濕陷性黃土地區(qū)強(qiáng)夯法的選擇應(yīng)用

劉建軍

(恒大地產(chǎn)集團(tuán)太原有限公司，山西太原 030002)

黃土在我國(guó)分布主要位于北緯33°～47°之間的北方內(nèi)陸地區(qū)，占全球黃土總分布面積的4．9%，在這些地區(qū)，一般氣候干燥，降雨量少，蒸發(fā)量大，屬于干旱，半干旱氣候類(lèi)型。我國(guó)的濕陷性黃土占黃土總分布面積的60%，主要分布在隴西地區(qū)，隴東—陜北—晉西地區(qū)，關(guān)中地區(qū)，山西—冀北地區(qū)，河南地區(qū)，冀魯?shù)貐^(qū)，邊緣地區(qū)等七個(gè)地區(qū)。濕陷性黃土厚度從幾米至十幾米，甚至20 m不等，濕陷量也各不相同。

1 工程概況

本工程位于山西省太原市東山片區(qū)，整個(gè)場(chǎng)地東高西低，呈階梯狀，多為土坎，落差不大，南北向?yàn)榛靥铍s填土。項(xiàng)目由10棟11層住宅樓、62棟聯(lián)排別墅、1棟2層商業(yè)、1棟12層公寓及1棟會(huì)所組成，建筑物地下為1層停車(chē)庫(kù)，基礎(chǔ)底相對(duì)標(biāo)高-4．2 m。

2 水文地質(zhì)資料

本次地勘未發(fā)現(xiàn)地下水，地勘報(bào)告顯示，該區(qū)為3級(jí)自重濕陷性黃土地區(qū)。濕陷性黃土厚度平均12．5 m。

地質(zhì)資料情況:①1黃土狀粉土，平均厚度8．73 m;①2粉質(zhì)粘土，平均厚度3．78 m;②1粉土，平均厚度8．52 m;②2粉質(zhì)粘土，平均厚度3．36 m;③1粉質(zhì)粘土，平均厚度11．89 m;③2中粗砂，平均厚度2．80 m;③3粉土，平均厚度5．17 m;④砂巖，平均厚度4．69 m。

3 濕陷性黃土的作用機(jī)理

黃土濕陷的原因很多，可歸納為內(nèi)因與外因兩方面。內(nèi)因主要是由于土本身的物質(zhì)成分(指顆粒組成、礦物成分和化學(xué)成分)和其結(jié)構(gòu)，外因是水和壓力的作用，壓力包括建筑物及土體的自重。

經(jīng)過(guò)科研人員對(duì)我國(guó)一些主要濕陷性黃土地區(qū)黃土的顆粒分析，發(fā)現(xiàn)濕陷性黃土的顆粒組成以粉粒(0．05 mm～0．005 mm)為主，占到60%以上(見(jiàn)表1)?；瘜W(xué)成分主要是二氧化硅、鈣鎂氧化物和碳酸鹽，后兩者均屬膠結(jié)物質(zhì)。濕陷性黃土內(nèi)部結(jié)構(gòu)組成疏松，具架空孔隙、大孔隙、粒間孔隙等特點(diǎn)。

黃土是在干旱或半干旱氣候條件下形成的。風(fēng)成黃土在沉積過(guò)程中，表層受大氣降水的影響。在干燥少雨的條件下，大氣降水浸濕帶的厚度(見(jiàn)圖1，a—a線)小于蒸發(fā)帶影響的厚度(見(jiàn)圖1，b—b線)，a—a線以上的土層在降水期含水量高，處于最優(yōu)壓密條件，由于自重小，不能得到有效壓密，隨著黃土的繼續(xù)堆積，a—a線提高，在新的a—a線與b—b線間，由于水分減少，鹽類(lèi)析出，膠體凝結(jié)，產(chǎn)生加固內(nèi)聚力，即使上部覆土層加厚，壓力增大，仍不足以克服加固內(nèi)聚力，成為欠壓密狀態(tài)，一旦受水浸濕，加固內(nèi)聚力消失，便產(chǎn)生濕陷。再加上水體進(jìn)入黃土中后，將黃土的細(xì)顆粒表面包裹的具有一定凝結(jié)強(qiáng)度的水膜以楔入作用破壞，從而引起濕陷。

