探討濕陷性黃土地基濕陷機(jī)理及地基處理方法

武志榮

(山西交通控股集團(tuán)有限公司運(yùn)城南高速公路公司，山西運(yùn)城 044000)

0 引言

所謂濕陷性黃土，就是密度大但整體建構(gòu)不穩(wěn)定的黃土，受到液體浸潤后，會迅速發(fā)生土體下沉的現(xiàn)象。這既是濕陷性黃土的特點(diǎn)，也是會影響路基和結(jié)構(gòu)物安全穩(wěn)定性的隱患，嚴(yán)重情況下還會導(dǎo)致地基折裂、變形、沉降。為了確保濕陷性黃土地基的工程質(zhì)量，還需建筑行業(yè)對濕陷性黃土的處理方法不斷實(shí)踐探究。

1 濕陷性黃土地基的濕陷機(jī)理

濕陷性黃土在我國整體黃土面積中，占比高達(dá)60%以上，黃土地基的濕陷機(jī)理，主要是靠黃土結(jié)構(gòu)特性，以及土質(zhì)中的膠結(jié)物決定。而濕陷性黃土的骨架多是由粉粒和集粒支撐形成，且有砂礫依附其中，因此導(dǎo)致黃土結(jié)構(gòu)松散，空隙較大，容易發(fā)生濕陷［1］。再加上，黃土的形成條件一般都是干旱或半干旱，也就是說土壤中的含水量極少，所以久而久之就會有鹽類物質(zhì)和膠體物質(zhì)析出，在很大程度上加固了土質(zhì)結(jié)構(gòu)自身凝聚力，但是一旦受到水的浸潤，原本加固的凝聚力就會土崩瓦解，故而發(fā)生濕陷。

通常情況下，濕陷性黃土分為兩類，一方面是高孔隙率類濕陷性黃土，另一方面是可溶鹽類濕陷性黃土。不同黃土的濕陷機(jī)理差異，導(dǎo)致鑒定濕陷性黃土地基的方法也不相同，采取對應(yīng)有效的處理方法，才能進(jìn)一步確保濕陷性黃土地基排除隱患。室內(nèi)壓縮實(shí)驗(yàn)，是檢測黃土濕陷性質(zhì)量的常用方法，通過測量單位厚度黃土在浸水之后所形成的濕陷程度高低，準(zhǔn)確判斷黃土的性質(zhì)。這一過程即為濕陷系數(shù)δs產(chǎn)生原理，如果δs超過0.015則屬于濕陷性黃土，開展地基工程，必須及時采取處理方法，提高施工質(zhì)量［2］。

2 濕陷性黃土地基處理方法

利用科學(xué)方法處理黃土地基濕陷性機(jī)理，主要目的就是進(jìn)一步改善土壤質(zhì)量，減少黃土地基壓縮性和滲水性。但是由于濕陷性黃土所形成的原因和區(qū)域，以及沉積時間不同等因素，導(dǎo)致地基的濕陷程度和等級類別，也有所差異。為了確保濕陷性黃土地基的處理效果，提高建筑地基的安全性能和使用壽命，必須有針對性的采取對應(yīng)有效方法，以滿足不同實(shí)際施工需求。主要考慮因素包括施工當(dāng)?shù)毓に嚟h(huán)境、工程造價合理性、規(guī)劃工期等各方面，相關(guān)部門要綜合分析后選取最合適的處理方法，確保施工質(zhì)量的同時提高經(jīng)濟(jì)效益。

2.1 強(qiáng)夯法

強(qiáng)夯法是處理濕陷性黃土地基的常見方式，也被稱為動力固結(jié)法，是指將100 kN～400 kN不等的重錘，結(jié)合實(shí)際工作內(nèi)容從6 m～40 m的高空自由落下，給予黃土地基一定的沖擊壓力。主要應(yīng)用于不飽和粘性土地基的加固方面，既可以降低濕陷性黃土地基的壓縮性，逐漸提高其強(qiáng)度，又能夠改善濕陷性黃土抵抗液化的能力，減少地基濕陷幾率［3］。

在此環(huán)節(jié)中，值得注意的是，強(qiáng)夯法運(yùn)用過程中要詳細(xì)考察夯擊能、時隔間距、所需加固深度，以及夯擊次數(shù)等內(nèi)容。其中黃土地基加固深度為主要設(shè)計(jì)參數(shù)，除了濕陷性黃土本身的土質(zhì)外，落地高度、錘重等因素，都能在很大程度上影響地基加固深度。而且，在濕陷性黃土地基中應(yīng)用強(qiáng)夯法，可以提高2倍～5倍地基強(qiáng)度，降低2倍～10倍壓縮性，進(jìn)一步提高地基的承載力，加固6 m～10 m深度。確保濕陷性黃土地基工程效率高，成本低，提升整體項(xiàng)目工程的質(zhì)量和水平。

