赵 魁

1 项目概况

太原至佳县高速公路是山西省高速公路网规划中“人字骨架、九横九环”第四横的重要组成部分，是山西省西接陕甘宁、东承环渤海经济带的交通大通道，也是吕梁市规划的“十一五”公路重点建设项目。东起太原市尖草坪区，西至晋陕交界佳县黄河大桥，穿越太原、忻州、吕梁3市7县区，全长214km。沿线湿陷性黄土不良地质分布范围大，采用湿陷性黄土填筑路堤施工不当，常常发生很大的下沉量，引起路堤失稳，特别是高路堤地段及桥头路堤段，黄土地基处理是保证路基工程质量的关键。

2 施工技术

2.1 一般黄土路基施工技术

2.1.1 黄土路堑施工

当控制接近设计标高时，对路基面以下路床部分的土基强度和密度进行检测，路床顶面以下0cm～30cm范围内压实度大于96%。如密实度不够，土质不适用，应挖出换填，分层碾压以达到设计要求。如为坚实稳定的黄土，达到路床强度要求，可不处理，但必须作好两侧的排水设施。路堑顶部靠山侧要作好排水工程，将地表水、地下水引入有防渗层的地沟中排走。

2.1.2 路堤填筑施工

1)填料:新老黄土均可选择为路堤填料，但老黄土透水性差，干湿难以调节，大块土料不易粉碎，使用前通过试验决定处理措施，新黄土为良好填料，露地填料应采用充分扰动的土，大于10cm的块料要打碎。2)土的含水量由于施工季节不同而异，根据冬春两个季节在现场取样试验结果，天然黄土含水量一般大于其最佳含水量，施工时应根据压实度和含水量双指标控制，填料含水量应比最佳含水量大2%，不满足要求时应晾晒风干或洒水处理。3)压实:黄土地区路基压实采用重型(＞15 t)压实机具，松铺厚度25cm～30cm，如采用50 t特重压路机时，松铺厚度可以为40cm，准确控制松铺厚度是保证压实度的前提。采用振动压路机时，第一遍不振动静压，然后先慢后快，由弱振至强振，在碾压时需严格掌握土的含水量，一般要求在最佳含水量+2% ～0%即可，在大功率压实机械的作用下，压实效率会更好一些。4)黄土路堤特别是高路堤，常在填挖交界处产生裂缝，除了因路基土体沉陷、结合处被挖开外，结合面处理不当也是一个原因。由于黄土常显陡立状态，无法开挖结合台阶，施工中常用的方法有:挖路堑(一般控制在10cm以内)超挖一定深度，然后与填方路基一起回填至设计标高，此部位也可以回填1 m～2 m时，再用重锤夯实，夯位应紧靠，间隙不得大于15cm，第二遍夯位应压在首遍夯位的缝隙上，如此依次夯实。5)为了确保高路堤路基边缘部分的压实，通常每侧加宽30cm～50cm(底层为了不受水的侵蚀，还应稍宽一些)，路堤完工后进行刷坡，刷坡高度70cm～100cm，然后做一些外侧的护坡道。6)黄土路堤的边坡易受到雨水冲刷，施工防水非常重要。边坡成型后的路堤边坡要及时拍紧、整平、刷顺，边坡防护工程应在路堤成型后随即开始施工，雨季前完成。7)对填高大于20m的高填路堤预留施工后的沉降量，施工时对高填路堤进行沉降观测，在路基横断面预留一定宽度，以便下沉后，后补的填方断面不小于设计宽度。

2.1.3 大冲沟填筑施工

黄土地区冲沟发育，常会遇到深达20m～30m的冲沟，给正常施工带来许多困难，通常的处置方法有:

在大沟两侧适当位置，用推土机开辟简易便道，将推土机、装载机、振动压路机各一台运至沟底，便道土方有时会很大，但也是必要的。用推土机，人工将沟底所有树根，杂草有机物及表土清除干净，坑穴要分层填至原地面，不能随意用推土机填平。用自卸车倒土至边沟，用推土机向沟下推，下面用装载机布土，推土机和人工整平，用凸轮振动压路机碾压不少于8遍，压实厚度控制在20cm以内。当大沟填到一定厚度，可将原施工便道进行整修，使其纵坡不小于10%。自卸汽车可直接开到沟下卸土，此外，如有100m左右的作业长度可用平地机平整。同时用50 t拖碾振动碾压密实。

