《湿陷性黄土路基设计与施工》课件

湿陷性黄土路基设计与施工欢迎参加湿陷性黄土路基设计与施工专题讲座本课程将系统介绍湿陷性黄土的基本特性、工程影响以及道路建设中的设计施工关键技术，旨在提升工程技术人员对黄土地区道路建设的认识与实践能力课程内容涵盖从基础理论到实际应用的全过程，包括湿陷性黄土的判别方法、路基设计原则、施工技术要点及典型工程案例分析，帮助您全面掌握湿陷性黄土地区道路建设的核心技能绪论路基与黄土基础知识路基的定义路基的作用黄土基本概念路基是道路工程的重要组成部分，是铺路基是道路的支撑结构，具有承重、分黄土是一种以粉土颗粒为主的特殊土设路面结构层的基础，主要由填方路堤散荷载、抵抗自然侵蚀等多重作用良质，具有垂直节理、大孔隙、可湿陷等或挖方路堑组成路基承担着将交通荷好的路基设计是保证道路使用寿命和行特点中国黄土分布广泛，是我国重要载传递至地基，并确保路面结构长期稳车安全的基础，对道路工程质量有决定的地质特征之一，对道路工程建设提出定的重要功能性影响了特殊要求湿陷性黄土的定义基本定义湿陷机制关键特征湿陷性黄土是指在自重应力或附加荷黄土颗粒间以点接触为主，形成蜂窝湿陷性黄土最显著的特征是其干强湿载作用下，当含水量增加到一定程度状结构，孔隙率高达40-50%当水软性，即干燥状态下具有较高强度，时，土体结构发生显著破坏并产生急分渗入后，粘土胶结物软化，颗粒间但遇水后强度迅速降低这种特性使剧附加下沉的黄土这种特性是黄土接触点强度减弱，在上覆荷载作用下黄土地区的道路工程建设面临独特的区道路工程面临的主要地质挑战发生结构性破坏，导致土体体积急剧技术挑战减小黄土在中国的分布黄土高原东北区中国黄土高原是世界上最大、最厚的黄包括辽宁西部、吉林西部和黑龙江西南土堆积区，面积约40万平方公里，主要部地区，黄土厚度较高原区薄，一般为覆盖陕西、山西、甘肃、宁夏、内蒙古10-30米，湿陷性相对较弱，但在特定和青海东部地区，黄土厚度可达100-条件下仍需重视300米黄淮区西北区主要分布在河南、山东和江苏北部等地包括新疆、甘肃西部等地区，黄土分布区，黄土厚度较薄，一般小于10米，但零散，厚度变化大，从几米到几十米不由于人类活动频繁，工程问题仍然突等，湿陷性因地质条件复杂而差异明出显湿陷性黄土的成因分析风力堆积理论黄土主要由风力搬运的粉砂颗粒堆积而成季风环境下，粉尘在地表不断堆积，形成疏松的原生结构，孔隙率高、干密度小，为湿陷性提供了物质基础结构特征形成黄土中粘土矿物以水合氧化物胶结粉砂颗粒，形成以点接触为主的蜂窝状结构这种结构在干燥状态下稳定性好，但遇水后胶结物强度迅速下降气候条件影响黄土区干旱少雨的气候条件，使黄土长期处于未饱和状态，保持了其原始孔隙结构当人为活动改变水文条件时，湿陷性风险随之增加地质历史过程第四纪期间气候变化、植被演替及地壳运动共同作用，影响了黄土的物理化学性质不同时期堆积的黄土层，湿陷性程度也有明显差异湿陷性黄土的危害路基变形与破坏桥涵结构损伤边坡稳定性破坏湿陷性黄土遇水后产生不均匀沉降，导致在桥台背、涵洞周围的黄土发生湿陷后，黄土路堑边坡在降雨或地下水活动影响路面出现纵向裂缝、横向断裂和波浪起伏常形成空洞或回填土松散区，导致桥头跳下，容易发生浸润软化、滑移甚至崩塌等病害严重时可能造成路基整体失稳，车、涵洞沉降开裂等问题，严重影响结构这种突发性破坏往往造成严重的人员伤亡形成断道险情，直接威胁交通安全安全和使用功能和财产损失湿陷性对道路工程的影响地基变形与下沉使用寿命缩短湿陷性黄土在水浸作用下产生明显的附加沉降，导致道路结构由于湿陷引起的路基变形加速了路面结构疲劳破坏过程，黄土产生不均匀变形统计数据显示，黄土路基湿陷引起的沉降量地区道路的实际使用寿命通常比设计寿命短20%-40%，大大可达数十厘米，远超常规设计容许值增加了道路维护成本和社会经济负担工程造价增加养护难度增大为防治湿陷引起的工程问题，黄土地区道路建设通常需采用特湿陷性黄土路基的变形往往具有渐进性和反复性特点，常规的殊的处理措施，如深层处理、化学加固等，这使工程综合造价养护维修措施难以从根本上解决问题，需要采用综合治理技比普通地区高出30%-50%术，增加了养护管理的复杂性工程事故典型案例事故概况陕西某高速公路K56+200至K58+300路段，建成通车仅两年后出现严重纵向裂缝和不均匀沉降，最大沉降量达38厘米，造成交通中断成因分析调查发现，事故路段位于黄土台塬区，路基下伏Ⅲ级自重湿陷性黄土，厚度10-15米由于排水系统设计不足，雨水渗透至路基下方，触发了大范围湿陷处理措施采用了综合治理方案

