黄土路基设计处理方案

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  摘 要:为有效解除湿陷性黄土路基变形、凹陷、裂痕等质量问题,减少道路边坡塌陷、剥落等不良现象的发生,本文提出了加强湿陷性黄土路基创新设计的建议。本文在浅谈黄土工程特征、湿陷性黄土形成原因的基础上,结合实践对湿陷性黄土路基设计及处理方案做出较详细研究,以期为同类工程施工提供一定参考。
  关键词:黄土工程;湿陷性黄土;路基设计;方案探究
  中图分类号:U416.1 文献标识码:A 文章编号:1004-7344(2018)36-0169-02
  有报道称,在我国国土面积中黄土地区占6.0%以上,多分布在黄河流域及其以北各省市[1]。伴随着社会经济的快速发展,黄土区域普遍建成了公路与市政道路等公共设施。在这样的背景下,加强湿陷性黄土路基设计相关技术的研究,是维护路基结构施工质量,提升工程整体建设水平的有效办法之一。
  1 黄土工程的特征分析
  因为黄土是一类性质特殊的粘土,其泥沙含量约为30.0~60.0%,多孔分布,空隙率相对较高。整体分析,黄土工程的特征可做出如下几点概述:
  1.1 多孔裂隙性
  因为黄土自身就有很高的孔隙率,并且其空隙度也处于相对较高的水平。通常情况下,黄土内的空隙以竖直或倾斜状态存在,大部分是竖直分布的,上下贯通为主。
  1.2 缩胀性
  黄土具备热胀冷缩的特性,黄土与水接触时,其体积会拓展,此时黄土上部路基凸起现象发生风险就会明显增加;在土质干燥之后,其体积就会减缩,以导致路基产生沉降现象,若以上情况数次出现,那么将会减缩工程的使用寿命。
  1.3 湿陷性
  湿陷性为黄土工程最典型的特征之一,由于在外部多种因素的作用下黄土工程承受的重量增加,被雨水湿润后,因为土壤结构完整性受损,继而出现沉降现象,湿陷通常是最后结局。
  1.4 渗水性
  由于黄土具有热膨胀、冷收缩的属性,在屡次形成裂缝且其长度不断延伸时,若遇到雨水天气,水下渗至裂缝内,且渗透深度有线性增加的趋势;外加黄土自身有空隙垂直等属性,就会促使竖直方向的渗透性明显高于水平方向,黄土粘粒含量相对较高,很可能诱发透水性差或不透水等状况。
  2 黄土湿陷现象的成因分析
  概括分析,黄土的结构属性与其物质组成,是诱发黄土形成湿陷的内在因素,水与压力作用是促进其形成的客观因素。
  环境是筑造黄土结构的驱动力。在干旱与半干旱的环节条件中,季节性、短期式降水会将疏松的粉粒汇聚在一起,而长时间干旱会造成土内的水分连续蒸发,水内所含有的盐类物质会以晶体形式被析出,经沉淀后形成胶状体。伴随水分含量降低,土粒间联接力不断增加,最终会使土体形成由多种矿物颗粒的集合体。周遭很多颗粒环绕孔隙,即形成可目测到的大孔隙。当黄土被水浸湿时,水膜厚度增加并镶嵌至颗粒间,此时其结合水的效能降低,盐类晶体被水溶解,土骨架强度相应减小,土体在自重、附加力等因素作用下,结构快速被破坏,土粒朝大孔隙内滑移,粒间孔隙减缩,此时有大批量的附加沉陷快速形成,这是黄土湿陷现象出现的根本原因[2]。
  3 湿陷性黄土路基设计处理方案的研究
  3.1 强夯法
  从微观的层面分析,湿陷性黄土强夯施工作业是以密度的动态机制为基础的,利用冲击动能对地表形成的作用效果,减缩土壤空隙,促使地表土壤排列緊凑度增加,但是以上施工工序中也会使土地产生一定沉降,通常情况下坑深在约为0.6~1.0m[3]。在冲击动能(160t/m)的作用下,可实现对高程为5.0m路基的加固施工。
  利用强夯法处理湿陷性黄土路基,应严格遵照工程相关设计要求进行,选择选择具有代表性、面积>1000m2的场地进行试验。在试验期间,相关人员需认真记录强夯法各类参数,并确定现实效果,以此为据有针对性的规划出具体试验方案。
