濕陷性黃土地基處理方法國道309線固原至西吉公路設(shè)計的比較及應(yīng)用

1、<p>　　濕陷性黃土地基處理方法國道309線固原至西吉公路設(shè)計的比較及應(yīng)用</p><p>　　摘 要：通過固原至西吉一級公路設(shè)計，介紹了在濕陷性黃土地區(qū)幾種地基處理方法的應(yīng)用，并從技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、施工等方面進(jìn)行了分析比較，可供公路設(shè)計人員借鑒、參考。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：濕陷性黃土地區(qū)；地基處理；方法比較 </p><p>　　中圖分類號： TU

2、433 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號： </p><p><b>　　一、概述 </b></p><p>　　在濕陷性黃土地區(qū)，為消除或減輕濕陷性黃土對公路的危害，在設(shè)計時常需采取一定的措施，以保證公路的安全可靠和正常使用。這些措施包括地基處理措施、防水措施和結(jié)構(gòu)措施。一般情況下，在工程設(shè)計中，應(yīng)根據(jù)公路的類別、場地濕陷類型、當(dāng)?shù)靥幚斫?jīng)驗及施工條件等因素綜合考慮，確定采

3、取上述一種或幾種相結(jié)合的設(shè)防措施。結(jié)構(gòu)措施對地基處理和防水措施起補(bǔ)充作用。如以防水措施為主時，仍不能忽視地基處理，因為地基處理可以消除處理土層的濕陷量，并減少下部土層的濕陷機(jī)率，保護(hù)防水措施免遭破壞。由此可見，地基處理在這種措施中具有重要意義，它是解決濕陷對公路危害的有效措施。由于一般地基處理費用占工程造價比例較大，且工期較長，因此，在設(shè)計時對地基處理方案的選擇，應(yīng)力求做到技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理、施工方便、使用安全。下面結(jié)合固原至西吉一級公路設(shè)計

4、，介紹在濕陷性黃土地區(qū)幾種常用的地基處理方式，并從技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、施工進(jìn)度方面予以比較。 </p><p><b>　　二、工程概況 </b></p><p>　　本項目主線按雙向四車道一級公路標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計，設(shè)計速度采用80km/h，路基寬度21.5m；汽車荷載等級采用公路―Ⅰ級；設(shè)計洪水頻率：特大橋1/300，大、中、小橋涵及路基均為1/100。 </p>&

5、lt;p>　　固原至西吉一級公路K26+400～K46+298.05段以黃土丘陵為主，地層中上部以第四系風(fēng)積黃土、沖洪積粉土和粉質(zhì)黏土及角礫為主，下部為上第三系中新統(tǒng)紅柳溝組砂質(zhì)泥巖夾泥巖，及下第三系漸新統(tǒng)清水營組泥巖、砂質(zhì)泥巖。 </p><p>　　自上而下敘述如下： </p><p>　　（1）第四系晚更新統(tǒng)風(fēng)積黃土（Q3eol） </p><p>　　

6、黃土：淺黃-褐黃色，土質(zhì)均勻，孔隙發(fā)育，稍濕，硬塑-堅硬狀態(tài)，厚約5～35m，具濕陷性。 </p><p>　　（2）第四系中更新統(tǒng)風(fēng)積黃土（Q2eol） </p><p>　　老黃土：黃褐色、棕褐色，土質(zhì)均勻，結(jié)構(gòu)致密，硬塑-堅硬狀態(tài)，夾鈣質(zhì)結(jié)核及古土壤，厚約10～25m。 </p><p>　?。?）第四系中更新統(tǒng)沖洪積粉土、粉質(zhì)粘土及含土角礫（Q2al+pl）

7、 </p><p>　　粉質(zhì)粘土：灰黃、褐黃色，土質(zhì)較均，層理明顯，硬塑，稍濕-潮濕，厚約5-20m。 </p><p>　　含土角礫：雜色，角礫以泥、砂巖為主，骨架顆粒間充填砂及粘性土，中密-密實，潮濕-飽和，厚約0.5-2.5 m。 </p><p>　　（4）上第三系漸新統(tǒng)紅柳溝組砂質(zhì)泥巖夾泥巖（N1h） </p><p>　　砂質(zhì)泥巖