①完善排水系统；

②桩基加固路基；

③重建路面结构工程耗时8个月，总修复费用超过原建设投资的35%本案例深刻反映了忽视黄土湿陷性特征的严重后果，也说明了排水系统对黄土地区道路工程的关键作用事故提示我们，黄土地区道路建设必须高度重视地质条件勘察和湿陷防治设计国内外研究现状简述20世纪50-70年代1前苏联科学家开创性提出黄土湿陷性概念并建立基本理论体系中国学者开始系统研究黄土工程特性，建立了初步的湿陷判别标准和防治措施220世纪80-90年代中国黄土研究进入快速发展期，谢定义、李广信等学者从微观结构角度深入研究湿陷机理国际上，美国、乌克兰等国也开展了针对性研究，提出了多种改21世纪初至今3良技术研究重点转向数值模拟与新型处理技术，如地质统计学方法、纳米材料加固等国内形成了以兰州大学、长安大学等为代表的黄土研究中心，国际合作研4未来趋势究日益深入研究将向多学科交叉、精细化和智能化方向发展非饱和土力学理论、大数据分析及人工智能技术将在黄土道路工程中得到更广泛应用，预计将有更多创新成果涌现工程地质特性宏观识别—色泽特征典型湿陷性黄土呈浅黄色或黄褐色，色泽均匀，断面平整表层因腐殖质富集可呈浅灰色，深层因氧化铁含量变化可呈现红褐色条带颜色越浅、越均匀的黄土，湿陷性通常越显著结构特征湿陷性黄土具有疏松多孔的宏观结构，常见垂直节理和虫孔典型特征是用指甲可刻痕，干燥样本用手可轻易捏碎，但形成的碎块具有一定强度，不易继续破碎纹理特征湿陷性黄土常呈现明显的层状纹理，可见古土壤层和钙质结核层垂直方向上可见细小裂隙，这些裂隙是水分渗透的主要通道，也是湿陷发生的关键部位通过这些宏观特征的识别，工程技术人员可以在现场初步判断黄土的湿陷倾向，为详细勘察和设计提供参考依据然而，准确的湿陷性评价仍需结合室内试验数据综合分析湿陷性黄土的物理指标物理指标典型取值范围与湿陷性的关系天然含水量8%-16%含水量越低，湿陷性越显著天然干密度

1.20-

1.60g/cm³干密度越小，湿陷性越强孔隙比

0.85-

1.20孔隙比越大，湿陷量越大液限26%-35%与塑限差值小的黄土湿陷性较大塑限16%-22%塑性指数较小的黄土湿陷性较明显饱和度30%-60%饱和度越低，湿陷潜力越大这些物理指标综合反映了黄土的结构特征和水稳定性，是快速判断湿陷性的重要依据在工程实践中，通常使用干密度与孔隙比作为初步评价湿陷潜力的关键指标，但最终判断仍需结合湿陷试验结果湿陷性黄土的力学特性强度特性干湿状态差异显著，内摩擦角变化小压缩性遇水后压缩模量显著下降湿陷性结构破坏引起急剧附加沉降时效性湿陷过程具有明显的时间效应湿陷性黄土的力学特性最突出的表现是干强湿软在天然含水量状态下，黄土的抗剪强度和变形模量较高，表现出良好的工程性能但当含水量增加至临界状态时，其强度参数急剧下降，粘聚力可降低50%-70%，压缩模量降低3-5倍在实际工程中，必须充分考虑黄土力学参数的水敏性和时效性，合理选择设计参数通常建议采用浸水后的力学指标作为设计依据，以确保工程安全对重要工程，应进行不同含水条件下的参数敏感性分析湿陷性黄土的湿陷机理水分渗入水分通过裂隙、孔隙渗入土体内部，破坏原有毛细管负压力平衡，降低土颗粒间的吸附力胶结物软化粘土矿物和碳酸钙等胶结物遇水软化或溶解，颗粒间连接强度显著降低结构重组在自重或外荷载作用下，土颗粒发生滑移和重新排列，原有疏松结构被破坏体积收缩土体整体孔隙率降低，产生显著的体积收缩，表现为地表下沉湿陷过程不是简单的物理湿润，而是一个复杂的物理化学过程研究表明，黄土的湿陷不仅与其初始结构状态有关，还受加载历史、渗水方式和环境条件的影响特别是碳酸钙等可溶性盐类的淋溶作用，在长期湿陷中起着重要作用湿陷性黄土的分类非湿陷性黄土弱湿陷性黄土湿陷系数δs

0.015，浸水后基本不产湿陷系数

0.015≤δs

0.030，浸水后产生附加沉降生轻微沉降•干密度通常

1.60g/cm³•干密度约

1.50-

1.60g/cm³•孔隙比通常

0.85•孔隙比约

0.85-

0.95•新近沉积或经人工压实的黄土•多为次生黄土或轻度风化黄土强湿陷性黄土中等湿陷性黄土湿陷系数δs≥

0.070，浸水后产生严重湿陷系数

0.030≤δs

0.070，浸水后产沉降生明显沉降•干密度通常

1.40g/cm³•干密度约

1.40-

1.50g/cm³•孔隙比通常

1.05•孔隙比约

0.95-

1.05•多为原生黄土的中下部层位•多为原生黄土的上部层位湿陷性的判别方法概述实验室判别方法现场原位判别方法经验判别方法以室内试验为主要手段，通过标准化程在工程现场直接进行，更接近实际工程基于大量试验数据建立的经验关系，用序测定黄土的湿陷系数主要包括条件主要包括简单指标快速评估主要包括•单环刀取样湿陷试验•原位载荷试验•基于物理指标的经验公式•双环刀取样湿陷试验•大型现场浸水试验•区域性湿陷性数据库对比•固结仪湿陷试验•静力触探结合浸水试验•地质成因综合分析法优点是条件可控，结果精确；缺点是样优点是保持了土体原状，结果更可靠；优点是简便快捷；缺点是精度较低，适本可能扰动，不能完全反映原位状态缺点是费时费力，受现场条件制约较用范围有限大室内湿陷性试验法详解样品制备使用环刀在现场或从岩心中取出原状土样，保持天然结构样品直径通常为

