探析濕陷性黃土地區(qū)勘察和濕陷性黃土地基處理

惠東亮

【摘要】結(jié)合筆者實(shí)踐工作經(jīng)驗(yàn)，本文就濕陷性黃土地區(qū)的地基勘察及其地基的處理方法進(jìn)行探討分析，以供相關(guān)從業(yè)人員參考借鑒。

【關(guān)鍵詞】濕陷性；黃土；勘察； 濕陷性黃土指在上覆土層自重應(yīng)力作用下，或者在自重應(yīng)力和附加應(yīng)力共同作用下，因浸水后土的結(jié)構(gòu)破壞而發(fā)生顯著附加變形的土。在濕陷性黃土地基上進(jìn)行工程建設(shè)時(shí)，必須地基處理

考慮因地基濕陷引起附加沉降對(duì)工程可能造成的危害，選擇適宜的地基處理方法，避免或消除地基的濕陷或因少量濕陷所造成的危害。

一、濕陷性黃土地區(qū)的勘察

1、勘探點(diǎn)布設(shè)過(guò)程。對(duì)于建在濕陷性黃土場(chǎng)地上的工程建筑，要先根據(jù)其重要性、地基受水浸濕可能性的大小和在使用期間對(duì)不均勻沉降限制的嚴(yán)格程度，對(duì)其先進(jìn)行建筑物分類。接下來(lái)進(jìn)行工程地質(zhì)測(cè)繪工作，為場(chǎng)址選擇和勘察方案的布置提供依據(jù)?？碧近c(diǎn)的布設(shè)要結(jié)合工程的總平面圖、勘察階段、場(chǎng)地類別及建筑類別進(jìn)行，按照地貌單元和控制性地段進(jìn)行布置，地貌單元不同或者地形變化有差異，均要布置勘探點(diǎn)。勘探點(diǎn)的間距應(yīng)按照《濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范》中的相關(guān)規(guī)定進(jìn)行勘探布點(diǎn)，特殊地段要補(bǔ)充勘探孔。勘探點(diǎn)的深度應(yīng)根據(jù)濕陷性黃土層的厚度和地基壓縮層深度的預(yù)估值確定，控制性勘探點(diǎn)應(yīng)有一定數(shù)量的取土勘探點(diǎn)穿透濕陷性黃土層。在濕陷性黃土場(chǎng)地中，采取不擾動(dòng)土樣和原位測(cè)試的勘探點(diǎn)數(shù)量不得少于全部勘探點(diǎn)的2/3，其中采取不擾動(dòng)土樣的勘探點(diǎn)數(shù)量應(yīng)不少于1/2。在單獨(dú)的甲、乙類建筑場(chǎng)地內(nèi)，勘探點(diǎn)不應(yīng)少于4個(gè)。

2、勘探與取樣過(guò)程。濕陷性黃土地區(qū)的勘探主要通過(guò)鉆探及人工挖探井進(jìn)行。采取原狀土樣，必須要保持其天然的濕度、密度和結(jié)構(gòu)，并應(yīng)符合Ⅰ級(jí)土樣質(zhì)量的要求。如果在探井中取樣，豎向間距宜為1m，土樣直徑不宜小于120mm；如果在鉆孔中取樣，應(yīng)嚴(yán)格遵守《濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范》附錄D的相關(guān)要求執(zhí)行。通常在基礎(chǔ)下5m內(nèi)取樣，間距為1m；在基礎(chǔ)下5--10m內(nèi)取樣，則間距為1.5m左右；如果基礎(chǔ)下超過(guò)10m，則間距為2m。在取土勘探點(diǎn)中要有足夠數(shù)量的探井，數(shù)量通常為取土勘探點(diǎn)總數(shù)的1/3，并應(yīng)多于3個(gè)。探井的深度穿透濕陷性黃土層。在進(jìn)行勘察時(shí)，要注意濕陷性黃土的地質(zhì)時(shí)代、成因、厚度、濕陷性、夾層、成份及粒度和膠結(jié)結(jié)構(gòu)的類型等。

