楊錦行

一、濕陷性黃土的概念與分布

黃土是在干旱或半干旱氣候條件下形成的多孔性具有柱狀節(jié)理的黃色粉性土，是一種常見(jiàn)的特殊地基。在我國(guó)分布范圍很廣，北始于陜西白于山，河北燕山，南至于甘肅岷山、陜西秦嶺和河南熊耳山、伏牛山，自北而南呈戈壁、沙漠、黃土逐漸過(guò)渡;西起祁連山，東至太行山，包括黃河中下游的環(huán)形地帶。其中屬黃河中游的黃土高原地區(qū)分布最為集中、面積最大、厚度最深，是我國(guó)黃土分布的中心，主要集中在甘肅、陜西和山西省的大部分地區(qū)，分布面積占全國(guó)黃土面積的72%以上，最大深度達(dá)到200m以上，且大部分黃土具有濕陷性。這些黃土在天然含水量情況下一般呈堅(jiān)硬或者硬塑狀態(tài)，但遇水浸濕后，在上覆土的自重應(yīng)力作用下，或者在上覆土的自重應(yīng)力與外荷引起的附加應(yīng)力的共同作用下，土的結(jié)構(gòu)迅速破壞并產(chǎn)生顯著附加下沉，我們把這類黃土稱為濕陷性黃土。按照土體承受的作用力，通常又把前者稱為自重濕陷性黃土，后者稱為非自重濕陷性黃土。

二、黃土濕陷性的判定

黃土是否具有濕陷性，以及濕陷性的強(qiáng)弱程度如何，應(yīng)按原狀試樣在某一給定的壓力作用下土體浸水后的濕陷系數(shù)δs來(lái)衡量。按照濕陷系數(shù)的大小，黃土濕陷性評(píng)價(jià)為：當(dāng)δs<0.015時(shí)，為非濕陷性黃土;當(dāng)δs≥0.015時(shí)，為濕陷性黃土。而黃土濕陷的類型則由自重濕陷量△zs來(lái)判定，當(dāng)△zs≤70mm時(shí)，定為非自重濕陷性黃土;當(dāng)△zs>70mm時(shí)，定為自重濕陷性黃土。按照濕陷量的計(jì)算值，濕陷性黃土的濕陷性可劃分為Ⅰ（輕微）、Ⅱ（中等）、Ⅲ（嚴(yán)重）、Ⅳ（很嚴(yán)重）四個(gè)等級(jí)。

三、濕陷性黃土地基處理的方法

濕陷性黃土地基處理的主要目的是為了消除黃土的濕陷性，但往往同時(shí)也提高了黃土地基的承載力。常用的地基處理方法有以下幾種：

1、墊層法

墊層法根據(jù)選用的材料類型，可分為黏性土墊層法和灰土墊層法。粘性土墊層法是最為常用的地基處理方法，具體做法是將基礎(chǔ)下的濕陷性土層全部或者部分挖出，再將基坑用就地挖出的粘性土分層回填夯實(shí)。工程實(shí)踐表明，采用整片土墊層法處理濕陷性黃土地基，施工工藝簡(jiǎn)單，處理效果好，機(jī)械作業(yè)工期短?；彝翂|層法是將石灰與濕陷性黃土按照特定的比例混合均勻，然后分層鋪設(shè)并夯實(shí)。此法施工簡(jiǎn)便，工程造價(jià)低，質(zhì)量指標(biāo)易控制。按照基地處理要求科學(xué)合理選用，如果僅要求消除地基下濕陷性黃土的濕陷量時(shí)，可考慮采用土墊層進(jìn)行處理;如果同時(shí)要求提高墊層的承載力和水穩(wěn)定性時(shí)，則須考慮采用灰土墊層進(jìn)行處理。

2、土樁或者灰土樁法

用機(jī)械、人力或者爆擴(kuò)等技術(shù)成孔后，再以最優(yōu)含水量的素土或者灰土回填，并分層夯實(shí)成樁的方法，稱為土樁或者灰土樁法。該法的處理深度一般為5～15m。土樁或者灰土樁法適用于地下水位以上且土的飽和度sr<65%的濕陷性黃土地基。如果僅僅是為了消除地基土的濕陷性，可考慮使用土樁;但如果要求同時(shí)提高地基承載力，則往往使用灰土樁。

3、強(qiáng)夯法

強(qiáng)夯法是利用機(jī)械設(shè)備將幾十至上百噸的重錘起吊到一定高度處后讓其自由落體，對(duì)土體進(jìn)行反復(fù)動(dòng)力夯擊，使土體迅速固結(jié)，降低其壓縮性，消除其濕陷性，達(dá)到提高其強(qiáng)度的目的。強(qiáng)夯法具有施工簡(jiǎn)單、效率高、工期短，對(duì)黃土濕陷性消除的深度較大等優(yōu)點(diǎn)，缺點(diǎn)是施工噪音大，公害顯著，單位面積夯擊能量小。

4、重錘夯實(shí)法

重錘夯實(shí)法是將20～30kN重的夯錘以4.0～6.0m的落距對(duì)天然地基表面進(jìn)行反復(fù)夯擊，在夯實(shí)層的范圍內(nèi)，土中孔隙減少，其物理、力學(xué)性質(zhì)獲得顯著改善，并使得地基承載力得到提高。采用重錘夯實(shí)法，一般可消除1.0～2.0m深度內(nèi)黃土的濕陷性。

