公路工程职称范文湿陷性黄土地区处治措施

　　摘 要：本文分析了黄土湿陷成因，并对湿陷性黄土地区公路工程的处治进行了有效分析。

　　关键词：黄土湿陷,成因,处治措施

　　1、黄土湿陷成因分析

　　湿陷性黄土是指在覆盖土层的自重压力或自重应力和土的附加压力共同作用下，受水浸湿后，土的结构迅速破坏，并发生急剧而大量的附加下沉，其强度也迅速降低的黄土，由此可知，黄土湿陷的原因主要归结为内因和外因，内因是黄土的组成结构和物质成分，外因是荷载和水。

　　1.1黄土湿陷的内在因素

　　从组成结构上看，黄土是由石英和长石的极细砂粒，和粗粉粒构成基本骨架，其中砂砾基本上不接触，浮在以粗粉粒所组成的架空结构中，以石英和碳酸钙等的细粉粒作为填充料，聚集在较粗颗粒之间。以粘粒和所吸附的结合水以及部分水溶盐作为胶结材料，将较粗颗粒胶结起来，形成多孔的结构形式。在低含水率下，含水率的微小变化对结构强度有相当大的影响。多孔性结构为产生土粒移动提供了空间，且有利于水的渗入，胶结连接仅仅局限于部分接触点上，遇水后在一定的压力下，土体架空的以点接触处为主的矿物碎屑颗粒和颗粒之间连接被软化，土颗粒连接总强度显著减弱而产生变形，颗粒表面的矿物质成分溶液或滑落到土体中的大、中孔隙内，使土体结构破坏，黄土结构强度降低，形成湿陷。

　　1.2黄土湿陷的外在因素

　　影响黄土湿陷性的主要物理性质指标为天然孔隙比和天然含水量。在其他条件相同时，黄土的天然孔隙比越大，则湿陷性越强;黄土的湿陷性随其天然含水量的增加而减弱;当含水量相同时，黄土的湿陷量将随浸湿程度的增加而增大。从外因上看，在给定的天然孔隙比和天然含水量一定的情况下，在一定的荷载压力范围内，湿陷量将随压力的增加而增大。当初始含水率相同或相近时，黄土的湿陷系数会随着结构强度的增大而减小。当初始含水率达到或接近饱和含水率情况下，黄土颗粒含量变化随时间的增加已趋于稳定，土体孔隙的减少已经完成，土体颗粒及其连接强度与各种胶结连接的破坏早已完成，此时黄土的结构强度很小，对水的敏感性逐渐减弱，黄土的湿陷随含水率的变化程度很小。

　　黄土湿陷是各种因素综合作用的结果，如气候条件、地理环境、颗粒组成及其化学成分、结构强度等，了解黄土湿陷的原因，为解决黄土地区地基变形破坏和公路边坡失稳提供了理论指导。

　　2、湿陷性黄土地区公路工程处治

　　2.1地基加固处理

　　由于工期、施工设备及设计理念等因素的制约，黄土地区由地基压缩变形引起的路堤沉降问题一直没能得到很好解决。从黄土本身组成结构考虑，采用地基加固处理方法较为合理有效。通常地基土体加固方法有换填垫层法、碾压及夯实法、振冲法、排水固结法、挤密法、化学固结法、预浸水法、土工合成材料等。

　　在适合于湿陷性黄土公路路堤地基加固方法中，从设备、施工、造价和加固效果上比较，冲击压实法和强夯法较为理想。

　　强夯法是一种将大吨位的重锤，从高处自由落下，对土进行强力夯实的地基处理方法。其作用机理是用很大的冲击波和应力，从而使土中空隙压缩、土体局部液化并迅速固结。这种方法本质上极大地提高黄土的湿陷速率，他不仅可以消除一部分土层的大部分湿陷性、降低其压缩性，而且可以形成一层减少地表水渗入的弱透水层。经强夯加固后的地基，其承载力可明显提高。通过依托工程验证，使用200mt能量级的强夯，在湿陷性黄土地基上的平均夯沉量可以达到46cm;强夯使黄土地基的干密度最大可提高约29%，消除了深度3m范围内黄土的湿陷性;3m深度范围内地基承载力提高了50kpa左右;明显提高压实度，表层平均压实度提高值为16.7%，在5m深度范围内平均压实度提高值为8.42%。

