淺析濕陷性黃土地基處理

姚乃怡

（西部建筑抗震勘察設計研究院 710054 西安）

一. 濕陷性黃土的定義

    我國地域遼闊，從沿海到內陸，由山區到平原，分布著多種多樣的土類。某些土類，由于不同的地理環境、氣候條件、地理成因、歷史過程、物質成分和次生變化等原因，而各具有與一般土顯然不同的特殊性質。當其作為建筑物地基時，如果不注意到這些特性，就會造成事故。人們把具有特殊工程性質的土類叫做特殊土。各種天然形成的特殊土的地理分布，存在著一定規律，表現出一定的區域性，所以有區域性特殊土之稱。我國區域性特殊土主要有濕陷性黃土、軟土、膨脹土、紅粘土等。其中濕陷性黃土主要分布在陜北、關中地區，以及甘肅、山西、河南、寧夏、青海等地區。其中甘肅和陜北地區自重濕陷性黃土分布廣泛，濕陷性黃土厚度通常大于10m，地基濕陷性等級為Ⅲ和Ⅳ級。

    濕陷性黃土是黃土的一種，屬于一種特殊土，它的特殊性主要表現在它的結構性，欠固結性和濕陷性三方面，其中濕陷性表現在該類土具有較大的孔隙率和較小的干密度，在天然濕度下其壓縮性較低，強度較高，但遇水浸濕時，土的強度顯著降低，在自重壓力或基底附加壓力作用下會產生濕陷變形，是一種下沉量大，下沉速度快的失穩性變形，對建筑物危害相當大。

    黃土是否具有濕陷性，以及濕陷性的強弱程度如何，用濕陷系數δs來判斷，濕陷系數δs由室內壓縮試驗測定。δs=hp-hp’/ho

    hp為在壓縮儀中將原狀試樣逐級加壓到規定的壓力p，等壓縮穩定后測得的試樣高度，hp’為加水浸濕下沉后的高度，ho為土樣的原始高度。δs＜0.015時,定義為非濕陷性, δs≥0.015時,定義為濕陷性。

    當自重濕陷量計算值△zs小于或等于70mm時，應定為非自重濕陷性黃土，△zs大于70mm時，應定為自重濕陷性黃土。其中△zs的計算公式見《濕陷性黃土地區建筑規范》（GB 50025-2004）。

二. 濕陷性黃土地基的處理方法

    在濕陷性黃土地區，為消除或減輕土體濕陷性對建筑物的危害，

    需要采用地基處理。地基處理，其目的在于破壞濕陷性黃土的大孔結構，以便全部或部分消除地基的濕陷性，從根本上避免或削弱濕陷現象的發生。常用的濕陷性黃土地基處理方式有：墊層法，強夯法，預浸水法，擠密法等。

    墊層法是將基礎下的濕陷性黃土的一部分或全部挖除，然后用素土或灰土分層夯實作成墊層，以便消除地基的部分或全部濕陷量并可減小地基的壓縮變形，提高地基的承載力，僅要求消除基地下1~3m濕陷性黃土的濕陷量時，宜采用局部或整體土墊層進行處理，當同時要求提高承載力或增強水穩定性時法宜采用局部或整體灰土墊層進行處理，需注意的是，不論地基的濕陷性等級如何，都不能采用砂土這樣的透水性材料做墊層，以免地基被水浸濕。

    強夯法是通過起重機將大噸位夯錘吊到高處自由下落，產生很強的沖擊能，讓濕陷性黃土中出現很大的應力和沖擊波，將濕陷性黃土土體強力夯實，壓縮黃土土中的孔隙，黃土土體的局部液化，降低濕陷性黃土的壓縮性，提高濕陷性黃土地基的強度。適用范圍為

