黄土遇水湿陷,作为建筑地基必须进行处理,然而,作为高速公路的路基依据建筑规范大面积换填处理是否经济可行呢?如此做,势必增加工程投资、延长工期;若不如此,又将如何处理?针对公路的黄土湿陷性评价标准又在哪里?在科技进步的道路上我们曾经疑窦重重。如今,我省黄土地区公路路基设计施工技术研究取得突破性进展。 陕西45%的土地上分布着黄土,北起长城,南到秦岭几乎全部被黄土覆盖,而且黄土发育最好,是我国主要黄土分布区。如果在陕西修高速,必得与黄土打交道,要面对黄土路基的湿陷性评价和地基处理问题。然而,交通部现行的公路路基设计规范中照搬了湿陷性黄土建筑规范的做法,对自重湿陷性黄土地基采用换填、强夯或灰土挤密桩进行加固处理。有人一定要问,陕西在黄土地区已经修了这么多高等级公路,难道都换填了吗?那代价该有多大啊。矛 盾 陕西早年修过的西宝、西临、西铜、临渭等高速公路并没有换填,却也没有发生理论中的严重沉陷。干过工程的人心知肚明,那个关于黄土的规范是建筑上用的,而公路的沉陷标准是另一码事。道理很简单,黄土路基专家、长安大学的倪万魁教授说:“公路路基的工作环境和受力状态与房建工程地基差异很大,房建工程地基湿陷的主要水源是各种上下水管道或蓄水池的渗漏,表现为长期性、隐蔽性及不可量测性,可能造成黄土地基的浸水饱和,计算湿陷量时考虑湿陷性黄土的全部厚度是合理的;而路基工程除个别积水地段或过水构造物以外,接触到的水源只有大气降水或灌溉水,水量短期而有限,不可能造成整个湿陷性黄土层的浸水饱和。”所以,公路路基黄土的湿陷性较之建筑地基要大打折扣了。但由于高速公路在我国起步较晚,尤其是黄土地区大规模的高速公路建设也是近些年的事,这方面的研究相当欠缺,而简单照搬建筑规范是行不通的。这个矛盾马上在陕西的公路建设中显现出来。解 惑 当年禹阎高速的技术人员为此深感困惑,根据交通部《公路路基设计规范》测算,禹阎高速全线有97%的路段都被划为中等湿陷性以上。如果按此规范要求,这些路段路基全得掺石灰换填,700多万方石灰土,且不说有多大的工作量,多长的工期,光这一道工序要花费2.2个亿。2002年12月,在交通厅召开的禹阎高速公路湿陷性黄土地基处理方案技术讨论会上,上述显然不太合理的方案被专家们摇头否定了,会议纪要中说:“优化湿陷性黄土地基处理,对确保工程质量、加快进度、节约投资是积极的,也是必要的。”会议提出的优化方案用强夯、冲击碾压加隔水墙处理黄土路基,并对湿陷性等级不同的路段提出相应的处理措施。 为了寻找理论上的支撑,一个关于“黄土地区公路路基设计施工技术”的研究项目开展起来。当时禹阎高速的业主陕西省交通厅世界银行贷款项目执行办公室和长安大学共同承担该课题的研究,研究内容几乎涵盖了黄土地区公路路基(含地基)设计和施工技术的各方面。这个课题因其在经济欠发达的西部地区巨大的实际效益,成为交通部西部交通建设科技项目举足轻重的一部分。新 知 研究的主要目的是提出针对公路路基的黄土湿陷性评价方法、黄土填料的力学控制指标(CBR值)和地基处治措施。 研究人员通过现场降雨试验和路基水分入渗模拟分析,证实黄土路基的降雨入渗饱和深度小于2米,降雨条件下不会产生自重湿陷变形,提出了一套黄土路基的湿陷性评价方法和地基处治方案。 研究者在禹阎高速分别选择不同湿陷等级的、高填方的、深挖方的、零填挖的各种地形,做了6个试验段。分别做冲击碾压试验和强夯试验,并预埋了沉降杯,观测沉降。通过室内试验和现场荷载试验、动探试验以及标准贯入试验,实测不同处理方法下的路基承载力、黄土填料压实度和CBR值。并对处理效果,处理深度及施工工艺反复比较。研究人员郑涛说:“我们尽量统筹考虑质量、造价、工期,寻找对付黄土路基的最佳解决方案。” 根据研究成果,建设者在禹阎高速施工中采用了有科学支撑的系统方案。按照课题组提出的方法评价,禹阎高速路段均为轻微至中等非自重湿陷性黄土,仅需浅层处理。填方路段采用冲击碾压加强夯方案,冲击碾压24~40遍。当填土高度超过4米时,每填土1米,冲击补压一次,一般碾压遍数控制在12遍左右。禹阎高速通车两年后,路基质量良好。影 响 结合禹阎、延塞、黄延等高速公路建设,课题组用了四年时间,深入系统地研究了黄土地区公路路基设计施工所面临的湿陷性评价、地基处治、填料力学控制指标与标准以及高填方路基沉降变形与监控等技术难题,形成了较为完善的黄土地区公路路基设计与施工技术。2007年11月14日,这项研究通过了交通部西部交通建设科技项目管理中心组织的专家鉴定,总体达到国际先进水平,其中,公路路基黄土湿陷性评价方法达到国际领先水平。 黄土路基的研究成果,将对交通部现行规范的修改有着重要的意义。对今后黄土地区高等级公路的建设更具现实的指导作用。
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