濕陷性黃土地基處理方法探討

李 景 明

(1.太原理工大學(xué)，山西 太原 030024； 2.山西省勘察設(shè)計(jì)研究院，山西 太原 030013)

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濕陷性黃土地基處理方法探討

李 景 明1，2

(1.太原理工大學(xué)，山西 太原 030024； 2.山西省勘察設(shè)計(jì)研究院，山西 太原 030013)

根據(jù)濕陷性黃土的特點(diǎn)，探討了濕陷性黃土的地基處理方案，并闡述了墊層法、強(qiáng)夯法、擠密樁法等地基處理的技術(shù)要點(diǎn)，總結(jié)了濕陷性黃土處理施工中的注意事項(xiàng)，以確保濕陷性黃土地基的穩(wěn)定性。

濕陷性黃土，地基，強(qiáng)夯法，墊層法，擠密樁法

0 引言

黃土是地質(zhì)上第四紀(jì)沉積物當(dāng)中的一種，是一種特殊的土，主要特點(diǎn)是土質(zhì)疏松、孔隙較多、發(fā)育節(jié)理垂直。黃土的主要成分是粉土顆粒，包含較多的易溶鹽物質(zhì)，由于易溶鹽在水分存在的情況下容易溶解，造成承載力下降，因此對(duì)工程有較大的影響與危害。黃土的濕陷性特點(diǎn)也被工程中所熟知，如果對(duì)其處理不當(dāng)，會(huì)造成黃土的變形，影響地基的穩(wěn)定性，造成無(wú)法繼續(xù)施工或者比較嚴(yán)重的工程事故。黃土在黃土高原以及遼寧省的西部地區(qū)都有著一定的分布。

1 濕陷性黃土的特點(diǎn)

土在受到水浸泡時(shí)，由于自重壓力或者非自重壓力和附加壓力共同作用而出現(xiàn)急劇下沉的現(xiàn)象叫做濕陷。而具有濕陷性的黃土就叫做濕陷性黃土，濕陷性黃土的基本色調(diào)是黃色，也有灰黃色、棕黃色和褐黃色等顏色，含鹽量比較大，占據(jù)比重較大的是碳酸鹽，除此之外氯化物和硫酸鹽的含量、二氧化硅、三氧化二鋁以及金屬鈣鎂的含量也較高，礦物的組成主要是石英。

有一部分濕陷性黃土在受水浸濕后，僅在自身重力的影響下就產(chǎn)生沉陷現(xiàn)象，叫做自重濕陷性黃土；另外一部分濕陷性黃土在受水浸濕后，在土的自重影響與附加應(yīng)力的影響下才出現(xiàn)沉陷現(xiàn)象，叫做非自重濕陷性黃土。通過(guò)大量的工程實(shí)際觀測(cè)與工程實(shí)踐說(shuō)明：如果均質(zhì)的黃土層覆蓋厚度較大，地下水位較低時(shí)，自重濕陷性發(fā)生的概率較大，隨著地下水位的降低，具有一定埋藏條件的黃土層會(huì)產(chǎn)生自重作用下的沉陷，只有在一些平坦的地區(qū)，經(jīng)過(guò)工程的前期處理后，濕陷性對(duì)建筑物的正常運(yùn)行才沒(méi)有影響。

在濕陷性黃土地區(qū)進(jìn)行各種工程的施工與建設(shè)時(shí)，會(huì)遇到一些工程地質(zhì)問(wèn)題。比如產(chǎn)生滑坡，與斜坡的穩(wěn)定性相關(guān)；地基的濕陷性；地基的壓縮性能與強(qiáng)度，泥石流，砂井；以及一些水庫(kù)蓄水而產(chǎn)生的工程地質(zhì)問(wèn)題。

2 濕陷性黃土處理的方案

對(duì)濕陷性黃土地基進(jìn)行處理是消除其濕陷性的最主要的手段，也是防止?jié)裣菪詫?duì)工程產(chǎn)生重大影響的主要措施。處理方案以采取換填和采取加密的方法為主，以此來(lái)消除黃土的部分濕陷性或者消除黃土的全部濕陷性，使地基處理之后的黃土總濕陷性下降，不超過(guò)規(guī)范規(guī)定的數(shù)值或者不再具有濕陷性。如果地基的濕陷性較大，黃土的覆蓋厚度較深，在進(jìn)行換填時(shí)有困難或者經(jīng)濟(jì)不合理時(shí)，可以采用深基礎(chǔ)或者采用樁基礎(chǔ)處理的形式，穿過(guò)濕陷性黃土層，直接把承重層放置在非濕陷性的土層或者巖層當(dāng)中。