2.1.4 排水施工

黄土地区应特别注意加强路基排水，对地表水应采取拦截分散、防冲、防渗措施，根据要求做好排水设施，将水迅速引离路基，在填挖交界处引出边沟要尽量远离路基坡脚，施工中常出现边沟刚挖好，一场雨水使边沟淤密，边沟和坡脚出现积水，边沟要及时砌筑，出口要加固。水最好引入涵洞或桥下。

湿陷性黄土路基的地下排水设施，按设计要求加固并做好防渗措施，黄土陷穴具有很大的危害性，处理陷穴一定要查清陷穴内水的来源，施工中先切断水源，再处理陷穴，陷穴处理方法有回填法、灌砂法、灌浆法。

2.2 湿陷性黄土处理技术

2.2.1 重夯法处理湿陷性黄土

适用等级为Ⅰ级～Ⅱ级非自重湿陷性黄土。

重夯夯锤的形状采用圆台形，可用C20钢筋混凝土制作，其底部可填充并设置钢底板以降低重心。夯锤重量不宜小于2 t，锤底直径一般为1.2 m～1.4 m，锤底面静压力控制在20kPa以上，落距一般控制在5 m～10m之间。最后下沉量(最后两击平均下沉量)不应大于20mm，以此作为控制夯停的标准。重夯施工参数一般通过试夯确定，一般夯击约2遍～3遍，每遍每点5击～6击。在排水不良，路基附近有可能积水的地段增设隔水墙，隔水墙设置在自然地势较高的路基一侧。

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2.2.2 强夯法处理湿陷性黄土

其适用等级为Ⅱ级以上自重湿陷性黄土。

强夯采用主夯、副夯、全幅满夯的次序进行。主夯点、副夯点按正方形布置(每4个主夯点正中夹一副夯点，每遍每点夯击数主要通过现场试夯确定)。设计按每遍6击计算。最后一遍为低能量满夯，夯锤落距一般为4 m～6 m，并互相搭夯不小于1/2夯痕。每遍时间间隔不小于1周。

施工前按设计要求在现场选择有代表性的地区进行试夯，以取得相应的技术参数指导大面积施工。对Ⅱ级自重湿陷性黄土，单点夯击能一般路基为1000 kN·m，桥头路基与高路堤为2000 kN·m。对Ⅲ级自重湿陷性黄土，一般路基为2000 kN·m，桥头路基与高路堤为3000 kN·m。强夯处理完毕后，最后两击平均夯沉量不大于5cm，否则应增加夯击遍数。强夯夯锤的形状采用圆台形，夯锤重量一般为10 t～20 t，锤底直径一般为2.3 m～2.8 m，锤底面静压力控制在25kPa～40kPa以上，落距一般控制在10m～20m之间。夯点中距一般为锤底直径的1.5倍～2.2倍。在排水不良，路基附近可能有积水的地段增设隔水墙，隔水墙设置在自然地势较高的一侧。

2.2.3 换填法湿陷性黄土处理技术

村庄附近不能采用重夯或强夯的湿陷性黄土，采用二八灰土换填。对Ⅰ级湿陷性黄土，换填深度0.5 m，对Ⅱ级湿陷性黄土，换填深度0.7 m，对Ⅲ级湿陷性黄土，换填深度0.8 m。

2.3 特殊地段处理技术

2.3.1 桥头路基处理

1)重夯加灰土垫层处理。适用于Ⅰ级～Ⅱ级非自重湿陷性黄土，桥梁及主线上跨分离式立交处理长度每侧20m。地基处理范围:横向每侧应在路基坡脚外不小于3 m，纵向处理至桥头锥坡坡脚外3 m，重夯完成后在台背基底设置30cm厚20%灰土垫层。重夯应在墩台施工前进行。对需加固的桥头堤岸，应在重夯和桥梁墩台施工完毕后再进行加固施工。

