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摘要：湿陷性黄土地基是指在覆盖土层的自重应力或非自重应力和其他附加应力的综合作用下，受水浸湿后土的结构迅速破坏，并发生显著的附加下沉。由于黄土湿陷而引起的地基不均匀沉降是造成黄土地区路基病害的主要原因。本文主要介绍湿陷性黄土地区公路路基设计的有关内容。
关键词公路；湿陷性；路基设计；
Abstract: The collapsible loess foundation cover the soil self-weight stress or weight of the combined effects of stress and additional stress, the water wets the soil behind the rapid structural destruction and the occurrence of significant additional sink. Collapsible loess foundation differential settlement is the main reason for the loess areas of subgrade defects. This paper describes the collapsible loess area of highway subgrade design.
Keywords road; collapsible; embankment design;
中图分类号：X734文献标识码：A 文章编号：
引言
黄土是一种以粉粒为主，多孔隙、天然含水量小，呈黄色、褐黄色，含钙质的黏质土，是第四纪的一种特殊堆积物。黄土浸水后在外荷载或土自重的作用下发生的下沉现象，称为湿陷。湿陷性黄土可分为自重湿陷和非自重湿陷两类。自重湿陷是指土层浸水后仅仅由于土的自重发生的湿陷；非自重湿陷是指土层浸水后，由于土自重及附加压力的共同作用而发生的湿陷。黄土的湿陷特性，是引起路基破坏的主要因素。
1、工程概况
湿陷性黄土是黄土高原地区高速公路建设的一大难题,某高速公路路线区黄土普遍具有湿陷性。能否处理好路线区黄土的湿陷性将直接影响到工程的质量, 针对各段的工程实际情况采取了必要的措施并结合施工现场实例对设计方案进行了调整, 以消除黄土湿陷性, 确保路基的安全稳定。
2、主要病害类型及分析
湿陷性黄土地基病害的主要形式可归纳为:路基沉陷、路基陷穴、边坡滑塌等。
1.路基沉陷破坏。在一定压力的作用下，湿陷性黄土路基受水浸湿，黄土结构迅速破坏而发生显著附加下沉，从而导致路基的沉陷破坏。主要表现形式为纵向沉陷、横向沉陷及边坡崩塌。其主要原因是由于黄土地基本身的压缩变形大，垂直节理比较发育，且土质疏松，强度不够，一旦有水浸入，就会导致路基沉陷，其次路基边沟阻塞，横纵向排水不畅，如果得不到及时的清理，就会因滞水下渗引起路基局部被掏空，导致路基沉陷。
2.路基陷穴。黄土陷穴分布具有一定的规律性，从地貌上看，在黄土塬的边缘、河谷阶地的边缘、冲沟两岸及河床中都常有陷穴分布，这是由于该地形处多为坡积的松散黄土，容易冲蚀，特别是在暴雨后，大量地表水迅速积聚，且有一定压力，通过阶地边缘和沟谷的斜坡地带时下渗厉害，因而产生陷穴(如图2所示)。
3.路基边坡破坏。边坡破坏形式主要有边坡表面冲刷、边坡坍滑、边坡失稳导致滑坡。主要破坏原因为当路堤顶面两侧排水沟、边坡及坡面缺少必要的防护措施时，雨水沿坡面漫流，加剧坡面冲刷，从而导致边坡破坏。
3、湿陷性黄土路基的设计原则