61.8mm，高度通常为20mm取样后密封保存，防止含水量变化试验装置准备使用固结仪或湿陷试验仪，校准位移计和加载系统检查浸水装置是否正常，确保水温保持在20±2℃准备记录表格和数据采集系统试验步骤将样品装入仪器，按阶梯加载至设计压力通常为100kPa或200kPa，待变形稳定后，向样品浸水并继续观测至变形再次稳定记录全过程变形数据数据处理计算湿陷系数δs=Δhs/h0，其中Δhs为浸水后的附加沉降量，h0为样品原始高度根据δs值对照标准判定湿陷性等级，出具试验报告室外原位浸水试验现场准备选择有代表性的位置，开挖试坑至设计深度，一般为

1.5m×

1.5m，深度视需要而定，通常为

1.0-

2.0m平整底面，安装加载装置和测量系统加载过程在试坑底部放置钢板，通过千斤顶或堆载方式施加压力，模拟工程荷载，通常为100-200kPa加载至稳定后，记录初始沉降量浸水过程沿试坑周边开挖环沟，注入清水使土体充分浸湿浸水速率应控制适当，避免冲刷土体浸水过程中，持续记录沉降数据直至变形稳定结果判定计算湿陷系数，与室内试验结果对比分析同时观察土体浸水后的宏观变化，如开裂、流变等现象，为工程设计提供直观依据判别标准与规范1现行主要规范《公路工程地质勘察规范》JTG C20和《公路路基设计规范》JTG D30是黄土湿陷性判别的主要依据此外，《建筑地基基础设计规范》GB50007也提供了相关标准这些规范定期更新，确保与工程实践同步2湿陷性判别标准根据规范规定，当土样在压力p=100kPa或200kPa作用下，浸水后产生的附加沉陷系数δs≥

0.015时，判定为湿陷性土路基工程多采用p=200kPa下的试验结果作为标准根据δs值大小，可进一步分为轻微、中等和严重三个等级3自重湿陷性判别当土体在自重作用下即可产生湿陷时，称为自重湿陷性黄土，是湿陷性黄土中的特殊类型判定标准为在无附加压力情况下，土样浸水后的沉陷量超过样本高度的

1.5%自重湿陷性黄土对工程危害更大，需采取更严格的处理措施4规范执行注意事项规范标准是最低要求，实际工程中应根据工程重要性、环境条件等因素适当提高要求对特殊工程或条件复杂地区，宜采用多种方法综合判别，避免单一指标误判同时，应注意规范的更新情况，确保采用最新标准湿陷量判定与分级湿陷等级湿陷系数δs范围工程特征主要分布非湿陷性δs

0.015浸水后基本无附黄土边缘地区或加沉降经处理黄土轻微湿陷性

0.015≤δs

0.030浸水后沉降小，黄土高原边缘及对工程影响轻微南部区域中等湿陷性

0.030≤δs

0.0浸水后沉降明黄土高原广大地70显，需采取防护区措施严重湿陷性δs≥

0.070浸水后沉降严黄土高原中部和重，必须进行处北部理此外，湿陷性黄土还根据自重湿陷特性分为非自重湿陷性黄土和自重湿陷性黄土两类对于自重湿陷性黄土，根据湿陷起始深度和湿陷总量，进一步分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ级，其中Ⅳ级自重湿陷性最强，工程处理难度最大湿陷性分析影响因素土层厚度与分布地表水补给条件地下水条件湿陷性黄土厚度是影响工程风险的关键因素一地表水是引发湿陷的主要水源，其补给特征直接地下水位变化是导致深层黄土湿陷的主要因素般而言，厚度越大，潜在湿陷总量越大，对工程影响湿陷发展过程降雨特性、地表汇水、人工地下水位上升可能由区域水文地质条件改变、水的威胁也越严重特别是当黄土层厚度超过10米灌溉和水利设施渗漏等都可能成为黄土湿陷的触利工程建设或城市化进程等引起时，即使采取常规处理措施也难以完全消除湿陷发因素•水位埋深埋深小于临界湿陷深度时风险增风险•降雨强度短时强降雨更易导致表层湿陷加•薄层黄土5m通常可采用完全处理方法•汇水条件凹地、沟谷等水易聚集区域风险•水位变化季节性或长期升降趋势均需评估•中厚层黄土5-15m需综合考虑工程条件较高•含水层分布隔水层分布影响湿陷发展范围选择处理方案•人工水源灌溉区、管网密集区需特别关注•厚层黄土15m一般采用控制性处理与排水相结合的方法中国常见湿陷性黄土类型覆盖黄土残积黄土次生黄土覆盖黄土是指堆积在山前平原和台地上残积黄土是原始堆积黄土经过长期的次次生黄土是原始黄土经过水力搬运再沉的黄土，厚度一般为数米至数十米多生作用改造而成的黄土，一般形成于山积形成的黄土，多分布于沟谷地带和河为马兰黄土，形成年代较新，结构疏区斜坡由于长期的风化、侵蚀和搬流阶地上结构紧密，分层明显，常含松，具有典型的垂直节理运，结构较致密有砂层或砾石层特点特点特点•干密度小，孔隙率大，一般为40-•干密度较大，孔隙率相对较小，约•干密度大，孔隙率小，一般为30-50%35-45%40%•碳酸钙含量高，一般为10-15%•碳酸钙含量较低，一般为5-10%•碳酸钙含量变化大，分布不均匀•湿陷性显著，δs值通常在