3 濕陷性黃土處理的方法

1)墊層處理法消除濕陷性。墊層處理濕陷性黃土法是把基礎(chǔ)下方的濕陷性黃土的一部分或者全部進(jìn)行挖除，然后換填三七灰土墊層或者其他不具有濕陷性土層的方法。對(duì)于甲類(lèi)建筑，應(yīng)當(dāng)消除基礎(chǔ)下土層的所有濕陷性；對(duì)于乙類(lèi)建筑，應(yīng)當(dāng)消除基礎(chǔ)下土層不少于2/3的濕陷性。丙類(lèi)建筑處理的濕陷性黃土厚度應(yīng)當(dāng)不小于2.5 m。采用墊層處理，應(yīng)當(dāng)保證建筑物的整體穩(wěn)定性，地基不發(fā)生變形，沉降穩(wěn)定。方案經(jīng)濟(jì)合理時(shí)，應(yīng)當(dāng)處理基礎(chǔ)以下1 m～3 m范圍內(nèi)的黃土濕陷性，對(duì)整片土墊層進(jìn)行處理。

2)強(qiáng)夯法消除濕陷性。如果濕陷性黃土地基的飽和度不大于60%，可以采用強(qiáng)夯的方法消除地基土的濕陷性。強(qiáng)夯法的夯錘重量一般在2.5 t～3.0 t之間，夯點(diǎn)的落距為4.0 m～4.5 m，一個(gè)夯點(diǎn)應(yīng)當(dāng)落錘2次～3次，這種方法可以消除地基底層1.2 m～1.8 m范圍內(nèi)的黃土濕陷性。經(jīng)過(guò)大量的工程實(shí)踐證明，采用強(qiáng)夯法可以有效地改善夯擊范圍內(nèi)黃土的化學(xué)性質(zhì)與物理性質(zhì)，使得黃土的干密度明顯增大，承載能力明顯提高，壓縮性降低，消除部分黃土濕陷性，減弱黃土的透水性。

3)擠密樁法消除濕陷性。采用擠密樁對(duì)黃土地基進(jìn)行濕陷性消除的原理是樁基礎(chǔ)能夠與濕陷性黃土實(shí)現(xiàn)共同承載，提高整體性，此外，擠密樁能夠?qū)⑸喜亢奢d直接傳遞到濕陷性黃土層以下，避免黃土由于濕陷承載能力下降造成工程事故。擠密樁是通過(guò)開(kāi)挖或者鉆孔的方法將一部分土體掏出，在孔中灌注混凝土或者灰土等材料，進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)而形成的樁體，并沒(méi)有對(duì)樁體周?chē)耐馏w進(jìn)行改良。設(shè)置在濕陷性黃土中的樁基礎(chǔ)在受水浸濕后，樁與黃土之間的摩擦阻力大幅下降，因此在黃土中不允許采用摩擦型的樁基礎(chǔ)，只能夠采用端承型的樁基礎(chǔ)。擠密樁除了需要滿(mǎn)足工程中強(qiáng)度的要求，還應(yīng)當(dāng)滿(mǎn)足樁底端的受力層必須是壓縮性較低的非濕陷性土層或者非濕陷性巖層，如果場(chǎng)地是自重濕陷性黃土，則持力層必須滿(mǎn)足承載能力的要求。

4)化學(xué)加固法消除濕陷性。消除黃土濕陷性還可以采用化學(xué)加固的方法，一般采用的方式有兩種，就是硅化加固的方法與堿液加固方法，適用的范圍為加固的地下水位以上，滲透性較小的濕陷性黃土地基，一般應(yīng)用于堿性地基，對(duì)于酸性的地基，化學(xué)加固法并不適用。

4 濕陷性黃土處理施工中需要注意的問(wèn)題

1)墊層法施工需注意。在施工當(dāng)中應(yīng)當(dāng)特別注意墊層的含水量，嚴(yán)格控制指導(dǎo)接近最佳含水量，寧可小一些。如果含水量偏大可能會(huì)造成土體強(qiáng)度下降，變形增大的后果，如果地基土含水量較大，則需要進(jìn)行翻曬。墊層施工的范圍應(yīng)當(dāng)達(dá)到規(guī)范的要求，一般在地基范圍以外1 m左右。碾壓要充分，不能讓換填墊層發(fā)生壓實(shí)度不均勻等問(wèn)題。在施工當(dāng)中要把好質(zhì)量關(guān)，碾壓分層的厚度不應(yīng)當(dāng)大于30 cm，在施工當(dāng)中應(yīng)當(dāng)逐層對(duì)壓實(shí)度進(jìn)行檢測(cè)并記錄，使其符合規(guī)范的相關(guān)要求。

