張勇

（中鐵大橋局集團(tuán)第三工程有限公司貴廣南廣鐵路廣州樞紐工程第三項(xiàng)目部，廣東 廣州 510800）

三濕陷性黃土的判定及地基處理

張勇

（中鐵大橋局集團(tuán)第三工程有限公司貴廣南廣鐵路廣州樞紐工程第三項(xiàng)目部，廣東 廣州 510800）

文中分析了濕陷性黃土的判定及地基處理的研究現(xiàn)狀,提出了不同情況下的處理方法、方案確定及施工中需要注意的問題,并分析了濕陷性黃土地基處理技術(shù)與發(fā)展情況,可在實(shí)際工作中借鑒參考。

濕陷性黃土；判定；地基處理

1 前言

隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，對(duì)濕陷性黃土的判定和地基處理技術(shù)日益成熟，應(yīng)用范圍及領(lǐng)域越來越廣。不同的基礎(chǔ)對(duì)不同地基、土質(zhì)也有著不同的要求。濕陷性黃土地區(qū)在我國土地面積中占相當(dāng)大的比例，在這種土質(zhì)埋設(shè)基礎(chǔ)，對(duì)地基的處理有著特殊的要求。

2 濕陷性黃土的判定及地基處理

天然黃土在一定壓力作用下，受水浸濕后，土的結(jié)構(gòu)迅速破壞，發(fā)生顯著的濕陷變形，強(qiáng)度也隨之降低，這被稱為濕陷性黃土。濕陷性黃土為黃土的一種，濕陷性黃土分為自重濕陷性黃土和非自重濕陷性黃土兩種。濕陷性黃土地基的濕陷特性，會(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)物帶來不同程度的危害，使結(jié)構(gòu)物大幅度沉降、拆裂、傾斜甚至嚴(yán)重影響其安全和使用。世界上在中國、美國和前蘇聯(lián)濕陷性黃土分布面積較大。在我國，濕陷性黃土約為43萬平方公里，主要分布在黃河中游的甘肅、陜西、山西、寧夏、河南、青海等省區(qū)，地理位置屬于干旱與半干旱氣候地帶。鑒于此，在黃土地區(qū)修筑橋涵等結(jié)構(gòu)物應(yīng)對(duì)濕陷性黃土地基有可靠的判定方法和全面的認(rèn)識(shí)，能夠采取正確的工程措施，防止或消除它的濕陷性。

2.1 濕陷性黃土判定

濕陷性黃土地基中，自重濕陷性黃土地基和非自重濕陷性黃土地基在濕陷量大小，承載能力等方面也有較大差別，因此，對(duì)黃土是否屬濕陷性應(yīng)有統(tǒng)一的判定方法和標(biāo)準(zhǔn)。濕陷性黃土具有黃土的一般特征：1.呈黃色或黃褐色；2.呈松散多孔結(jié)構(gòu)狀態(tài)，天然剖面上具有垂直節(jié)理，含水溶性鹽（碳酸鹽、硫酸鹽類等）較多；3.以粉土顆粒為主，具有肉眼可見的孔隙；4.垂直大孔性、松散多孔結(jié)構(gòu)和遇水既降低或消失的土顆粒間的加固凝聚力。

現(xiàn)在，國內(nèi)外都采用濕陷系數(shù)δs值來判定，δs可通過室內(nèi)水壓縮試驗(yàn)測定，把保持天然含水量和結(jié)構(gòu)的黃土土樣，逐步加壓，達(dá)到規(guī)定試驗(yàn)壓力，土樣壓縮穩(wěn)定后，進(jìn)行浸水，使含水量接近飽和，土樣迅速下沉，再次達(dá)到穩(wěn)定，得到浸水后土樣高度hp',由公式可得：

其中：h0—土樣的原始高度（m）；

hp—土樣在無側(cè)向膨脹條件下，在規(guī)定試驗(yàn)壓力p的作用下，壓縮穩(wěn)定后的高度（m）；

hp'—對(duì)在壓力p的作用下的土樣進(jìn)行浸水，到達(dá)濕陷穩(wěn)定后的土樣高度（m）。

我國《濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范》按照國內(nèi)各地經(jīng)驗(yàn)采用δs=0.015作為濕陷性黃土的界限值，δs≥0.015 確定為濕陷性黃土，δs﹤0.015為非濕陷性黃土。濕陷性土層的厚度也是用此界限值確定的。黃土的濕陷系數(shù)δs與試驗(yàn)時(shí)所受壓力大小有關(guān)，《濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范》根據(jù)我國一般建筑物基底土的自重應(yīng)力和附加力發(fā)生的范圍規(guī)定，室內(nèi)壓縮試驗(yàn)確定δs時(shí)，浸水壓力取值：在基礎(chǔ)底面下10m以內(nèi)土層用200kpa；10m以下到非濕陷性黃土層頂面用上覆土層的飽和自重壓力（當(dāng)大于300kpa時(shí)仍用300kpa）。但當(dāng)基底壓力大于300kpa時(shí)，宜按實(shí)際壓力測定。

2.2 濕陷性黃土地基處理

對(duì)濕陷性黃土地基處理的目的就是改善土的性質(zhì)和結(jié)構(gòu)，減小土的滲水性、壓縮性，控制濕陷性的發(fā)生，部分或全部消除它的濕陷性。我們在明確地基濕陷性黃土層的厚度、濕陷性類型、等級(jí)等后，然后結(jié)合結(jié)構(gòu)物的工程性質(zhì)，施工條件和材料來源等，采取必要的措施，對(duì)地基進(jìn)行處理，滿足結(jié)構(gòu)物在安全、使用方面的要求。

