关于湿陷性黄土地基处理方法的探讨

王志伟

(吕梁市建筑勘察设计院，山西 吕梁 033000)

引言

我国湿陷性黄土土质分布区域很广，以宁夏、山西、陕西、甘肃大部分地区与河南省西部为主要分布地带。在上述内容外，我国新疆、辽宁、青海、山东、河北和内蒙古自治区的部分地区同样存在黄土地质结构，但不连续。是工程建设期间比较常见的一种特殊性岩土。按照建筑工程实践对施工中常用地基处理方法要求，在应用过程中对现存问题展开简单论述，对同类型建筑工程地基处理具有关键性的指导作用。

1 黄土区域分布概况

黄土为第四世纪期间形成的一种陆相淡黄色粉砂质土状堆积物。在世界上分布相当广泛，它广泛分布于北半球中纬度干旱和半干旱地区，占全球陆地面积的1/10，我国黄土地域范围较广，同时厚度较大，居于世界之最，黄土总面积一度达到了63.5万km2，是全国土地总面积的6%。单独从地理位置进行分析，部分黄土层实际厚度已经达到了50m～200m之间，其中以陕北地区和陇东位置的局部地区为最，其中陕北以及陇东的局部地区黄土厚度高达150m，同时陇西的部分地区则超过了200m。从具体角度进行分析，这些黄土地质大体分布在陕西、山西、宁夏、甘肃以及河南省西部。此外，我国辽宁、青海、新疆、山东、河北以及内蒙古地区的部分区域同样存在这种地质。其中华北地区的黄土高原是世界上规模最大的黄土高原。

2 黄土特性

黄土为最新地质时期(即距今200万年左右的地球第四纪时期)形成的一种土状堆积物，以黄色为主，也有褐黄色、灰黄色，其性质大多较为疏松、特殊。比较典型的黄土呈现黄灰色或者棕黄色，主要由尘土以及粉沙细粒共同组成，并且质地比较均匀，用手搓之即可成为粉末，其含多量钙质以及黄土结核，体系中多孔隙，存在显著的垂直节理，并且无层理可循，处于干燥状态时较坚硬，如果被流水浸湿，则会出现剥落或者遭受侵蚀作用，严重的还会引发生崩塌现象。因此，在黄土地区开展各种工程建设时需要保持高度注意，如果对建设区域内的黄土特性不够了解，不仅会导致工程建设出现问题，还造成非常严重的经济损失和生态破坏。所以，黄土特性早已引起相关科学工作者以及专业工程技术人员的高度注意，在经过很长一段时间的研究后，将黄土主要特性归纳整理为含水量较少、结构疏松孔隙大、层理不明显、抗水性弱、透水性较强五个方面。

3 工程实例

我国工程界发展速度不断加快，自解放后，对湿陷性黄土有了进一步的正确认知，分别在1966年、1978年、1990年、2004年、2018年间制定出《湿陷性黄土地区建筑标准》，简称：“66黄土规范”“78黄土规范” “04黄土规范”以及目前正在使用的“18黄土标准”，对部分湿陷性黄土地区进行工程设计方案制定及地基处理具有规范和指导效果。

3.1 灰土挤密桩加钻孔灌注桩处理湿陷性黄土地基的应用

山西省吕梁市柳林县某煤矿预计在山顶上修建一栋50m高的井塔，该井塔长为36，宽度为16m，场地地基土设有深度为22m的自重湿陷性黄土结构，该结构的湿陷等级标准为Ⅲ级，做出的湿陷评价结果为严重，塔体总重量为20 000t，该建筑物场地地基在50m深为粉土层，主体结构采用混凝土框架剪力墙结构，该工程是井下设施及设备的主要运送通道，因此对井塔地基处理极为重要。为了处理地基土的湿陷性，同时提高地基的承载力，建设单位基建处邀请了省、市等勘察设计单位的专家完成探讨工作，针对该工程的建设地基处理方案设计可行性进行深入的研究，经过系统分析后发现，在保证安全和降低造价并在提高单桩承载力和消除地基湿陷性基础上，最后一致认为先采用灰土挤密桩对地基的湿陷性进行处理，湿陷性处理后采用混凝土钻孔灌注桩提高单桩承载力，目前该工程已竣工并投入使用已近10年，一直运行正常。

3.2 灰土挤密桩和素土挤密桩法处理湿陷性黄土地基的应用

灰土挤密桩和素土挤密桩法适用于处理地下水位以上的粉土、黏性土、素填土、湿陷性黄土等地基，可进行妥善处理的地基实际深度在3m～15m之间。当地基土的含水量大于24%、饱和度大于65%时，不宜选用灰土挤密桩法或素土挤密桩法。

