淺談濕陷性黃土地基處理方法

王曉慶　王銀龍　王軍星

【摘 要】我國濕陷性黃土的分布面積約占我國黃土總面積的60%，大部分分布在黃河中游地區(qū)，土層厚度從幾米到十幾米，最后達30多米。論文根據(jù)工程實際經(jīng)驗，綜合濕陷性黃土地基處理原則，提出了濕陷性黃土地基處理方法，為濕陷性黃土地基處理提供參考。

【關(guān)鍵詞】濕陷性黃土；地基處理；結(jié)構(gòu)安全

在一定壓力作用下，受水浸濕后，土的結(jié)構(gòu)迅速破壞，發(fā)生顯著的變形，強度也隨之降低的黃土稱之濕陷性黃土，濕陷性黃土是黃土的一種。[1]濕陷性黃土分為自重濕陷性黃土和非自重濕陷性黃土兩種。在上覆土層自重應(yīng)力下受水浸濕后發(fā)生濕陷的稱為自重濕陷性黃土，在上覆土層自重應(yīng)力和外部荷載引起的附加應(yīng)力共同作用下，受水浸濕才發(fā)生濕陷的稱為非自重濕陷性黃土。濕陷性黃土地基的濕陷特性會給結(jié)構(gòu)物帶來不同程度的危害，使結(jié)構(gòu)物產(chǎn)生大幅度的沉降、嚴重開裂和傾斜，甚至嚴重影響建筑物安全和正常使用，因此，濕陷性黃土地基處理極其關(guān)鍵。

1 濕陷性黃土地基的處理原則

我國濕陷性黃土分布范圍很廣，各地區(qū)黃土的差別很大，地基處理時應(yīng)區(qū)別對待，并應(yīng)結(jié)合以下特點：

（1）濕陷性黃土的地區(qū)差別，如濕陷性和濕陷敏感性的強弱，承載力和壓縮性的大小及不均勻程度；

（2）建筑物的使用特點，如用水量大小，地基浸水的可能性；

（3）建筑物的重要性和其使用上對不均勻沉降的敏感性要求，結(jié)構(gòu)對不均勻沉降的適應(yīng)性；

（4）材料及施工條件，以及當?shù)氐慕ㄖ?jīng)驗。

2 濕陷性黃土地基處理方法

濕陷性黃土地基處理的目的是為了改善土的性質(zhì)和結(jié)構(gòu)，減小土的滲水性、壓縮性，控制其濕陷的發(fā)生，部分或全部消除濕陷性。[2]當?shù)鼗幚頌榱巳肯凉裣輹r往往采用樁基或深基礎(chǔ)穿透全部的濕陷性黃土層；當部分消除濕陷或全部消除濕陷（濕陷性黃土較薄時），可選擇淺處理，一般對非自重濕陷性黃土處理深度為1～3m，對自重濕陷性黃土處理深度為2～5m。常用的處理濕陷性黃土的方法有如下幾種。

2.1 灰土或素土墊層法

在濕陷性黃土地基上設(shè)置土墊層是我國一種傳統(tǒng)的地基處理方法。該方法主要將處理范圍內(nèi)的濕陷性黃土全部挖除或挖到預(yù)計的深度，然后用灰土（2：7或3：8灰土）或素土分層夯實回填，墊層厚度一般為1～3m。它消除了處理范圍內(nèi)黃土的濕陷性或部分濕陷性，減輕或避免了地基附加應(yīng)力產(chǎn)生的濕陷。該方法施工簡易，效果顯著，是一種廣泛應(yīng)用濕陷性黃土地基處理方法。

2.2 重錘夯實法及強夯法

重錘夯實法和強夯法適用于處理飽和度不大于60%的濕陷性黃土。重錘夯實法能消除部分濕陷。一般采用25～30kN的重錘，落距4.0～4.5m，在最優(yōu)含水率的情況下，可消除1.2～1.8m深度內(nèi)土層的濕陷性。強夯法能消除更深范圍內(nèi)的濕陷，一般采用100～200kN重錘，自由下落高度10～20m，可消除8～10m深度范圍黃土濕陷。

采用重錘夯實法和強夯法在夯實層的范圍內(nèi)，土的物理力學性質(zhì)獲得顯著改善，承載力提高，壓縮性降低，濕陷性消除。該方法優(yōu)點是施工簡單、效率高、施工速度快、造價低，缺點是振動和噪音較大，特別是強夯法。

2.3 灰土（土）擠密樁法與深層孔內(nèi)夯擴樁法

灰土（土）擠密樁法是一種復合地基處理方法。該方法采用打入樁、沖鉆或爆擴等方法在土中成孔，然后同素土、石灰土或?qū)⑹遗c粉煤灰混合分層夯填樁孔而成樁，用擠密的方法破壞黃土地基的松散、大孔結(jié)構(gòu)，以消除或減輕地基的濕陷性。此方法適用于處理5～10m深度內(nèi)地基土的濕陷性。灰土（土）擠密樁法對地基加固效果，不僅與樁距有關(guān)，還與處理的土層厚度和寬度有關(guān)。當土層處理寬度不足時，可能時地基產(chǎn)生較大沉降，甚至喪失穩(wěn)定性，因此，土層處理寬度必須滿足相關(guān)規(guī)范要求。當進行整片處理時，宜設(shè)置0.5m厚的灰土（土）墊層。