湿陷性黄土地基处理的目的是改善土的性质、减少土的渗水性、压缩性，控制其湿陷性的发生，部分或全部消除它的湿陷性。在明确地基湿陷性黄土层的厚度、湿陷性等级、类别等后，结合构造物工程地质、施工条件等，采取必要的措施。对地基进行处理，满足安全、使用等方面的要求。
常用的湿陷性黄土地基处理的方法有增加灰土垫层、强夯、素土桩、灰土桩处理等方式。
1.黄土填筑路基
当使用黄土作路基填料时，路基各层位的值应满足规范要求，不满足时应进行掺灰处理，掺灰剂量由试验确定。黄土作为路基填料时，路床0～50cm部分不采用黄土填筑，必须采用砂砾，50～80cm内厚度内必须采用5%灰土隔水层。黄土作为路基填料时，路基填筑施工每填高采用2000kN•m的夯击能进行强夯补压。
2.黄土路段地基处理路基
基底为Ⅰ级非自重湿陷性黄土地段，路基基底采用冲击碾压，当冲击碾压的长度小于时，采用1000kN•m夯击能强夯处理;路基基底为Ⅱ级非自重湿陷性黄土地段，湿陷土层厚度小于2．0m时采用冲击碾压，大于或等于2．0m时采用•m夯击能强夯处理;路基基底为自重湿陷性黄土地段均采用1600kN•m夯击能强夯处理。
路基填土高度小于1．5m及土质挖方路段，先将路基顶面以下80cm横向用地界范圍内的黄土清除，视剩余黄土层的湿陷程度进行基底处理。回填底部50cm采用3%灰土隔水层处理，顶部采用5%灰土隔水层处理。灰土隔水层采用分层路拌法施工，外掺石灰，石灰采用钙、镁质Ⅲ级生石灰。
与桥台、涵台相邻路基的基底为Ⅰ级非自重湿陷性黄土地段，桥台处采用1000kN•m夯击能强夯处理;相邻路基的基底为Ⅱ级非自重湿陷性黄土、自重湿陷性黄土地段，湿陷土层厚度在小于时采用1000kN•m夯击能强夯处理，在2．0～时采用1600kN•m夯击能强夯处理，在大于时采用灰土桩处理，长度应穿过湿陷黄土层。
桥台、涵台及台后处理范围为横向为占地界范围，台后纵向不小于10m;台前至锥坡范围，且不小于3．0m。选用强夯处理时:强夯地基的黄土饱和度不大于80%;强夯位置距离居民区不小于150m;横向路基强夯范围至占地边界;当不满足此要求时，采用素土桩或其他方式处理。
路基底设置的灰土桩、素土桩桩径40cm，桩间距采用1．30m;桥涵及通道台后设置的灰土桩桩径40cm，桩间距采用1．30m。湿陷性黄土路段采用强夯、素土桩处理后的地基顶面，不设隔水层，灰土桩处理后的地基顶面，设置30cm厚5%的灰土垫层。路基基底处理产生的沉降土方包含在“路基每公里土石方数量表”的路基填前碾压沉降土方中。
3.湿陷性黄土路段桥涵基底处理
台后路基若采用黄土填筑，桥涵台后换填灰土，石灰剂量外掺8%，台后基坑回填采用外掺5%的灰土。采用扩大基础的桥涵构造物，基础处理完成后基底采用灰土换填(20%石灰、80%黄土)。在冲沟内黄土地基上设置的构造物，基础视湿陷程度及黄土层厚度采用不小于1600kN•m夯击能强夯或灰土桩等方法处理，并设置不小于0．5m厚的灰土层石灰、80%黄土)。
4.冲沟处置
地表黄土疏松、植被覆盖少，各种类型冲沟异常发育，冲沟的治理也是确保路基稳定的一个重要因素。
被路基截断的冲沟，对于较窄V形冲沟(沟深10m以上，顶宽与深度比小于1．5∶1)，如果冲沟不顺直，而且沟壁属于黄土等不稳定情况，采用桥梁跨越。对于冲沟底很窄的V形冲沟迎水面，冲沟底采用35cm厚浆砌片石铺砌，铺砌长度延伸至占地界外10～15m，铺砌末端设置隔水墙。
填方段冲沟若上游较长，根据沟内有无通行情况一般设置涵洞或通道桥，当设置涵洞时，涵洞型式采用孔径较大盖板涵，防止冲刷淤塞。当两条或多条冲沟相距较近时，则视情况合并处理。橋涵洞口一般采用一字墙式或末端调整为与路基平行的八字墙式，沟底较窄时，将八字墙的末端伸入冲沟壁面。冲沟内路基迎水面边坡采用砌石防护，通道桥内铺筑混凝土路面。