表1 濕陷性黃土的顆粒組成 mm

圖1 在干燥氣候條件下黃土堆積過(guò)程示意圖

4 濕陷性黃土的危害

黃土的濕陷性指黃土浸水后在外荷載或自重作用下發(fā)生下沉變形的現(xiàn)象。在自重壓力下就產(chǎn)生濕陷的黃土稱自重濕陷性黃土。在自重壓力和附加壓力共同作用下產(chǎn)生濕陷的黃土稱非自重濕陷性黃土。濕陷性黃土受到浸水引起的變形是隨機(jī)的，任何時(shí)間任何地段都可能發(fā)生，而且變形的速率很大，并且不均勻，易造成地面塌陷，山體滑坡等事故，從而導(dǎo)致建筑物裂縫甚至產(chǎn)生傾斜等工程事故。

另外，濕陷性黃土由于自身固有的大孔隙、架空間隙等特點(diǎn)，水在土體內(nèi)的流動(dòng)性好，蓄水能力較差，極易造成周邊外圍環(huán)境的地下孔洞，引起第三方事故的發(fā)生。

因此，在巖土工程勘察過(guò)程中，應(yīng)對(duì)黃土的濕陷性及地基濕陷等級(jí)作出正確評(píng)價(jià)，并建議選擇合理的地基處理方案和加強(qiáng)施工中應(yīng)注意的問(wèn)題，以減少工程隱患。

5 消除濕陷性的方法

消除黃土濕陷性，也就是濕陷性黃土地基的處理，處理方法很多，主要有墊層法，強(qiáng)夯法，擠密法，預(yù)浸水法，或使用樁基礎(chǔ)，樁體直接穿透濕陷性黃土層等等。

墊層法主要包括土墊層和灰土墊層。是將基底下擬處理的濕陷性黃土挖出，并利用基坑內(nèi)的黃土或就地挖出的其他粘性土作填料，或拌合灰土作填料，分層回填夯實(shí)。墊層法處理濕陷性黃土地基一般不適用于濕陷性黃土很深的地區(qū)，因?yàn)椴捎么朔椒ㄍ谔罘搅窟^(guò)大，但此法消除濕陷性效果較好。

擠密法是選用沉管、沖擊、爆擴(kuò)等辦法，間隔分批進(jìn)行成孔后，分層回填素土、灰土、水泥土等，分層夯實(shí)。擠密法處理濕陷性黃土地基深度較深，但受地下水位及土體成分等影響成孔質(zhì)量的因素的限制。

預(yù)浸水法是修建建筑物前預(yù)先對(duì)濕陷性黃土場(chǎng)地大面積浸水，使土體在飽和自重壓力作用下發(fā)生濕陷產(chǎn)生壓密，以消除全部黃土層的自重濕陷性和深部土層的外荷濕陷性。此法適用于施工場(chǎng)地較大，離周邊已有建筑物較遠(yuǎn)，處理濕陷性黃土厚度較大的地基處理中。但此法用水量較大，且工期較長(zhǎng)。

強(qiáng)夯法是在基坑內(nèi)基礎(chǔ)底面標(biāo)高以下待夯實(shí)的天然土層上進(jìn)行的重錘高落強(qiáng)力夯實(shí)的壓實(shí)方法，它與土墊層相近，但是此土墊層不需回填。由于它振動(dòng)和噪聲都比較大，所以此法適用于距離市區(qū)較遠(yuǎn)，施工場(chǎng)地周?chē)灰擞衅鲶w和混凝土等結(jié)構(gòu)的施工，易造成結(jié)構(gòu)振動(dòng)開(kāi)裂，但是它具有施工簡(jiǎn)單，效率高，工期短等特點(diǎn)。

其他的地基處理方法還有熱加固法、地下爆破法、電火花加固等等。但都是破壞土體內(nèi)部結(jié)構(gòu)，使土體濕陷性得到消除。成本都比較高，在我國(guó)使用不太廣泛。