5、夯坑基礎(chǔ)法

夯坑基礎(chǔ)法是將與基礎(chǔ)形狀相同的重錘沿導(dǎo)向架提升到3～8m的高度，然后自動(dòng)脫鉤下落錘擊地基，形成深度為0.6～3.0m的錘形夯坑，再在坑內(nèi)布置鋼筋、澆筑混凝土，形成夯坑基礎(chǔ)的一種方法。由于這種施工工藝在處理地基的同時(shí)形成了基坑，省去了開(kāi)挖基坑和立模板的工序和材料，故省工、省時(shí)、省料。

6、預(yù)浸水法

預(yù)浸水法是在修建建筑物前預(yù)先對(duì)濕陷性黃土地基進(jìn)行大面積浸水，使土體在飽和自重應(yīng)力作用下發(fā)生自重濕陷，產(chǎn)生壓密，從而達(dá)到消除全部黃土層的自重濕陷性和深層土層的外荷濕陷性的目的。具有操作簡(jiǎn)便，處理范圍廣、深度大等優(yōu)點(diǎn)，是一種比較經(jīng)濟(jì)有效的處理方法。但該方法的缺點(diǎn)是用水量大，工期長(zhǎng)。

7、鉆孔夯擴(kuò)樁擠密法

鉆孔夯擴(kuò)樁擠密法又稱為孔內(nèi)強(qiáng)夯法、渣土樁法、深層孔內(nèi)夯擴(kuò)樁法。他是先成孔，再向孔內(nèi)分層回填建筑垃圾、渣土、素土或灰土，然后利用尖底或者弧形底錘以較高的落距向孔內(nèi)夯擊，錘底以輻射狀近似半橢圓球形分布的動(dòng)應(yīng)力沖擊擠壓土體，從而加強(qiáng)土體，在消除土體濕陷性的同時(shí)提高地基的承載力。鉆孔夯擴(kuò)樁擠密法對(duì)地基的處理深度較深，可達(dá)20m左右，且無(wú)地下水位的限制。由于該法可將地基處理和消納建筑垃圾（或渣土）相結(jié)合，因而是一種經(jīng)濟(jì)、有效、環(huán)保的地基處理方式。

8、樁基礎(chǔ)法

樁基礎(chǔ)法處理地基的機(jī)理是采用挖孔、鉆孔等方法穿越濕陷性黃土層成樁，使上部荷載通過(guò)樁尖傳到下部的持力層中去，這樣即使地基受水浸濕也不會(huì)發(fā)生濕陷，是一種比較傳統(tǒng)的基礎(chǔ)形式。常用的有靜壓樁、打入式預(yù)制樁和就地灌注樁。在濕陷性黃土地區(qū)，采用打入式預(yù)制樁時(shí)，一定要選擇可靠的持力層，而且要考慮黃土在天然含水量時(shí)對(duì)沉樁的摩阻力較大，尤其當(dāng)黃土中還有一定數(shù)量的鈣質(zhì)結(jié)核時(shí)，沉樁較為困難，甚至達(dá)不到預(yù)定標(biāo)高。樁基礎(chǔ)法安全可靠，施工速度較快，即使在地基浸水時(shí)也能確保不發(fā)生濕陷事故，但其缺點(diǎn)是耗用鋼材、水泥較多，造價(jià)較高。

四、濕陷性黃土基地處理在水利工程建設(shè)中的應(yīng)用

近年來(lái)，濕陷性黃土地基處理在水利工程建設(shè)中已被廣泛使用，取得了良好的效果，有了一定的施工經(jīng)驗(yàn)。近兩年比較典型的案例有慶陽(yáng)市馬蓮河水利樞紐工程和鹽環(huán)定揚(yáng)黃續(xù)建甜水堡調(diào)蓄引水工程。馬蓮河水利樞紐工程是國(guó)家172項(xiàng)重大水利工程之一，其主要建設(shè)內(nèi)容賈咀水庫(kù)和硯瓦川水庫(kù)地質(zhì)條件基本類似，壩線處河道主河床巖石出露，兩側(cè)覆蓋層較薄，為河漫灘和一級(jí)階地，主要由Q4黃土和第四系全新統(tǒng)河流沖洪積物組成，左右岸均為馬蘭黃土和離石黃土。Q4黃土、馬蘭黃土和離石黃土上部均具有濕陷性，且均為自重濕陷性黃土，厚度分布不均，在10m～39m不等，濕陷性具強(qiáng)～輕微不同等級(jí)。鑒于濕陷性黃土范圍及厚度均不大，地基處理設(shè)計(jì)中將兩岸的濕陷性黃土全部挖除，同時(shí)將河漫灘和一級(jí)階地全部挖除，從根本上消除了黃土的濕陷影響。甜水堡調(diào)蓄引水工程是鹽環(huán)定揚(yáng)黃續(xù)建項(xiàng)目中新謀劃建設(shè)的一座調(diào)蓄引水工程，其壩址區(qū)黃土具有輕微～中等濕陷性，濕陷等級(jí)為Ⅰ級(jí)（輕微）非自重濕陷～Ⅱ級(jí)（中等）自重濕陷，濕陷深度為4～6m，最大深度10.3m，根據(jù)黃土濕陷性及工程經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)將基地以上黃土挖除，基底以下采用強(qiáng)夯等工程措施進(jìn)行處理，以消除黃土的濕陷影響。

（作者單位：745000甘肅省慶陽(yáng)市水利工作總站）