論洛川黃土工程性質(zhì)與地基處理

張志猛

【摘要】黃土形成的最主要原因是氣候干旱，其主要分布于大陸地區(qū)氣候干燥的中緯度地帶。洛川黃土是我國(guó)典型的黃土分布區(qū)，范圍廣，厚度大；濕陷性是洛川黃土的最主要的工程性質(zhì)，了解洛川黃土的工程性質(zhì)是對(duì)其進(jìn)行地基處理的前提，對(duì)于該地區(qū)的工程設(shè)計(jì)與建設(shè)，維護(hù)人的生命與財(cái)產(chǎn)的安全具有十分重要的意義。

【關(guān)鍵詞】黃土；濕陷性；工程性質(zhì)；地基處理

一、引言

黃土指的是在干燥氣候條件下形成的多孔性具有柱狀節(jié)理的黃色粉性土，一般分為淺黃、灰黃與黃褐色。黃土的分布范圍十分廣泛，主要位于世界大陸氣候干旱的中緯度地區(qū)。我國(guó)是世界上黃土面積最廣、厚度最大的國(guó)家，地形發(fā)展也相當(dāng)完善，有著世界上規(guī)模最大的黃土高原與黃土平原。

二、黃土的特性概述

黃土的特性主要有以下幾個(gè)方面：1.多孔性。黃土又被稱(chēng)為大孔土，由于黃土主要是由極小的粉狀顆粒所組成，又位于氣候干旱的地區(qū)，所以彼此結(jié)合的不太緊密，容易形成孔隙和空洞。2.垂直節(jié)理發(fā)育。這是典型黃土所具有的普遍而特殊的性質(zhì)，主要是黃土在堆積加厚的過(guò)程中受到重力作用的結(jié)果。3.層理不明顯。黃土的組成物質(zhì)主要是塵土質(zhì)物質(zhì)，它在慢慢堆積的過(guò)程中，形成非常薄的層理，所以用肉眼觀察不明顯。4.透水性較強(qiáng)。這是黃土的多孔性和垂直節(jié)理發(fā)育的特征決定的。5.濕陷性。黃土濕陷的原因多種多樣，要綜合考慮其本身性質(zhì)與外在環(huán)境，了解其濕陷原因才能更好地進(jìn)行工程建設(shè)。

我國(guó)黃土的主要分布地區(qū)之一是陜西的中部和北部，洛川縣隸屬陜西省延安市，洛川黃土是我國(guó)典型的黃土分布區(qū)，擁有洛川黃土國(guó)家地質(zhì)公園這一著名旅游景點(diǎn)。

洛川黃土的工程特性主要表現(xiàn)為以下幾點(diǎn)：第一，洛川黃土的濕陷系數(shù)隨著土樣重度的增加而降低；第二，洛川黃土的濕陷類(lèi)型表現(xiàn)為土層越深，濕陷性越輕微，土層越淺，濕陷性越強(qiáng)烈；第三，從濕陷敏感度的角度來(lái)說(shuō)，洛川黃土的濕陷敏感性較強(qiáng)；第四，按濕陷等級(jí)進(jìn)行劃分，洛川黃土屬于濕陷嚴(yán)重地區(qū)。

究竟洛川黃土的濕陷性為何如此嚴(yán)重，我們要綜合分析其內(nèi)部和外部原因。洛川黃土濕陷性的內(nèi)因主要在于孔隙多，透水性強(qiáng)，因此很容易被水浸入，從而導(dǎo)致其內(nèi)部結(jié)構(gòu)被破壞，失去穩(wěn)定性。其外部原因主要在于氣候的作用，尤其是風(fēng)化和降雨的活動(dòng)，經(jīng)過(guò)風(fēng)化的作用，黃土呈顆粒狀堆積，彼此間結(jié)合的緊密度降低，再加上降雨，就極易發(fā)生沉陷。

三、黃土工程方法概述

鑒于洛川黃土濕陷性的工程特性和其產(chǎn)生的危害，在進(jìn)行工程建設(shè)前，必須綜合考慮不同的地基土質(zhì)和周邊環(huán)境，因地制宜，采取合適的方式對(duì)地基進(jìn)行處理，以加強(qiáng)其承重能力。主要有以下幾種方法：

（一）換土墊層法

該方法主要適用于土層淺的地區(qū)，針對(duì)土質(zhì)較軟或土質(zhì)不均的現(xiàn)狀，具體操作方法是將這些軟土和不均勻的土挖去后，填上那些強(qiáng)度和密度都比較高并且受水影響程度低的材料，形成墊層。這些材料主要包括碎石、礦渣、粉煤灰等。該方法的優(yōu)點(diǎn)在于可以節(jié)約成本，省時(shí)省力，屬于處理淺層地基的一種比較經(jīng)濟(jì)實(shí)用的方法。