濕陷性黃土地基的處理，在平常工作中我們總結(jié)有下：1.防止水浸濕地基。⑴整平地面，保持天然的排水條件；⑵在建筑物周圍修筑散水坡；⑶將表層土扒松、夯實(shí)，增加防滲性。2.加固地基，常用的方法有：⑴灰土或素土墊層。將基底以下濕陷性土層全部挖除或挖到預(yù)計(jì)的深度，然后用灰土（三分石灰七分土）或素土（就地挖出的粘性土）分層夯實(shí)回填，墊層厚度及尺寸計(jì)算方法同砂礫墊層壓力擴(kuò)散角θ對(duì)灰土用30°，對(duì)素土用22°。墊層厚度一般為1.0到3.0m，它消除了墊層范圍內(nèi)土的濕陷性，減輕或避免了地基因附加應(yīng)力產(chǎn)生的濕陷。⑵重錘夯實(shí)及強(qiáng)夯法。重錘夯實(shí)法就是運(yùn)用起重機(jī)械將重錘提高到一定高度然后重錘自由落下，如此重復(fù)夯擊地基，使其表層夯擊密實(shí)而提高強(qiáng)度，重錘夯實(shí)法能消除淺層的濕陷性。重錘夯實(shí)的有效深度與錘重、錘底直徑、落距及地質(zhì)條件有關(guān)。一般夯擊變數(shù)不宜超過8～12遍，否則應(yīng)考慮增加錘重、落距或調(diào)整土層含水量。強(qiáng)夯法是將一種較大的重錘從8m～12m高處自由落下，對(duì)較厚的松軟土層進(jìn)行強(qiáng)力夯實(shí)的地基處理方法，亦稱為動(dòng)力固結(jié)法。它的顯著特點(diǎn)是夯擊能量大，影響深度大。影響強(qiáng)夯有效深度的因素很多，有錘重和落距，還有地基土性質(zhì)，土層分布，地下水位以及其他有關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)等。強(qiáng)夯法施工前，應(yīng)先在現(xiàn)場進(jìn)行原位試驗(yàn)（旁壓試驗(yàn)、十字板試驗(yàn)、觸探試驗(yàn)等），取原狀土樣測定含水量、塑限液限，粒度成分等，然后在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行動(dòng)力固結(jié)試驗(yàn)或現(xiàn)場進(jìn)行實(shí)驗(yàn)性施工，以取得有關(guān)數(shù)據(jù)。強(qiáng)夯法在施工前后及施工過程中需進(jìn)行大量測試工作外，還有噪聲大，震動(dòng)大等缺點(diǎn)，不宜在建筑物或人口密集處使用。⑶石灰土或二灰（石灰與粉煤灰）擠密樁。用打入樁、沖孔或爆擴(kuò)等方法在土中成孔，然后用石灰土或?qū)⑹遗c粉煤灰混合分層夯填樁孔而成，用擠密的方法破壞黃土地基的松散、大孔結(jié)構(gòu)，達(dá)到消除或減輕地基的濕陷性。此方法適用于消除5～10m深度內(nèi)地基土的濕陷性。3.結(jié)構(gòu)措施。指結(jié)構(gòu)形式盡可能采用簡支梁等對(duì)不均勻沉降不敏感的結(jié)構(gòu)；加大基礎(chǔ)剛度使受力較均勻；對(duì)長度較大，體形復(fù)雜的結(jié)構(gòu)物采用沉降縫將其分為若干獨(dú)立單元等。4.優(yōu)先考慮選用非濕陷性黃土地基，它較經(jīng)濟(jì)和可靠。如確定基礎(chǔ)在濕陷性黃土地基上，應(yīng)盡量利用非自重濕陷性黃土地基，因?yàn)檫@種地基的處理要求比自重濕陷性地基低。5.預(yù)浸水處理。自重濕陷性黃土地基利用其自重濕陷的特性，可在結(jié)構(gòu)物修筑前，先將地基充分浸水，使其在自重作用下發(fā)生濕陷，然后在修筑。實(shí)踐證明這樣可以消除地表下數(shù)米以外黃土的自重濕陷性，地表數(shù)米以內(nèi)的土層往往因壓力偏低而仍有濕陷性，須再做處理。此外也應(yīng)考慮預(yù)浸水后，附近地表可能產(chǎn)生開裂、下沉而產(chǎn)生的影響。

3 結(jié)束語

濕陷性黃土地基處理不同于其它建筑工程，大部分地基處理方法的加固效果并不是施工結(jié)束后就能全部發(fā)揮，還需要在施工完成后經(jīng)過一段時(shí)間才能逐步體現(xiàn)出來，另一方面，每一階段的地基處理存在它的特殊性，這就要求在地基處理施工過程中和施工完成之后注意下面幾點(diǎn)：

3.1 在地基處理施工中，只了解如何施工是不夠的，還必須了解所采用處理方法的原理、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和質(zhì)量要求。

3.2 進(jìn)行施工質(zhì)量和處理效果的檢驗(yàn)，確保工程質(zhì)量。

3.3 作好監(jiān)測工作，以保證施工的正常進(jìn)行，通過觀察收集數(shù)據(jù)為下一階段的工作提供可靠的依據(jù)。

3.4 采用可行的檢測手段來檢驗(yàn)處理效果。

3.5 通過分析可獲得必要的參考值，可以驗(yàn)證設(shè)計(jì)，必要時(shí)進(jìn)行設(shè)計(jì)修改，也可通過分析獲得寶貴的經(jīng)驗(yàn)。

[1]周虹.三靈高速公路濕陷性黃土路堤基底強(qiáng)夯處理[J].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，2002-05-20.

[2]周嘉琳.濕陷性黃土砂夾層阻水減沉的三軸試驗(yàn)研究[J].陜西水力發(fā)電，1995-12-30.