吕梁市离石区某工程在勘察时主要地层为第一层：湿陷性黄土层，该层厚为10.5m～11.8m；第二层为粉土层，该层厚为3.6m～4.9m；层底埋深为15.3m～16.2m；第三层为卵石层，最大勘察深度入该层2.1m未穿透该层，勘察期间未见地下水。该工程地基为自重湿陷性黄土，湿陷等级为Ⅲ级，湿陷评价为严重，湿陷深度为10.5m～11.8m，该工程为地下1层地上6层住宅楼，拟建建筑基底压力为140kPa，为提高地基土承载力，部分消除地基土的湿陷性，经勘察、设计、建设单位协商一致同意采用灰土挤密桩法进行地基处理，桩孔宜按等边三角形布置，桩孔之间的中心距离为桩孔直径的2～2.5倍，桩孔填料可采用2∶8灰土，桩间土经成孔挤密后的平均挤密系数不应小于0.9，第二层卵石层可作为桩端持力层。在桩基检测合格后宜在桩顶标高以上应设置300mm～500mm厚的2∶8灰土垫层，压实系数不小于0.95。工程自完工投入使用至今已有八年，经沉降观测和使用情况综合分析，该工程地基处理效果较好。

4 对湿陷性黄土地基处理方案的设计方法分析

4.1 优化设计方案

我国在解放后，关于湿陷性黄土地基处理方面的实践已经持续了几十年的时间，具体的操作方法很多，在经过归纳整理后的基本思路主要为下述两种设计方案。

(1)基本消除或已经部分消除工程基础固有土层结构中的湿陷性。常用方法主要有垫层法、挤密桩、强夯法。当自重湿陷性黄土层厚度深厚(厚度大于10m，自重湿陷量的计算值不小于500mm)时，常用办法为预浸水处理法。这种类型的处理办法需要通过工程施工措施，对目标区域的湿陷土层加以妥善处理，充分改善土壤结构以及基本特性，借此达成消除湿陷性的效果。缺点为：耗时长，影响工期。优点为：施工便利，费用低。

(2)保证建筑物基础结构的隔水层有效，保证基础湿陷性黄土地基不会被浸水，借此达到防止地基湿陷的效果。比较常见的隔水材料为：灰土、油毡或者各种类型的PVC和PE膜。该方法对基础承载力提出的强度要求不高，如，供水管床、游泳池、渠道等工程中比较适用。

4.2 分析区域，采取适宜的措施

由于湿陷性黄土地基具有高含水量和多孔结构，在一定的湿度范围内，其内部的水分会随着水的渗透进入到土体中，使土壤的孔隙率降低，从而导致土体的抗剪强度下降，进而影响了稳定性，最终造成了湿陷变形。因此在对湿陷性研究过程中，要根据不同的地区采取相应的处理措施，以保证地基的稳定性能。

(1)对于黄土地基来说，如果是有水的地方，就可以采用干式压实技术来进行处理，要注意的是，在施工的时候不能破坏地面的基础设施，否则会出现渗漏的情况。(2)有地下水的区域，就要考虑是否需要对其进行加工后在进行处理，因为这样的方法不仅成本低，而且效果也比较好所以一般都使用这种方法。(3)当在无水源的地方时，要先把水抽干，再将其中的一部分水资源抽出来，然后再利用。

4.3 回弹模量的构建

回弹模量是指混凝土在施工过程中，由于外界环境的影响而产生的强度变化，其值与工程的实际情况相吻合，因此需要对其进行严格的控制和管理。

在对湿陷性黄土地基处理的时候，要根据不同的地区和土壤类型来确定具体的回弹模量，一般是以灰土的厚度为基础，同时还要结合当地的气候条件来制定相应的回弹模度，从而保证地基的稳定性以及抗震性能。对于粉煤灰碎石来说，本身的含水量较低，所以在对粉煤灰碎石处理时，要将粉煤灰的含水率降低，并且要确保水泥的质量达标，这样才能使其能够更好的被应用到建筑中。但是如果不按照规定的标准来实施，就会导致出现严重的问题而无法避免事故的发生。

4.4 湿陷性黄土地基压实

对湿陷性黄土地基进行处理时，要先将干粉和含水率分别计算，然后再将其与干粉的比值加到同一个标准中，这样可以使其具有相同的含水量，并且在使用过程中，要保证在一定的范围内不会出现裂缝。