8、：灰褐色、褐紅色，砂質(zhì)結(jié)構(gòu)，厚層狀構(gòu)造，以粉粒及泥質(zhì)礦物為主，半成巖狀，層理面不明顯，節(jié)理不發(fā)育，厚度大于20m。局部夾紅褐色泥巖。 </p><p>　　（5）下第三系漸新統(tǒng)清水營組泥巖、砂質(zhì)泥巖（E3q） </p><p>　　泥巖：磚紅-褐紅色，泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，厚層狀構(gòu)造，以泥質(zhì)礦物為主，層理面不明顯，節(jié)理不發(fā)育，厚約5-10m。夾砂質(zhì)泥巖。 </p><p>　　

9、砂質(zhì)泥巖：磚紅-褐紅色，砂質(zhì)結(jié)構(gòu)，厚層狀構(gòu)造，以砂及泥質(zhì)礦物為主，層理面不明顯，節(jié)理不發(fā)育，厚度大于20m。 </p><p>　　其中濕陷性土主要為上更新統(tǒng)風(fēng)積馬蘭黃土（Q3eol）及全新統(tǒng)沖洪積黃土狀土（Q4al+pl），大孔隙，垂直節(jié)理發(fā)育，結(jié)構(gòu)疏松等特征。根據(jù)《中國濕陷性黃土工程地質(zhì)分區(qū)略圖》，對應(yīng)線路測設(shè)里程A26+400～K46+298.05為隴西地區(qū)。 </p><p>　　

10、據(jù)調(diào)繪及取樣試驗，工作區(qū)內(nèi)濕陷性黃土分布及濕陷性統(tǒng)計見附表濕陷性黃土分段統(tǒng)計表。全線濕陷性統(tǒng)計匯總?cè)缦拢?</p><p><b>　　濕陷性黃土劃分表 </b></p><p>　　綜上，本點濕陷性黃土占線路比例為75%，其中非自重占49%，自重占26%；上更新統(tǒng)風(fēng)積馬蘭黃土（Q3eol）及全新統(tǒng)沖洪積黃土狀土（Q4al+pl）均有不同程度的濕陷，濕陷黃土的厚度不等

11、。作為地基主要持力層的第1、2層土稍密，承載力較低，濕陷性黃土層厚2.0-10.5m不等，濕陷類型及濕陷等級基本為非自重濕陷性黃土Ⅰ級（弱）～自重濕陷性黃土Ⅳ級（非常嚴(yán)重）。根據(jù)公路等級、類型及工程地質(zhì)概況，按《濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范》（GB50025-2004）的有關(guān)要求，需對地基進(jìn)行處理，以消除濕陷性提高地基承載力。 </p><p><b>　　三、 地基處理 </b></p&g

12、t;<p>　　結(jié)合附近已經(jīng)建成的高速公路濕陷性黃土處理經(jīng)驗。主要采用重錘強(qiáng)夯、灰土擠密樁、素土擠密樁和翻壓回填等幾種處理方案，效果較好，下面對這幾種處理方案進(jìn)行比選論證： </p><p>　?。?）灰土擠密樁：灰土擠密樁復(fù)合地基是一種處理濕陷性黃土地基簡便、經(jīng)濟(jì)、有效的方法，從處理機(jī)理來看，灰土擠密樁是以擠密土層為目的，消除或部分消除一定深度范圍內(nèi)土層的濕陷性，處理效果好，對提高地基承載力明顯，

13、主要用于厚層自重濕陷性黃土的加固處理。設(shè)計灰土樁直徑40cm，梅花形分布，樁距80cm，深度4m，灰土擠密樁單價為511,687元/1000m2。 </p><p>　　（2）素土擠密樁：素土擠密樁復(fù)合地基原理同灰土樁，只是材料不同?？紤]到本項目濕陷性黃土路段地下水位低，對采用素土樁方案十分有利；素土樁具有施工速度快、干作業(yè)、不受季節(jié)限制等優(yōu)點。設(shè)計素土樁直徑40cm，梅花形分布，樁距80cm，深度4m，素土擠密

