黄土的湿陷性及其常用地基处理方法分析

王振福

(山西晨辉商品混凝土配送有限公司，山西 晋中 030600)

1 黄土湿陷性概述

黄土的湿陷性主要是指黄土在一定压力作用下，受水浸湿后发生显著的承载力降低和附加沉降现象。湿陷性黄土在天然湿度下具有很好的结构性，强度很高，抗压缩性很好;由于其欠压密性，一旦受水浸湿将发生强度骤降和变形突增，常发生基坑下沉、建筑裂缝等工程危害，已越来越多地引起国内外工程师们的关注。湿陷性黄土分布非常广泛，在我国的山西、陕西、甘肃、河南、山东、辽宁、新疆、宁夏等部分地区均有黄色或褐黄色湿陷性黄土分布。

2 黄土湿陷机理

引起黄土湿陷的两大基本条件是荷载和水。于是很多学者从这两方面出发，从物理、化学、力学等方面对湿陷机理进行了解释。毛细管假说:认为土粒聚集在砂粒之间的孔隙水中，在水分蒸发过程中，土粒在砂粒周围形成絮凝结构，支托砂粒。当水进入土中时，支托被分散，土粒间作用削弱，产生沉陷。溶盐假说:认为黄土中含有很多可溶盐，当含水量较低时，可溶盐处于晶体状态，对土颗粒起粘结作用;而当受水浸湿后，可溶盐溶解，土粒粘结作用消失，黄土产生湿陷。水膜楔入假说:认为含水量较低时，颗粒之间结合水膜很薄，颗粒之间静电引力很强，黄土强度较高。随着含水量增加，土中粘结水膜变厚，隔开阴阳离子，使土粒分开，产生湿陷。胶体不足假说:认为当土中含有足量胶体时，由于其膨胀作用不会使土体产生湿陷;而胶体不足时，将导致湿陷发生。欠压密理论:认为在干旱、少雨时，黄土中水分蒸发，导致土粒间可溶盐析出，形成胶体，阻碍了上面土体对下面土体的压密作用，使黄土成为欠压密结构。当受水浸湿后，胶粒溶解，使黄土产生下陷。结构学说:认为黄土具有架空体系，其连接强度主要源于毛细管力、双电层引力、粒间摩擦及胶凝物质。当含水量增加时，毛细管力减弱甚至消失、双电层引力下降，由于水的作用，胶凝物质溶解，粒间摩擦减小，使土的结构强度降低，产生下沉。

3 黄土湿陷性地基处理

对湿陷性黄土的地基处理，规范规定:甲类建筑进行地基处理，应采取消除地基全部湿陷量、将基础底面放置于非湿陷性黄土层、采用穿透湿陷性黄土层的桩基三者措施之一;乙类建筑进行地基处理，在非自重湿陷性场地，湿陷性土层的处理深度不应小于地基压缩层深度的2/3，在自重湿陷性场地不应小于湿陷性土层厚度的2/3;对于丙类建筑，按照湿陷程度进行不同程度的处理。

处理湿陷性黄土除了采用穿透湿陷性土层的桩基外，常用垫层法、挤密法、强夯法、浸水法、单液硅化或碱液加固法、孔内深层强夯法等。进行地基处理时，应根据场地情况及各方法的特点，选用最适宜、经济、合理的方法。

垫层法:垫层法就地取材、因地制宜，对于浅层地基处理较实用。垫层法一般采用素土或灰土，采用素土时，一般选用粉质粘土，其有机质含量不能大于5%，且不能含有其他特殊性土;采用灰土时，体积配合比一般用2∶8或3∶7，土料用粉质粘土，石灰用新鲜的消石灰。该方法处理湿陷土层厚度约1 m～3 m，可进行整片或局部处理。该法地基处理质量常用压实系数来衡量，一般不大于3 m的垫层，压实系数应大于95%;大于3 m厚的垫层，其压实系数应大于97%。

