浅析湿陷性黄土地基处理方法

郝一陈

山西省交通规划勘察设计院有限公司（030032）

0 前言

在经济建设不断取得新成果的今天，人们对基础设施的要求越来越高，无论是建筑工程还是公路工程乃至于一些特殊的水利水电工程等，都直接影响着人们的生活质量，因此必须考虑到各种特殊条件下的问题，保证这些工程设施的质量安全。湿陷性黄土是一种下沉性的不稳定土壤，不能为工程提供足够的承载力，在我国山西省、陕西省、甘肃省等大部分地区都有分布。对湿陷性黄土地基处理方法进行研究，具有一定的现实意义。

1 湿陷性黄土地基概述

湿陷性黄土是一种比较特殊的土壤，大致可以分成两种类型:一是黄土在降水作用下受到上层土壤结构的压力而发生下陷问题，这种黄土可称为自重湿陷性黄土；另一种是在仅受到自重作用时不会发生下陷、在受到自重和外力的共同作用时发生下陷的黄土，这种可以称之为非自重湿陷性黄土。相比于常规的土壤而言，湿陷性黄土比较特殊。具有湿陷性黄土的地区往往是温带大陆性气候，终年干旱少雨，温度较高，水分蒸发量非常大。在水分不断蒸发的过程中，土壤中的盐分会随之渗出地面并凝结成型，此时在大规模降水的影响下，黄土本身的黏合力远远不足以保证其稳定性，就可能会发生黄土湿陷。在人类活动越来越频繁的今天，城市生活管道漏水、地面积水、生产和生活用水渗入等问题也开始成为黄土湿陷的影响因素，这从一定程度上加大了湿陷性黄土的处理难度。

黄土湿陷性的成因比较复杂，而主要的决定性因素在于[1-3]:第一，湿陷性黄土的形成离不开水分大量蒸发，干旱地区和半干旱地区特殊的气候条件是湿陷性黄土出现在西北地区的原因。第二，黄土缺水，在水分润湿以后会形成增厚水膜进入黄土颗粒物质之间，进而导致黄土的下陷。第三，黄土的含水率比较低，承担的自重和外部作用力比较大，超出了黄土本身的承载能力，会导致湿陷性黄土的出现。在了解湿陷性黄土成因的基础上，对湿陷性黄土地基处理方法进行探讨，具有一定的积极作用。

湿陷性黄土地基的特征比较明显，可能会给建筑物、公路工程等造成质量风险，导致严重的建筑物沉降、开裂、歪斜问题，甚至可能会导致一定的安全风险，因此在涉及到湿陷性黄土地基的项目工程中，必须要严格对湿陷性黄土地基处理方案进行细化，确保工程万无一失。

对湿陷性黄土地基进行处理，能够让该区域的土壤结构更加稳定，降低黄土本身的渗水能力，避免其在大规模降水或地下水影响下发生湿陷问题，在有必要的情况下可同时采取多种处理方法，避免黄土结构在构造物建成后发生大规模沉降，降低建筑物安全及质量风险。黄土地区的工程必须先判断湿陷性黄土地基的湿陷性等级，然而在实际的工程中我国黄土地区的土料可选择性并不高，因此必须采取适当的措施对湿陷性黄土地基进行有效处理，从根本上降低湿陷性黄土地基导致的质量风险。

2 湿陷性黄土地基处理方法

我国黄土地区大范围存在湿陷性黄土地基，确实给工程带来了质量隐患。通过对湿陷性黄土地基的形成原因、结构特点、不良影响进行细致分析，明确了湿陷性黄土地基的处理办法。以下几方面措施能够有效提升湿陷性黄土地基处理效果。

2.1 强夯法

强夯法适用于处理碎石土、砂土、低饱和度的粉土与黏性土、湿陷性黄土、杂填土和素填土等地基。根据其作用机理也可以称之为动力固结法，其主要是通过将重量在100～400 kN 不等的重物吊起，从6～40 m 的高空自由落下，从而让湿陷性黄土地基承受巨大的冲击力，达到加固土壤结构的效果。一般情况下可以在不饱和黏性土地基的加固中发挥作用，除了能够保证湿陷性黄土地基得到有效压缩，还能够起到优化湿陷性黄土抵抗液化能力的作用，避免湿陷性黄土地基在后续的施工应用中发生严重不均匀沉陷[4]。

在利用强夯法进行湿陷性黄土地基处理的过程中，设计人员应该结合实地情况，对重锤的夯击能、时隔间距、所需加固深度等进行准确判断，并在此基础上确定强夯法处理湿陷性黄土地基的具体方案，从而保证湿陷性黄土地基的处理效果。在应用强夯法处理湿陷性黄土地基以后，黄土地基的承载力能够提升2～5 倍。强夯法具有比较突出的应用价值，同时其还具有成本低、效率高、应用难度低等一系列优势，值得进行实践应用。

