高原地區(qū)濕陷性黃土基礎(chǔ)處理研究

杜軍勝

（蘭州新區(qū)城建工程有限公司， 甘肅 蘭州 730300）

我國的黃土分類主要分為濕陷性黃土以及非濕陷性黃土兩類，其中濕陷性黃土是因?yàn)橛晁穸鴮?dǎo)致黃土結(jié)構(gòu)性發(fā)生改變，從而形成附加沉降，而導(dǎo)致土層強(qiáng)度受到破壞所產(chǎn)生的。對高原地區(qū)濕陷性黃土基礎(chǔ)處理方式展開研究，能夠?yàn)轭愃乒こ涕_展提供可靠依據(jù)，可以通過對各項(xiàng)數(shù)據(jù)的分析，明確黃土基礎(chǔ)處理方式方法，以便制定出合理處理方案，保證基礎(chǔ)處理質(zhì)量，從而更好地完成工項(xiàng)目建設(shè)任務(wù)。

1 濕陷性黃土及其危害

黃土是陸地上的黃色粉砂質(zhì)土堆積物，主要分布于北半球中緯度的半干旱以及干旱地區(qū)，在我國的分布相對較廣，總分布面積約為64萬平方千米，在浸水之后，存在濕陷性特征，被稱為濕陷性黃土【1】。濕陷性黃土?xí)谧陨碇貕毫σ约案郊訅毫Φ攘Φ墓餐饔弥?，而出現(xiàn)急劇附加下沉的狀況，而此種現(xiàn)象被稱為濕陷。濕陷變形和壓縮變形并不相同，壓縮變形一般是因?yàn)槭┘雍奢d而產(chǎn)生的，會隨著時(shí)間的增加而出現(xiàn)逐漸穩(wěn)定的趨勢。但失陷性黃土存在著變形量較大的特征，其變形量是正常壓縮變形的幾倍到十幾倍左右，且發(fā)生速度較快，會在受到水分浸濕的1小時(shí)到3小時(shí)之間，便開始出現(xiàn)濕陷現(xiàn)象。通常1到2天之間的濕陷變形量能夠達(dá)到25厘米左右，會使建筑物建設(shè)或使用受到嚴(yán)重破壞。

濕陷性黃土的變形指標(biāo)主要以濕陷系數(shù)為主，其是單位厚度土樣在自重壓力或附加壓力等共同作用之下，浸水所產(chǎn)生的濕陷量，會將黃土對于水的敏感程度直接反映出來【2】。如果濕陷系數(shù)數(shù)值相對較大，表明受水浸濕之后濕陷量逐漸變大。鑒于濕陷性黃土所存在的危害，對其基礎(chǔ)展開合理處理顯得極為重要。

圖1 濕陷性土沉陷

2 高原地區(qū)濕陷性黃土基礎(chǔ)處理

2.1 工程實(shí)例

本次工程為蓄水池工程，庫容為 75萬平立方米，工程施工包括土方開挖、土方夯填以及水泥土墊層等各項(xiàng)施工操作。由于項(xiàng)目施工所在區(qū)域的地層巖性為第四系上更新世新黃土、第四系全新世新近堆積黃土，屬于黃土溝壑區(qū)，溝底已經(jīng)切入到第三系不透水層部分，整體地下水儲存條件相對較差，且存在著儲存量較小的問題，這與該地區(qū)年降水量補(bǔ)給也有著密切的關(guān)聯(lián)。

為保證施工能夠順利展開，施工團(tuán)隊(duì)在具體施工之前，按照實(shí)驗(yàn)方法對現(xiàn)場展開了碾壓實(shí)驗(yàn)。根據(jù)實(shí)驗(yàn)所獲得的各項(xiàng)數(shù)據(jù)信息，結(jié)合工程建設(shè)目標(biāo)以及建設(shè)要求，共設(shè)置了80個(gè)沉降點(diǎn)量以及30個(gè)質(zhì)量密度點(diǎn)，而含水量點(diǎn)設(shè)置共有為59個(gè)。

2.2 試驗(yàn)過程

2.2.1 數(shù)據(jù)測定

結(jié)合工程綜合情況，確定本次實(shí)驗(yàn)含水量檢測以及干質(zhì)量密度檢測采用環(huán)刀檢測技術(shù)。會通過對水準(zhǔn)儀的運(yùn)用，展開沉降量觀測與檢查。在測定區(qū)域中進(jìn)行測量點(diǎn)布置時(shí)，需要保證每一測量位置均設(shè)有三點(diǎn)，且三點(diǎn)分布處于均勻狀態(tài)，要按照從西到東的順序展開編號標(biāo)記，以便后續(xù)實(shí)驗(yàn)順利展開【3】。實(shí)驗(yàn)人員需要在碾壓表面以下 15厘米范圍內(nèi)展開取樣操作，要保證樣品提取的地點(diǎn)能夠正好處于碾壓成中間部位。進(jìn)行含水量取樣過程中，需要運(yùn)用環(huán)刀取樣并展開平行試驗(yàn)，取樣位置仍然以土樣中間為主，沉降量測定需要在區(qū)域內(nèi)展開九點(diǎn)取值，以便通過求取平均值的方式確定各項(xiàng)數(shù)據(jù)。

