黄土地区不良地质条件处理办法

李子农

摘 要：在实际勘查工作中，对遇到的不良地质条件进行了汇总，并通过自己的思考、结合具体实例，总结出不良地质条件产生原因及其危害，并思考不良地质条件如何处理的，为实际工程中不良地质条件的处理提供参考。

关键词：黄土地区;不良地质条件;湿陷性

0 前言

在我国，黄土分布广泛，总面积可达63万平方公里，而黄土主要分布区位于我国华北、西北等干旱、半干旱地区。黄土的形成时期是第四纪地质时期，形成环境气候干旱。土体结构欠固结、结构性强，且孔隙比大[1]，因此受到水影响后，由于自身重力或者受到上部荷载（建筑物、车辆动载等）作用下，发生湿陷变形，即黄土地基或者路基会发生显著沉降，给各种建造于濕陷性黄土影响范围的工程带来巨大危害。

1 工程概况

呼北国家高速公路山西省隰县至吉县段（隰县～大宁）两阶段施工图设计阶段工程地质勘查项目主要包括国道G209影响段加宽改造、互通匝道、匝道收费站、管理场区及连接线勘察工作，我作为项目技术骨干负责互通立交组相关工作，互通共设置6条匝道和一座桥梁，5处涵洞、2处挡墙以及8段深挖路堑。

2 勘察所含不良地质条件

该项目正处于我国黄土地区，分布有大面积黄土区域。由于黄土本身性质，土体结构及矿物组成和化学成分，造成了黄土特殊的工程性质，例如土体结构疏松、孔隙发育造成其具有特殊性质，而这些性质不利于工程开展，同样也造成了诸多不良地质条件，常见问题主要有湿陷性、人工坑洞等。本次项目勘查过程中，本人作为技术骨干所负责的互通立交部分勘查工作中，在寨子枢纽东川河大桥、A匝道1号桥、DK0+630～DK0+678右侧深挖路堑等段落均发现有中等～严重程度（即Ⅱ～Ⅲ级）的自重湿陷性黄土，厚度可达3～15米;午城服务区等段落发现落水洞极易发育，局部有小规模土质崩塌，同时发现有废弃窑洞等不良地质条件。

3 不良地质条件形成原因

3.1 湿陷性

湿陷性是黄土所特有的，“别具一格”的工程地质特性，其产生与黄土的形成条件、物理化学性质即土体结构密不可分。形成于第四纪地质时期的黄土，是气候干旱的环境下，沉积形成的，土体颗粒以粉土为主，干燥状态下孔隙比大、欠固结是其具有湿陷性的主要原因，干燥状态下孔隙比大，给土体受到水的影响而湿陷留下了空间;同样的道理，土体本身欠固结，在土体自重或上部荷载影响下极易发生湿陷。通俗的讲，黄土的湿陷性与水的作用联系紧密，干燥状态下，黄土性质较为稳定，在黄土受到降水、河流冲刷等影响后，水分浸湿土体，甚至土体浸水饱和后，因土体较大孔隙比，水分子迅速嵌入土颗粒间隙中去，此时处于中下层的土体受到上部土体自重压力，或土体受到上部荷载作用下，使得土体发生显著变形，此时土体结构已经发生破坏，几乎丧失抗剪强度，巨大的变形和不均匀沉降会给上部工程造成极大危害。

3.2 落水洞

落水洞的形成同样与谁的作用脱不开关系，开始形成时，主要是受重力影响，水垂直向下流动，发生土体溶蚀，因此在开始阶段，往往发生的是垂直裂隙的溶蚀。当垂直溶蚀发生到一定程度，孔洞扩大后，这是大雨、洪水冲刷时，大量水流汇入落水洞，对洞壁四周不断冲刷磨蚀，进一步扩大落水洞。落水洞主要有三种形态：（1）缝隙状落水洞：形态长、分布广。（2）井状落水洞。（3）竖井状落水洞。勘察段落内极易发生落水洞，但一般隐伏于地表下，不容易为人所发现，勘察期间未观测到落水洞出露。