（二）夯實(shí)法

這種方法需要借助一定的機(jī)器，通常為重錘，將重錘升到一定高度，通過(guò)其自由落體運(yùn)動(dòng)，對(duì)地面進(jìn)行捶打，以減小黃土顆粒間的孔隙，加強(qiáng)土層的密度，提升地基的承重力。這種方法的優(yōu)點(diǎn)在于主要借助設(shè)備進(jìn)行，可以節(jié)約勞動(dòng)力成本；原理簡(jiǎn)單，易操作，進(jìn)程快，并且效果顯著。相比較而言也是一種十分簡(jiǎn)便的方法。

（三）預(yù)浸水法

該方法是根據(jù)黃土濕陷性的原理而產(chǎn)生的，由于黃土的濕陷性是由于多孔的黃土經(jīng)過(guò)水的浸潤(rùn)而造成的下沉，預(yù)浸水法實(shí)際上蘊(yùn)含一種“先破后立”的思想。先將大量的水浸入黃土，待其完全濕陷后再采用其他方法進(jìn)行處理。其好處在于先讓黃土達(dá)到濕陷的最高程度，免去了后續(xù)進(jìn)程對(duì)黃土濕陷的擔(dān)憂，是一種充滿創(chuàng)新的方法。

（四）粉噴樁法

此種方法主要是利用土和固化劑間所產(chǎn)生的種種物理和化學(xué)反應(yīng)，使得土和固化劑相互融合，從而結(jié)合為一個(gè)整體。在土和固化劑的雙重作用下，減少黃土的孔隙度，增加其密度，減少水的浸潤(rùn)作用，增強(qiáng)地基的承載力。

（五）擠密法

擠密法是指采用沉管、沖擊和爆破等擠土成孔，然后采用素土、灰土、粉煤灰等材料進(jìn)行填實(shí)，形成土樁。它有很多種擠密方式，主要是根據(jù)材料的不同進(jìn)行分類(lèi)。擠密法通過(guò)擠孔使得原來(lái)的土層經(jīng)過(guò)壓力作用變得嚴(yán)實(shí)，再加上用材料將擠出的孔填實(shí)，形成樁。在樁和原來(lái)的土層的共同作用下，地基會(huì)變得夯實(shí)，從而達(dá)到工程預(yù)定的標(biāo)準(zhǔn)。

四、洛川黃土的地基處理

鑒于洛川地區(qū)的建筑主要為居民樓，大體可以分為高、中、低層三類(lèi)。對(duì)于高層居民樓，由于洛川地區(qū)黃土濕陷嚴(yán)重，自重濕陷量大，因此要處理基層以下的全部濕陷土層，再加上濕陷土層厚，因此宜采用素土擠密樁和鋼筋混凝土擠密樁進(jìn)行復(fù)合地基處理。對(duì)于中層居民樓，要進(jìn)行部分濕陷量的消除，并且由于洛川黃土的自重濕陷性，對(duì)于濕陷量的處理不應(yīng)小于濕陷土層厚度的三分之二，宜采用碎石，灰土等混合材料擠密樁法。對(duì)于低層居民建筑，由于低層建筑的壓力相對(duì)較小，因此對(duì)于地基處理的厚度要求相對(duì)較低，宜進(jìn)行整片處理，適合換土墊層法，既經(jīng)濟(jì)又方便。

總結(jié)：

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，中西部各項(xiàng)建設(shè)的腳步也在加快，對(duì)于像洛川縣這種黃土遍布的地區(qū)，工程設(shè)計(jì)與施工的難度相當(dāng)之大，如果不事先對(duì)其進(jìn)行地基處理，很多工程便無(wú)法著手進(jìn)行，對(duì)當(dāng)?shù)氐陌l(fā)展形成阻礙。因此，我們首先要對(duì)黃土形成一個(gè)基本的認(rèn)識(shí)，了解黃土的成因和特征，再通過(guò)對(duì)洛川黃土的針對(duì)性研究，發(fā)現(xiàn)它的工程特性——濕陷性，分析其原理和成因，最后根據(jù)洛川黃土的工程特性，針對(duì)不同的土層性質(zhì)進(jìn)行不同方法的地基處理，以此保障工程施工的進(jìn)行和安全性。

參考文獻(xiàn)：

[1]趙景波，楚純潔，馬延?xùn)|，羅小慶，羽翔林，王文芳，周妮.陜西洛川L_1～S_4黃土-古土壤濕陷性及其成因研究[J].第四紀(jì)研究，2014，02：399-406.

[2]周妮.洛川黃土工程性質(zhì)與地基處理[D].陜西師范大學(xué)，2013.

[3]秦曉棟，薛維俊.濕陷性黃土地基濕陷機(jī)理、濕陷性評(píng)價(jià)及地基處理方法[J].內(nèi)蒙古石油化工，2009，02：38-40.

[4]史宏民.濕陷性黃土工程性質(zhì)及其地基處理方法簡(jiǎn)述[J].山西水利，2010，02：47-48+60.

[5]陳正漢，許鎮(zhèn)鴻，劉祖典.關(guān)于黃土濕陷的若干問(wèn)題[J].土木工程學(xué)報(bào)，1986，03：86-94.