新疆地區(qū)濕陷性黃土地基處理方法研究

■馬立龍

（新疆地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第三地質(zhì)大隊(duì) 新疆維吾爾 841000）

新疆地區(qū)濕陷性黃土地基處理方法研究

■馬立龍

（新疆地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第三地質(zhì)大隊(duì) 新疆維吾爾 841000）

濕陷性黃土是我國(guó)西北地區(qū)比較普遍的工程地質(zhì)條件，其土質(zhì)特點(diǎn)和工程危害表現(xiàn)為遇水浸濕時(shí)使黃土發(fā)生增濕軟化效應(yīng)，土的強(qiáng)度顯著降低在附加壓力或在附加壓力與土的自重壓力下引起濕陷變形，是一種下沉量大、下沉速度快的黃土。濕陷性黃土的失穩(wěn)性變形對(duì)建筑物的危害極大，因此必須加強(qiáng)對(duì)濕陷性黃土地基的處理。本文主要對(duì)濕陷性黃土地基處理的方法進(jìn)行了相關(guān)分析。

濕陷性黃土地質(zhì)災(zāi)害防范處理方法

濕陷性黃土，是指在黃土的自重的作用下，或者是自重應(yīng)力和附加應(yīng)力的共同作用下因?yàn)楸凰疂矟裰?，它的結(jié)構(gòu)遭到破壞，因而發(fā)生變形。濕陷性土，屬于一種特殊土質(zhì)。濕陷性黃土又分為自重濕陷性和非自重濕陷性。在濕陷性黃土地區(qū)進(jìn)行工程建設(shè)時(shí)，就必須要考慮到由于土質(zhì)的濕陷性對(duì)地基造成的不穩(wěn)定的影響，地基濕陷可能會(huì)引起由于附加沉降應(yīng)力對(duì)地基的穩(wěn)定性，對(duì)施工項(xiàng)目造成巨大的危害，對(duì)施工項(xiàng)目的安全也造成了很大的威脅，所以，對(duì)濕陷性黃土地區(qū)的地基處理就顯得尤為重要。選擇正確有效地方法進(jìn)行處理，避免因地基濕陷給施工項(xiàng)目造成危害是我們當(dāng)前的首要任務(wù)。

1 濕陷性黃土

黃土是第四紀(jì)堆積物，按其成因分為原生黃土和次生黃土。一般將不具層理的風(fēng)成黃土稱為原生黃土，原生黃土經(jīng)過(guò)流水沖刷、搬運(yùn)和重新沉積而形成的為次生黃土，工程界統(tǒng)稱它們?yōu)辄S土。次生黃土一般具有層理，較原生黃土結(jié)構(gòu)強(qiáng)度要低。黃土在一定壓力作用下，因受水浸濕后土的結(jié)構(gòu)迅速破壞，而發(fā)生顯著下沉現(xiàn)象，稱之為濕陷。具有濕陷性的黃土稱為濕陷性黃土，工程界普遍視為特殊土。濕陷性黃土又分為自重濕陷性黃土和非自重濕陷性黃土。在上覆土的自重壓力下受水浸濕，發(fā)生顯著附加下沉的濕陷性黃土稱之為自重濕陷性黃土，在上覆土的自重壓力下受水浸濕，不發(fā)生顯著附加下沉的濕陷性黃土稱之為非自重濕陷性黃土。濕陷變形是由于地基被水浸濕所引起的一種附加變形，往往是局部和突然發(fā)生的。而且很不均勻，對(duì)建筑物的影響很大，危害性很嚴(yán)重。因此，在濕陷性黃土地區(qū)的建筑物設(shè)計(jì)中，為了保證建筑物的安全和正常使用，往往需要采取相應(yīng)的地基處理措施。

2 新疆濕陷性土的分布與特點(diǎn)

新疆濕陷性土多為沖積、洪積、坡積或冰水沉積成因，分布于山前沖洪積扇邊緣、古河漫灘及其河床階地，多數(shù)為粉土、粉土混礫、碎石類土混粉土，塑性指數(shù)IP=6.5～10。新疆濕陷性黃土大多不具垂直節(jié)理，并且水平層理明顯，故該類濕陷性土水平滲透系數(shù)大于垂直滲透系數(shù)。第四紀(jì)地質(zhì)研究表明，新疆屬封閉的內(nèi)陸氣候，濕陷性土與全國(guó)其它地區(qū)濕陷性黃土相比其力學(xué)性質(zhì)有如下特點(diǎn):

（1）新疆濕陷性土易溶鹽含量較高，并以鉀鹽、鈉鹽為主要成份。含礫砂及細(xì)砂夾層，厚度變化大，濕陷系數(shù)在水平方向及豎直方向上變化大。分類上屬次生黃土。

