三湿陷性黄土的判定及地基处理

张勇

（中铁大桥局集团第三工程有限公司贵广南广铁路广州枢纽工程第三项目部，广东 广州 510800）

三湿陷性黄土的判定及地基处理

张勇

（中铁大桥局集团第三工程有限公司贵广南广铁路广州枢纽工程第三项目部，广东 广州 510800）

文中分析了湿陷性黄土的判定及地基处理的研究现状,提出了不同情况下的处理方法、方案确定及施工中需要注意的问题,并分析了湿陷性黄土地基处理技术与发展情况,可在实际工作中借鉴参考。

湿陷性黄土；判定；地基处理

1 前言

随着国民经济的发展，科学技术的进步，对湿陷性黄土的判定和地基处理技术日益成熟，应用范围及领域越来越广。不同的基础对不同地基、土质也有着不同的要求。湿陷性黄土地区在我国土地面积中占相当大的比例，在这种土质埋设基础，对地基的处理有着特殊的要求。

2 湿陷性黄土的判定及地基处理

天然黄土在一定压力作用下，受水浸湿后，土的结构迅速破坏，发生显著的湿陷变形，强度也随之降低，这被称为湿陷性黄土。湿陷性黄土为黄土的一种，湿陷性黄土分为自重湿陷性黄土和非自重湿陷性黄土两种。湿陷性黄土地基的湿陷特性，会对结构物带来不同程度的危害，使结构物大幅度沉降、拆裂、倾斜甚至严重影响其安全和使用。世界上在中国、美国和前苏联湿陷性黄土分布面积较大。在我国，湿陷性黄土约为43万平方公里，主要分布在黄河中游的甘肃、陕西、山西、宁夏、河南、青海等省区，地理位置属于干旱与半干旱气候地带。鉴于此，在黄土地区修筑桥涵等结构物应对湿陷性黄土地基有可靠的判定方法和全面的认识，能够采取正确的工程措施，防止或消除它的湿陷性。

2.1 湿陷性黄土判定

湿陷性黄土地基中，自重湿陷性黄土地基和非自重湿陷性黄土地基在湿陷量大小，承载能力等方面也有较大差别，因此，对黄土是否属湿陷性应有统一的判定方法和标准。湿陷性黄土具有黄土的一般特征：1.呈黄色或黄褐色；2.呈松散多孔结构状态，天然剖面上具有垂直节理，含水溶性盐（碳酸盐、硫酸盐类等）较多；3.以粉土颗粒为主，具有肉眼可见的孔隙；4.垂直大孔性、松散多孔结构和遇水既降低或消失的土颗粒间的加固凝聚力。

现在，国内外都采用湿陷系数δs值来判定，δs可通过室内水压缩试验测定，把保持天然含水量和结构的黄土土样，逐步加压，达到规定试验压力，土样压缩稳定后，进行浸水，使含水量接近饱和，土样迅速下沉，再次达到稳定，得到浸水后土样高度hp',由公式可得：

其中：h0—土样的原始高度（m）；

hp—土样在无侧向膨胀条件下，在规定试验压力p的作用下，压缩稳定后的高度（m）；

hp'—对在压力p的作用下的土样进行浸水，到达湿陷稳定后的土样高度（m）。

我国《湿陷性黄土地区建筑规范》按照国内各地经验采用δs=0.015作为湿陷性黄土的界限值，δs≥0.015 确定为湿陷性黄土，δs﹤0.015为非湿陷性黄土。湿陷性土层的厚度也是用此界限值确定的。黄土的湿陷系数δs与试验时所受压力大小有关，《湿陷性黄土地区建筑规范》根据我国一般建筑物基底土的自重应力和附加力发生的范围规定，室内压缩试验确定δs时，浸水压力取值：在基础底面下10m以内土层用200kpa；10m以下到非湿陷性黄土层顶面用上覆土层的饱和自重压力（当大于300kpa时仍用300kpa）。但当基底压力大于300kpa时，宜按实际压力测定。

2.2 湿陷性黄土地基处理

对湿陷性黄土地基处理的目的就是改善土的性质和结构，减小土的渗水性、压缩性，控制湿陷性的发生，部分或全部消除它的湿陷性。我们在明确地基湿陷性黄土层的厚度、湿陷性类型、等级等后，然后结合结构物的工程性质，施工条件和材料来源等，采取必要的措施，对地基进行处理，满足结构物在安全、使用方面的要求。