填方段冲沟若上游不长，则一般不设涵，此时，冲沟采用上游全部填平方案，尽量利用弃方填埋冲沟，但要延伸至上游顶端，做到分层填压，压实度不小于90%，填平后植适应性好的沙棘绿化，周围设置完善的排水系统。
型冲沟处理:路线穿越Y型冲沟分叉附近，这种类型冲沟一般为一主一次，一深一浅。若采用全桥跨越两冲沟则桥梁过长，势必引起造价增大，且桥孔布设困难。本设计在主沟设桥，将支沟封闭，支沟上游改沟将水引入主沟。改沟靠近路基侧可做适当的防护。
4、施工方法及注意事项
1) 路堤基底为耕地或松土时, 应做填前压实处理, 基底压实度( 重型) 不应小于90%; 经过湿地、洼地时, 应做排水、疏干、挖除淤泥处理。2) 地面横坡陡于1∀5 时, 填土前应开挖台阶, 宽度一般为2. 0 m, 设2%~ 4%向内倾斜的倒坡。3) 路基范围内水井、洞穴等填路基前应回填夯实。4) 填路基前, 对天然土的密实度、含水量、最大干密度进行测定, 压实过程中对土的含水量应严格控制; 压实后应检查土的含水量和压实度是否符合要求。5) 路床处理方法见表2。石灰土压实度不小于96%; 砂砾含泥量应小于5%, 最大粒径不大于10 cm, 压实度不小于96%; 砂砾垫层厚度与灰土层间不得有小于素土最小压实度厚度的夹层。
表1 路床处理方法
结束语
位于湿陷性黄土地段的路基，宜选择设置在湿陷等级轻微、湿陷土层较薄、排水条件较好的地段。湿陷性黄土区路基设计特别注意加强排水、采取拦截、分散的处理原则，设置防冲刷、防渗漏和有利于水土保持的综合排水设施及防护工程。
参考文献
［1］林在贯，等．岩土工程手册［M］．中国建筑工业出版社，1994．
［2］关文章．湿陷性黄土工程性能新片［M］．西安交通大学出版社2010．
［3］高晋彪．浅谈公路工程不良路基的防治措施［J］．山西建筑，2008
［4］JTG D30－2004，公路路基设计规范［S］．
［5］JTJ 024－85，公路桥涵地基与基础设计规范［S］．
［6］JTG B01－2003，公路工程技术标准［S］．
关键词公路；湿陷性；路基设计；
Abstract: The collapsible loess foundation cover the soil self-weight stress or weight of the combined effects of stress and additional stress, the water wets the soil behind the rapid structural destruction and the occurrence of significant additional sink. Collapsible loess foundation differential settlement is the main reason for the loess areas of subgrade defects. This paper describes the collapsible loess area of highway subgrade design.
Keywords road; collapsible; embankment design;
中图分类号：X734文献标识码：A 文章编号：
引言
黄土是一种以粉粒为主，多孔隙、天然含水量小，呈黄色、褐黄色，含钙质的黏质土，是第四纪的一种特殊堆积物。黄土浸水后在外荷载或土自重的作用下发生的下沉现象，称为湿陷。湿陷性黄土可分为自重湿陷和非自重湿陷两类。自重湿陷是指土层浸水后仅仅由于土的自重发生的湿陷；非自重湿陷是指土层浸水后，由于土自重及附加压力的共同作用而发生的湿陷。黄土的湿陷特性，是引起路基破坏的主要因素。