3、測(cè)定黃土濕陷性的試驗(yàn)?！稘裣菪渣S土地區(qū)建筑規(guī)范》中對(duì)室內(nèi)測(cè)定濕陷系數(shù)的壓力作了規(guī)定：基底下10m內(nèi)測(cè)定壓力為200kPa；而10m以下采用其上覆土飽和自重壓力作為測(cè)定壓力，如果壓力超出300kPa時(shí)，仍以300kPa作為測(cè)定壓力；如果基底壓力超過(guò)300kPa，要用實(shí)際壓力作為測(cè)定壓力。比如擴(kuò)底墩則要以實(shí)際壓力為準(zhǔn)。通常10m以下的古土壤層比較適用于做持力層。對(duì)特別重要工程及特重型工程地基附加壓力與上覆土自重壓力之和超過(guò)300kPa，此時(shí)可以利用實(shí)際壓力進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)浸水試驗(yàn)，對(duì)黃土在大壓力作用下的濕陷性做進(jìn)一步確定。

例如在某大型工程黃土地基場(chǎng)地，先后有多個(gè)國(guó)家級(jí)和地方性的勘察單位對(duì)其不同區(qū)域進(jìn)行勘探，判定其大多數(shù)區(qū)域?yàn)镮級(jí)非自重濕陷性黃土，少部分則是Ⅱ級(jí)非自重濕陷性黃土，還有一些報(bào)告顯示該場(chǎng)地個(gè)別區(qū)域地下8--10m深處為自重濕陷性土層。針對(duì)不同的勘探結(jié)果，該工程負(fù)責(zé)方在被判為Ⅱ級(jí)非自重濕陷性的區(qū)域做了相關(guān)的浸水載荷試驗(yàn)，其中包括兩組大壓板深層土浸水荷載試驗(yàn)，對(duì)深層被判定為自重濕陷土層的實(shí)際濕陷性做了進(jìn)一步判定，最終試驗(yàn)結(jié)果顯示該場(chǎng)地均為非濕陷性黃土。

二、黃土濕陷性的評(píng)價(jià)

在《濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范》中對(duì)黃土濕陷性評(píng)價(jià)有明確規(guī)定，因此要嚴(yán)格按照規(guī)范中相關(guān)內(nèi)容執(zhí)行。不過(guò)在實(shí)際評(píng)價(jià)過(guò)程中，要對(duì)相關(guān)的土工試驗(yàn)結(jié)果做全面、準(zhǔn)確的分析，尤其是各物理力學(xué)指標(biāo)的相互關(guān)系，不可出現(xiàn)自相矛盾的現(xiàn)象，比如含水量及孔隙比是評(píng)價(jià)黃土濕陷性的控制指標(biāo)，但是人為因素對(duì)含水量及孔隙比的影響是非常大的，因此要進(jìn)行相應(yīng)的探井取樣或者鉆孔取樣的對(duì)比。筆者就曾遇到過(guò)這種情況，在某個(gè)場(chǎng)地勘察時(shí)，通過(guò)對(duì)所有的鉆孔取土試樣進(jìn)行試驗(yàn)評(píng)價(jià)，結(jié)果均為不具濕陷性，但是再通過(guò)探井取土試樣進(jìn)行試驗(yàn)評(píng)價(jià)，又判為濕陷性土，這就證明鉆孔取土過(guò)程中存在一定問(wèn)題，所取土樣非Ⅰ級(jí)土樣。此外，應(yīng)注意黃土濕陷系數(shù)和自重濕陷系數(shù)是否矛盾，以及自重實(shí)現(xiàn)系數(shù)與濕陷起始?jí)毫Φ南嚓P(guān)性，再者，在確定相關(guān)承載力及地基處理方案時(shí)，應(yīng)考慮自重濕陷起始?jí)毫Α?/p>

三、濕陷性黃土地基處理

濕陷性黃土地基常用的處理方法比較多，例如墊層法、灰土擠密法、重錘夯及強(qiáng)夯和預(yù)浸水法等。下面我們就著重來(lái)說(shuō)一下某工程采用灰土擠密法對(duì)濕陷性黃土地基的處理。