　　冲击压实机械是一种新型路基压实设备，其加固机理与强夯法加固机理相似。冲击压实法适用于对大面积地基进行处治，在场站和国内高速公路建设中被广泛应用，在黄土地区使用效果良好。

　　2.2公路边坡防排水措施

　　水是影响边坡稳定的最活跃的因素，设计完善的公路排水系统是防止边坡破坏的最直接最有效的方法，也是增加边坡稳定性的重要措施。遇到下列情况之一时，黄土路堑边坡必须设排水构造物或进行防护：堑坡坡长大于15m;坡顶汇水区面积大于100m2;坡体中有整体软弱结构面;边坡上有落水洞、陷坑等水蚀破坏现象。

　　黄土路堑边坡排水的原则是：有效拦截、迅速排除、衔接顺畅、防渗防冲。有效拦截是前提，是避免侵蚀破坏的关键;使雨水尽快排出坡面，减少侵蚀和入渗，是保证边坡稳定的关键;各种排水设施的的防渗、衔接是技术上的细节，是保证工程成功的关键。

　　边坡排水设施主要有：截水沟、急流槽、排水沟等。

　　2.2.1截水沟

　　截水沟是常用的重要的公路路堑排水构造物，在黄土地区尤为常见。截水沟设置在边坡上方，用以拦截边坡上方汇水区产生的径流。它能有效地拦截坡顶汇水所形成的地表径流，减少雨水对坡面的冲刷侵蚀。截水沟宜设在距坡顶5m以外，汇水面积大时可设多道截水沟。由于地表径流本沿垂直等高线地形流动，因此截水沟应大体沿等高线布置，并保证沟底有大于0.5%的纵坡。

　　由于黄土独特的水理特性，截水沟必须具备防冲防渗功能，一般采用浆砌片石修筑，浆砌厚度20~30cm，断面梯形。铺砌片石顶端不得高于地表面，以便地表径流进入截水沟，并防止入渗。

　　2.2.2急流槽

　　急流槽多用于将截水沟或护坡道上的水流排入边沟或自然沟槽，也是黄土地区常用的排水构造物，因为急流槽坡度大，修筑在天然边坡上的急流槽容易滑脱、破损，因此在设计时应特别注意下部底座的稳定，或者在急流槽每隔2m设凸榫起抗滑作用。急流槽不宜太长，必要时可设多级消能。

　　急流槽用于陡坡处的竖向排水，主要是用于路堤和路堑的坡面排水由于纵坡大，流速快，冲刷力大，要求结构稳定耐久。一般采用有浆砌片石或由水泥混凝土预制件铺筑的矩形横断面。对于高等级公路，如采用路肩拦水带形式排出路面水，需要在路基边坡设置急流槽，以防集中水流冲刷。

　　2.2.3排水沟

　　主要用于将边沟、截水沟、边坡和路基附近积水引排至桥涵或路基以外。横断面一般为梯形，排水沟边坡根据黄土类型、沟深综合确定，深度与底宽不宜小于0.5m，沟底的坡度宜大于0.5%，在特殊情况下可采用0.3%。易受水流冲刷的黄土地区排水沟应视实际情况采取防护措施。排水沟长度不宜超过500m，与各种水沟的连接应顺畅，有良好的流向和交角。

　　对于高等级公路由拦水带泄水口通过路堤边坡上的急流槽或急流管引排到坡脚的水流，应汇集到设在路堤坡脚以外1~2m处的排水沟内，并排放到桥涵或自然水道中。深路堑或高路堤边坡设边坡平台时，在坡面径流大的情况下可设置平台排水沟，以减少坡面冲刷。

　　参考文献：

　　【1】 冯连昌，郑晏武.中国湿陷性黄土.北京：中国铁道出版社，1982.

　　【2】 延安公路管理局，长安大学.陕北黄土地区公路边坡降雨灾害预测预警研究.延安：延安公路管理局，2005.

　　【3】 党进谦，郝月清.含水率对黄土结构强度的影响.西北水资源与水工程，1998，(2)：15-19