1、工程概况
湿陷性黄土是黄土高原地区高速公路建设的一大难题,某高速公路路线区黄土普遍具有湿陷性。能否处理好路线区黄土的湿陷性将直接影响到工程的质量, 针对各段的工程实际情况采取了必要的措施并结合施工现场实例对设计方案进行了调整, 以消除黄土湿陷性, 确保路基的安全稳定。
2、主要病害类型及分析
湿陷性黄土地基病害的主要形式可归纳为:路基沉陷、路基陷穴、边坡滑塌等。
1.路基沉陷破坏。在一定压力的作用下，湿陷性黄土路基受水浸湿，黄土结构迅速破坏而发生显著附加下沉，从而导致路基的沉陷破坏。主要表现形式为纵向沉陷、横向沉陷及边坡崩塌。其主要原因是由于黄土地基本身的压缩变形大，垂直节理比较发育，且土质疏松，强度不够，一旦有水浸入，就会导致路基沉陷，其次路基边沟阻塞，横纵向排水不畅，如果得不到及时的清理，就会因滞水下渗引起路基局部被掏空，导致路基沉陷。
2.路基陷穴。黄土陷穴分布具有一定的规律性，从地貌上看，在黄土塬的边缘、河谷阶地的边缘、冲沟两岸及河床中都常有陷穴分布，这是由于该地形处多为坡积的松散黄土，容易冲蚀，特别是在暴雨后，大量地表水迅速积聚，且有一定压力，通过阶地边缘和沟谷的斜坡地带时下渗厉害，因而产生陷穴(如图2所示)。
3.路基边坡破坏。边坡破坏形式主要有边坡表面冲刷、边坡坍滑、边坡失稳导致滑坡。主要破坏原因为当路堤顶面两侧排水沟、边坡及坡面缺少必要的防护措施时，雨水沿坡面漫流，加剧坡面冲刷，从而导致边坡破坏。
3、湿陷性黄土路基的设计原则
湿陷性黄土地基处理的目的是改善土的性质、减少土的渗水性、压缩性，控制其湿陷性的发生，部分或全部消除它的湿陷性。在明确地基湿陷性黄土层的厚度、湿陷性等级、类别等后，结合构造物工程地质、施工条件等，采取必要的措施。对地基进行处理，满足安全、使用等方面的要求。
常用的湿陷性黄土地基处理的方法有增加灰土垫层、强夯、素土桩、灰土桩处理等方式。
1.黄土填筑路基
当使用黄土作路基填料时，路基各层位的值应满足规范要求，不满足时应进行掺灰处理，掺灰剂量由试验确定。黄土作为路基填料时，路床0～50cm部分不采用黄土填筑，必须采用砂砾，50～80cm内厚度内必须采用5%灰土隔水层。黄土作为路基填料时，路基填筑施工每填高采用2000kN•m的夯击能进行强夯补压。
2.黄土路段地基处理路基
基底为Ⅰ级非自重湿陷性黄土地段，路基基底采用冲击碾压，当冲击碾压的长度小于时，采用1000kN•m夯击能强夯处理;路基基底为Ⅱ级非自重湿陷性黄土地段，湿陷土层厚度小于2．0m时采用冲击碾压，大于或等于2．0m时采用•m夯击能强夯处理;路基基底为自重湿陷性黄土地段均采用1600kN•m夯击能强夯处理。
路基填土高度小于1．5m及土质挖方路段，先将路基顶面以下80cm横向用地界范圍内的黄土清除，视剩余黄土层的湿陷程度进行基底处理。回填底部50cm采用3%灰土隔水层处理，顶部采用5%灰土隔水层处理。灰土隔水层采用分层路拌法施工，外掺石灰，石灰采用钙、镁质Ⅲ级生石灰。
与桥台、涵台相邻路基的基底为Ⅰ级非自重湿陷性黄土地段，桥台处采用1000kN•m夯击能强夯处理;相邻路基的基底为Ⅱ级非自重湿陷性黄土、自重湿陷性黄土地段，湿陷土层厚度在小于时采用1000kN•m夯击能强夯处理，在2．0～时采用1600kN•m夯击能强夯处理，在大于时采用灰土桩处理，长度应穿过湿陷黄土层。
桥台、涵台及台后处理范围为横向为占地界范围，台后纵向不小于10m;台前至锥坡范围，且不小于3．0m。选用强夯处理时:强夯地基的黄土饱和度不大于80%;强夯位置距离居民区不小于150m;横向路基强夯范围至占地边界;当不满足此要求时，采用素土桩或其他方式处理。
