定为20遍是比较合适的，补压的影响深度为1.0-1.2m。 2.3强夯法 加固机理：一是动力加密机理，非饱和为动力密实机理，即强大的冲击能强制超压密地基，使土中气相体积大幅度减少；二是动力固结机理，强夯加固细粒饱和土为动力固结机理，即强大的冲击能与冲击波，破坏土的结构使土体局部液化并产生许多裂隙，作为孔隙水的排水通道，使土体固结；三是动力置换机理，强夯加固淤泥为动力置换机理，即强夯将碎石整体打入淤泥成整式置换或间隔夯人淤泥成桩式碎石墩。 应用范围：级以上自重

5、湿陷性黄土、高填路基和大中桥桥头路基的基底处理。 处理深度：强夯技术处理湿陷性黄土地基效果明显，影响深度也大，一般较经济的处理深度为4.06.0m左右，最大可以达到12m。尽管大能量级强夯影响深度可以达到12.0m，但施工难度和投资也相应加大。强夯法处理，地基承载力可达到200Kpa。 设计方案： 考虑因素： 主要考虑因素有：场地地基土的工程地质条件。拟建公路的等级、交通量、设计轴载等设计参数。根据不同的技术要求选择相应的夯击方式。应考虑的主要技术参数：夯击能、施工具型号、每点夯击次与时间间隔、遍夯与点夯的时间差。 2、方案设计： 强夯的单位夯能，在一般情况下，粗颗粒土可取（1000-3000

6、）KN.m/m2，细颗粒土可取（1500-4000）KN.m/m2，夯锤底面宜为圆形，锤底的静压力宜为2560Kpa。 土的天然含水量，采用强夯法处理湿陷性黄土地基，土的天然含水量宜低于塑限含水量1%3%。 选取夯锤和落距，根据所需要的有效加固深度与单位夯击能，最后选用夯锤和落距，在单位夯击能相同的情况下，增加落距h比增加锤重W更有效。 通常每个夯点应多次重复夯击，才能达到有效加固深度。夯击次数以最后两击的平均夯沉量不大于20mm，夯坑周围地面不应发生多大隆起；不因夯坑过深而发生起锤困难。 夯击遍数宜为23遍，对于渗透性弱的细颗粒土，夯击遍数可适当增加。最末一遍夯击后，再以低能量（落距46m）

7、对表层松土满夯23击，或将表层松土压实或清除，在强夯土表面以上并宜设置300500mm厚的灰土垫层。 夯点平面布置与夯击遍数，通常夯击平面按梅花形（等边三角形）布置，也可采用行列式或（正方形）布置，夯点间距一般为45m左右。 夯击范围，为保证路基的整体工程质量，通常要求夯击范围超出路基边线，每边超出路边线的范围宜为设计处理深度的1/2-2/3，但应注意适当照顾路堤或路堑边坡的稳定。 两遍夯击的时间间隔，取决于土中超孔隙水压力的消撤时间。对碎石与砂土可连续夯击；对渗透性系数差小的湿陷性黄土，应不少于3-4周。 2.4挤密桩 灰土挤密桩是以生石灰和土为原材料，通过成孔挤密和桩孔填料与地基土中水分反

8、应膨胀挤密桩间土，使其消除湿陷性并提高承载力的深层处理地基的方法。 应用范围：级以上自重湿陷性黄土、高速公路中处于厚层湿陷性黄土地段的桥头过渡段路基和高挡墙路基基底的湿陷性处理具有较好的效果。 处理深度：灰土挤密桩的深度宜为515m，小于5m采用灰土挤密桩不经济，应与其他处理黄土湿陷性的措施进行比较论证；大于15m，目前尚无此施工深度的先例。所以，针对高速公路路基而言，采用灰土挤密桩处置黄土湿陷性，其处置深度宜选择在515m。 设计方案： 处理宽度： 对于填方路基，处理宽度宜处理至填方坡脚外3m，条件受限时，不得小于1m；对于挖方路基，处理范围应至挖方两侧边沟，若条件允许，可将处理宽度放宽至碎

9、落台。 桩孔布置： 为保证灰土桩的挤密效果，桩孔宜按等边三角形布置（或梅花形）布置。桩孔中心间距可为桩孔直径的2.02.5倍。 桩径选择： 桩径选择应根据成孔设备、成孔方法、桩间土的挤密效果和工程造价确定，桩孔直径宜为30cm50cm，最常用孔径为40cm45cm。 桩体填料： 桩孔内的填料采用灰土或素土分层回填、分层夯实，并保证压实度大于96%；生石灰粉应达到级灰标准，并保证粒径不大于5mm；消石灰与土的体积配合比宜为2:8或3:7。 桩顶封层： 在桩孔回填施工结束后，填方路基需将地面以下 范围内覆盖土层和桩体挖除。并在桩顶回填3050cm与桩体同等材料的灰土封层 ，并保证其压实度大于剩余部分采用路基填料回填，填料材料与压实度满足 公路路基设计规范JTG D30-2004相应规定。挖方路段则将路床范围内的原地基土和桩体挖除。在挖除后的桩顶回填3050cm与桩体同等材料的灰土封层，并保证其压实度大于，剩余部分按公路路基设计规范JTG D30-2004规定的路床填料及压实度回填。 处理后的地基承载力： 灰土挤密桩和土挤密桩复合地基承载力特征值，应通过现场单桩或多桩复合地基载荷试验确定。当无试验资料时，可按当地经验确定，但对灰土挤密桩复合地基的承载力特征值，不宜大于处理前的2.0倍，并不