14、樁單價為363,596元/1000m2。 </p><p>　?。?）重錘強(qiáng)夯：強(qiáng)夯法一般采用100～400kN的重錘，從6～40m的高處自由落下，對地基土施加強(qiáng)大的沖擊能，在地基中形成沖擊波和動應(yīng)力，將地基土壓密、振實，以加固地基土，達(dá)到提高地基強(qiáng)度、降低其壓縮性的目的，主要用于厚層自重濕陷性黃土的加固處理，從青蘭高速公路強(qiáng)夯處理效果檢測看，強(qiáng)夯法的處理有效深度一般在3m左右。強(qiáng)夯施工方法具有施工機(jī)具簡單，施工

15、方便，速度快，加固地基效果顯著，能縮短工期和降低工程造價等優(yōu)點。但強(qiáng)夯法施工噪聲大，對周圍建筑物等有很大影響，同時強(qiáng)夯法適應(yīng)地形能力相對較差。強(qiáng)夯法（三遍計，夯能3000kN?m內(nèi)）基價40,213元/1000m2。 </p><p>　?。?）土層翻壓：土層翻壓法處理有效深度為3m，具有施工、檢測簡便，對周邊干擾小等優(yōu)點，但其有施工速度慢、對場地有一定要求，土層翻壓法（翻壓深度2.0m）單價為36,890元/1

16、000m2。 </p><p>　　（5）翻壓回填：對于挖方路床一般采用礫類土換填，但礫類土不僅隔水作用差，而且礫類土需外借，又增加棄方及環(huán)境保護(hù)負(fù)擔(dān)，所以設(shè)計對于挖方段路床開挖土方后，直接利用該土方現(xiàn)場拌合成8%石灰土，再回填碾壓。從造價看，礫類土換填每立方米95元左右，石灰土換填每立方米178元左右，但用石灰土處理路床可減少棄方。所以設(shè)計對于挖方段濕陷性黃土I級的路段直接采用8%石灰土換填，換填深度為80cm

17、，黃土處理每平米單價為143元；對于濕陷性黃土Ⅱ級的路段除路床80cm用石灰土處理外，路床底再翻壓40cm厚土層，黃土處理綜合每平米單價為155元；對于濕陷性黃土Ⅲ～Ⅳ的路段，在路床80cm用石灰土處理的基礎(chǔ)上，路床底再翻壓120cm厚土層，黃土處理綜合每平米單價為181元。 </p><p>　　綜上所述，方案（1）－（4）均可用于填方段濕陷黃土的處理，單從造價方面看，土層翻壓法造價最低，重錘強(qiáng)夯法次之，素土擠

18、密樁及灰土擠密樁造價相對較高，但從實際處理效果看，灰土擠密樁及素土擠密樁效果更加顯著。本項目濕陷性黃土路段挖方段，根據(jù)濕陷等級采用換填石灰土和翻壓土層的綜合處理措施；填方路段，由于村鎮(zhèn)民房密集、地下管線及高壓線較多，可采用重錘強(qiáng)夯的段落較少。對于非自重及自重濕陷性黃土Ⅰ級、Ⅱ級的路段，采用翻壓土方的方式處理，自重濕陷性黃土Ⅲ級、Ⅳ級路段采用素土擠密樁以素土擠密樁處理為主；灰土擠密樁造價高，項目沿線石灰產(chǎn)量也有限，但考慮其良好的處理效果，

19、對橋梁臺背、高填方段地基仍然采用灰土擠密處理，對于高壓線附近等無法實施素土擠密樁的段落可采用土層翻壓或換填處理方案。 </p><p>　　這五種地基處理方法在該工程的綜合應(yīng)用獲得了較好的效果，并為以后的工程設(shè)計積累了經(jīng)驗。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn)： </b></p><p>　?。?）GB50025-2004；濕陷性黃土地區(qū)建