对于湿陷性黄土地基处理的具体操作，主要是通过以下两种方式来实现的:第一，对施工材料的选择以及填缝工作。第二，对工程的实际情况，比如，现场条件等。针对施工环境的影响，首先需要注意的是，如果是在潮湿的天气下，那么就会导致土壤的性质发生改变，从而使其变得更加的不稳定，所以说，为了避免这种问题的产生而采取的措施就是，当遇到了恶劣的气候状况，就应该采用砂石层或者砂砾层，而不仅是把它作为一种填充的材料来对待。

4.5 基坑施工质量控制

为了保证湿陷性黄土地基工程的顺利进行，需要在施工前，对施工现场的环境情况以及水文条件等因素充分的了解和掌握，从而制定出合理的施工方案，并在实施过程中严格的监督和管理。

首先，对施工材料的选择与使用重视。如果所选的建筑材料质量达不到要求，则会影响到后期的建筑工作，所以要根据实际的具体需求来确定合适的原材料;其次，对于混凝土的浇筑，要注意浇筑的厚度、振捣的时间、振捣的次数等，同时还要做好相应的保护措施，避免出现渗漏的现象;最后，对施工人员的操作能力与技术水平的提高也十分重要，因为他们的专业素质直接关系着整个项目的进度问题，因此必须加强相关的培训教育，不断提升施工人员的技能素养，使其能够更好的完成项目的建设。(1)干粉量:在湿陷性黄土地基处理过程中，干粉量是影响其稳定性的重要因素，在不同的工程条件下，对湿陷性黄土的干粉含量的要求也是不尽相同的。(2)黏聚力:黏聚力的大小会直接决定着施工的难易程度，所以要选择合适的粘结剂，一般情况下，黏聚力大的材料可以使其具有较高的抗压强度，但也不能过大，否则会使其变形能力降低，并且还会导致软化点的产生。(3)初始含水量:含水率的高低和水分的多少都有关系，如果含水率过低，则会造成吸胀性能的下降和抗渗的丧失等问题，因此要根据实际的环境来确定最佳的含水率，同时还要考虑到当地的温度、湿度以及土壤的盐度等，从而保证最终的效果。(4)混凝土的龄期:对于建筑的结构来说，随着时间的推移，裂缝的出现将会变得更加严重，而当裂缝的宽度达到一定的范围时，就需要使用水泥砂浆来修补，但这种方法会造成混凝土结构的破坏，因此要在施工之前进行现场试验，以保证其质量。(5)湿陷性:黄土地基是由水泥、砂等材料组成的复合地基体。不同土质条件下可表现出不一样强度和性质。

4.6 黄土地基沉降的评估

对黄土地基进行沉降的评估工作主要是为了确定是否能够满足工程的要求以及能否达到预期的效果和质量。

在对其进行评估的过程中，需要注意的是，要将实际的情况考虑在内，不能仅仅只注重表面的形式而忽略了它的内在价值。在对其进行评估的时候要将理论与实践相结合，这样才能保证所得到的结果更加的准确可靠。对于黄土的性质来说，它是由水的含量、含水量和土壤的物理特性共同决定的；而水分的流失则会导致水的渗出，从而造成的损失就是水的渗出。所以说，在对其进行评价的时候应该将这三个因素综合起来，然后再做出相应的处理方法。含水量的测定:由于湿陷性的地面会出现一定的下沉现象，因此可以通过测量含水率来判断地表的干陷程度。

4.7 湿陷性黄土地基的综合治理

由于黄土地基本身的性质以及自身的复杂性，使得其在处理湿陷性黄土时，需要采取不同的措施来进行处理，以达到最大程度的减少对环境的破坏作用。

(1)对于湿陷性的黄土地基，首先要选择合适的材料来提高它的抗压能力，因为如果使用了不适合的材料就会导致水的渗透率变小，进而影响到周围的建筑物或者是人们的生活质量。因此在选用建筑材料的时候，一定要严格把关，保证它的强度和稳定性，避免出现裂缝等情况。

(2)在对建筑的设计过程中，要考虑到当地的气候条件，比如，温度、湿度，这样可以使工程的造价得到降低，同时也能有效的防止水的渗漏，从而使建筑工程的整体性能得以提升。

(3)在施工的过程中，为了确保能够满足建设的要求和经济的发展水平，必须加强对后期的维护工作，尤其是一些大型的项目会产生大量的工程废渣，所以应该做好相应的保护措施，以免造成不必要的浪费与损失。

5 结 语

综上所述，实际应用过程中需要针对地质条件、地基土质特性和地基结构的区别完成处理方案的选择工作，以此保证经过处理后的工程地基具备足够强度的承载力，能够满足建筑变形条件的建设要求。但是，无论选择哪种方式，均需要保持足够严密的质量控制，才能够获得更为优质的建设效果。