2)采用强夯法处理。适用Ⅱ级及以上自重湿陷性黄土，强夯应在墩台施工前进行。对需加固的桥头堤岸，应在强夯和桥梁墩台施工完毕后再进行加固施工。桥梁及主线上跨分离式立交处理长度每侧50m。桥式通道、明涵处理长度每侧30m，地基处理范围:横向每侧应在路基坡脚外不小于3 m，纵向处理至桥头锥坡坡脚外3 m(桥式通道、明涵等采用扩大基础，基底全部处理)，重夯完成后在台背基底设置30cm厚20%灰土垫层。

若施工地点有构筑物，为避免强夯对构筑物造成破坏，可根据具体情况在路堤坡脚处5 m外开挖临时防震沟，施工完毕后再回填。

3)灰土挤密桩处理湿陷性桥头地基。适用路线200m以内存在民房，300m以内存在窑洞而不能采用强夯处理路段。

灰土挤密桩优先采用振动沉管法，桩径40cm，孔内填料2:8灰土，分层夯填，成孔挤密分两遍间隔进行，严禁一排一排向前施工。设计要求灰土桩桩身的干密度不小于15.5 kN，桩间土干容重不小于15 kN/m，桩间土平均挤密系数不小于0.93，最小挤密系数不小于0.88，灰土采用过筛素土拌和熟石灰粉(三级以上块灰，活性CaO+MgO含量不小于50%，现场消解过筛)，桩间距根据黄土干密度及要求达到的最大干密度来计算确定，桩长以消除地面以下5 m～10m以内土层的湿陷性为原则，桩长从路面底部系50cm算。路床上部50cm换填2:8的灰土，压实数96%。

灰土桩施工过程中及时抽检填料的夯实质量及桩孔倾斜度，施工完毕后检测桩间土的含水量、干密度，挤密系数及湿陷系数，灰土桩的含水量和干密度。

2.3.2 涵洞基底处理

采用换填灰土垫层处理，换填采用平碾或羊足碾，轻型夯实机及压路机分层填筑压实，每层虚铺20cm～30cm。

灰土应结合现场试验，一般以2:8体积配合比配置，并要搅拌均匀;换填厚度原则上不超过1.5m，若超过1.5m，下部采用3%的灰土填筑。

材料要求:熟石灰粉质量符合国家规定3级以上标准。储存时间不得超过3个月。

2.3.3 黄土陷穴和窑洞处理

黄土陷穴预防主要是做好防水，对流向陷穴的地面水，采取拦截引排措施，对堑顶的裂缝和积水洼地，填平夯实，防止雨水下渗，对斜坡上的路堤，做好上侧的排水工程，并填平夯实积水洼地;夯实表面土层，或铺盖不透水粘土，或在坡面上植树种草。

对于路堑边坡上的窑洞，采用浆砌片石封闭处理;对于挖方路基或填方基底距窑洞顶高度小于3m～5 m时，采用揭顶开挖，分层回填10%的灰土并夯实处理;填方基底距窑洞顶高度大于3 m～5m时，窑洞采用干砌片石回填。

3 处理效果分析与结论

太佳高速公路自2007年开工建设，2010年年底正式开通运营。施工过程中建设单位、监理严格质量要求，施工单位按设计及规范施工，黄土路基施工质量达到了预期效果，经过近半年运营，未出现严重桥头跳车、路面沉陷等质量问题。

4 体会

1)桥涵结构物基础及台背回填范围采用3000 kN·m的夯实能进行强夯处理，能够有效预防天然地基下沉。2)对湿陷性黄土，施工过程中要预埋沉降观测设施，定期进行沉降观测，掌握路基沉降情况，根据沉降情况及时采取措施，确保路面结构施工后不发生沉降。3)沿线取土坑距离路基坡脚边缘不小于50m，取土场在路基施工及完工后均不允许有积水现象。

［1］阜新—朝阳高速公路段湿陷性黄土路基处理方法及效果［J］.吉林大学学报(地球科学版)，2008(1):13-14.

［2］侯岩峰.强夯法处理高速公路湿陷性黄土路基的研究［A］.中国公路学会2004年学术年会论文集［C］.2004.

［3］齐志强.湿陷性黄土地基的处理方法［J］.山西建筑，2009，35(11):106-107.