0.035-•湿陷性较弱，δs值通常在

0.015-•湿陷性弱或不具湿陷性，δs值通常

0.080之间

0.040之间

0.030•主要分布在黄土高原的塬、梁地带•主要分布在黄土高原的山地丘陵区域•主要分布在黄土沟谷地区和河流阶地湿陷性黄土地基道路勘测要点勘测准备收集区域地质资料，包括地形图、地质图、航空照片和历史钻探数据等调查当地同类工程经验，特别关注湿陷病害案例制定详细勘察方案，确定勘探点布置和取样深度地质调查实地调查地形地貌特征，识别可能影响湿陷的地质条件，如沟谷、裂缝和构造带等调查地表水文条件，包括径流方向、汇水区域和排水条件观察地表植被和土壤类型，判断黄土层的表层特征勘探作业按规范要求布置钻孔，采集原状土样和扰动土样进行现场标准贯入试验和动力触探试验，评估黄土的原位密实度在代表性位置进行原位载荷试验和大型浸水试验，直接测定湿陷性室内试验进行土的基本物理性质试验，包括颗粒分析、密度、含水量和液塑限等开展湿陷试验，测定不同深度和不同压力下的湿陷系数进行固结试验和强度试验，测定压缩模量和强度参数勘探孔布置原则线路布孔原则按照路线纵向合理分布地形地质原则重点考察地形变化及地质条件复杂区域深度控制原则确保探明全部湿陷层规范依据原则严格遵循相关技术标准在湿陷性黄土地区道路勘探中，钻孔间距通常在200-500米之间，视地质条件复杂程度调整对于路堤高度超过8米的路段、深路堑段、桥涵构造物处及其他特殊地段，需加密布孔，间距可缩短至100-200米勘探深度应满足工程设计需要，一般应达到湿陷性黄土层底部若湿陷性黄土层较厚，则应至少深入湿陷性黄土层下15米，或至少达到可能受工程影响深度的

1.5倍对于特大桥梁基础等重要构造物，勘探深度应根据荷载特征和地基条件单独确定土样采集与保存湿陷性黄土具有特殊的结构性，在采样过程中极易扰动，导致试验结果与实际情况产生偏差正确的采样方法对于准确评估黄土的湿陷性能至关重要通常采用薄壁取土器或环刀法采集原状土样，要求操作轻柔，避免震动和挤压原状黄土样品采集后，应立即进行密封保存，防止含水量变化常用的保护措施包括石蜡封口、塑料薄膜包裹和密封容器储存等样品应注明编号、采集位置、深度、采集时间和采集人员等信息，确保可追溯性样品运输过程中应避免震动和挤压，保持原状若不能立即进行试验，应将样品存放在恒温恒湿环境中，防止干燥和冻融勘探报告内容1工程概况与勘察目的简述工程特点、勘察任务和技术要求明确勘察范围、勘察阶段和勘察深度要求，为后续内容提供框架基础特别注明是否需要针对湿陷性进行专项评价2区域地质环境概述描述区域地质构造、地形地貌和水文条件特别关注黄土的区域分布特征、成因类型和历史湿陷记录引用区域地质资料和历史工程经验，为湿陷性评价提供区域背景3工程地质特征详述详细描述勘察区地层分布、结构特征和物理力学性质重点阐述黄土的湿陷性指标、湿陷等级和湿陷层分布范围提供地质剖面图、平面等值线图和湿陷性分区图等图表4地基评价与处理建议针对湿陷性黄土的路基工程特点，评价地基承载力和变形特性分析可能的湿陷风险和影响范围，提出合理的地基处理方案建议针对关键路段或特殊构造物，提出专项技术措施路基设计基本要求安全性要求稳定性要求经济性要求湿陷性黄土路基设计必须首先路基必须具有足够的整体稳定在满足安全和稳定要求的前提确保工程安全应根据路基重性和局部稳定性在考虑湿陷下，路基设计应考虑经济性要性等级，确定适当的安全储影响的情况下，边坡稳定安全通过优化处理范围、选择合适备，预防极端情况下的湿陷风系数应满足规范要求，通常不的处理方法和合理利用当地材险设计使用年限内，路基不小于

1.3重要路段和不良地质料，降低工程造价考虑全寿应出现危及结构安全的沉降和条件区域应提高稳定性要求命周期成本，避免过度设计和变形欠设计耐久性要求路基设计应考虑长期使用性能预测并控制长期沉降量，确保在设计使用年限内不会出现影响正常使用的过大变形考虑气候变化和水文条件变化对湿陷性的长期影响湿陷性路基的沉降计算方法湿陷性黄土路基的总沉降量计算公式S总=S自+S附+S湿式中S总——总沉降量cmS自——自重沉降量cmS附——附加荷载引起的沉降量cmS湿——湿陷引起的附加沉降量cm湿陷沉降量计算S湿=∑δsi×hi式中δsi——第i层土的湿陷系数hi——第i层土的厚度cm计算参数主要来源于室内试验和现场测试湿陷系数δs通过室内湿陷试验测定，不同深度的湿陷性黄土层应分别测定自重沉降和附加荷载沉降可根据常规地基沉降理论计算，注意应采用浸水后的压缩模量在工程实践中，还需考虑不均匀沉降的影响尤其是处于湿陷性黄土分布边界或湿陷性强弱变化明显区域的路基，更应注重沉降差异分析对重要工程，建议采用有限元法进行数值模拟，更准确地预测沉降过程路基厚度与分层填筑路基类型填筑厚度cm压实遍数压实要求路床顶面以下15≥16压实度≥95%0~30cm路床顶面以下20≥12压实度≥94%30~80cm路床底面以下至25≥10压实度≥93%

