西北地区的大厚度湿陷性黄土地基处理探究

魏致琴 路赓明

(1.甘肃土木工程科学研究院有限公司，甘肃 兰州 730020；2.中国铁塔股份有限公司兰州市分公司，甘肃 兰州 730050)

我国是世界上湿陷性黄土分布最为广泛地区，湿陷性黄土主要分布在甘肃、宁夏、陕西西北部、陕西和河南西部等地区。湿陷性黄土的厚度一般在10m～400m之间。在西部大开发战略的深入推进，黄土地区项目数量和规模不断增加。如何处理大厚度湿陷性黄土地基成为西北黄土地区工程设计所需要思考和解决的问题。

1 湿陷性黄土的特征分析

在西北地区施工的过程中，由于气候干燥、黄土水分蒸发速度比较快，水体中的盐分会快速的被析出，而后会吸附在土壤颗粒表面上，形成一种胶结物质。在物质的形态转变之后土壤颗粒的移动性会降低，由此会阻碍土壤颗粒骨架在其上部分覆土自身重量压力下产生的压密，由此形成可以被肉眼看见的大孔型结构[1]。

在有水资源渗入到黄土中时，受水分的影响会快速渗透到土壤颗粒之间，由此会对土层的胶结构盐分造成破坏，土体自身的强度也会大幅度的降低。加上外界压力干扰土壤的结构会遭受破坏，土壤颗粒滑动到大孔的位置上挤压出土壤的骨架，引发大幅度、大范围的湿陷。

2 西北地区大厚度湿陷性黄土地基处理情况分析

第一，不断研究和开发新技术、新工艺。大厚度湿陷性黄土地基处理开发难度较大、成本高，这些特点成为制约整个西北地区发展的重要因素。但是我国关于厚度湿陷性黄土规范、技术标准方面的研究处于一种滞后的状态，有一些技术性问题亟待解决，导致大厚度湿陷黄土地基处理所参照的规范难以达到预期的效果。新技术、新工艺的开发会为湿陷性黄土问题的处理提供支持。各个地区高校土木工程科学研究院校和科学研究所要强化对大厚度湿陷性黄土地基处理应用性的深入研究，并将研究出来的新工艺、新技术、新方法等引入到建设项目的勘查设计和施工管理中，从而更好的指导工程设计和施工管理工作的开展。在勘查设计和研发施工过程中如果遇到了大厚度湿陷性黄土地基处理问题，也需要将实践操作中遇到的问题反馈给高校以及科学研究机构，由这科学研究院校来对复杂的课题开展立项研究，最终实现研究机构和工程单位建设发展的双赢[2]。第二，强化西北地区勘查、设计和施工管理工作。陕西、山西和甘肃是我国大厚度湿陷性黄土的主要分布地带，因此，想要强化对大厚度湿陷性黄土问题的处理，需要加大对甘肃、陕西、山西等大厚度湿陷黄土分布地带情况的研究，从而因地制宜的解决湿陷性黄土地基处理问题。在西部大开发和社会经济的深入发展下，陕西、山西和甘肃地区逐渐形成了经济区域，一大批大厚度湿陷性黄土项目建设完成，由此为工程勘察、工程设计和工程施工管理单位的发展提供了足够的利润空间，在大厚度湿陷性黄土研究工作中，越来越多的资料开始能够被保存下来。第三，大厚度湿陷黄土地基处理要严格遵循国家标准规范。在处理黄土地基的时候要做好一系列的防水处理和地基结构稳定工作。如果建筑开发商需要将基础设施设置在非湿陷性黄土层上的时候可以采取以下两种方法，一种是消除地基的所有湿陷量；另外一种是将桩基穿透到所有的湿陷性黄土层中。同时，大厚度湿陷性黄土地基处理工作的顺利开展还需要因地制宜的考虑当地实际情况，实现对地基的灵活处理。第四，根据建筑物的规模来选择不同的地基处理方式。①轻型建筑物的地基处理办法。轻型建筑物的高度、荷载重量不大，地基处理厚度基本超过3m，建筑物的地基处理厚度需要超过4m，与此同时，下部分没有得到处理的湿陷性黄土层剩余的湿陷量低于0.2m。在处理轻型建筑地基的时候，需要根据压缩层的厚度和浸水的可能性来确定地基厚度。对于地基沉降敏感性较强的建筑物需要采取结构措施，如对于浸水可能性较小的电视塔、微波塔等建筑地基处理和遭受浸水危害的工民建筑物地基处理需要区别对待。②多层、小高层建筑的地基处理。这类建筑是在12层左右的建筑，建筑物荷载重量较大，地基处理深度需要尽可能的加深处理。在选择地基处理方式的时候要综合考虑上部分的荷载、基础、浸水程度和结构形式[3]。

