黃土地基的濕陷性對工程建設(shè)的影響及其處理方法

歐陽九發(fā) 羅曉鋒 賀銀峰 康林 邵華

摘 要： 針對黃土地基的濕陷性問題，可采用預(yù)浸水法、墊層法、強夯法、DDC樁擠密法、換填法來處理，得到更加密實、穩(wěn)固、利于工程建設(shè)的地基。以此來保障黃土場地上的工程建設(shè)正常進行和順利施工，確保建造完工后的安全性和實用性。

關(guān)鍵詞： 濕陷性黃土;濕陷變形;地基處理

在我國，黃土分布面積廣泛，多集中于西部地區(qū)。隨著西部大開發(fā)戰(zhàn)略的推進，西部工程建設(shè)正處于大力發(fā)展階段，如鐵路、地鐵、高速公路、引水工程、輸氣工程等工程的建設(shè)，在這些工程的建設(shè)過程中，黃土地基的濕陷性很可能會給施工方帶來許多麻煩。例如，在鐵路的建設(shè)過程中，會碰到黃土隧道的開鑿問題，若黃土地基處理不當，會發(fā)生濕陷變形，引發(fā)路面不均勻沉降，導致運輸線路無法正常運行。由此可見，對黃土地基的處理是工程建設(shè)的前提，探索黃土地基的處理方法意義重大。

1 濕陷性黃土的工程特性

濕陷性黃土是一種特殊性質(zhì)的土，具有土顆粒較均勻、孔隙發(fā)育、結(jié)構(gòu)疏松、壓縮性較低、強度較高、透水性強、抗水性弱、塑性較弱等物理特征。土顆粒較均勻、孔隙發(fā)育、結(jié)構(gòu)疏松三大特征直接決定了濕陷性黃土透水性強的性質(zhì)，也就說黃土地基的吸水能力較強，這會影響黃土地基的穩(wěn)定性;壓縮性較低、強度較高的特點導致普通機械壓實的地基處理方法無法達到理想壓實效果，增加了壓實成本;抗水性弱的特點，使得濕陷性黃土在吸水后，強度急劇下降，原始結(jié)構(gòu)會被破壞，發(fā)生濕陷變形。

2 黃土地基的濕陷性對工程建設(shè)的影響

黃土浸水會產(chǎn)生濕陷變形，由于變形量大、變形速度快、變形極不均勻等特點，會使基礎(chǔ)產(chǎn)生大面積不均勻沉降的現(xiàn)象，導致濕陷性土層上承載的煙囪、塔臺、信號塔、水塔等高聳建筑物嚴重傾斜，建筑物的墻面開裂，樁、柱、梁、桿等承重結(jié)構(gòu)破壞，嚴重者會直接導致建筑物發(fā)生突然性垮塌，造成無法修復的毀壞以及人員傷亡。以下列舉幾個有關(guān)黃土地基的濕陷性對工程建設(shè)的典型影響：

（1）對橋梁的影響。黃土場地中修建的橋梁，其基礎(chǔ)多采用樁基，樁周黃土浸水會產(chǎn)生濕陷變形，樁的頂部受荷載后，濕陷變形會加劇，當濕陷變形沉降量大于樁基受上部荷載產(chǎn)生的沉降量時，樁周土層相對于樁側(cè)向下位移，土對樁產(chǎn)生向下的負摩阻力，負摩阻力的方向與樁基對上部建筑的支撐方向相反，不但不能提供承載力，反而還會削弱承載力。當橋梁上的荷載較大時，樁基底部有可能發(fā)生相對滑移導致失穩(wěn)，進而影響橋梁的安全性和實用性。

（2）對房屋的影響。在房屋建造前，先得打好地基，在黃土場地中，地基即是黃土及可能夾雜的巖塊。在上部荷載和地表水、地下水的共同作用下，地基會產(chǎn)生濕陷變形，隨時間增長，會導致基礎(chǔ)發(fā)生大面積不均勻沉降，使得柱、梁等承重結(jié)構(gòu)因受力不均勻而發(fā)生不同程度的變形破壞，最終導致房屋墻面開裂、整體傾斜，甚至倒塌。