本工程考慮到項(xiàng)目所在地段正處于建設(shè)階段，距離居民住房較遠(yuǎn)等周邊環(huán)境，需消除濕陷土層厚度在夯擊影響范圍內(nèi)，且不必考慮噪聲和振動(dòng)的影響，采用強(qiáng)夯法進(jìn)行地基土的加固，以此來(lái)消除地基土的濕陷性，提高地基土的承載力，降低地基黃土的壓縮性。

6 強(qiáng)夯法消除濕陷性的效果

強(qiáng)夯法施工相比較其他施工方法具有自己的優(yōu)點(diǎn)，如:施工設(shè)備、工藝簡(jiǎn)單，僅用一臺(tái)起重機(jī)和重錘即可施工等。強(qiáng)夯后地基強(qiáng)度可提高2倍～5倍，壓縮性可降低2倍～10倍，加固影響深度達(dá)8 m～12 m，同時(shí)可防止地震區(qū)砂土液化，消除或降低大孔土的濕陷等級(jí)。工效高、施工速度快，每臺(tái)設(shè)備每月可處理地基面積5 000 m2～10 000 m2，比樁基可加快工期1倍～2倍。節(jié)約投資，根據(jù)夯擊類(lèi)型不同，強(qiáng)夯法處理地基與樁基相比可節(jié)省投資50%以上。

消除地基土濕陷性的同時(shí)，還要從設(shè)計(jì)與施工兩方面對(duì)地基工程做到以下幾點(diǎn):

1)做好防水措施。防水措施是保證建設(shè)在濕陷性黃土上的建筑物安全和正常使用的重要措施之一。從基本防水、檢漏防水、嚴(yán)格防水三方面著手?；痉浪ㄎ菝媾潘?、地面防水、散水、排水溝、管道敷設(shè)、管道材料和接口等防水措施。合理組織排水，杜絕跑冒滴漏發(fā)生。檢漏防水是對(duì)防護(hù)范圍內(nèi)的地下管道增設(shè)檢漏管溝和檢漏井，防止在漏水時(shí)建筑物地基直接受水浸泡。對(duì)于消防、采暖等壓力水管道的跑漏現(xiàn)象，要制定預(yù)防補(bǔ)救措施，及時(shí)引入或壓力泵排入排水系統(tǒng)。嚴(yán)格防水是通過(guò)迎水面材料地面、池壁等的材料和防水涂料或防水卷材，來(lái)避免漏水現(xiàn)象發(fā)生，杜絕由此產(chǎn)生的濕陷性事故。

2)從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)措施著手，避免引起破壞。主要考慮四個(gè)方面:選擇適宜的結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)形式，適應(yīng)不均勻下沉;加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的整體性和空間剛度，減少不均勻下沉;增加建筑部件的強(qiáng)度，減輕濕陷的損害;預(yù)留適應(yīng)濕陷的變形凈空。

3)未見(jiàn)地下水的工程，應(yīng)考慮地下水上升對(duì)濕陷性黃土地基的影響。隨著自來(lái)水入戶飲用工程的逐步推進(jìn)，過(guò)去的深井逐漸被取締，地下水靜水位在逐步上升。所以需考慮地下水位上升后對(duì)建筑物周邊濕陷性黃土的影響，保證建筑物不受到任何濕陷的影響。

7 結(jié)語(yǔ)

本工程項(xiàng)目采用強(qiáng)夯法對(duì)地基黃土的濕陷性進(jìn)行消除，經(jīng)實(shí)驗(yàn)室取樣試驗(yàn)，取得了比較好的效果。消除黃土濕陷性的方法很多，選擇哪種方法，不僅要考慮地基土的承載力，還要考慮周邊環(huán)境對(duì)項(xiàng)目的影響，以及項(xiàng)目場(chǎng)地的限制。同時(shí)在濕陷性黃土地區(qū)建設(shè)的建筑物還要考慮對(duì)黃土的防治，從項(xiàng)目的整體全面考慮，避免局部的濕陷影響到項(xiàng)目整體的安全。

［1］錢(qián)鴻縉．濕陷性黃土地基［M］．北京:中國(guó)建筑出版社，1985．

［2］楊印旺．強(qiáng)夯法在黃土地區(qū)某高填方工程中的應(yīng)用［J］．施 工技術(shù)，2012(2):13-15．