2.2.2 數(shù)據(jù)分析

在完成數(shù)據(jù)測定之后，需要對每個(gè)特定區(qū)域內(nèi)的數(shù)據(jù)展開平均值計(jì)算，要按照兩倍標(biāo)準(zhǔn)差方式對異常數(shù)據(jù)展開處理，做好含水量、沉降量以及碾壓次數(shù)等關(guān)系曲線圖繪制，科學(xué)完成干質(zhì)量密度、碾壓遍數(shù)以及鋪筑厚度關(guān)系曲線圖繪制，按照關(guān)系曲線展開含水量現(xiàn)場檢測，并做好不同攤鋪厚度下的關(guān)系曲線圖繪制以及分析工作，完成數(shù)據(jù)整理與分析任務(wù)【4】。經(jīng)測定，基礎(chǔ)部分施工黃土有著明顯的濕陷性特征，需要通過合理處理，達(dá)到對基礎(chǔ)進(jìn)行加固與穩(wěn)定的目標(biāo)，以便為后續(xù)施工安全展開提供保障。

圖2 墊層施工

2.3 濕陷性黃土地基處理方法

2.3.1 土墊層以及灰土墊層技術(shù)

墊層技術(shù)屬于較為常見的地基處理技術(shù)，在施工過程中需要按照地基土特性以及工程地質(zhì)等各方面條件，合理制定墊層處理方案，以便通過對力學(xué)性質(zhì)較好土層進(jìn)行換墊的方式，做好基礎(chǔ)夯實(shí)處理【5】。灰土墊層技術(shù)會通過對一定厚度黃土與石灰的配合，展開土墊層操作施工。一般會將灰土墊層厚度控制在一米左右，將灰土墊層厚度控制在兩米左右。按照夯實(shí)質(zhì)量要求，土墊層干容重需要保持在每立方厘米1.6克左右，應(yīng)通過試驗(yàn)方式確定壓實(shí)方法以及最佳含水量等參數(shù)信息，需要通過對振動(dòng)式壓路機(jī)的運(yùn)用，展開分層碾壓，或通過對蛙式打夯機(jī)的運(yùn)用，進(jìn)行分層夯實(shí)施工操作。如果土墊層厚度小于一米，并不需要對地基允許承載力提高系數(shù)進(jìn)行考慮，在厚度大于一米時(shí)，要通過實(shí)驗(yàn)做好承載力提升操作，但要保證承載力提升不會超過原地地基承載力的20%左右。由于在應(yīng)用過程中，灰土墊層施工具有承載力高且防滲抗凍性能理想等方面的優(yōu)勢，所以在地基處理中應(yīng)用較為廣泛。

2.3.2 樁基礎(chǔ)施工

樁基礎(chǔ)施工屬于應(yīng)用時(shí)間相對較長的地基加固手段，會通過對混合樁、支撐樁以及摩擦樁的有效應(yīng)用，通過打入樁的方式，對土體進(jìn)行加固操作。整體操作對于樁的制作要求相對較高，會因?yàn)楹淮蚓鶆蚨纫约斑\(yùn)輸?shù)确矫嬉蛩赜绊懀斐墒┕るy度過大的狀況，在使用方面存在一定的約束。現(xiàn)澆混凝土樁可以按照需求展開針對性制作，支撐力以及抵抗力相對較為理想，會通過對樁體粗糙表面和土層之間摩阻力的應(yīng)用，打到對基礎(chǔ)進(jìn)行鞏固的效果。素混凝土樁會穿過高壓縮性黃土或線性黃土，將樁腳安置在非濕陷性土層位置，從而達(dá)到對濕陷性黃土進(jìn)行有效治理的效果。

井樁斷面主要以圓形為主，也有部分呈現(xiàn)為橢圓形，可以通過在樁腳位置向外擴(kuò)大的操作，增加承壓面積整體數(shù)值。在此過程中強(qiáng)調(diào)樁腳在土層中的深入性需要保持在一米以上，靈犀井樁間距為直徑的5倍左右，應(yīng)通過將其設(shè)置在集中荷載作用的位置，為其作用發(fā)揮提供保障。

2.3.3 改善土性質(zhì)與結(jié)構(gòu)

目前較為常見的地基土性質(zhì)與結(jié)構(gòu)改善方式相對較為豐富，無論是物理化學(xué)手段，還是物理機(jī)械等方面手段，都是通過對地基松散結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整，將其改變?yōu)槊苁辰Y(jié)構(gòu)為主的操作方式。會通過將濕陷性黃土轉(zhuǎn)變?yōu)榉菨裣菪渣S土的方法，做好地基處理工作。在此將以預(yù)浸水法為例，對濕陷性黃土地基處理方法展開介紹。