湿陷性黄土地基的处理，在平常工作中我们总结有下：1.防止水浸湿地基。⑴整平地面，保持天然的排水条件；⑵在建筑物周围修筑散水坡；⑶将表层土扒松、夯实，增加防渗性。2.加固地基，常用的方法有：⑴灰土或素土垫层。将基底以下湿陷性土层全部挖除或挖到预计的深度，然后用灰土（三分石灰七分土）或素土（就地挖出的粘性土）分层夯实回填，垫层厚度及尺寸计算方法同砂砾垫层压力扩散角θ对灰土用30°，对素土用22°。垫层厚度一般为1.0到3.0m，它消除了垫层范围内土的湿陷性，减轻或避免了地基因附加应力产生的湿陷。⑵重锤夯实及强夯法。重锤夯实法就是运用起重机械将重锤提高到一定高度然后重锤自由落下，如此重复夯击地基，使其表层夯击密实而提高强度，重锤夯实法能消除浅层的湿陷性。重锤夯实的有效深度与锤重、锤底直径、落距及地质条件有关。一般夯击变数不宜超过8～12遍，否则应考虑增加锤重、落距或调整土层含水量。强夯法是将一种较大的重锤从8m～12m高处自由落下，对较厚的松软土层进行强力夯实的地基处理方法，亦称为动力固结法。它的显著特点是夯击能量大，影响深度大。影响强夯有效深度的因素很多，有锤重和落距，还有地基土性质，土层分布，地下水位以及其他有关设计参数等。强夯法施工前，应先在现场进行原位试验（旁压试验、十字板试验、触探试验等），取原状土样测定含水量、塑限液限，粒度成分等，然后在实验室进行动力固结试验或现场进行实验性施工，以取得有关数据。强夯法在施工前后及施工过程中需进行大量测试工作外，还有噪声大，震动大等缺点，不宜在建筑物或人口密集处使用。⑶石灰土或二灰（石灰与粉煤灰）挤密桩。用打入桩、冲孔或爆扩等方法在土中成孔，然后用石灰土或将石灰与粉煤灰混合分层夯填桩孔而成，用挤密的方法破坏黄土地基的松散、大孔结构，达到消除或减轻地基的湿陷性。此方法适用于消除5～10m深度内地基土的湿陷性。3.结构措施。指结构形式尽可能采用简支梁等对不均匀沉降不敏感的结构；加大基础刚度使受力较均匀；对长度较大，体形复杂的结构物采用沉降缝将其分为若干独立单元等。4.优先考虑选用非湿陷性黄土地基，它较经济和可靠。如确定基础在湿陷性黄土地基上，应尽量利用非自重湿陷性黄土地基，因为这种地基的处理要求比自重湿陷性地基低。5.预浸水处理。自重湿陷性黄土地基利用其自重湿陷的特性，可在结构物修筑前，先将地基充分浸水，使其在自重作用下发生湿陷，然后在修筑。实践证明这样可以消除地表下数米以外黄土的自重湿陷性，地表数米以内的土层往往因压力偏低而仍有湿陷性，须再做处理。此外也应考虑预浸水后，附近地表可能产生开裂、下沉而产生的影响。

3 结束语

湿陷性黄土地基处理不同于其它建筑工程，大部分地基处理方法的加固效果并不是施工结束后就能全部发挥，还需要在施工完成后经过一段时间才能逐步体现出来，另一方面，每一阶段的地基处理存在它的特殊性，这就要求在地基处理施工过程中和施工完成之后注意下面几点：

3.1 在地基处理施工中，只了解如何施工是不够的，还必须了解所采用处理方法的原理、技术标准和质量要求。

3.2 进行施工质量和处理效果的检验，确保工程质量。

3.3 作好监测工作，以保证施工的正常进行，通过观察收集数据为下一阶段的工作提供可靠的依据。

3.4 采用可行的检测手段来检验处理效果。

3.5 通过分析可获得必要的参考值，可以验证设计，必要时进行设计修改，也可通过分析获得宝贵的经验。

[1]周虹.三灵高速公路湿陷性黄土路堤基底强夯处理[J].铁道标准设计，2002-05-20.

[2]周嘉琳.湿陷性黄土砂夹层阻水减沉的三轴试验研究[J].陕西水力发电，1995-12-30.