（2）新疆濕陷性土孔隙比小，一般為0.75～0.95，少數(shù)1.1。土浸水濕陷敏感，一般不含結(jié)核。

（3）新疆濕陷性土在含水量接近飽和狀態(tài)下表現(xiàn)為以高壓縮為主，主要特征為當(dāng)失水后再次表現(xiàn)為二次濕陷性。

3 新疆地區(qū)對(duì)濕陷性黃土地基處理常用方法

3.1 人工挖孔樁基礎(chǔ)法

一般情況下，在新疆地區(qū)墩或樁的持力層為巨厚層狀且無(wú)軟弱夾層，因此，該方法日前被廣泛采用。該方法適用于地下水位較低，持力層為8～15m且無(wú)濕陷性的碎石類土或基巖。在各類建筑物地基及道橋等地基處理中，樁基礎(chǔ)既是一種基礎(chǔ)形式也可看作是一種地基處理措施，是在地基中有規(guī)則的布置灌注樁或鋼筋混凝土樁，以提高地基承載能力。樁根據(jù)受力不同可分為端承樁和摩擦樁，這種地基處理方法在工業(yè)與民用建筑中使用較多，但樁基礎(chǔ)仍然存在淺在的隱患，地基一旦浸水，便會(huì)引起濕陷給建筑物帶來(lái)危害。在自重濕陷性黃土中浸水后，樁周土發(fā)生自重濕陷時(shí)，將產(chǎn)生土相對(duì)樁的向下位移對(duì)樁產(chǎn)生一個(gè)向下的作用力即負(fù)摩擦力。而且通過(guò)實(shí)踐證明，預(yù)制樁的側(cè)表面雖比灌注樁平滑，但其單位面積上的負(fù)摩擦力卻比灌注樁大。這主要是由于預(yù)制樁在打樁過(guò)程中將樁周土擠密，擠密土在樁周形成一層硬殼，牢固的黏附在樁側(cè)表面上，樁周土體發(fā)生自重濕陷時(shí)不是沿樁身而是沿硬殼層滑移，硬殼層增加了樁的側(cè)表面面積，負(fù)摩擦力也隨著增加，正是由于這股強(qiáng)大的負(fù)摩擦力至使樁基出現(xiàn)沉降，由于負(fù)摩擦力的發(fā)揮程度不同，導(dǎo)致建筑物地質(zhì)基礎(chǔ)產(chǎn)生嚴(yán)重的不均勻沉降，構(gòu)成基礎(chǔ)的剪切應(yīng)力，形成剪應(yīng)力破壞，這也正是導(dǎo)致眾多事故發(fā)生的主要因素。

3.2 重錘夯實(shí)法

采用大型起吊設(shè)備，夯擊能1000～3000kN?m，有效加固深度3～6m，最大影響深度10m以上。在新疆地區(qū)重錘夯實(shí)法主要處理深度在1.5m左右、飽和度在60%范圍內(nèi)的濕陷性黃土地基，是表層夯實(shí)的處理方法。重錘夯實(shí)法是采用2.5～3.5t左右的重錘，重復(fù)的夯打地基，在夯實(shí)范圍內(nèi)，土的力學(xué)性質(zhì)、物理性質(zhì)都得到了改善，密實(shí)性增加、壓縮性降低，能減少甚至是消除地基的變形，還能形成一層弱透水層，降低地表水向地下的滲入量，優(yōu)越性非常明顯。

3.3 灰土擠密法或強(qiáng)夯置換法

該方法適用于新疆地區(qū)濕潤(rùn)性黃土含水量較高 (一般18%～25%)的地基土，采用灰土擠密或者強(qiáng)夯投料(碎石類土)置換形成復(fù)合地基，這樣即可消除失陷，又可加固地基。擠密樁法與夯實(shí)、碾壓法不同，夯實(shí)、碾壓法是豎向加密方法，而擠密樁法是橫向加密土層，它主要是利用打樁機(jī)將鋼管套打入地基土層中，然后將鋼管套拔出，土層中就會(huì)形成打樁孔。最后，在樁孔中分層填入石灰土并將其夯實(shí)。這種方法能使地基土體更加密實(shí)，改善樁周圍基土的工程物理性質(zhì)，能夠大范圍的全部或部分消除黃土的濕陷性；但是灰土擠密樁法的工藝比較復(fù)雜，如果地基土的含水量較小，還要做浸水處理，成本比換土墊層法高。

4 結(jié)語(yǔ)

濕陷性黃土地基處理的方法很多，在新疆的地區(qū)，應(yīng)根據(jù)不同的地基土質(zhì)和不同的結(jié)構(gòu)物，對(duì)地基處理選用不同的處理方法。在勘察階段，經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)取樣，以試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，判定屬于自重濕陷性黃土還是非自重濕陷性黃土，以及濕陷性黃土層的厚度、濕陷等級(jí)、類別等重要地質(zhì)參數(shù)，通過(guò)經(jīng)濟(jì)分析比較，綜合考慮工藝環(huán)境、工期等諸多方面的因素。最后選擇一個(gè)最合適的地基處理方法，經(jīng)過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)后，確保滿足處理后的地基具有足夠的承載力和變形條件的要求。而不能一味的追求經(jīng)濟(jì)利益，對(duì)工程質(zhì)量視而不見，終將導(dǎo)致無(wú)可挽回的后果。

[1]范偉.濕陷性黃土地區(qū)的特點(diǎn) [J].中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2012

[2]羅發(fā)財(cái).濕陷性黃土地基的處理方法 [J].西部大開發(fā)，2011，12（2）：67.

[3]吳知恩.談濕陷性黃土地基的處理方法 [J].科技信息，2011，36（17）：457.

TU447[文獻(xiàn)碼]B

1000-405X（2015）-11-369-1