濕陷性黃土對(duì)工程施工的影響與應(yīng)對(duì)措施

張建輝

摘 要：濕陷性黃土其由于自身特性影響，若處理不當(dāng)，可能會(huì)誘發(fā)相關(guān)災(zāi)害問(wèn)題。因此，相關(guān)施工企業(yè)需要合理采取應(yīng)對(duì)措施，使?jié)裣菪渣S土給工程施工造成的影響得到有效降低。本研究針對(duì)濕陷性土壤特性進(jìn)行分析，探討濕陷性黃土給工程施工造成的影響，并提出具體的應(yīng)對(duì)措施，希望能夠?yàn)橄嚓P(guān)施工企業(yè)提供一些參考和借鑒。

關(guān)鍵詞：濕陷性黃土;工程施工;影響;應(yīng)對(duì)措施

中圖分類號(hào)：TU-022 ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A ? ? 文章編號(hào)：1003-5168（2022）7-0087-04

DOI：10.19968/j.cnki.hnkj.1003-5168.2022.07.020

Abstract： For collapsible loess， due to its own characteristics， it may induce related disasters when handled improperly. This requires relevant construction companies to take reasonable construction countermeasures to effectively prevent soil collapsibility disaster. Specifically， various problems may be encountered during the construction of a construction project. Collapsible loess is a relatively common type of geological problem， which is mainly caused by collapsible loess， which has serious implications for the overall construction of the project. Influence. Therefore， relevant construction companies need to take reasonable countermeasures to effectively reduce the impact of collapsible loess on project construction. This article analyzes the characteristics of collapsible soil， discusses the impact of collapsible loess on engineering construction， and proposes specific countermeasures， hoping to provide some reference and reference for related construction companies.

Keywords： collapsible loess; engineering construction; impact; countermeasures

0 引言

伴隨著我國(guó)西部大開(kāi)發(fā)戰(zhàn)略的提出和實(shí)施，西部地區(qū)經(jīng)濟(jì)也得到了快速發(fā)展，同時(shí)該地區(qū)的各類建筑工程建設(shè)事業(yè)也得到了有效推進(jìn)。但由于西北部地區(qū)的濕陷性黃土面積和厚度相對(duì)較大，阻礙了相關(guān)施工工作的順利開(kāi)展，具有較大的危害性。如果未針對(duì)該問(wèn)題采取合理的應(yīng)對(duì)措施和解決方案，將會(huì)導(dǎo)致工程投入使用后出現(xiàn)相關(guān)危害問(wèn)題，無(wú)法為居民的生命財(cái)產(chǎn)安全提供保障。所以，在建筑工程施工期間，相關(guān)施工企業(yè)需要充分了解濕陷性黃土，深入分析其危害性，合理制定解決方案，從而對(duì)濕陷性黃土進(jìn)行有效處理與防治，使工程施工和使用期間的危害問(wèn)題得到有效減少，全面提升工程建設(shè)水平。

1 濕陷性黃土特性及濕陷原因

我國(guó)黃土分布面積相對(duì)較大，其中濕陷性黃土約為60%。黃土濕陷主要是指黃土在受到自重作用或者外部附加壓力作用后，土層受水浸濕后，黃土土壤結(jié)構(gòu)出現(xiàn)變化或受到破壞，進(jìn)而發(fā)生坍塌問(wèn)題，出現(xiàn)明顯形變。我國(guó)西北地區(qū)的黃土，在組成成分和外部形態(tài)等方面具有明顯特點(diǎn)：初期由于受干旱氣候影響，黏聚起呈散狀的粉粒;在長(zhǎng)時(shí)間的干旱環(huán)境當(dāng)中，水分受熱蒸發(fā)，而且無(wú)新的水分補(bǔ)充，黃土內(nèi)部孔隙進(jìn)而增多，密度相對(duì)較低;當(dāng)黃土受到自身或者外部壓力后，在被水浸潤(rùn)時(shí)結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生改變，進(jìn)而形成相應(yīng)的濕陷性黃土[1]。

1.1 物理特性

黃土的天然含水量為7%～23%;而濕陷性黃土的含水量多數(shù)為11%～20%，塑性相對(duì)較弱，具有良好的透水性能，垂直方向的滲透系數(shù)比水平方向要高。形成濕陷性黃土的因素主要包括內(nèi)部和外部?jī)煞N。內(nèi)部因素是指黃土內(nèi)部土壤結(jié)構(gòu)，由于其具有較大的內(nèi)部土壤間隙，進(jìn)而導(dǎo)致黃土土質(zhì)相對(duì)比較疏松。外部因素則主要是指地基和水所給予的外部壓力。對(duì)比普通黃土，濕陷性黃土顏色主要呈現(xiàn)為黃色和黃褐色，含有大量可溶鹽，而且比較松散，土壤間的黏聚力相對(duì)較低[2]。

