大厚度濕陷性黃土場地勘察及綜合防治措施

王 軍 海

(山西省勘察設(shè)計(jì)研究院，山西 太原　030013)

?

大厚度濕陷性黃土場地勘察及綜合防治措施

王 軍 海

(山西省勘察設(shè)計(jì)研究院，山西 太原030013)

根據(jù)大厚度濕陷性黃土場地的分布及工程特征，分析了該類型場地在地質(zhì)勘察中應(yīng)注意的問題，基于目前常用的濕陷性黃土地基處理方法，提出了綜合整治大厚度濕陷性黃土地基的新技術(shù)。

濕陷性黃土，地基處理，巖土工程勘察，防水措施

濕陷性黃土是一種非飽和的欠壓密土，在天然濕度下，其壓縮性較低，強(qiáng)度較高，但遇水浸濕時，在附加壓力與土的自重壓力下引起濕陷變形，對建筑物的危害性大。為消除地基土濕陷性，通常采用地基處理措施來保證濕陷性黃土地區(qū)建筑物的安全和正常使用。近年來，重大工程項(xiàng)目建設(shè)場地向山區(qū)轉(zhuǎn)移，場地濕陷性黃土厚度較大，最厚高達(dá)35 m，一方面通過常規(guī)勘察手段進(jìn)行勘察難度較大，另一方面，通過地基處理消除地基土濕陷性達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)《濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范》的要求也越來越困難。因此，巖土工程勘察必須結(jié)合大厚度黃土分布特點(diǎn)，采用工程地質(zhì)測繪、探井勘探、原位測試、巖土試驗(yàn)等綜合手段進(jìn)行勘察評價，提高勘察技術(shù)水平；采取綜合治理措施，防止地基浸水濕陷對建(構(gòu))筑物產(chǎn)生危害。

1　大厚度濕陷性黃土場地分布及工程特征

一般工程所稱的大厚度濕陷性黃土場地，是指自然沉積的濕陷下限深度大于20 m，一般地基處理方法難以滿足規(guī)范和設(shè)計(jì)要求的濕陷性黃土場地。大厚度濕陷性黃土主要分布于我國甘肅、陜西、山西地區(qū)黃土塬、梁、峁地帶，降雨量稀少,蒸發(fā)量大，地下水一般較深，對工程建設(shè)影響較??；地形一般較高，植被不發(fā)育，浸水機(jī)率低。場地濕陷性黃土分布厚度一般較大，地基土含水量低，濕陷程度高，上部土層一般具強(qiáng)濕陷性，隨深度增大，濕陷性逐漸減弱。場地濕陷類型及等級平面分布受周邊環(huán)境影響較大，在人類活動較少地區(qū)場地濕陷類型、地基濕陷等級及濕陷下限深度變化不大，規(guī)律性強(qiáng)。在經(jīng)常經(jīng)受農(nóng)業(yè)或綠化灌溉后，場地濕陷性會有不同程度退化，場地土的工程特性指標(biāo)變化較大，濕陷性分區(qū)規(guī)律性減弱。

2　大厚度濕陷性黃土場地勘察中應(yīng)注意的問題

1)工程地質(zhì)測繪：除按一般濕陷性場地進(jìn)行測繪外，應(yīng)重點(diǎn)了解并區(qū)別黃土場地和黃土填方場地，研究地形變化歷史，對黃土填方場地要重點(diǎn)了解填方時間、填筑方式及控制標(biāo)準(zhǔn)等；研究地形的起伏和地表水的積聚、排泄條件，評估地表水下滲和側(cè)向浸水的可能性和程度；調(diào)查地下水位的深度、季節(jié)性變化幅度、升降趨勢及其與地表水體、灌溉情況的關(guān)系。