3.3 人工坑洞（窑洞）

窑洞的形成是人为因素造成的，人们为了满足自身需要开挖、建设窑洞，随着社会进步、人民的富足，渐渐放弃了窑洞，但之前开挖、建设的窑洞并未得到妥善处理，因此遗留下来，可能对工程建设产生影响。

4 不良地质条件处理办法

4.1 湿陷性

根据湿陷性黄土发生湿陷性的原理，以及影响条件，加之查阅相关文献资料，综合分析并总结出以下几点处理办法：（1）夯实法。（2）挤密法。（3）浸水法。（4）换填法。（5）采用刚性基础或架桥通过[2]。

夯实法与挤密法原理基本相同，都是针对黄土孔隙比大、欠固结所采取的措施。利用夯实法，提前给黄土土体施加荷载，达到压缩土体孔隙、预固结土体的作用，这样，遇水作用后，由于土体孔隙已经提前压缩，欠固结状态已经经过夯实后达到固结或超固结状态，因此土体不再发生大量沉陷和不均匀沉降，从土体结构特性上解决了黄土遇水湿陷的问题，比较经济且施工简便。挤密法则是利用碎石桩、粉喷桩、灰土挤密桩等进行基础处理，利用碎石、水泥等形成桩体，与原有土体形成摩擦桩，减少竖向沉降，同时桩体的挤密作用也一定程度上压缩了土体孔隙，二者相辅相成，都减少了土体沉降。

浸水法则是反其道而行之，根据黄土的湿陷特性，提前浸水使土体发生沉降，当再次遇水后沉降量就会大大降低，从另一个角度解决了黄土湿陷性问题。

换填法只能用于湿陷性黄土量小的情况，否则工程量过大、耗资巨大，处理成本过高。换填法则是利用其它优于湿陷性黄土的材料，挖除湿陷性黄土，用其他优质材料换填，可就近取材，也可人工拌制混凝土等材料换填。

采用刚性基础或架桥通过则耗资较大，工程较为复杂，但效果最好。它避开了湿陷性黄土的湿陷特性，采用迂回战术，不去处理黄土基础，而是利用架桥避开了黄土地基的湿陷问题。

值得一提的是，湿陷性黄土所表现出的湿陷性与水的作用密不可分，因此，湿陷性黄土基础所在地应当做好降排水措施，减少水对土体的影响，也能一定程度上减少土体的不均匀沉降。

4.2 落水洞[3]

对于落水洞的处理，可简单的用四个字概括，即填、留、堵、排。

填是指对洞进行回填，可用片石或块石，等材料进行回填。

留即在洞口砌筑一处竖向排水井，排除地下水以减少水对原有洞体的侵蚀。

堵是指用混凝土对洞口进行封堵，使水不能进一步对原有落水洞造成破坏。

排则是指通过涵洞与竖井连接，排走地下水，让水从涵洞排走。

4.3 窑洞

对于窑洞的处理则较为简单，与落水洞处理较为相似。对于有水的窑洞要先做好排水，再进行填充。对于无水窑洞，可直接进行填充处理。

5 总结

湿陷性黄土的湿陷性主要是由于土体结构孔隙大及遇水结构破坏造成的，勘察工作中遇到的不良地质条件有特殊性土体即湿陷性黄土、落水洞发育和人工坑洞即窑洞，并论述了各个不良地质条件处理办法。

参考文献：

[1]邵生俊，李俊，李国良，等.大厚度自重湿陷黄土湿陷变形评价方法的研究[J].岩土工程学报，2015，37（6）：965-978.

[2]李智毅.工程地质概论[M].武汉：中国地质大学出版社，1995.

[3]陆宇翔.岩溶地区路基内落水洞的处理方法[J].大众科技，2005（9）：120-122.