探讨湿陷性黄土地基湿陷机理及地基处理方法

武志荣

(山西交通控股集团有限公司运城南高速公路公司，山西运城 044000)

0 引言

所谓湿陷性黄土，就是密度大但整体建构不稳定的黄土，受到液体浸润后，会迅速发生土体下沉的现象。这既是湿陷性黄土的特点，也是会影响路基和结构物安全稳定性的隐患，严重情况下还会导致地基折裂、变形、沉降。为了确保湿陷性黄土地基的工程质量，还需建筑行业对湿陷性黄土的处理方法不断实践探究。

1 湿陷性黄土地基的湿陷机理

湿陷性黄土在我国整体黄土面积中，占比高达60%以上，黄土地基的湿陷机理，主要是靠黄土结构特性，以及土质中的胶结物决定。而湿陷性黄土的骨架多是由粉粒和集粒支撑形成，且有砂砾依附其中，因此导致黄土结构松散，空隙较大，容易发生湿陷［1］。再加上，黄土的形成条件一般都是干旱或半干旱，也就是说土壤中的含水量极少，所以久而久之就会有盐类物质和胶体物质析出，在很大程度上加固了土质结构自身凝聚力，但是一旦受到水的浸润，原本加固的凝聚力就会土崩瓦解，故而发生湿陷。

通常情况下，湿陷性黄土分为两类，一方面是高孔隙率类湿陷性黄土，另一方面是可溶盐类湿陷性黄土。不同黄土的湿陷机理差异，导致鉴定湿陷性黄土地基的方法也不相同，采取对应有效的处理方法，才能进一步确保湿陷性黄土地基排除隐患。室内压缩实验，是检测黄土湿陷性质量的常用方法，通过测量单位厚度黄土在浸水之后所形成的湿陷程度高低，准确判断黄土的性质。这一过程即为湿陷系数δs产生原理，如果δs超过0.015则属于湿陷性黄土，开展地基工程，必须及时采取处理方法，提高施工质量［2］。

2 湿陷性黄土地基处理方法

利用科学方法处理黄土地基湿陷性机理，主要目的就是进一步改善土壤质量，减少黄土地基压缩性和渗水性。但是由于湿陷性黄土所形成的原因和区域，以及沉积时间不同等因素，导致地基的湿陷程度和等级类别，也有所差异。为了确保湿陷性黄土地基的处理效果，提高建筑地基的安全性能和使用寿命，必须有针对性的采取对应有效方法，以满足不同实际施工需求。主要考虑因素包括施工当地工艺环境、工程造价合理性、规划工期等各方面，相关部门要综合分析后选取最合适的处理方法，确保施工质量的同时提高经济效益。

2.1 强夯法

强夯法是处理湿陷性黄土地基的常见方式，也被称为动力固结法，是指将100 kN～400 kN不等的重锤，结合实际工作内容从6 m～40 m的高空自由落下，给予黄土地基一定的冲击压力。主要应用于不饱和粘性土地基的加固方面，既可以降低湿陷性黄土地基的压缩性，逐渐提高其强度，又能够改善湿陷性黄土抵抗液化的能力，减少地基湿陷几率［3］。

在此环节中，值得注意的是，强夯法运用过程中要详细考察夯击能、时隔间距、所需加固深度，以及夯击次数等内容。其中黄土地基加固深度为主要设计参数，除了湿陷性黄土本身的土质外，落地高度、锤重等因素，都能在很大程度上影响地基加固深度。而且，在湿陷性黄土地基中应用强夯法，可以提高2倍～5倍地基强度，降低2倍～10倍压缩性，进一步提高地基的承载力，加固6 m～10 m深度。确保湿陷性黄土地基工程效率高，成本低，提升整体项目工程的质量和水平。