2)勘探孔深度：勘探孔的深度對濕陷量及自重濕陷量的計(jì)算結(jié)果影響較大，如勘探孔未揭穿濕陷性黃土層，濕陷量按勘探深度來計(jì)算，計(jì)算結(jié)果會明顯偏小，就會造成場地濕陷類型與地基等級的誤判，致使針對地基土濕陷性采取的工程措施不足，給工程留下隱患。因此，每個地貌單元穿透濕陷性黃土層的探井不應(yīng)少于2個。同時，考慮到濕陷性黃土厚度較大，探井挖掘和取樣困難，工作中應(yīng)嘗試采用原位測試技術(shù)預(yù)估濕陷性下限深度。另外，勘探孔深度應(yīng)大于地表水可能下滲的深度并應(yīng)考慮到周邊水文地質(zhì)等環(huán)境條件的改變對場地濕陷性土層的影響。

3)濕陷性試驗(yàn)：濕陷性試驗(yàn)宜采用單線法，單線法試驗(yàn)在天然濕度下分級加荷，加至不同的壓力下沉穩(wěn)定后再浸水，試驗(yàn)過程較符合地基的實(shí)際情況，工程界認(rèn)可程度較高。在全部采用單線法試驗(yàn)確有困難時，可同時采用單線法和雙線法，對兩種方法測得的成果進(jìn)行比對后使用，對場地濕陷情況作出科學(xué)的評價。

4)濕陷性評價：濕陷性評價應(yīng)考慮地基浸水機(jī)率的影響，根據(jù)未打浸水孔的自然浸水試驗(yàn)資料，平面范圍有限的地表水自然向下滲透時，地基土達(dá)到飽和的時間隨深度增加而變長，即在一定時間內(nèi)為一個滲透下限，地基土所處位置越深越難以達(dá)到飽和。引進(jìn)浸水機(jī)率系數(shù)，使?jié)裣菪栽u價更加科學(xué)。

3　地基處理方法

濕陷性黃土地基處理以消除地基土濕陷性、降低壓縮性、提高承載力為目的，目前工程實(shí)踐中應(yīng)用的地基處理方法主要有以下幾種：

1)換填墊層法。換填墊層法包括素土墊層和混合土墊層，當(dāng)僅要求消除基底下1 m～3 m地基的濕陷性時，宜采用素土墊層進(jìn)行處理；當(dāng)同時要求消除濕陷性并提高承載力時，宜采用混合土(灰土、水泥土等)墊層進(jìn)行處理。

2)強(qiáng)夯法。強(qiáng)夯法是用重錘自一定高度下落夯擊土層使地基迅速固結(jié)的方法，適用于處理地下水位以上，飽和度不大于65%的濕陷性黃土地基。隨著夯擊能的增加，處理深度有了較大幅度的提高，目前，夯擊能已應(yīng)用到12 000 kN·m，有效處理深度可達(dá)12.0 m。

3)擠密法。擠密法是利用形成樁孔時的側(cè)向擠壓作用擠密樁間土，然后將樁孔用素土或灰土分層夯填密實(shí)進(jìn)行地基處理的一種方法，一般處理厚度不大于15.0 m。

4)孔內(nèi)深層強(qiáng)夯法。該方法先成孔至預(yù)定深度，然后自下而上分層填料強(qiáng)夯或邊填料邊強(qiáng)夯，形成高承載力的密實(shí)樁體和強(qiáng)力擠密的樁間土，樁體填料采取素土、砂土、建筑固體垃圾、工業(yè)廢料、灰土以及其他的非腐蝕性混合物，對地下水無污染的材料。

5)樁基礎(chǔ)。將上部荷載通過樁基礎(chǔ)直接傳遞于非濕陷土層，克服濕陷性黃土層帶來的工程問題，若濕陷性土層厚度大則相應(yīng)所需的樁長比較大。在具體選用濕陷性黃土的處理方法時，應(yīng)根據(jù)建筑場地的濕陷類型、地基濕陷等級，考慮因地制宜和就地取材等原則并根據(jù)施工技術(shù)可能達(dá)到的條件，經(jīng)過技術(shù)經(jīng)濟(jì)對比予以選用。

4　綜合整治新技術(shù)