1.5m填方高度

1.5m部30≥8压实度≥92%分在湿陷性黄土地区，路基分层填筑的控制标准比常规地区更为严格单层填筑厚度应根据使用材料类型、压实设备性能和设计要求确定，一般不宜过大湿陷性黄土路基的关键控制点是保证足够的压实度，避免结构性湿陷填筑材料的含水量控制尤为重要，应接近最优含水量，控制在最优含水量的-2%~+2%范围内若原土含水量偏低，应适当加水；若偏高，可采用翻晒或添加石灰等措施进行调整在压实过程中，应采用由边缘向中心的压实顺序，避免边缘部位压实不足地下水控制与排水设计地表水排除系统设计完善的路面排水设施，包括纵向边沟、横向排水管和急流槽等路基内排水系统采用渗沟、盲沟和纵向排水管等方式排除路基渗入水地下水控制系统设置截水沟、暗沟和降水井等设施控制地下水位变化湿陷性黄土路基排水系统设计应遵循防、排、截相结合的原则首先，通过路面防水层、路肩封闭和边坡防护等措施，防止水分渗入路基；其次，设置高效的排水系统，及时排除已经进入路基的水分；最后，通过截水设施，防止外部水源对路基的影响排水设计应结合地形条件和水文地质特点，合理确定排水设施的位置、尺寸和布局在地下水位较高的地区，应设置降水设施降低地下水位；在汇水区域，应增设截水沟和排水沟；在路基与桥涵连接处等易渗水部位，应加强防渗和排水措施排水设施应考虑100年一遇的暴雨强度，并预留适当的安全余量路基加宽拓宽时的注意事项/黄土地区道路拓宽是一项常见但技术要求较高的工程新旧路基结合处由于材料性质差异、压实度不同和施工时间间隔等因素，容易形成沉降差异，导致路面开裂和错台因此，必须采取特殊措施确保新旧路基的协调变形关键技术措施包括

①在旧路基侧边开挖台阶，台阶宽度不小于1米，高度为30-50厘米；

②彻底清除旧路基表层松散材料，确保结合面清洁牢固；

③新路基填料应与旧路基相同或性能更优；

④结合部位应提高压实标准，压实度要求比规范高1-2个百分点；

⑤必要时在结合处设置土工格栅或其他加筋材料，增强整体性；

⑥拓宽段应设计完善的排水系统，防止水分在结合处积聚材料选择原则适宜性原则经济性原则填料应具有良好的工程特性，不具湿陷在满足技术要求的前提下，优先选用就性，且湿后强度下降不明显优选砂地取材、就近取材的材料，减少运输成砾、碎石类材料和非湿陷性土，次选经本通过添加剂改良当地材料，往往比改良的弱湿陷性黄土远距离运输优质材料更经济环保性原则施工性原则优先考虑利用工业废渣、建筑垃圾等再选择易于压实、含水量调节范围宽、对生材料，减少取土场开挖，保护自然环天气条件不敏感的材料避免选用过于境选用无污染、无害的材料，避免对黏性或过于松散的材料，以提高施工效地下水和周边环境造成不良影响率和质量施工阶段湿陷性控制目标路基原地基处理方法概述24%挖换法占比适用于湿陷层较薄的情况，彻底消除湿陷隐患38%加固法占比通过物理或化学方法提高地基强度和稳定性28%改良法占比改变黄土物理化学性质，减弱或消除湿陷性10%控制法占比通过控制水分入渗避免触发湿陷条件湿陷性黄土地基处理方法的选择应根据湿陷性等级、湿陷层厚度、工程要求和经济条件综合确定对于轻微湿陷性黄土，可采用压实法或简单的化学改良；对于中等湿陷性黄土，常用强夯法、挤密桩和灰土挤密桩等；对于严重湿陷性黄土，则需采用深层搅拌、注浆加固或CFG桩等深层处理方法表层处理技术灰土处理法砂砾垫层法灰土处理是最常用的表层处理技术之一，通过添加5-10%的石灰或石灰与通过在路基底部铺设30-50厘米厚的砂砾垫层，增加地基刚度，分散上部粉煤灰混合物改良黄土性能石灰与黄土中的硅铝酸盐发生离子交换和胶荷载，并形成毛细阻断层，防止地下水上升砂砾材料应级配良好，最大结反应，形成稳定的硅酸钙和铝酸钙结构，有效减弱或消除湿陷性处理粒径不超过10厘米，细料含量控制在5-15%垫层应分层铺设，每层厚度深度一般为50-80厘米，适用于轻中度湿陷性黄土地区20-30厘米，充分压实至规定密度表层压实法预浸水沉降法采用重型压路机对地基表层进行强力碾压，破坏原有疏松结构，提高密实通过人工控制向地基注水，使湿陷性黄土提前发生湿陷，消除后期潜在沉度，降低湿陷性压实深度通常为30-60厘米，需控制含水量在最优含水降需开挖注水沟或钻注水孔，控制注水量和注水速度，避免引起地基失量附近为提高效果，常结合灰土或水泥土等改良措施同时实施本方法稳浸水后应进行填平夯实处理此方法工期长，水资源消耗大，适用于简单经济，但处理深度有限，仅适用于薄层轻微湿陷性黄土区域水源充足且工期宽裕的工程夯实与强夯技术参数确定强夯处理前需通过试验确定最佳夯击参数主要参数包括