1.2 濕陷原因

導(dǎo)致黃土出現(xiàn)濕陷的原因相對(duì)較多，其中黃土在結(jié)構(gòu)上的力學(xué)缺陷影響最大。土壤內(nèi)部的骨架顆粒對(duì)黃土內(nèi)部結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性具有直接影響，尤其是骨架顆粒間排列方式對(duì)結(jié)構(gòu)體系穩(wěn)定性具有決定性影響。而土壤的濕陷程度和骨架顆粒的強(qiáng)度、膠結(jié)物性質(zhì)、接觸面積、含水量以及排列緊密情況等具有緊密聯(lián)系。濕陷性黃土內(nèi)部的骨架顆粒通常為粒狀架空狀，而且表現(xiàn)出末點(diǎn)接觸或者半膠結(jié)形式，這也使得濕陷性黃土存在易變形和坍塌的特點(diǎn)[3]。

2 黃土地基的濕陷性對(duì)工程建設(shè)的影響

黃土浸水之后會(huì)有濕陷變形問(wèn)題發(fā)生，由于其變形量相對(duì)較大，而且有著極快的變形速度，變形也不夠均勻，進(jìn)而會(huì)導(dǎo)致基礎(chǔ)有大面積不均勻沉降問(wèn)題產(chǎn)生。這也會(huì)使?jié)裣菪酝翆由纤休d的塔臺(tái)、煙囪、水塔以及信號(hào)塔等建筑出現(xiàn)嚴(yán)重傾斜問(wèn)題，不僅會(huì)導(dǎo)致建筑物墻面出現(xiàn)開(kāi)裂現(xiàn)象，而且還會(huì)導(dǎo)致梁、柱、樁等承重結(jié)構(gòu)被破壞，嚴(yán)重情況下甚至造成建筑物的突然性坍塌問(wèn)題，進(jìn)而給人員生命安全帶來(lái)嚴(yán)重威脅。

2.1 對(duì)橋梁的影響

對(duì)于黃土場(chǎng)地當(dāng)中所修建的橋梁，其基礎(chǔ)位置通常采用樁基。當(dāng)樁周黃土浸水之后會(huì)有濕陷變形問(wèn)題產(chǎn)生，而且樁的頂部在受到荷載之后，其濕陷變形問(wèn)題也會(huì)有所加劇。一旦濕陷變形沉降量超出樁基沉降量時(shí)，樁周土層則會(huì)出現(xiàn)下移現(xiàn)象，土對(duì)樁會(huì)有向下的負(fù)摩阻力產(chǎn)生，其方向和樁基的支撐方向相反。因此，在這一情況下，其不僅無(wú)法提供承載力，還會(huì)導(dǎo)致其承載力有所削弱。一旦橋梁荷載相對(duì)較大時(shí)，樁基底部則可能會(huì)有滑移失穩(wěn)問(wèn)題發(fā)生，最終對(duì)橋梁的實(shí)用性和穩(wěn)定性產(chǎn)生影響[4]。

2.2 對(duì)房屋的影響

在建筑工程施工前，相關(guān)施工人員首先需要打好地基。在黃土場(chǎng)地施工過(guò)程中，地基主要為黃土，并可能夾雜一些巖塊。當(dāng)?shù)鼗艿缴喜亢奢d、地下水以及地表水等作用后，將會(huì)導(dǎo)致地基出現(xiàn)濕陷變形問(wèn)題，并會(huì)不斷增長(zhǎng)，最終導(dǎo)致地基基礎(chǔ)出現(xiàn)大面積不均勻沉降問(wèn)題。與此同時(shí)，梁柱等結(jié)構(gòu)也會(huì)由于受力不夠均勻，進(jìn)而有不同程度變形破壞問(wèn)題發(fā)生，最終造成相應(yīng)的房屋墻面開(kāi)裂、傾斜以及倒塌等問(wèn)題。

2.3 對(duì)高鐵、地鐵建設(shè)工程的影響

高鐵和地鐵等建設(shè)工程跨度相對(duì)較長(zhǎng)，而且具有較快的運(yùn)行速度，一旦鐵軌下的黃土地基出現(xiàn)嚴(yán)重濕陷性問(wèn)題，將會(huì)導(dǎo)致鐵軌兩側(cè)高度不夠統(tǒng)一，進(jìn)而對(duì)高鐵運(yùn)輸產(chǎn)生影響，還可能會(huì)引發(fā)安全事故。地鐵工程通常在地下建設(shè)，因此具有一定深度，可能會(huì)從濕陷性黃土層穿過(guò)，一旦在建設(shè)過(guò)程中沒(méi)有有效處理濕陷性黃土，將可能出現(xiàn)隧道塌方問(wèn)題，而其地基也可能由于黃土濕陷變形進(jìn)而有大小不一和形態(tài)各異的凹陷產(chǎn)生，對(duì)地鐵正常運(yùn)行產(chǎn)生嚴(yán)重影響[5]。