  用排夯规划夯点所处方位,将夯点间距设为5m,第二次夯点坐落在第一夯点间。结合工程陆基面的具体形状明确夯击及夯点方位,结合平面结构形态,应用方形网络。夯击期间,应予以最后两击一定重视,通常要确保其沉降量的平均值≤50mm。此外,夯击过程中,应规避夯坑周遭出现凸起部分,并在数次夯击以后,当夯坑深度抵达某一指标时,不可对击锤的起落造成干扰。
  3.2 冲击碾压法
  为处理公共设施施工期间黄土路基湿陷性问题,应在合理选用施工设备设施基础上,编制切实可行的压实方案。整体分析,冲击压实机对土壤表层任何一点施加的冲击力都有差异,这主要是由设备凸轮数目不同决定的,故此产生的冲击效率必然有区别。
  本次研究中,对25T325KJ型冲击压实机在黄土路基工程施工期间的应用做出介绍。碾压轮在正常运转状态下,每转360°,那么就会对土地产生三次压实和三次冲击。冲击式压实机在相同位点反复进行2次被视为1遍,冲击压实在土壤表层通行6次视为1遍。故此在碾压施工作业中,建议选用冲击压实、密度均匀称的器械,其能有效提升路基强度,减少或规避漏压或过压等情况,预防土壤路面不均匀现象的出现,施工工人员应结合工程具体需求,设定冲击与碾压频次,通常碾压3次要进行20次冲击。
  3.3 预浸水法
  预浸水法是应用黄土浸水形成湿陷的属性特征,在工程施工前期进行大范围的浸水,以促使土体形成自重湿陷,进而实现解除深层黄土湿陷的目标,并联合上部土层处理,最终实现消除所有土层湿陷性的一种手段。该方法具备施工条件简易、处理效果优良等特征。
  3.3.1 浸水前施工
  (1)开挖基坑:先设定开挖范畴,即依照建筑体基础外界外放5m,相邻基础结构高程差较大的部位外放减缩至3m,坑壁严格按照2:1的比例放坡,挖掘深度是到基底标高以下1.0m处后,平整施工场地。
  (2)安设导水孔:具体是应用人工成孔法,相邻导水孔间距为5.0m,结合土层厚度与渗透性等参数对以上指标做出调整,深度为5.0~8.0m。
  (3)清土填料:认真清理导水孔土体,并用运输机将其运送至主场外部,并用砂石等强透水性材料填满孔洞。
  (4)敷设供水设施:供水设施通常被敷设在基坑周遭,同时满足预浸水所用量。
  3.3.2 浸 水
  浸水施工作业应持续进行,始终要维持坑内水头高度≥300mm。浸水期间务必动态化观测湿陷量、耗水量、浸湿范畴以及地表裂缝出现等情况,详细录入相关数据信息。浸水稳定标准是最后5d内湿陷量的平均值<5mm[4]。
  3.4 挤密法
  挤密法的作业原理可做出如下陈述:在挤密桩施工期间由于打桩而影响桩周土体稳定性,进而损伤土体初有的孔隙结构,在桩体沉降期间,在土体侧向挤压力作用下,黄土内孔隙结构完整性被破坏,紧凑性增加,此时黄土承载力增加,有益于抵消部分湿陷性。
  另外,在沉桩期间,桩间土在侧向压力的影响下,促使周遭土体也承受一定挤压力,进而构建强制挤密区、挤密区和挤密影响区,此时桩体周边土体承载能力也相应提升,地基的压缩变形量减小。
  4 结束语
  湿陷性黄土对工程路基施工质量产生的影响很大,故此相关人员在实践中应积极探寻提升湿陷性黄土路基施工效率的方式方法。本文主要对强夯法、冲击碾压法、挤密法、预浸水法等几种常见施工工艺技术原理与方法做出探析,希望施工人员能合理应用,并不断创新,以全面优化湿陷性黄土路基施工质量。
  参考文献
  [1]施松朴.浅析山区公路路基设计高度[J].科技创新与应用,2016(26):244.
  [2]邓蕾蕾.论湿陷性黄土地区桩板路基的设计与控制指标[J].公路交通科技(应用技术版),2016,12(07):25~26.
  [3]张海伟.湿陷性黄土地区桩板路基设计控制与研究[J].公路交通科技(应用技术版),2016,12(06):160~161.
  [4]程伟涛.黄土地区路基病害成因分析及GIS技术防治体系研究[J].黑龙江交通科技,2016,39(03):27~28.
  收稿日期:2018-11-17
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