①夯锤重量通常10-25吨；

②夯击高度10-25米；

③夯点间距5-8米；

④夯击遍数通常3-5遍；

⑤每遍夯击次数通常3-6次参数选择应根据湿陷性等级、处理深度要求和地基条件综合确定施工准备施工前应清理场地，铺设20-30厘米厚的砂砾或碎石垫层，作为夯击垫层检查并调试强夯设备，确保安全可靠设置观测点，监测夯击效果和周边建筑物的振动响应划分施工区域，安排夯击顺序，通常采用跳夯方式进行夯击实施按设计参数进行分遍夯击，第一遍采用满夯，后续各遍采用补夯夯击过程中，应控制夯锤下落点的偏差在±30厘米内记录每点夯沉量，分析夯击效果夯击间隔时间通常为7-14天，允许地基中过剩孔隙水压力消散，提高处理效果质量检验强夯结束后，采用原位测试方法检验处理效果常用方法包括

①标准贯入试验；

②静力触探试验；

③平板载荷试验；

④湿陷试验检测应覆盖整个处理区域，重点检查处理深度和强度增幅是否满足设计要求最终夯后地面应进行平整和压实处理预应力桩处理法适用条件桩型选择与设计参数施工工艺与质量控制预应力桩处理法适用于湿陷性黄土层较厚常用的预应力桩类型包括预应力桩施工主要工艺流程6米、湿陷等级较高Ⅲ级及以上的路基•预应力混凝土管桩PHC桩

1.测量放线，确定桩位工程特别适合以下情况•先张法预应力混凝土方桩

2.钻孔或沉管，形成桩孔•高填方路堤8米或桥台背路基•后张法预应力混凝土桩

3.清孔并检查孔深孔径•重要道路的路基加固

4.吊装桩体并就位设计参数控制•对沉降控制要求严格的路段

5.灌注桩底和桩周砂浆•既有路基加固改造工程•桩长通常穿透湿陷层并进入稳定土层

6.桩顶连接与处理2-3米当地基承载力要求高且不允许大变形时，预•桩径通常300-500毫米质量控制要点应力桩是一种理想选择•桩距一般为3-5倍桩径•桩位偏差控制在±50毫米内•布置形式通常采用正方形或三角形布•垂直度偏差不大于1%置•确保桩底接触良好，无悬空•桩顶标高控制在±30毫米内化学加固法水玻璃注浆聚氨酯注浆水泥基注浆水玻璃与氯化钙等固化剂配合使用，通过注浆双组分聚氨酯材料通过特殊设备注入地基，在以普通硅酸盐水泥为主，添加适量膨胀剂、减管注入地基，在土体中形成凝胶体，填充孔隙土体中迅速发泡膨胀，填充孔隙并形成高强度水剂等外加剂配制而成的浆液注入地基特点并胶结土颗粒特点是初凝时间短，价格低结构特点是强度高、耐久性好、防水性能优是强度稳定、耐久性好、成本适中，但浆液粘廉，但长期稳定性较差，适用于临时性加固或异，但成本较高，适用于重要工程或要求高防度较大，渗透性较差，适用于裂隙发育的黄土对耐久性要求不高的工程水性能的部位或粗粒土层的处理化学加固施工工艺主要包括钻孔布管、配制浆液、压力注浆和质量检测等环节注浆参数如注浆压力、注浆量和注浆顺序等应通过现场试验确定注浆过程中需实时监测地面隆起情况，防止过量注浆造成地基隆起或开裂注浆完成后应通过钻孔取样或原位测试检验加固效果动态压实（强夯）实操案例工程概况设计参数效果评价某高速公路穿越Ⅲ级自重湿陷性黄土区，通过试验段确定最终参数夯锤重25吨，夯后检测表明，地基承载力从原来的湿陷层厚度8-12米，设计采用强夯法处理夯击高度20米，夯点间距6米，采用三遍85kPa提高到210kPa，平均提高147%；路基处理面积约8万平方米，要求处理深夯击制度第一遍满夯，每点夯击6次；第变形模量由原来的15MPa提高到度不小于5米，路床顶面变形模量不小于二遍错位补夯，每点夯击4次；第三遍点52MPa，平均提高246%；湿陷系数从40MPa夯，每点夯击3次夯后填筑30厘米厚碎

0.065降低到

0.012，基本消除湿陷性石垫层工程验收各项指标均满足设计要求施工质量控制与检测质量控制体系建立全过程质量监控机制关键技术控制重点控制材料、含水量、压实度三要素检测方法选择结合传统方法与新技术进行综合检测数据分析与反馈及时分析检测数据并指导施工调整黄土路基施工质量控制的核心是分层压实每层填料摊铺厚度应严格控制在设计范围内，通常为20-30厘米填料含水量应控制在最优含水量±2%范围内，必要时进行加水或晾晒处理压实设备应根据土质特点选择，粘性土宜选用羊足碾，砂性土宜选用振动碾压实遍数应通过试验段确定，一般不少于8-12遍质量检测方法主要包括