深層孔內(nèi)夯擴樁法近些年在濕陷性黃土地區(qū)開始應(yīng)用。該方法采用螺旋鉆成孔，孔徑一般為400mm，夯錘重量一般為20～30kN，孔內(nèi)填料一般為建筑垃圾、素土或灰土等。在成孔后，孔內(nèi)分層夯填時，對孔周圍土體進行擠密，其擠密的影響范圍與夯錘的夯擊能有關(guān)，在消除孔周圍土體濕陷性的同時，提高了地基土的承載力，其受力與灰土（土）擠密樁復合地基相似，所不同的是灰土（土）擠密樁成孔過程中對樁間土的擠密已完成絕對部分，而孔內(nèi)夯擴樁對樁間土的擠密是在孔內(nèi)填土料的過程中完成的。該方法的處理深度較深，可達到20m左右，且對地下水沒有限制。

2.4 預(yù)浸水法

預(yù)浸水法是在修建建筑物前預(yù)先對濕陷性黃土場地大面積浸水，使土體在自重作用下發(fā)生濕陷，產(chǎn)生壓密，以消除全部黃土層的自重濕陷性和深層土層的外荷載濕陷性的一種方法。[3]預(yù)浸水法一般適用于濕陷性黃土厚度大、濕陷性強烈的自重濕陷性黃土場地。當用于處理厚度大于10m而自重濕陷量大于50cm的自重濕陷性黃土場地時，浸水坑的邊長不應(yīng)小于濕陷性黃土層的厚度，坑內(nèi)水位不應(yīng)小于30cm，浸水時間以濕陷變形穩(wěn)定為準。工程實踐表明，該方法可以消除地表以下5m以內(nèi)黃土的自重濕陷性變形和它下部土層濕陷性。但預(yù)浸水后，地表以下5m內(nèi)的土層還不能消除因外載荷所引起的濕陷變形，還需要按照非自重濕陷性黃土地基配合采用土墊層、重錘夯實法或強夯法等措施進行處理。由于此方法耗水量大（處理1m2至少需要用水5t以上），處理時間長（約6～12個月），所以預(yù)浸水法只能用于水源充足，又有較長施工準備時間的條件下使用。此外，還應(yīng)考慮預(yù)浸水法對臨近建筑物和場地邊坡穩(wěn)定性的影響，因為預(yù)浸水法可能引起附近地表開裂、下沉等。

2.5 化學加固法

目前我國濕陷性黃土地區(qū)地基處理應(yīng)用較多并取得較豐富的實踐經(jīng)驗的化學加固方法包括硅化加固法和堿液加固法。[4]硅化加固法中單液硅化法應(yīng)用較多，是指將Na2O·nSiO2（常稱為液體水玻璃）灌入土中，溶液和含有大量水溶性鹽類的土相互作用，產(chǎn)生硅膠將土顆粒膠結(jié)，從而提高水的穩(wěn)定性，消除黃土的濕陷性，提高土的強度。

堿液加固法是將具有一定濃度的NaOH溶液加熱到90℃～100℃，通過有孔鐵管使其在自重作用下灌入土中，利用NaOH溶液加固粘性土，使土顆粒表面相互融合粘結(jié)，從而消除濕陷。該方法對于鈣質(zhì)飽和的粘性土能獲得較好的效果，對軟土需同時使用CaCl2溶液；對于酸性土和已滲入瀝青、油脂及石油化工物的地基土，不宜采用單液硅化加固法和堿液加固法。

3 結(jié)語

地基處理時關(guān)系到建筑物或構(gòu)筑物安全的關(guān)鍵，只有堅實地基基礎(chǔ)才能撐起萬丈高樓。在我國濕陷性黃土地區(qū)常常出現(xiàn)建筑物不均勻沉降，建筑物開裂，建筑物傾斜，甚至出現(xiàn)人身安全事故，因此，必須根據(jù)建筑場地濕陷類別、濕陷等級和地區(qū)特點，選擇適當?shù)牡鼗幚矸椒?，以確保建筑物或構(gòu)筑物安全。文章根據(jù)實際經(jīng)驗，認真總結(jié)了濕陷性黃土地基處理方法，為濕陷性黃土地區(qū)地基處理提供參考。

【參考文獻】

[1]黃雪峰，張廣平，姚志華，等.大厚度自重濕陷性黃土濕陷變形特性水分入滲規(guī)律及地基處理方法研究[J].巖土力學，2011，S2.

[2]楊進良.土力學[M].北京：中國水利水電出版社，2011.

[3]黃雪峰，楊校輝.濕陷性黃土現(xiàn)場浸水試驗研究進展[J].巖土力學，2013，S2.

[4]鐘曉.強夯法在新疆干旱地區(qū)濕陷性黃土基礎(chǔ)處理中的運用[J].中國高新技術(shù)企業(yè)，2016，13.

[責任編輯：王偉平]