    地下水位以上，Sr≤60%的濕陷性黃土，可處理黃土層厚度為3~12m。

    優點是：施工簡單，效率高，工期短。缺點是：振動和噪聲較大。

    預浸水法是利用黃土浸水后產生自重濕陷的特性，在施工前進行大面積浸水使土體預先產生自重濕陷，以消除黃土土層的自重濕陷性，它只適用于處理土層厚度大于10m，自重濕陷不大于500mm的黃土地基，經預浸法處理后，淺層黃土可能仍具外荷濕陷性，需做淺層處理，由于預浸水法用水量大，對于缺水少雨，水資源貧乏的地區，不宜采用。

    擠密樁法，擠密樁是處理大厚度濕陷性黃土地基的常用方法，加固深度可達10~15m，適用于地下水位以上，含水量小于24%,飽和度小于65%的濕陷性黃土地基的處理。擠密法是利用沉管、爆破、沖擊、夯擴等方法在濕陷性黃土地基中擠密填料孔，再用素土、灰土，必要時采用高強水泥土，分層回填夯實以加固濕陷性黃土地基，提高其強度，減少其濕陷性和壓縮性。其中擠密孔內填料為灰土的樁為灰土擠密樁，灰土擠密樁地基為復合地基，上部荷載通過它往下傳遞時應力要擴散，而且比天然地基擴散的更快，在加固深度以下，附加應力將大大減小了，灰土擠密樁對地基的加固效果不僅與樁距有關，還與所處理的厚度和寬度有關，擠密孔的孔位宜按三角形布置。優點：技術可靠，施工簡單，工期短，機械設備或熟練工人用量少，適應性強且就地取材，費用較低施工質量易于控制和檢測。實踐證明：擠密樁法對土的含水量要求較高（一般要求略低于最優含水率），含水率過高或過低，擠密效果都不佳。

    工程實例：

    1）工程概況

    陜北某高層小區位于洛川縣縣城內，為地下一層，地上十一~十五層，框-剪結構，基礎采用梁筏，基礎埋深-5.50m,復合地基承載力特征值300KPa。

    場地地形整體較為平坦,場地土層由黃土(位于水位以上,土層厚度9m,濕陷系數介于0.05~0.074,干密度平均值13.4KN/m3,地基承載力特征值為175KPa)、古土壤組成。勘察報告顯示,該場地為Ⅲ、Ⅳ級自重濕陷性黃土（自重濕陷量為500mm），本場地20m以內不存在可液化地層，且地下水埋藏較深。地基土的含水量為W=15.7%~16.7%,飽和度為Sr=42.4%~57.8%。

    2）地基處理設計

    對于地基處理除了要消除濕陷性，還有承載力的問題，所以開始考慮將擠密樁內填料換成高強水泥土，但是填料換成高強水泥土后，在現場施工時難度很大，很難達到設計要求且不經濟，最后決定將擠密樁內填料改為采用3：7灰土，地基采用沉管擠密成孔和孔內強夯樁（DDC法）進行處理，樁直徑φ400，成樁直徑不小于φ550，等邊三角形布置，樁孔之間中心距為850，樁長為13m~14.8m,要求樁間土的平均擠密系數不小于0.93，樁體內的壓實系數不小于0.97，處理后的復合地基承載力特征值不小于300KPa。

    3）處理效果檢測

    施工完后對復合地基、樁間土的濕陷性消除情況及樁間土的擠密情況進行了檢驗。得出結論：樁間土濕陷性已消除，承載力也滿足設計要求。

三. 結束語

    綜上述，濕陷性黃土在我國分布較廣，各地區積累的經驗也不盡相同，在具體選用濕陷性黃土的處理方法時，應根據建筑場地的濕陷性類別，濕陷等級以及土體厚度等特點，遵循技術先進，經濟合理，安全適用，確保質量的原則，首先考慮因地制宜和就地取材等，并根據施工技術可能達到的條件。經過技術經濟對比予以選用，必要時也可以幾種方法綜合考慮來使用。

依據標準及參考文獻：

    1.《濕陷性黃土地區建筑規范》（GB 50025-2004）

    2.《建筑地基處理技術規范》 （JGJ 79-2012）

(本文來源：陜西省土木建筑學會  文徑網絡：呂琳琳 尹維維 編輯  文徑 審核)