2.2 预浸水法

湿陷性黄土地基的处理难度比较大，除了强夯法之外，预浸水法也是比较常见的一种处理措施，能够利用水分对黄土地基进行浸湿，让湿陷性黄土地基结构在自重作用下事先进行沉降，从而弥补其缝隙过大、压实度过低的欠缺。一般情况下，预浸水法可以在黄土厚度和湿陷性系数较大的地基处理中发挥作用。借助预浸水法处理以后的湿陷性黄土地基更加稳定。但预浸水法的应用也有一定的风险，如果不能准确控制用水量等，就可能导致湿陷性黄土地基大规模开裂和下沉，因此在应用预浸水法处理湿陷性黄土地基时，务必要合理控制水分用量，一般用水量可控制在5 t/m2左右[5-6]。

2.3 精选混凝土原料

混凝土材料是湿陷性黄土地基处理中最重要的一种材料，其性能直接决定了湿陷性黄土地基处理效果，因此设计人员必须根据本地区实际情况，选择质量和性能过硬的原材料，确保湿陷性黄土地基凝结强度和荷载能力等。水泥是混凝土原材料当中的重中之重，决定了混凝土最后的强度，但是目前市面上常见的水泥存在安定性过低的问题，其中的氧化钙含量过高，水化速度非常慢，即使表面硬化其内部也依旧进行水化作用，进而给湿陷性黄土地基结构的稳定性造成不良影响，甚至可能导致地基结构表面出现开裂等问题。

另外，需要考虑到混凝土中的有机物与含泥量指数，避免有机物与含泥量给混凝土结构的密度造成负面影响，确保混凝土结构能够在湿陷性黄土地基处理中发挥应有的作用。务必在确保各个原材料质量准确无误的基础上，对混凝土材料的配置比例进行合理控制，确保混凝土结构的稳定性，避免因原材料投放顺序、投放数量不合理导致结构性能出现问题，确保湿陷性黄土地基处理有效性[7-8]。

2.4 深层搅拌桩法

深层搅拌桩技术是湿陷性黄土地基处理中最具应用价值的一种方法，能够在湿陷较轻且含水量丰富的黄土地基处理中发挥作用。根据实际情况，深层搅拌桩技术可以分成干法施工和湿法施工两种。干法施工指的是在黄土深层搅拌过程中喷固化材料，湿法施工则是将混凝土砂浆注入黄土，二者都具有保证湿陷性黄土地基稳定性的效果。究其原理主要是利用固化剂或混凝土砂浆提升黄土结构内部的黏合度，从而让黄土结构整体的强度和支撑力得到提升。和其他的湿陷性黄土地基处理方法相比，深层搅拌桩技术具有更突出的处理效果，且不会产生水资源浪费、噪声污染等环境问题，因此得到了越来越多的认可。在应用深层搅拌桩技术的过程中，需要根据黄土地基的实际情况判断其含水率，并据此确定选用干法施工或湿法施工。

通常在黄土地基的含水量大于30%的基础上，才能选用干法施工模式，将处理好的固化剂以粉末形式喷射到黄土结构中去，从而确保加固效果。在湿法施工中，需要借助设备将配制好的混凝土砂浆注入黄土地基，这个过程比较复杂，稍有不慎可能出现桩体中心固化不完全的问题。为了规避这个问题，需要对混凝土材料进行有效控制，并保证注浆速度等，避免将可能存在的质量问题。

2.5 挤密桩法

挤密桩法也在湿陷性黄土地基处理过程中扮演着重要角色，一般适用于含水率保持在14%～22%的黄土地基，具有比较可观的应用效果。在正式施工之前，需要对本次待处理的湿陷性黄土地基情况进行分析，确认其含水率是否符合挤密桩法应用标准，然后可确定具体的打孔方案，在方案中注明回填土的种类和要求等，确保挤密桩法能够发挥应有的作用。

挤密桩法主要是利用桩体和桩孔之间的挤压效果加固黄土地基，从而达到提升湿陷性黄土地基稳定性，因此应避免透水性材料掺入回填土，导致湿陷性黄土地基大规模沉降的风险。在桩体顺利入孔后对沉管进行振动或捶打，使之发挥应有的挤压作用，从而保证湿陷性黄土地基处理效果。

2.6 化学加固法

化学加固法在湿陷性黄土地基处理中也有应用，主要可以分成碱液加固法和单液硅化法两种。碱液加固法主要是利用氢氧化钠溶液和黄土中金属离子的反应，达到加固黄土地基的效果，经过反应后可在土壤中形成大量金属化合物，能够自动进行胶结等，对提升湿陷性黄土地基的强度有一定的积极作用。单液硅化法更加简单，主要是利用硅酸钠溶液的特性，使之在与黄土中的物质进行反应后，达到提升湿陷性黄土地基强度的效果，在地下水水位比较低的黄土区能够发挥不可替代的作用。

3 结语

随着湿陷性黄土地区建筑工程、公路工程等建设的大力发展，为保障工程建筑的安全稳定性和可靠性，应提高对湿陷性黄土地基的消除处理技术水平，不断改进和完善处理方法，科学合理地设计处理措施，有效消除黄土地基的湿陷性，增加地基良好的承载力和可靠性，避免湿陷性黄土对地基上的构筑物造成危害。在地基处理工作中，应根据湿陷性黄土地基的特点，在满足工程建设要求的前提下，选择适宜的处理方案，严格控制处理过程中的注意事项和要求，避免使用不科学、不合理的处理手段，确保湿陷性黄土地基处理方案的正确性和有效性，为我国湿陷性黄土地区项目工程的开发和建设提供有力的保障。