預(yù)浸水處理技術(shù)在應(yīng)用時(shí)具有投入成本低以及操作簡單等方面的優(yōu)勢。能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)暗縫以及陷穴等問題，并對其展開妥善處理，整體地基處理效果較為理想。但同時(shí)，其也存在著好水量大以及施工周期長等方面的狀況。在浸水之后，原土承載力會出現(xiàn)明顯下降趨勢，所以在非大厚度自重濕陷性黃土地基施工中，一般不宜采用此種處理方法。

在具體使用浸水處理方法過程中，需要著重關(guān)注以下幾方面內(nèi)容：①在經(jīng)過浸水處理之后，土體結(jié)構(gòu)會出現(xiàn)自身沉陷狀況，會在起始壓力等力的作用之下，發(fā)生一定的變形問題，這就要求浸濕土體自重需要低于周圍土層阻力數(shù)值，浸水坑基需要具備足夠的尺寸，確保沉陷程度能夠達(dá)到預(yù)期目標(biāo)；②在連續(xù)供水環(huán)境中，地基土濕陷敏感性和水浸泡時(shí)間有著密切關(guān)聯(lián)，所以需要確定浸泡具體時(shí)間，一般認(rèn)為如果濕陷性土層厚度在十米以下，則需要浸泡35天左右，而一般重要建筑物地基土浸泡時(shí)間要保證在60天以上，可通過對堆載預(yù)壓法的運(yùn)用，有效提高浸泡效率、縮短浸泡時(shí)間，以便為后續(xù)工程建設(shè)提供充足時(shí)間方面支持，浸泡施工需要持續(xù)性展開，在停止供水之后，需要在完成基坑內(nèi)積水清理工作后，進(jìn)行晾干處理，通常會在停水半年之后再進(jìn)行施工；③由于地基土上部五米內(nèi)土層在經(jīng)過預(yù)浸水處理之后，仍然存在著外荷濕陷性以及二次濕陷問題，主要是因?yàn)橥馏w孔隙率相對較大所造成的，所以需要通過對土樁擠密以及土墊層等技術(shù)的應(yīng)用，將上部地基承載力傳遞到下層位置，防止將土層作為持力層，可通過在五米層厚度土層內(nèi)設(shè)置梅花狀沙礫芯透水孔的方式，保證浸水速度；④由于在經(jīng)過浸水處理之后，土體內(nèi)的含水量會出現(xiàn)明顯增加趨勢，地基結(jié)構(gòu)會隨之出現(xiàn)變形模量變小以及可壓縮性升高等方面的狀況，所以還要對地基強(qiáng)度問題進(jìn)行考慮，要保證在浸水之后地基強(qiáng)度仍然能夠滿足設(shè)計(jì)需要，需要對上部持力層做好加固處理；⑤耗水量問題是預(yù)浸水處理技術(shù)應(yīng)用的關(guān)鍵所在之一，在正式展開操作之前，需要對水源供應(yīng)以及供水設(shè)備等各項(xiàng)內(nèi)容展開詳細(xì)分析，按照分析結(jié)果展開設(shè)備設(shè)置與安裝，對耗水量做出正確預(yù)判。由于高原地區(qū)存在著部分缺水區(qū)域，所以需要通過對耗水量做出正確評估的方式，確定技術(shù)使用方案，明確技術(shù)使用必要性，以便達(dá)到最優(yōu)化地基處理效果。一般浸泡開始前十天的耗水量最大，需要保證水資源的充足性。

3 結(jié)束語

由于濕陷性黃土屬于不可避免的地質(zhì)性問題，所以施工團(tuán)隊(duì)需要加大對此種黃土基礎(chǔ)處理方式的研究力度。不僅要通過對黃土性質(zhì)以及基本情況等各項(xiàng)因素的合理分析，利用實(shí)驗(yàn)操作等方法獲得精準(zhǔn)數(shù)據(jù)，同時(shí)還要結(jié)合數(shù)據(jù)以及地區(qū)具體情況，設(shè)置完善的濕陷性黃土處理方案，確?？梢酝ㄟ^對樁基礎(chǔ)以及土墊層等施工技術(shù)的合理應(yīng)用，達(dá)到有效加固、提升基礎(chǔ)穩(wěn)定性的目標(biāo)，保證基礎(chǔ)部分施工質(zhì)量，確保其穩(wěn)定性以及安全性能夠滿足后續(xù)項(xiàng)目建設(shè)要求，從而為整體項(xiàng)目高質(zhì)量施工奠定良好基礎(chǔ)，保證是高原地區(qū)項(xiàng)目建設(shè)整體水平。