1、灰土擠密法的加固機(jī)理。如寧夏固原地區(qū)某工程，擬建物為8層框架結(jié)構(gòu)住宅樓，周圍近鄰已有建筑。經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)挖探井采取原狀樣，后經(jīng)室內(nèi)土工試驗(yàn)，判定該場(chǎng)地黃土具濕陷性，為Ⅲ級(jí)自重濕陷性場(chǎng)地，濕陷土層深度約15--20m，因此要采取相應(yīng)的措施部分消除其濕陷性。根據(jù)工程重要性等級(jí)及場(chǎng)地施工條件限制，地基處理不宜采用換填法及強(qiáng)夯法，根據(jù)當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)及勘察結(jié)果，最重采用灰土擠密樁處理地基，取得良好效果?；彝翑D密樁法通常用于處理地下水位以上，含水量在14%--22%之間的濕陷性黃土及人工填土等地基，如果其含水量超出24%則不適用?；彝翗锻ǔＪ遣捎檬遗c土按照相應(yīng)體積比例進(jìn)行拌和，然后在樁孔內(nèi)夯實(shí)加密后形成，在灰土樁擠壓成孔時(shí)，原來(lái)樁孔位置的土體就受到強(qiáng)制性的側(cè)向擠壓，從而提高了樁周一定范圍內(nèi)的土層密實(shí)度。灰土樁通常具有水硬性及氣硬性的化學(xué)性能，石灰內(nèi)鈣離子帶正電荷，和帶負(fù)電荷的粘土顆?；ハ辔?，從而形成膠體凝聚，灰土齡期越長(zhǎng)，土體的固化作用就越高，土體的強(qiáng)度就越大；同時(shí)，灰土樁的變形模量比樁間土的變形模量要大出許多，荷載向樁上產(chǎn)生應(yīng)力集中，基礎(chǔ)底面以下土中的應(yīng)力就有所降低，從而持力層內(nèi)所產(chǎn)生的壓縮變形及濕陷變形等因素就被消除。

2、灰土擠密樁的施工。需要處理的地基區(qū)段要保證其最優(yōu)含水量，如果土中的含水量小于12%，則要對(duì)土層作相應(yīng)的增濕處理，應(yīng)于地基處理前的4--6天完成增濕處理，將需要增濕的水經(jīng)過(guò)一定數(shù)量和一定深度的滲水孔均勻地滲入到需處理范圍內(nèi)的土層中。樁機(jī)就位后，沉管尖與樁準(zhǔn)對(duì)準(zhǔn)，把擴(kuò)樁機(jī)架調(diào)平，保證樁管的垂直，要注意用線錘吊線對(duì)樁管的垂直度進(jìn)行檢查，保證垂直度誤差范圍不超過(guò)1.5%?？椎自谔盍锨氨仨毢粚?shí)。目的為防水時(shí)，孔內(nèi)填料應(yīng)填素土；目的為提高承載力或減小處理寬度時(shí)，孔內(nèi)填料應(yīng)填灰土、水泥土等。填料時(shí)，應(yīng)分層回填夯實(shí)，其壓實(shí)系數(shù)不宜小于0.97。成孔擠密，可選用沉管、沖擊、夯擴(kuò)、爆擴(kuò)等方法；應(yīng)間隔分批進(jìn)行，孔成后及時(shí)夯填。當(dāng)為局部處理時(shí)，應(yīng)由外向里施工。

結(jié)束語(yǔ)

濕陷性黃土是一種特殊性質(zhì)的土，在一定的壓力下，下沉穩(wěn)定后，受水浸濕，土結(jié)構(gòu)迅速破壞，并產(chǎn)生顯著附加下沉，故在濕陷性黃土場(chǎng)地上進(jìn)行建設(shè)，應(yīng)根據(jù)建筑物的重要性、地基受水浸濕可能性的大小和在使用期間對(duì)不均勻沉降限制的嚴(yán)格程度，采取以地基處理為主的綜合措施，防止地基濕陷對(duì)建筑產(chǎn)生危害。

參考文獻(xiàn)：

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