2.2 预浸水法

为了更好的处理黄土地基的湿陷问题，可以在施工之前就用水浸湿黄土地基，使其在自重应力的饱和作用下，打消湿陷性黄土本身存在的空隙，进行压密。这种处理方法，主要应用在黄土厚度和湿陷性较大的地基中，能够起到稳固地基结构的效果。但是预浸水法会导致地基整体下沉开裂，存在一定程度上的跑水现象和安全隐患，所以要尽可能在空旷场地对湿陷性黄土地基进行预浸水法处理。除此之外，预浸水法需要大量水资源，一般情况下1 m2黄土地基，用水量就高达5 t以上。也就意味着，预浸水法处理黄土地基湿陷问题，只有水源充足，同时工期足够长的项目工程，才能顺利实施。

2.3 深层搅拌桩法

目前建筑行业中处理地基湿陷问题，最常见的方法就是深层搅拌桩法，被广泛应用在湿陷较轻，含水量丰富的黄土地基中。干湿法施工是深层搅拌桩法中两大主要内容，干法施工是将空气经过压缩后，在黄土深层搅拌过程中喷洒固化材料，而湿法施工是将搅拌好的水泥浆注入黄土［4］。主要工作原理就是，利用加入固化材料的水泥掺入黄土，与空气和水分发生一系列化学反应后，形成难以分解的稳固化合物，进而有效增强湿陷性黄土地基的强度和安全性。另一方面，深层搅拌桩法相对其他处理黄土湿陷方法，不仅施工效率高质量好，而且还没有噪声等问题的产生，被广泛应用也是必然的发展趋势。但是在具体实施过程中，干法施工务必要应用在含水量充足的湿陷性黄土地基中，否则容易导致水泥干粉在搅拌时，出现桩体中心强度较低，整体结构不稳定的情况。也就是说，在深层搅拌桩处理黄土地基湿陷问题中，只有土层含水量超过30%的情况下，才能发挥粉喷桩处理方法的有效价值。而湿法施工中，因为是将水泥浆直接采用柱塞式注入土中，再加上预搅下沉等技术手段的辅助，很少出现地基桩体中心固化不完全的现象，相对干法施工来说更均匀，效果也更好。但同时，也因为水泥浆中充足的水分，结合湿陷性黄土地基本身的水分，会在一定程度上影响桩基强度，需要在实际应用中考虑全面，根据工程性质和含水情况合理应用。

2.4 挤密桩法

利用挤密桩处理湿陷性黄土地基的湿陷问题，通常情况下都是应用于14%～22%含水量黄土，以及一些人工黄土中。在实际施工前，要结合处理内容和项目工程需要，设计完善的布置桩孔方案，并在桩孔中按要求填好素土或灰土，高效夯实地基稳固性能。桩孔和桩体之间的相互挤压，可以不断挤密土体，进一步夯实黄土地基。但是在此期间，千万不能将直径过粗的砂石，以及透水性相对较强的材料掺杂其中，以免增加不必要的黄土孔隙和湿陷性危险。对沉管进行振动或捶打，逐渐将土体挤密夯实，从而改变黄土地基本身的湿陷性，提高承载能力。

2.5 化学加固法

碱液加固法和单液硅化法，是化学加固法中的重要组成部分。其中，碱液加固法，借助NaOH溶液与黄土本身的金属阳离子，发生化学置换反应，起到加固作用。土壤表面颗粒形成金属化合物，就会自主活化进行胶结，以此提高黄土地基的强度和抗水性。而单液硅化法，是将浓度和粘性较小的硅酸钠溶液，利用压力注入土层内部分子，利用化学反应增加湿陷性黄土的凝结性，发挥加固效果［5］。此处理方法的限制在于，地下水位过高，或是大于80%饱和度的黄土地基，以及掺入沥青等化合物的地基，无法呈现良好效果，因此不适合化学加固法，需要结合实际情况选择合理的湿陷地基处理方法。

3 结语

湿陷性黄土地基对建筑工程的影响很大，需要施工单位在实际操作中，针对不同湿陷机理，对地基采取恰当合理的处理方法。以便有针对性的对湿陷性黄土地基进行加固夯实，提高工程质量和效率的同时，为建筑企业节省更多成本，确保使用安全，进而推动湿陷性黄土地基的施工效果逐渐提升。