湿陷性黄土在上覆土层自重应力或在自重应力和附加应力共同作用下，浸水后因土体结构破坏会产生显著的附加变形，其多分布于我国西北地区。我国湿陷性黄土的特性及其影响有5点:(1)粉土颗粒占50%以上，导致土体最佳含水率较高;(2)土体呈松散结构状态，导致土体压缩性很大;(3)含水溶性盐较多，导致土体的抗剪切强度降低;(4)天然湿度一般在塑限含水量左右，或更低一些;(5)湿陷性导致土体遇水造成较大湿陷沉降。针对湿陷性黄土的上述特点，在西宁机场三期扩建工程高填方地基的施工中制定了针对性施工工艺和质量控制措施，并在施工过程中对其进行了进一步优化，在减小湿陷性黄土特性对大体量湿陷性黄土高填方的影响方面取得较好应用效果，对以后类似地基处理工程的施工起到指导借鉴作用。

　　1 西宁机场三期扩建工程及地质概况

　　1.1 工程概况

　　西宁机场三期工程飞行区等级高，场道工程地基处理面积约为90万m²，规模大、填高大(最大约38m)，场地湿陷性等级高，大部分为III～IV级自重湿陷，是西北地区自重湿陷性黄土场地机场建设中规模较大工程。因此，场道工程中土方及地基处理的质量尤其重要。鉴于此，按现行规范要求，选取代表性区域进行试验性施工，以获取施工参数及可行的施工工艺(见图1)。本次试验段工程位处现飞行区东端南侧低洼区域，占地16.6万m²，平均填高32m。

　　

　　图1 填方边坡坡段构成(单位:m)  

　　 

　　1.2 地质概况

　　西宁机场三期扩建工程土方回填施工区和取土场内大部分为III级自重湿陷性黄土，局部有IV级自重湿陷性黄土。回填土样具体试验检测结果如表1所示。

　　  

　　表1 试验检测报告结果 

　　 

　　 

　　

　　表1 试验检测报告结果

　　2 湿陷性黄土高填方地基土方回填工艺及质量控制要点

　　2.1 土方回填总体施工工艺

　　土方分层回填，每填高4m进行满夯补强，根据分区将工序进行穿插(见图2)。

　　

　　图2 土方回填施工工艺流程  

　　 

　　2.2 高填方分层回填施工工艺流程

　　针对湿陷性黄土的特性，结合西宁机场三期工程实际情况，高填方分层回填主要采用“七步法”进行施工。根据本工程施工经验总结出的“七步法”主要针对湿陷性黄土补水含量大、压缩性高的特点，采用了多工序重复补水、机械重复碾压的方式进行土方的分层回填施工，以过程实时检测、自检、抽检、交接检保证施工质量(见图3)。

　　2.3 高填方分层回填施工质量控制要点

　　2.3.1 施工平立面控制

　　原地面自然坡度>1∶5时，原地面挖台阶(台阶宽度1.5～2m，高1m)，台阶顶面向内倾斜(倾斜角度2%～4%)并用压路机加以压实。

　　将施工面划分为若干面积在10 000～15 000m²的区域，布设钢筋头或灰点将虚铺厚度控制在32～35cm(见表2)。

　　试验结果表明，虚铺厚度在32～35cm时既能保证压实质量又可保持较高的压实效率，施工中比较经济合理。

　　

　　图3 土方分层回填施工工艺流程  

　　 

　　  

　　表2 虚铺厚度与压实效率对比(含水率在最佳含水率±2%内) 

　　 

　　 

　　

　　注:数据由现场观察及现场压实度试验结果得出，表中每组数据是15组数据的平均值

　　表2 虚铺厚度与压实效率对比(含水率在最佳含水率±2%内)

　　2.3.2 土方回填量控制

　　定区域定量卸料，严禁填筑耕植土、垃圾土。回填土方量计算公式:

　　回填土方量=回填区域面积×虚铺厚度(1)

　　土方回填车数=回填土方量/19 (2)

　　式中:19表示根据现场土方运输车辆货箱容量自卸车一次运输方量(18～20m³)。

　　2.3.3 补水量控制

　　根据最佳含水率和原土料实测含水率计算补水量，具体补水数量计算公式:

　　M(实际补水质量)=|最佳含水率-实测含水率|·m(实际土的质量)(3)

　　m(实际土的质量)=ρ(土的天然密度，试验测定)×土方量(4)

　　2.3.4 补水作业及含水率精准调整

　　补水工艺分2种:(1)大面洒水后，铧犁+旋耕机翻拌，重复调节至含水率在最佳含水率±2%内;(2)在土方粗平完成后进行原土料含水率检测，根据最佳含水率计算出粗平完成区域所需补水量;补水原则按将含水率控制在最佳含水率(12.4%)的±2%范围以内，具体补水数量按式(3)计算，计算所需含水量输入冷再生机控制系统，一次性完成补水。

　　含水率调整方式:当实测含水率不足时，结合旋耕机及洒水车进行二次增湿作业，调整至最佳含水率范围内;当实测含水率大于最佳含水率范围时，将填土采用旋耕机进行翻挖晾晒、换填，过程中实时监测，待含水率降低至最佳范围后进行碾压(见表3)。

　　  

　　表3 洒水补湿总结分析(虚铺厚度均为33cm) 

　　 

　　 

　　

　　注:每深度取5组含水率，后平均得到表中数据

　　表3 洒水补湿总结分析(虚铺厚度均为33cm)