3 工程概述

庆阳地区某小区4#，7#楼为地上29层高层住宅楼，建筑的框架为剪力墙结构；15#楼为地上4层商铺，框架结构；车库为地下1层，框架结构。该场地为自重湿陷性黄土场地，湿陷性等级为Ⅱ级(中等湿陷)，湿陷性土层下限最大深度为19m。

庆阳地区某小区4#，7#楼，15#商铺及车库采用素土挤密桩(DDC法)处理地基，以消除地基土湿陷性，具体如表1所示。设计要求素土挤密桩桩身压实系数不小于0.97，桩间土平均挤密系数不小于0.93。素土挤密桩施工完成后，基础底面以下500mm挖除，做500mm厚3∶7灰土垫层，灰土压实系数不小于0.97。 4#，7#楼采用桩筏基础，15#商铺采用条形基础，车库采用独立基础。

表1 庆阳地区某小区地基基本情况分析

4 庆阳地区某小区高层房屋建筑的地基处理方案分析

文章所研究的案例是高层民用建筑，建筑物的荷载比较大，在施工的工程中如果采用了单一的地基处理方式，将无法满足整个建筑物的强度和变形需要。为此，在施工的过程中可以使用两种地基处理方式，包含对大厚度湿陷性黄土可以先使用灰土桩来消除自重湿陷性场地侧面壁的负摩擦阻力，强化侧面的摩擦阻力，在此基础上通过使用其他复合地基、桩基础强化地基土的强度，削弱场地的湿陷性。

4.1 灰土挤密桩和粉喷桩复合地基处理方式和处理效果

4.1.1 处理方式

第一，在全面了解施工现场岩土情况、建筑物上部结构荷载要求后发现，如果使用桩基，桩端穿透湿陷性土层的深度比较长，桩的长度较长会加大施工消耗。对此，使用灰土桩和粉喷桩复合地基处理方式，不仅能够降低地基土的湿陷性，提升建筑的承载力，而且还会减少成本[4]。第二，复合处理措施。这施工中，桩长为7m，桩径为0.4m，灰土比例为1∶7，灰土桩各个桩的间隔距离为1m。灰土桩的布置会呈现出等边三角形的状态。在距离三根灰土桩的中心位置上布置粉喷桩，桩的长度为7m，桩径为0.5m，桩的间隔距离为1m。

4.1.2 处理效果分析

在采取灰土挤密桩和粉喷桩复合地基处理方式之后，地基土的干重度会增强，孔隙降低，土层的湿陷性也会大幅度的降低，整个建筑工程地基土工程属性得到了明显的改善。在深入分析荷载试验结果、低应变桩身完整检测结果之后发现，建筑地基土的承载力会从之前的95kPa提升到260kPa，桩基础的承载力达到了规范的施工标准要求。

4.2 素土桩、灌注桩复合地基处理方式和处理效果

4.2.1 处理方式

在全面调查研究之后发现施工现场自重湿陷性黄土比较厚，在经过单桩向承载力计算分析结果发现，桩径长度为0.6m单桩，其长度不能够低于50m；桩径为0.7m的单桩长度则是需要超过45m。在施工处理中在不考虑侧壁负摩擦阻力的情况下，桩长可以设定为35m，并在施工过程中选择素土桩、灌注桩结合的复合地基处理方式。桩基的布置方式是三角形，灌注桩的桩径为0.65m，长度为34m，布置方式为正方形[5]。