2)強(qiáng)夯法施工需注意。采用強(qiáng)夯法應(yīng)當(dāng)根據(jù)不同的黃土含水量、不同的濕陷等級(jí)、場(chǎng)地等因素進(jìn)行考慮，因?yàn)椴煌瑘?chǎng)地的夯擊能量、夯擊遍數(shù)、夯擊次數(shù)與夯擊的深度等均不相同，不同土的孔隙比，土的含水量以及夯擊的面積對(duì)黃土的加固深度有著不同的影響，也起著重要的作用，因此應(yīng)當(dāng)經(jīng)過(guò)試夯，得到相關(guān)的參數(shù)，確定施工方案進(jìn)行施工。不經(jīng)過(guò)試夯的施工往往會(huì)給工程造成一定的影響，所以必須重點(diǎn)控制。強(qiáng)夯法能夠影響夯擊范圍內(nèi)土體含水量，因此很容易造成局部夯擊處理效果不佳。針對(duì)不同的狀況，施工單位應(yīng)當(dāng)對(duì)土體進(jìn)行加水或者減水的處理措施，避免在施工過(guò)程中出現(xiàn)彈簧土的情況，如果含水量較高，壓實(shí)度達(dá)不到相關(guān)設(shè)計(jì)要求時(shí)，應(yīng)當(dāng)暫停施工，把土翻開(kāi)晾曬，直到一定時(shí)間以后，在夯擊點(diǎn)處增加部分粗骨粒材料繼續(xù)夯擊。在強(qiáng)夯結(jié)束后，應(yīng)當(dāng)重點(diǎn)判定該方法的加固深度是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求。有效加固深度的判定標(biāo)準(zhǔn)是看它是否能消除濕陷性，因此對(duì)質(zhì)量進(jìn)行檢驗(yàn)的手段是采用探井取土的方法。如果不擾動(dòng)的試樣能夠達(dá)到預(yù)期的要求，那么其承載能力一般是可以滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求的。

3)擠密樁法需注意。首先應(yīng)當(dāng)確定施工各個(gè)參數(shù)，確保能夠達(dá)到設(shè)計(jì)值。如果樁端承載層為硬土，或者樁長(zhǎng)超過(guò)臨界值，就應(yīng)當(dāng)設(shè)置褥墊層或者使用其他的方法來(lái)保證樁基有更高的承載力，如果需要采用較高的樁強(qiáng)度，則應(yīng)當(dāng)增加水泥的用量，保證樁承載力達(dá)到預(yù)期承載力。在施工中可以對(duì)樁體進(jìn)行復(fù)攪施工，即在樁體的全長(zhǎng)或者一部分長(zhǎng)度范圍內(nèi)重新攪拌一次，這樣做可以改變樁體的均勻性，使得樁體截面受力均勻，提高承載力。施工機(jī)械可以采用帶有自動(dòng)控制的噴粉或者噴漿的裝置，減小人為控制因素的干擾，提高樁體質(zhì)量，避免氣體，流量受到土層實(shí)際情況影響產(chǎn)生樁體質(zhì)量不均勻等情況。此外，由于擠密樁的質(zhì)量較難控制，因此應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)施工中質(zhì)量的管理，采用低應(yīng)變等方法加強(qiáng)對(duì)樁體質(zhì)量的檢測(cè)，控制成樁質(zhì)量。

5 結(jié)語(yǔ)

我國(guó)濕陷性黃土的分布比較廣泛，在地基處理的過(guò)程當(dāng)中，不同的施工方法直接決定著濕陷性黃土處理質(zhì)量的好壞，決定著工程質(zhì)量的好壞。通過(guò)本文的介紹，在工程進(jìn)行前應(yīng)當(dāng)先確定土質(zhì)為自重濕陷性還是非自重濕陷性，并判斷濕陷的等級(jí)，采取相應(yīng)的措施進(jìn)行濕陷性處理。施工當(dāng)中要注意減小對(duì)地基的擾動(dòng)，做好防水工作，在施工過(guò)程中也要做好質(zhì)量的監(jiān)控與操作，減小建筑物的不均勻沉降與濕陷性變形，只有這樣才能夠有效防止危險(xiǎn)因素對(duì)工程造成影響，保證工程的建筑質(zhì)量。

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On introduction of collapsible loess foundation treatment

Li Jingming1,2

(1.TaiyuanUniversityofTechnology,Taiyuan030024,China; 2.ShanxiSurveyandDesignInstitute,Taiyuan030013,China)

According to the features of the collapsible loess, the paper explores the foundation treatment scheme of the collapsible loess, illustrates the technical points for the cushion method, dynamic compaction method, and compaction piles, and sums up the precautions in the collapsible loess construction, so as to ensure its stability.

collapsible loess, foundation, dynamic compaction method, cushion method, compaction pile

1009-6825(2016)18-0059-03

2016-04-17

李景明(1988- )，男，在讀工程碩士，助理工程師

TU475.3

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