考慮到大厚度濕陷性黃土地基處理的困難，當(dāng)?shù)鼗幚砗笫Ｓ酀裣萘繚M足GB 50025濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范要求時，可根據(jù)下部未處理濕陷性黃土層的濕陷起始壓力值或剩余濕陷量采取相應(yīng)的防水措施和結(jié)構(gòu)措施。當(dāng)?shù)鼗幚砗笫Ｓ酀裣萘看笥贕B 50025濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范規(guī)定的剩余濕陷量但不大于2倍時，應(yīng)采取結(jié)構(gòu)措施和防水措施并重的綜合治理措施，結(jié)構(gòu)措施按相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)采用，防水措施可按以下方法采用：

1)加大建(構(gòu))筑物周圍地面的排水坡度，要求排水通暢，場地不積水。2)有效封閉地面，封閉地面可采用墊層法、強(qiáng)夯法、擠密法等地基處理方法或整片鋪設(shè)防水層。地基處理法封閉地面厚度一般可為1.0 m～5.0 m,壓實(shí)系數(shù)應(yīng)大于0.93、擠密系數(shù)應(yīng)大于0.91，嚴(yán)禁采用透水性材料，整片鋪設(shè)防水層采用瀝青防水層、防水土工膜(布)、改性瀝青防水材料等。3)設(shè)置側(cè)向隔水帶：側(cè)向隔水帶根據(jù)場地地層分布及變化情況、側(cè)向浸水源的性質(zhì)、位置、范圍、水量、環(huán)境、補(bǔ)給與排泄及其變化等設(shè)置，設(shè)置方法可采用：a.人工或機(jī)械開挖溝槽，一般寬度1.0 m～2.0 m，用粉質(zhì)粘土或粘土分層夯填，要求壓實(shí)系數(shù)不小于0.95；b.沉管擠密，一般3排～5排，孔心距按樁孔間擠密土平均擠密系數(shù)不小于0.93計(jì)算確定，孔填料應(yīng)采用粉質(zhì)粘土或粘土，平均壓實(shí)系數(shù)不小于0.95；c.豎向設(shè)置瀝青防水帶或防水土工膜，一般應(yīng)與溝槽開挖夯填土料相結(jié)合。

5　結(jié)語

1)大厚度濕陷性黃土場地巖土工程勘察應(yīng)加強(qiáng)工程地質(zhì)測繪及水環(huán)境調(diào)查，采用多種方法進(jìn)行綜合評價；濕陷性評價中考慮地基浸水機(jī)率，評價方法更加科學(xué)。2)大厚度濕陷性黃土場地采用傳統(tǒng)的消除濕陷性的處理方法，達(dá)到現(xiàn)行國家黃土規(guī)范要求剩余濕陷量，困難較大時，可在充分考慮地基土浸水可能性以及加強(qiáng)引排水的條件下結(jié)合場地條件采取地基處理、結(jié)構(gòu)措施和防水措施并重的綜合治理措施，來防止地基浸水濕陷對建(構(gòu))筑物產(chǎn)生危害。

[1]馬閆，王家鼎，彭淑君，等.大厚度黃土自重濕陷性場地浸水濕陷變形特征研究[J].巖土工程學(xué)報，2014(3)：4322-4338.

[2]黃雪峰，陳正漢，方祥位，等.大厚度自重濕陷性黃土地基處理厚度與處理方法研究[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報，2007(S2)：56-58.

[3]張森安，劉若琪.蘭州地區(qū)大厚度濕陷性黃土場地巖土工程問題[J].工程勘察，2006(S1)：344-348.

[4]隋貴發(fā)，李鳳霞.山西濕陷性的黃土特性及其地基土處理方法[J].山西建筑，2004,30(13):60-61.

Discussion on site investigation and comprehensive control measures of large thickness collapsible loess

Wang Junhai

(ShanxiInvestigationResearchandDesignInstitute,Taiyuan030013,China)

According to the distribution and engineering features of the large thickness collapsible loess, the paper analyzes the attentive problems of the site in the geological survey, and points out the new technique for the comprehensive control measures of large thickness collapsible loess based on the common collapsible loess foundation treatment.

collapsible loess, foundation treatment, geotechnical engineering survey, waterproof measure

1009-6825(2016)19-0060-02

2016-04-13

王軍海(1970- )，男，高級工程師

TU475.3

A