（3）對高鐵、地鐵建設(shè)工程的影響。對于高鐵而言，它的跨度長、運行速度快，如果鐵軌下的黃土地基濕陷性嚴重，會使得鐵軌兩側(cè)高度不一，影響高鐵的正常運輸，還可能導致安全事故的發(fā)生。對于地鐵而言，它往往被建設(shè)于地下，有一定的深度，可能會穿過濕陷性黃土層，如果建設(shè)時，施工方?jīng)]能對濕陷性黃土做有效處理，可能會出現(xiàn)隧道塌方，地基也可能會因為黃土的濕陷變形而形成形態(tài)、大小不一的凹陷，威脅著地鐵的正常運行。

3 地基的處理方法

（1）預(yù)浸水法。該法適用于處理自重濕陷性嚴重的黃土地基，結(jié)合墊層法，可有效消除地面下6m以下黃土層的濕陷性。在黃土地基用于工程建設(shè)前，對地基做浸水處理，使地基土中濕度增高，一段時間后，一定深度內(nèi)的濕陷性黃土層會完全暴露，這時利用土墊層的地基處理方法，把該深度內(nèi)的濕陷性黃土層清理干凈，再用素土或灰土分層壓實填入，以此來消除上部土層的自重濕陷，減少浸水地基上受到的壓力，提高地基的抗壓強度，使之達到工程建設(shè)的要求。該法處理范圍廣、深度大，可消除自重濕陷危害，處理效果好。

（2）強夯法。該法適用于飽和度≦60%的黃土地基，可處理基礎(chǔ)下3～9m的濕陷性土層。主要是利用強夯機的重錘從高處自由下落產(chǎn)生的巨大重力勢能對黃土地基進行動力夯擊，使地基達到密實效果。該法操作簡單、方便、經(jīng)濟成本較低且對地基的壓實效果明顯。如文獻《強夯法在高速公路路基中的應(yīng)用》所述，針對某高速公路，基于地基主要是濕陷性黃土，固結(jié)性較差、承載能力低的特點，作者選取試驗段，采用了強夯法處理地基，最終經(jīng)檢驗評估證明，壓實效果良好，路用性能優(yōu)良。

（3）DDC樁擠密法。該法適用于擠密5～40米深的黃土地基，可處理各類不良地基，是近年來興起的一項新技術(shù)。先通過鉆機成孔，將填料注入孔內(nèi)，然后結(jié)合強夯法，夯實土層，使得填料與周圍土層擠密壓縮而形成柱體，從而提高地基的承載力，消除地基的濕陷性。該法十分經(jīng)濟、應(yīng)用范圍廣、效果顯著。如文獻《采用DDC樁處理濕陷性黃土地基》所述，作者單位利用建筑垃圾作為填料制成DDC樁來處理西安某住宅小區(qū)的黃土地基，實踐證明，利用DDC樁來擠密地基，明顯提高了地基的承載力、消除了地基的濕陷性。

（4）換填法。該法適用于濕陷性黃土厚度小、地形復雜、施工較困難、回填材料易取得的情況，用挖土機直接將原來的濕陷性黃土挖去，用強度較大、性能相對穩(wěn)定、壓縮性低的礫石、碎石、礦渣、灰土、素土、煤渣等易得材料分層壓實充填，提高地基的密實度。如文獻《灰土換填法在濕陷性黃土地基處理中的應(yīng)用》所述，在太行山中段，修建山上水池的工程中，由于地基表層黃土大部分具有濕陷性，作者利用灰土作為回填材料對原地基進行換填，實踐證明，采用灰土換填法，經(jīng)濟可行。

4 結(jié)論

黃土地基的濕陷性會對高速公路、鐵路、地鐵等重要建設(shè)工程造成巨大影響，嚴重地威脅著這些工程的正常運行，也會影響引水工程、輸氣工程這類大型工程建設(shè)，還會危害房屋、高層建筑的穩(wěn)定性;采用預(yù)浸水法、墊層法、強夯法、DDC樁擠密法、換填法等措施來處理黃土地基，可有效消除黃土的濕陷性，得到密實度高的、符合工程建設(shè)要求的“新地基”。

參考文獻：

[1]黃雪峰，陳正漢，哈雙，等.大厚度自重濕陷性黃土場地濕陷變形特征的大型現(xiàn)場浸水試驗研究.巖土工程學報，2006，28（3）：382-389.

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[3]翁麗蓉.灰土換填法在濕陷性黃土地基處理中的應(yīng)用.鐵道建筑，2004，07：55-56.

基金項目：? 內(nèi)蒙古自然科學基金項目（編號：2018LH04001）

作者簡介： 歐陽九發(fā)（1998—），男，湖南永州人，本科在讀。

通訊作者： 羅曉鋒（1978—），男，教師。