4.2.2 处理应用效果

在使用素土桩、灌注桩复合地基处理方式之后，对素土挤密桩的三角形中间位置土样开展取样试验分析，发现黄土的自重湿陷性被完全消除，地基土的湿陷性降低到了比较低的水平。与此同时，根据桩基检测结果分析发现，整个施工场地的钢筋混凝土灌注桩竖向承载标准数值为6500kN，完全满足整个工程的施工要求[6]。

根据以上分析发现，在大厚度湿陷性黄土区域开展建筑施工操作的时候，施工技术人员需要根据房屋建筑物的基本类型、施工场地的土壤特征来选择适合的地基处理方式，通过选择适合的地基处理方式有效提升地基土的强度，为整个工程的顺利施工奠定坚实的基础支持。

4.2.3 高层建筑地基处理

高层建筑就是高度超过12层的建筑。这类建筑对地基的压力大，但是在具体施工的过程中，如果应用单一化的施工手段对于安全性等相关要求难以更好地满足。在地基施工时，如果运用桩基法这种施工方式，由于大厚度湿陷性土壤自身结构的特点，在施工期间对侧壁产生阻力。所以其建筑施工方式不符合经济原则，近年来，已被经济合理施工方式所替代，其中这种施工方式主要是在地基施工的前期，先实施挤密，其中这主要针对的是大厚度湿陷性地基，减少土壤对侧壁的摩擦阻力，在此基础之上实施地基施工。

5 大厚度湿陷性黄土地基处理创新

在现有的大厚度湿陷性黄土地基处理方法基础之上还应积极的创新，但是在实际创新的过程中必须要符合国家建筑标准，由此保障工程项目的质量，而且更好满足了日益增长工作的需求量。对于有的建筑在建筑稳定性等方面具有较高的要求，所以在进行建设的过程中应有效的避免湿陷情况产生，或者是在加强对建筑场所选择的过程中将湿陷的黄土地区规避掉。在进行地基施工的过程中，应结合施工的相关要求，并根据施工的实际情况选取最适合的施工方法，进而使其达到预期的施工效果，还能减少项目资金的投入。

一般情况下在进行大厚度湿陷性黄土地基建筑的过程中，主要以复工加工方式为主，但是如果黄土厚度大不建议使用。这时在进行地基加工过程中应考虑运用其他的方法，如挤密法和预压法、振冲法等。如果上述的方式不适用，还应注重工程项目可行性这点并重新的进行考虑，切忌不可在无法保障地基安全性情况下加强施工的建设。在具体施工的过程中，必须要根据建筑性质来合理的选择合适的施工方案。并对建筑的各个方面加以分析，如建筑渗水性、结构、用途等方面，加强对合理施工方案的制定。在实际施工的过程中应考虑到各种突发情况，并有效的应对，结合施工的实际情况选择最有效的处理方式。具体的地基处理要有建筑等级，还应有针对性加强施工设计标准，在考虑湿陷性黄土影响下，采取有效的地基处理方式。尤其是填方区尤其要注意，在回填前应做好前期准备的工作，对回填地基有效处理，防止由于地基不均匀沉降从而产生安全隐患。除此之外，建筑物还应加强滑坡处理并全面落实。

6 结 语

综上所述，大厚度湿陷黄土在我国各个地区分布范围十分广泛，且不同地区所表现出来的特点不同。为了能够更好的处理各个地区的湿陷性黄土，需要相关人员根据当地建筑场地湿陷性的基本特点、湿陷等级、土体厚度、技术情况来选择适合的大厚度湿陷性黄土地基处理方法，旨在能够通过恰当的处理来保障地基的稳定、安全，从而更好的促进土地资源的开发利用。