路基底设置的灰土桩、素土桩桩径40cm，桩间距采用1．30m;桥涵及通道台后设置的灰土桩桩径40cm，桩间距采用1．30m。湿陷性黄土路段采用强夯、素土桩处理后的地基顶面，不设隔水层，灰土桩处理后的地基顶面，设置30cm厚5%的灰土垫层。路基基底处理产生的沉降土方包含在“路基每公里土石方数量表”的路基填前碾压沉降土方中。
3.湿陷性黄土路段桥涵基底处理
台后路基若采用黄土填筑，桥涵台后换填灰土，石灰剂量外掺8%，台后基坑回填采用外掺5%的灰土。采用扩大基础的桥涵构造物，基础处理完成后基底采用灰土换填(20%石灰、80%黄土)。在冲沟内黄土地基上设置的构造物，基础视湿陷程度及黄土层厚度采用不小于1600kN•m夯击能强夯或灰土桩等方法处理，并设置不小于0．5m厚的灰土层石灰、80%黄土)。
4.冲沟处置
地表黄土疏松、植被覆盖少，各种类型冲沟异常发育，冲沟的治理也是确保路基稳定的一个重要因素。
被路基截断的冲沟，对于较窄V形冲沟(沟深10m以上，顶宽与深度比小于1．5∶1)，如果冲沟不顺直，而且沟壁属于黄土等不稳定情况，采用桥梁跨越。对于冲沟底很窄的V形冲沟迎水面，冲沟底采用35cm厚浆砌片石铺砌，铺砌长度延伸至占地界外10～15m，铺砌末端设置隔水墙。
填方段冲沟若上游较长，根据沟内有无通行情况一般设置涵洞或通道桥，当设置涵洞时，涵洞型式采用孔径较大盖板涵，防止冲刷淤塞。当两条或多条冲沟相距较近时，则视情况合并处理。橋涵洞口一般采用一字墙式或末端调整为与路基平行的八字墙式，沟底较窄时，将八字墙的末端伸入冲沟壁面。冲沟内路基迎水面边坡采用砌石防护，通道桥内铺筑混凝土路面。
填方段冲沟若上游不长，则一般不设涵，此时，冲沟采用上游全部填平方案，尽量利用弃方填埋冲沟，但要延伸至上游顶端，做到分层填压，压实度不小于90%，填平后植适应性好的沙棘绿化，周围设置完善的排水系统。
型冲沟处理:路线穿越Y型冲沟分叉附近，这种类型冲沟一般为一主一次，一深一浅。若采用全桥跨越两冲沟则桥梁过长，势必引起造价增大，且桥孔布设困难。本设计在主沟设桥，将支沟封闭，支沟上游改沟将水引入主沟。改沟靠近路基侧可做适当的防护。
4、施工方法及注意事项
1) 路堤基底为耕地或松土时, 应做填前压实处理, 基底压实度( 重型) 不应小于90%; 经过湿地、洼地时, 应做排水、疏干、挖除淤泥处理。2) 地面横坡陡于1∀5 时, 填土前应开挖台阶, 宽度一般为2. 0 m, 设2%~ 4%向内倾斜的倒坡。3) 路基范围内水井、洞穴等填路基前应回填夯实。4) 填路基前, 对天然土的密实度、含水量、最大干密度进行测定, 压实过程中对土的含水量应严格控制; 压实后应检查土的含水量和压实度是否符合要求。5) 路床处理方法见表2。石灰土压实度不小于96%; 砂砾含泥量应小于5%, 最大粒径不大于10 cm, 压实度不小于96%; 砂砾垫层厚度与灰土层间不得有小于素土最小压实度厚度的夹层。
表1 路床处理方法
结束语
位于湿陷性黄土地段的路基，宜选择设置在湿陷等级轻微、湿陷土层较薄、排水条件较好的地段。湿陷性黄土区路基设计特别注意加强排水、采取拦截、分散的处理原则，设置防冲刷、防渗漏和有利于水土保持的综合排水设施及防护工程。
参考文献
［1］林在贯，等．岩土工程手册［M］．中国建筑工业出版社，1994．
［2］关文章．湿陷性黄土工程性能新片［M］．西安交通大学出版社2010．
［3］高晋彪．浅谈公路工程不良路基的防治措施［J］．山西建筑，2008
［4］JTG D30－2004，公路路基设计规范［S］．
［5］JTJ 024－85，公路桥涵地基与基础设计规范［S］．
［6］JTG B01－2003，公路工程技术标准［S］．