①密度检测采用环刀法或灌砂法，检测频率为每1000m²不少于3点；

②贯入阻力检测采用重型动力触探或轻型动力触探，检测频率为每1000m²不少于2点；

③承载力检测采用平板载荷试验，检测频率为每5000m²不少于1点；

④湿陷性检测对处理后的地基，应抽取样品进行湿陷试验，检验处理效果工后沉降监测冬雨季特殊施工措施雨季施工措施冬季施工措施雨季是黄土地区路基施工的高风险期，水分控制冬季施工面临冻融循环威胁，需采取特殊防护措尤为关键应制定详细的雨季施工方案，明确雨施当日平均气温低于5℃时，应启动冬季施工前、雨中和雨后的应对措施方案•雨前准备修建临时排水系统，准备防雨材•材料控制避免使用冻结土块，填料不得含料，调整填料含水量有冰雪•雨中停工中雨以上应停止填筑作业，对已•工艺调整缩短摊铺到压实的时间间隔，增完成路段覆盖防雨膜加压实遍数•雨后处理清除积水，晾晒或翻拌湿土，必•保温措施及时覆盖已完成路段，防止冻结要时更换含水量过高的材料和水分蒸发•质量检验加强对压实度和含水量的检测频率防冻融措施冻融循环是导致黄土路基病害的重要因素，需采取针对性防护措施•路基加深在冰冻深度严重地区，适当加深路床厚度•材料选择路床填料选用非冻胀性材料，如砂砾或碎石•排水设计确保融冰期间排水通畅，防止路基浸泡•隔离层必要时设置土工布、防冻层等隔离材料施工安全与环保措施人员安全保障施工区域安全环境保护措施黄土施工区域特殊性要求更高黄土区施工应特别关注边坡稳黄土区施工扬尘控制是环保工的安全管理标准应制定专项定性和临时支护措施施工区作重点施工场地应配备洒水安全方案，对现场人员进行黄域应设置明显警示标志和硬质设备，保持场地湿润，减少扬土工程特点培训，强调高边围挡深度超过2米的开挖必须尘土方运输车辆必须密闭或坡、深基坑和湿陷塌方等风设置支护或放坡处理雨季施覆盖，防止沿途遗撒设置车险特殊作业如深基坑、高边工需配备应急抽排水设备和塌辆冲洗设施，防止车轮带泥上坡和夜间施工需设专人监护方应急处置方案定期进行安路合理安排取土场和弃土场所有人员必须配备安全帽、反全巡查，发现安全隐患及时处位置，减少运距和环境影响光背心等标准防护装备理水资源保护黄土地区水资源珍贵，施工中应合理利用施工用水应统一规划，避免浪费生活污水和施工废水需经处理达标后排放或循环利用减少对地下水系统的干扰，避免引起区域水文条件变化严禁向河流、湖泊等水体排放未经处理的污水和废弃物路基维护与二次加固技术病害识别与评估黄土路基常见病害包括不均匀沉降、纵向裂缝、边坡滑塌和路面波浪起伏等应建立定期巡查制度，及时发现异常采用GPR、钻孔取样和载荷试验等方法评估病害程度和范围根据评估结果，对病害进行分级，确定修复优先次序和技术方案临时加固与应急处理对于突发性病害，需采取快速应对措施裂缝发展期可采用碎石回填和沥青灌缝等临时处理；局部沉降明显区域可进行路面铣刨重铺；边坡不稳定区域应立即设置临时支护和排水设施同时进行交通管制，确保行车安全，为永久性修复争取时间二次加固技术针对已服役路基的二次加固，常采用不中断或少中断交通的加固方法常用技术包括侧向注浆加固，通过路基两侧钻孔注入化学浆液；桩基补强，在路肩或中央分隔带增设小直径桩；排水改良，增设或改造排水系统，控制水分影响；微型爆破加固，利用受控爆破震动重塑黄土结构预防性维护策略建立长效维护机制比应急修复更经济有效定期检测路基水分变化和沉降情况，建立数据库进行趋势分析及时修复排水系统损坏部位，保持排水畅通对于湿陷敏感区域，可在雨季前进行预防性处理，如防渗层修复和排水沟清淤等采用信息化手段建立全生命周期管理体系，实现预测性维护工程案例一包西高速公路工程背景包西高速公路横穿陕北黄土高原，K120+500至K187+300段位于典型的Ⅲ级自重湿陷性黄土区，湿陷层厚度8-15米，最大湿陷系数达