2.4 對(duì)建筑地基的影響

在建筑工程施工過(guò)程中，相關(guān)施工企業(yè)若沒(méi)有采取有效方法來(lái)預(yù)防和解決濕陷性黃土問(wèn)題，則會(huì)導(dǎo)致建筑工程在投入使用后出現(xiàn)嚴(yán)重后果。其常見(jiàn)原因有三種。

2.4.1 生產(chǎn)和生活用水排放不當(dāng)。在建筑工程投入使用之后，由于不當(dāng)?shù)呐欧派a(chǎn)和生活用水，進(jìn)而導(dǎo)致地基浸濕。一旦地基地質(zhì)為濕陷性黃土，其被浸濕后會(huì)降低結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，進(jìn)而出現(xiàn)地面沉降問(wèn)題。

2.4.2 降雨積水。在建筑施工過(guò)程中，若排水系統(tǒng)不夠完善，則會(huì)導(dǎo)致建筑在后期使用時(shí)，由于大量降雨而出現(xiàn)地面積水問(wèn)題，最終引發(fā)濕陷性黃土的潛在危害。

2.4.3 管道破裂漏水。在建筑使用期間，一旦供水和排水管道出現(xiàn)破裂問(wèn)題，將會(huì)導(dǎo)致地基中有大量水浸入，進(jìn)而改變土壤結(jié)構(gòu)，嚴(yán)重危害建筑居民的正常生活。當(dāng)濕陷性黃土被水浸濕后，將會(huì)出現(xiàn)不均勻變形問(wèn)題，而這種不均勻變形對(duì)建筑物具有較大影響，危害性也相對(duì)較大。所以，在建筑工程施工前，相關(guān)施工企業(yè)需要合理展開(kāi)設(shè)計(jì)工作，并采取有效的處理措施，從而確保建筑的使用安全性[6]。

3 工程施工中濕陷性黃土的處理措施

3.1 完善排水設(shè)施

在工程施工期間，一旦排水設(shè)施不夠完善，將會(huì)導(dǎo)致工程在下雨、生活用水泄漏等情況下出現(xiàn)積水問(wèn)題，進(jìn)而嚴(yán)重破壞工程地基。對(duì)排水設(shè)施進(jìn)行改善，可以使其整體排水能力得到有效提升，從而在根源上將此類問(wèn)題解決。因此，在施工前，相關(guān)施工企業(yè)需要結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，制定具有良好排水效果的排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，從而使?jié)裣菪渣S土所造成的影響和破壞得到最大程度降低。首先，相關(guān)施工企業(yè)需要嚴(yán)格按照工程施工規(guī)范進(jìn)行操作，合理采取防水措施。針對(duì)道路與管線還未進(jìn)行施工規(guī)劃的地段，需要協(xié)調(diào)管理部門(mén)和相關(guān)管線設(shè)計(jì)與施工單位，對(duì)管線和路面設(shè)計(jì)等級(jí)進(jìn)行提高。其次，針對(duì)明挖區(qū)間進(jìn)行分析，其需要對(duì)一定深度的土進(jìn)行回填，形成覆蓋層，并對(duì)回填土密實(shí)度進(jìn)行適當(dāng)提高，也可以單獨(dú)做隔水層，從而對(duì)入滲路徑進(jìn)行阻斷。最后，如果在規(guī)劃上無(wú)法將其避開(kāi)，需要在地下結(jié)構(gòu)施工之前完成相關(guān)操作。

3.2 合理加固結(jié)構(gòu)

由于濕陷性黃土當(dāng)中的土壤孔隙相對(duì)較大，一旦受到水浸濕，將會(huì)導(dǎo)致其結(jié)構(gòu)被破壞，進(jìn)而減小地基承載力，最終引發(fā)相關(guān)危害。所以，相關(guān)施工企業(yè)需要合理加固其結(jié)構(gòu)，即通過(guò)加固使土壤獲得相應(yīng)的框架作用，使土壤結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性得到提高，從而有效提升地基承載能力。