2.2 預(yù)浸水法

為了更好的處理黃土地基的濕陷問題，可以在施工之前就用水浸濕黃土地基，使其在自重應(yīng)力的飽和作用下，打消濕陷性黃土本身存在的空隙，進(jìn)行壓密。這種處理方法，主要應(yīng)用在黃土厚度和濕陷性較大的地基中，能夠起到穩(wěn)固地基結(jié)構(gòu)的效果。但是預(yù)浸水法會導(dǎo)致地基整體下沉開裂，存在一定程度上的跑水現(xiàn)象和安全隱患，所以要盡可能在空曠場地對濕陷性黃土地基進(jìn)行預(yù)浸水法處理。除此之外，預(yù)浸水法需要大量水資源，一般情況下1 m2黃土地基，用水量就高達(dá)5 t以上。也就意味著，預(yù)浸水法處理黃土地基濕陷問題，只有水源充足，同時工期足夠長的項(xiàng)目工程，才能順利實(shí)施。

2.3 深層攪拌樁法

目前建筑行業(yè)中處理地基濕陷問題，最常見的方法就是深層攪拌樁法，被廣泛應(yīng)用在濕陷較輕，含水量豐富的黃土地基中。干濕法施工是深層攪拌樁法中兩大主要內(nèi)容，干法施工是將空氣經(jīng)過壓縮后，在黃土深層攪拌過程中噴灑固化材料，而濕法施工是將攪拌好的水泥漿注入黃土［4］。主要工作原理就是，利用加入固化材料的水泥摻入黃土，與空氣和水分發(fā)生一系列化學(xué)反應(yīng)后，形成難以分解的穩(wěn)固化合物，進(jìn)而有效增強(qiáng)濕陷性黃土地基的強(qiáng)度和安全性。另一方面，深層攪拌樁法相對其他處理黃土濕陷方法，不僅施工效率高質(zhì)量好，而且還沒有噪聲等問題的產(chǎn)生，被廣泛應(yīng)用也是必然的發(fā)展趨勢。但是在具體實(shí)施過程中，干法施工務(wù)必要應(yīng)用在含水量充足的濕陷性黃土地基中，否則容易導(dǎo)致水泥干粉在攪拌時，出現(xiàn)樁體中心強(qiáng)度較低，整體結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定的情況。也就是說，在深層攪拌樁處理黃土地基濕陷問題中，只有土層含水量超過30%的情況下，才能發(fā)揮粉噴樁處理方法的有效價值。而濕法施工中，因?yàn)槭菍⑺酀{直接采用柱塞式注入土中，再加上預(yù)攪下沉等技術(shù)手段的輔助，很少出現(xiàn)地基樁體中心固化不完全的現(xiàn)象，相對干法施工來說更均勻，效果也更好。但同時，也因?yàn)樗酀{中充足的水分，結(jié)合濕陷性黃土地基本身的水分，會在一定程度上影響樁基強(qiáng)度，需要在實(shí)際應(yīng)用中考慮全面，根據(jù)工程性質(zhì)和含水情況合理應(yīng)用。

2.4 擠密樁法

利用擠密樁處理濕陷性黃土地基的濕陷問題，通常情況下都是應(yīng)用于14%～22%含水量黃土，以及一些人工黃土中。在實(shí)際施工前，要結(jié)合處理內(nèi)容和項(xiàng)目工程需要，設(shè)計(jì)完善的布置樁孔方案，并在樁孔中按要求填好素土或灰土，高效夯實(shí)地基穩(wěn)固性能。樁孔和樁體之間的相互擠壓，可以不斷擠密土體，進(jìn)一步夯實(shí)黃土地基。但是在此期間，千萬不能將直徑過粗的砂石，以及透水性相對較強(qiáng)的材料摻雜其中，以免增加不必要的黃土孔隙和濕陷性危險。對沉管進(jìn)行振動或捶打，逐漸將土體擠密夯實(shí)，從而改變黃土地基本身的濕陷性，提高承載能力。

2.5 化學(xué)加固法

堿液加固法和單液硅化法，是化學(xué)加固法中的重要組成部分。其中，堿液加固法，借助NaOH溶液與黃土本身的金屬陽離子，發(fā)生化學(xué)置換反應(yīng)，起到加固作用。土壤表面顆粒形成金屬化合物，就會自主活化進(jìn)行膠結(jié)，以此提高黃土地基的強(qiáng)度和抗水性。而單液硅化法，是將濃度和粘性較小的硅酸鈉溶液，利用壓力注入土層內(nèi)部分子，利用化學(xué)反應(yīng)增加濕陷性黃土的凝結(jié)性，發(fā)揮加固效果［5］。此處理方法的限制在于，地下水位過高，或是大于80%飽和度的黃土地基，以及摻入瀝青等化合物的地基，無法呈現(xiàn)良好效果，因此不適合化學(xué)加固法，需要結(jié)合實(shí)際情況選擇合理的濕陷地基處理方法。

3 結(jié)語

濕陷性黃土地基對建筑工程的影響很大，需要施工單位在實(shí)際操作中，針對不同濕陷機(jī)理，對地基采取恰當(dāng)合理的處理方法。以便有針對性的對濕陷性黃土地基進(jìn)行加固夯實(shí)，提高工程質(zhì)量和效率的同時，為建筑企業(yè)節(jié)省更多成本，確保使用安全，進(jìn)而推動濕陷性黃土地基的施工效果逐漸提升。