0.082该路段设计为双向四车道高速公路，设计速度100公里/小时，填方高度3-18米，路基宽度26米技术难点主要技术难点包括

①厚层自重湿陷性黄土处理；

②高填方路堤稳定性控制；

③冬雨季施工质量保证；

④桥台背与路基连接处理；

⑤地下暗沟和黄土陷穴处理这些问题直接关系到高速公路的使用寿命和安全性解决方案项目采用分级分类处理策略

①路床0-80厘米采用5%石灰改良；

②路堤下方3米范围采用强夯法处理；

③高填方路堤采用土工格栅加筋；

④桥台背采用CFG桩复合地基；

⑤排水系统采用横向排、纵向截、全线防的设计理念，确保路基干燥效果评价高速公路于2014年建成通车，至今运行良好监测数据显示，路基沉降量控制在设计允许范围内，最大累计沉降不超过35毫米，远低于预期值路面平整度和车辆行驶舒适性保持良好状态，未出现湿陷引起的工程病害，充分验证了处理方案的有效性工程案例二兰新铁路项目兰新铁路第二双线是连接兰州至乌鲁木齐的国家重点工程，其中甘肃段大部分位于湿陷性黄土区K352+800至K486+200路段穿越典型Ⅱ级和Ⅲ级自重湿陷性黄土区，湿陷层厚度5-22米作为客货共线的高速铁路，对路基变形控制极为严格，设计允许沉降量小于15毫米针对严苛的变形控制要求，项目创新采用了硬化路基+防水系统+监测预警的综合解决方案路基采用CFG桩+混凝土路基箱组合结构，彻底隔离黄土湿陷风险；排水系统设计超大安全余量，采用三重防护措施；全线布设智能监测系统，实时监控路基状态工程于2017年建成投入运营，各项技术指标均满足设计要求，创造了湿陷性黄土区高速铁路建设的新标准典型失败案例分析1原始设计阶段甘肃某二级公路K15+200至K23+500段穿越Ⅲ级湿陷性黄土区，设计采用常规填筑路堤，路基两侧设置简易排水沟，未进行专门的湿陷性处理勘察报告指出了湿陷风险，但设计方案未充分重视2施工阶段施工期间恰逢旱季，土体含水量低，压实效果表面良好由于赶工期，部分路段压实遍数不足，质量检测点位稀少排水设施简陋，未按规范要求设置完善的截排水系统验收时各项指标表面达标3病害发生公路通车仅一年半后，经历一次强降雨（24小时降雨量95毫米），路基出现大面积湿陷K18+300至K19+700段出现纵向裂缝，最大宽度达15厘米；K21+200处路基沉陷超过65厘米，路面完全断裂；多处边坡滑塌，排水沟堵塞变形4补救措施采取应急抢修和全面整治相结合的策略

①重建损毁路段，采用CFG桩加固地基；

②全线改造排水系统，增设截水沟和暗管；

③边坡加固，采用格构梁+绿化防护；

④建立监测系统，定期检查路基状态整治工程耗资超过原建设投资的40%湿陷性黄土路基未来发展趋势材料创新智能化施工监测预警体系绿色生态理念纳米材料、生物酶和高分子聚合物人工智能和自动化设备将逐步替代基于物联网技术的多参数实时监测低碳环保技术将得到广泛应用，如等新型土体改良剂将逐步应用于黄传统人工操作，实现精准施工基系统将成为标准配置，实现对路基工业废渣和建筑垃圾的资源化利土处理，具有更高效率和更低环境于GPS和激光导航的智能压路机可状态的连续监控大数据分析和人用生态防护技术如植物固土和生影响智能材料如自修复材料和感实现压实参数实时监控和自动调工智能算法能够预测潜在风险，提物加固将与工程措施有机结合，实应材料有望实现路基自我诊断和修整，确保均匀压实无人机测绘和前发出预警云平台整合各类监测现路基与自然环境的和谐共存复功能遥感技术将提高勘测精度和效率数据，实现全生命周期管理标准完善与技术创新方向规范标准更新理论研究深化现行规范中关于湿陷性黄土的部分条款需要更湿陷机理和长期性能预测还有待深入研究新•微观结构与宏观力学行为关系研究•完善湿陷性评价方法和分级标准•非饱和土力学理论在湿陷性分析中的应用•增加新材料和新工艺的技术指标•气候变化对黄土工程长期性能的影响•提高气候变化背景下的安全储备要求•多场耦合作用下的黄土湿陷机理研究•增补智能监测和信息化管理相关规定工程实践创新计算模拟技术新技术、新工艺的工程应用亟待推广数值分析方法需要进一步完善和验证•装配式路基结构在黄土地区的应用•湿陷过程的多场耦合计算模型•轻质材料和生态材料的工程化应用•基于实测数据的参数反演和模型修正•智能监测与主动控制技术集成•不确定性分析和可靠性设计方法•全寿命周期成本优化设计方法•人工智能在黄土参数识别中的应用主要参考文献与规范类别编号/作者名称出版/发布年份国家规范GB50025湿陷性黄土地区建筑规范2018年行业规范JTG D30公路路基设计规范2015年行业规范JTG E40公路土工试验规程2019年行业规范JTG/T3610公路路基施工技术规范2019年专著李广信湿陷性黄土力学特性与工程应用2016年专著谢定义黄土微结构与工程性质2012年专著刘东峰黄土地区道路工程设计与施工2020年以上参考文献和技术规范是湿陷性黄土路基设计与施工的重要指导依据工程实践中应及时关注最新版本的规范更新和学术进展，确保采用先进适用的技术方法在特殊工程条件下，可参考国际先进标准如AASHTO和Eurocode等，借鉴国际经验解决复杂工程问题课程小结与答疑1湿陷性黄土基础知识本课程系统介绍了湿陷性黄土的定义、成因、分布特征和工程影响重点强调湿陷性黄土干强湿软的特点及其对道路工程的危害性，为后续技术内容奠定了理论基础2勘察与评价方法详细讲解了湿陷性黄土的勘察流程、试验方法和评价标准特别强调了原位试验与室内试验相结合的综合判别方法，以及湿陷性分级与工程处理措施的对应关系3设计与施工技术系统阐述了湿陷性黄土路基的设计原则、计算方法和处理技术从表层处理到深层加固，从传统方法到新型技术，全面覆盖了各种工程情况下的适用技术方案4质量控制与维护管理重点介绍了施工质量控制要点、检测方法和长期维护策略通过案例分析，总结了成功经验和失败教训，为工程实践提供了可借鉴的技术参考本课程旨在提供湿陷性黄土路基设计与施工的系统知识和实用技术随着科技的发展和工程经验的积累，相关技术仍在不断更新和完善建议工程技术人员持续关注最新研究成果和规范标准，并结合具体工程条件灵活应用所学知识。