例如，對(duì)于車站工程而言，為了使其站體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性得到保證，需要對(duì)建筑物不均勻沉降進(jìn)行調(diào)整或者減小，從而使其整體結(jié)構(gòu)能夠與地基沉降變形相適應(yīng)。一般情況下，相關(guān)施工人員需要將整體結(jié)構(gòu)尺寸以及梁柱配筋率進(jìn)行加大，從而使結(jié)構(gòu)整體剛度得到提高。與此同時(shí)，相關(guān)施工人員還可以在站體澆筑過(guò)程中設(shè)置連接縫，從而對(duì)地基差異沉降進(jìn)行有效抵御。站體可能會(huì)有不均勻沉降問(wèn)題存在，因此，在處理主體結(jié)構(gòu)時(shí)主要采取以下兩種方式。

一是“放”。施工人員需要在站體澆筑期間設(shè)置沉降縫，并允許車站內(nèi)部各部分可以實(shí)現(xiàn)自由沉降，互相之間不產(chǎn)生影響。這樣一來(lái)可以避免由于不均勻沉降幅度過(guò)大而有過(guò)大切應(yīng)力產(chǎn)生，進(jìn)而破壞站體結(jié)構(gòu)。

二是“抗”。為了有效應(yīng)對(duì)不均勻沉降，需要采用剛度更大的結(jié)構(gòu)尺寸，使梁柱配筋率和尺寸得到加大，從而避免自由沉降問(wèn)題發(fā)生。但這樣一來(lái)，會(huì)導(dǎo)致站體內(nèi)部有較大內(nèi)應(yīng)力產(chǎn)生，進(jìn)而加大了車站整體結(jié)構(gòu)尺寸，同時(shí)也會(huì)增加其造價(jià)。

3.3 采取壓實(shí)、壓密措施

在濕陷性黃土地基施工過(guò)程中，由于受到地下水以及降雨等因素帶來(lái)的影響，進(jìn)而導(dǎo)致土壤結(jié)構(gòu)被破壞，極大地降低了其承載力和穩(wěn)定性，最終導(dǎo)致結(jié)構(gòu)不夠穩(wěn)定，出現(xiàn)了相關(guān)危害問(wèn)題。對(duì)此，在實(shí)際施工中，通常需要采用沖擊壓實(shí)法，從而有效壓實(shí)土壤。此方法不僅成本相對(duì)較低，而且還具有良好效果，應(yīng)用范圍十分廣泛。在具體施工中，可利用高能量沖擊力有規(guī)律地沖擊地面，從而有效實(shí)現(xiàn)壓密和壓實(shí)等目標(biāo)。采用此方式，不僅可以使地基穩(wěn)定性得到提高，還可以提升其對(duì)上部荷載的承受能力。

3.4 采用地基填筑施工工藝

在濕陷性黃土填筑操作過(guò)程中，所采用的填筑材料通常為老黃土或者新黃土。大塊老黃土不容易粉碎;對(duì)比老黃土，新黃土具有更好的透水性，而且干濕易于調(diào)節(jié)。對(duì)此，相關(guān)施工企業(yè)需要結(jié)合不同需求和地形對(duì)填筑材料進(jìn)行合理選擇，但在實(shí)際使用過(guò)程當(dāng)中，不得出現(xiàn)混用或者交替使用等情況。在使用前還需要做好檢驗(yàn)工作，確保滿足具體的規(guī)范要求后方可使用。在工程實(shí)際施工之前，相關(guān)施工人員還需要做好一次試驗(yàn)填筑。通過(guò)此次試驗(yàn)，可以獲取在施工中的重要數(shù)據(jù)，如碾壓次數(shù)、材料含水量等。但在實(shí)際施工中，結(jié)合實(shí)際情況可以適當(dāng)調(diào)整各項(xiàng)數(shù)據(jù)，從而達(dá)到最好效果，并采取科學(xué)合理的施工方法，使工程施工質(zhì)量得到有效保證。

3.5 加強(qiáng)維護(hù)處理

在建筑工程內(nèi)部若有濕陷性黃土層存在，施工結(jié)束后需要嚴(yán)格維護(hù)構(gòu)筑。具體來(lái)說(shuō)，在工程建造完工后，需要增加其保護(hù)范圍或者對(duì)用水工程設(shè)施進(jìn)行改變時(shí)，需通過(guò)相關(guān)部門(mén)的具體審批，并嚴(yán)格按照要求采取相應(yīng)的防水處理措施。相關(guān)施工人員需要對(duì)保護(hù)范圍內(nèi)的防水地面、排水溝等市政管線加強(qiáng)檢查，一旦發(fā)現(xiàn)其出現(xiàn)滲漏、裂縫等問(wèn)題時(shí)，需要及時(shí)加以修補(bǔ)。在對(duì)地下結(jié)構(gòu)進(jìn)行觀測(cè)時(shí)，如果檢測(cè)到其出現(xiàn)地面沉降問(wèn)題，或者地下水位出現(xiàn)明顯變化，需要經(jīng)過(guò)具體的風(fēng)險(xiǎn)分析，對(duì)地基變形的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行預(yù)測(cè)，并通過(guò)預(yù)留注漿管進(jìn)行有效灌漿，使土層得到加固。