　　试验结果表明，一次补水的均匀性极差，利用冷再生设备或铧犁+旋耕机进行二次含水率均匀性调整极其关键。冷再生设备在含水率调整中效率极高。

　　2.3.5 碾压控制

　　含水率调整至最佳含水率后先采用羊角碾进行初步碾压，再采用平地机进行精平，最后采用22t光轮压路机进行碾压收面;碾压搭接长度为压路机钢轮长度的1/3，碾压时由低向高，按静压、弱振、强振、静压的顺序进行，达到相应区域碾压遍数;碾压时速度控制在4km/h以内。

　　若局部出现翻浆现象，可翻挖晾晒或换填处理(见表4)。

　　  

　　表4 碾压工艺效率分析(虚铺厚度均为33cm) 

　　 

　　 

　　

　　注:每组数据为15组试验检测结果的均值

　　表4 碾压工艺效率分析(虚铺厚度均为33cm)

　　试验结果表明，羊角碾后均进行静压，压实效率较高，先羊角碾碾压3遍后静压2遍收面，碾压质量最高。

　　2.3.6 试验检测

　　碾压完成后，根据相关规范进行自检;检测合格进入下一道工序;检测不合格，进行翻倍检测直至压实度、平整度、高程等符合要求;自检合格后，上报相关单位进行抽检，合格后方可进行后续施工。

　　2.4 高填方分层回填过程试验检测

　　压实度检测数量为每层每1 000m²测一点，检测合格进入下一道工序;检测不合格，对该区域补压后按每1 000m²2点进行翻倍检测直至压实度符合要求。

　　3 湿陷性黄土高填方湿陷性处理的技术措施(强夯法)及质量控制要点

　　针对土的湿陷性，本工程主要采用强夯法，在一定深度上改变原土结构，将孔隙水和气体排出，使土体固结，进一步降低压缩性，消除湿陷性，提高地基承载力。本工程采用100t·m能级，加固深度根据刘海冲计算法得到有效加固深度为6.4m>4m(每4m进行1次强夯)，满足工程需要。

　　3.1 湿陷性黄土高填方湿陷性处理(强夯法)施工工艺流程

　　施工准备(场地平整、施工机械验收)→测量放线→检测压实度、含水率、压缩模量及湿陷性→夯机就位→满夯补强施工→推平夯坑并压实→检测压实度、含水率、压缩模量、湿陷性。

　　3.2 湿陷性黄土高填方湿陷性处理质量控制要点

　　3.2.1 夯前质量保证措施

　　强夯前测量放线，放出夯点控制轴线，并标出夯点，保证满足施工图设计中搭接夯击的要求;使相邻轴线的夯击间隔时间尽量拉长，特别是当土的含水量较高时。

　　3.2.2 强夯施工中质量保证措施

　　1)强夯施工时安排专人对每一夯击点的单夯夯击能量、夯击次数和每次夯沉量等进行详细记录。

　　2)夯击时夯锤的气孔要畅通，夯锤落地时应基本水平，倾斜过大时应进行及时调整。

　　3)强夯过程中发现橡皮土，应及时做翻挖换填处理。

　　4)夯坑中有积水时不应强夯施工;雨季施工应在雨前将夯坑推填整平，有条件时可采用塑料薄膜或彩条布覆盖强夯区域，保证雨后短时间内继续施工。

　　3.2.3 夯后质量保证措施

　　夯完后检查夯坑位置，发现偏差及漏夯应及时纠正;做好场地排水工作;强夯竣工面上严禁重型车辆碾压;夯击完成后进行应力释放7d。

　　3.3 强夯工艺试验检测

　　3.3.1 检测项目

　　强夯前后检测内容包括含水率、干密度、湿陷系数(见表5)。

　　  

　　表5 满夯前后土层各项指标对比分析(强夯面压实度为93%) 

　　 

　　 

　　

　　表5 满夯前后土层各项指标对比分析(强夯面压实度为93%)

　　3.3.2 检测手段及数量

　　1)检测手段满夯前后的检测通过重型动力触探、钻探取样和室内土工试验实现。

　　2)检测点布置要求原位测试检测点(重型动力触探)总的数量要求:每个单位工程各≥3点。每个单位工程1 000m²检测1点。重型动力触探:占以上总点数的5%。

　　4 成果

　　1)针对湿陷性黄土压缩性高、补水量大的特性总结出精细、高效的土方分层回填施工工艺，针对湿陷性黄土的严重湿陷性总结出土方满夯补强的施工工艺。

　　2)将实际施工数据与试验结果相结合分析总结土方含水率调整的计算及实施方法。

　　3)通过机械工效对比分析，将土方分层回填虚铺厚度及碾压机械组合方式做了进一步优化，土方回填施工中创新性地引入冷再生设备进行补水作业，成活率高，减少了质量病害，加快了施工进度，应用效果显著。

　　4)试验检测与施工质量相结合，实现了以检测促进质量，并总结出具体方法。

　　5 结语

　　在我国西北地区湿陷性黄土分部广泛，湿陷性黄土有4大特性，即非饱和性欠固结土、粉土含量占比50%以上、多数情况下易溶盐含量高、湿陷性，4个特性均对工程地基施工不利。根据其特性和区域土质具体性质针对性地选择施工工艺，有效减少或避免湿陷性黄土带来的不利影响，保证施工质量。本文结合现有的湿陷性黄土研究成果和西宁机场三期扩建工程的施工经验，具体分析了湿陷性黄土地基的施工工艺和质量保证措施，为后续类似工程的施工提供了参考。