挤密法:一般地基土的含水量大于24%、饱和度大于65%时不宜采用挤密法，其他甲、乙类建筑采用挤密法时需进行试验取得必要的参数再进行地基处理。该方法处理湿陷土层厚度约5 m～15 m，可采用三角形布孔，采用沉管、冲击、夯扩、爆扩等方法成孔，孔内再回填素土或灰土。填土压实系数一般不应小于97%。检验时，检测孔数不应小于总孔数的2%。

强夯法:一般饱和度大于60%的湿陷土层不宜采用该法。采用该法时，应选择有代表性的地段进行试夯，以确定施工所采用的夯锤质量、落距及夯击次数。夯击时，夯锤的单位夯击能一般取1000 kN·m/m2～4000 kN·m/m2，锤底静压力宜为25 kPa～60 kPa。场地含水量应接近或略高于最优含水量，最大偏差一般不大于3%。夯击遍数一般2遍～3遍，最后一遍夯击后，应再以低能量满夯2遍～3遍。强夯法土层湿陷处理检验主要是取探井土样进行室内湿陷试验。

浸水法:主要用来处理厚度大于10 m的湿陷性黄土和自重湿陷量大于500 mm的自重湿陷性黄土，采用浸水法可完全消除地面下6 m以下黄土的湿陷性。采用浸水法时，浸水坑边至既有建筑物的距离不宜小于50 m;浸水坑边长不得小于湿陷性黄土层的厚度，且坑内的水头高度不宜小于300 mm。连续浸水时间应根据湿陷变形稳定标准来确定。

单液硅化或碱液加固法:适用于处理地下水位以上、渗透系数0.50 m/d～2.00 m/d的湿陷性黄土。处理自重湿陷性黄土场地时，应通过实验确定其可行性。采用该法施工前，需采用单孔或者多孔灌注溶液的方法进行试验来确定灌注溶液的时间、数量、速度、压力等设计和施工参数。单液硅化或碱液加固法消除黄土湿陷情况的质量检测主要靠室内试验，测定处理后地基土的压缩性和湿陷性来实现。

孔内深层强夯法:主要用于处理不大于30 m深度范围的湿陷性土层。采用该法前，应通过试验确定设计和施工参数。该法可采用机械钻孔或冲击成孔，机械钻孔成孔直径约400 mm～1500 mm，冲击成孔直径约500 mm～2000 mm。孔内填料可采用素土或灰土、水泥土等，夯填质量通过静力触探或检测填料压实系数、桩间土挤密系数来确定。

4 典型工程实例

以上各地基处理方法中，孔内深层强夯法因其适用范围广、相对造价低、减小环境污染、噪声小、处理效果普遍较好，因而近年来得到很大推广及应用，工程实例如下:某工程为地上7层，剪力墙结构，长×宽约为57.50 m×15.00 m，条形基础，基础埋深为2.30 m，基底压力为200 kN。场地地层情况自上而下依次为:①填土，稍湿、稍密，层厚0.40 m～1.80 m;②湿陷性粉土，稍湿、稍密，中高压缩性，为非自重Ⅱ级(中等)场地，自重湿陷量为36.24 mm，场地湿陷量为 374.05 mm，层厚 7.70 m ～ 10.30 m;③细中砂，稍密～中密，层厚1.10 m～5.00 m。

采用孔内深层强夯法进行地基处理，三角形布桩，成孔桩径400 mm，夯扩至550 mm，桩距1100 mm，桩孔内水泥土比为1∶6，有效桩长9.50 m。场地共布桩847根。

施工完成后，在场地取9个探井间隔1.0 m取样进行室内湿陷试验，发现所有土样湿陷变形系数均小于0.015，湿陷完全消除。

［1］GB 50025-2004，湿陷性黄土地区建筑规范［S］.

［2］CECS 197∶2006，孔内深层强夯法技术规程［S］.