3.6 加強(qiáng)地基處理

在對(duì)濕陷性黃土地基進(jìn)行處理時(shí)，具體可以采取以下處理方法。

3.6.1 預(yù)浸水法。此方法適合在自重濕陷性比較嚴(yán)重的黃土地基當(dāng)中應(yīng)用，并結(jié)合墊層法進(jìn)行使用，從而使地面6 m以下的黃土層濕陷性得到有效消除。在工程施工前，相關(guān)施工人員需要對(duì)地基進(jìn)行浸水處理，增加地基濕度，這樣在一段時(shí)間后可以完全暴露一定深度內(nèi)的濕陷性黃土層，之后清理干凈此深度內(nèi)的濕陷性黃土層，分層壓實(shí)和填入素土或者灰土，使上部土層的自重濕陷得到消除，從而緩解該地基受到的壓力，使地基抗壓強(qiáng)度得到提高，滿足工程的實(shí)際施工要求。

3.6.2 強(qiáng)夯法。此方法適合運(yùn)用在飽和度不超過(guò)60%的黃土地基當(dāng)中，可以對(duì)基礎(chǔ)下3～9 m的濕陷性土層進(jìn)行有效處理。在實(shí)際施工過(guò)程中，相關(guān)施工人員可以采用強(qiáng)夯機(jī)重錘，將其由高處自由下落，從而產(chǎn)生巨大的重力勢(shì)能，對(duì)黃土地基有效施加動(dòng)力夯擊，從而使地基保持密實(shí)。此方法不僅操作比較簡(jiǎn)單和方便，而且經(jīng)濟(jì)成本也相對(duì)較低，可以得到明顯的壓實(shí)效果。

3.6.3 換填法。此方法主要在濕陷性黃土厚度小、施工難度大、地形復(fù)雜以及回填材料易取的情況下進(jìn)行應(yīng)用，相關(guān)施工人員需要采用挖土機(jī)將原來(lái)的濕陷性黃土直接挖去，并采用具有較大強(qiáng)度和穩(wěn)定性能的碎石、灰土、礦渣、礫石以及煤渣等材料進(jìn)行分層壓實(shí)和充填，從而使地基密實(shí)度得到提高。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，伴隨著西北地區(qū)建筑工程行業(yè)的快速發(fā)展，其整體建設(shè)規(guī)模也在不斷擴(kuò)大，但在工程的實(shí)際建設(shè)過(guò)程中，需要高度重視濕陷性黃土所造成的問(wèn)題。相關(guān)施工企業(yè)需要明確認(rèn)識(shí)濕陷性黃土的概念、特性以及危害，并在此基礎(chǔ)上加強(qiáng)研究，合理采取應(yīng)對(duì)措施和治理方法，結(jié)合不同地基需求制定完善的應(yīng)對(duì)方案，從而有效降低濕陷性黃土對(duì)工程施工所造成的不良影響，使工程結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性得到有效提高，促進(jìn)我國(guó)建筑工程行業(yè)的健康發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1] 張?chǎng)?，辛亞娟，周?淺談濕陷性黃土對(duì)工程施工的影響以及應(yīng)對(duì)措施[J].建材與裝飾，2016，14（37）：42-43.

[2] 歐陽(yáng)九發(fā)，羅曉鋒，賀銀峰，等.黃土地基的濕陷性對(duì)工程建設(shè)的影響及其處理方法[J].科技風(fēng)，2020，32（19）：101.

[3] 張?jiān)浦?，柴尚?濕陷性黃土地區(qū)路堤的施工對(duì)策研究[J].中國(guó)建筑裝飾裝修，2021（10）：182-183.

[4] 扈國(guó)義.黃土濕陷性對(duì)超深地下4層車站施工的影響及控制技術(shù)[J].施工技術(shù)，2018，47（16）：17-20，28.

[5] 蔡云波.公路工程濕陷性黃土路基地基處理的施工措施探討[J].百科論壇電子雜志，2020，12（7）：1841.

[6] 韋正茂.公路工程濕陷性黃土路基地基處理的施工措施探討[J].城市建設(shè)理論研究（電子版），2019（1）：128-129.