濕陷性黃土地基處理方法研究

朱亞平

（大同煤礦集團(tuán)設(shè)計(jì)研究有限責(zé)任公司 山西大同 037003）

黃土是最新的地質(zhì)時(shí)期（距今約200萬(wàn)年左右的第四紀(jì)時(shí)期）形成的土狀堆積物，所以其性質(zhì)比較疏松、特殊。典型的黃土為黃灰色或棕黃色的塵土和粉沙細(xì)粒組成，質(zhì)地均勻，用手搓之易成粉末，含多量鈣質(zhì)或黃土結(jié)核，多孔隙，有顯著的垂直節(jié)理，無(wú)層理，在干燥時(shí)較堅(jiān)硬，易被流水浸濕，通常容易剝落和遭受侵蝕，甚至發(fā)生坍陷。黃土作為地基用于各類(lèi)建筑工程中已有漫長(zhǎng)的歷史，如果對(duì)黃土的特性不了解，往往會(huì)給工程帶來(lái)嚴(yán)重的損失和破壞。黃土按濕陷性分類(lèi)：①濕陷性；②非濕陷性，本文主要對(duì)濕陷性黃土地基處理作論述。

濕陷性黃土是一種特殊性質(zhì)的土，其土質(zhì)較均勻、結(jié)構(gòu)疏松、孔隙發(fā)育。在未受水浸濕時(shí)，一般強(qiáng)度較高，壓縮性較小。當(dāng)在一定壓力下受水浸濕，土結(jié)構(gòu)會(huì)迅速破壞，產(chǎn)生較大附加下沉，強(qiáng)度迅速降低。當(dāng)?shù)鼗臐裣葑冃?、壓縮變形或承載力不能滿足設(shè)計(jì)要求時(shí)，應(yīng)針對(duì)不同土質(zhì)條件和建筑物的類(lèi)別，在地基壓縮層內(nèi)或濕陷性黃土層內(nèi)采取處理措施。濕陷性黃土地基處理方法主要包括以下幾種：

1 夯實(shí)法

用夯擊、振動(dòng)或碾壓的手段使地表一定深度的土層達(dá)到密實(shí)狀態(tài)的方法。經(jīng)常采用的有：重錘表層夯實(shí)法、強(qiáng)夯法。

（1）重錘表層夯實(shí)法是用起重機(jī)械將大于2t的重錘吊至大于4m的高度使其自由下落，利用重錘下落的沖擊來(lái)夯實(shí)地基淺層土體，適用于地下水位低于地表0.8m以上的濕陷性黃土。

（2）強(qiáng)夯法是用起重機(jī)械將10～40t的重錘提升至10～40m高處使其自由下落，依靠強(qiáng)大的夯擊能和沖擊波作用夯實(shí)土層，適用于地下水位以上，局部或整片處理，飽和度≤60%的濕陷性黃土；可處理濕陷性黃土的厚度為3～12m。

2 墊層法

墊層法是先將基礎(chǔ)以下的濕陷性黃土部分或全部挖除，然后用粉土或灰土分層夯實(shí)做為地基的持力層，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，提高地基承載力。當(dāng)僅要求消除基底下0.5～3m濕陷性黃土的濕陷量時(shí)，宜采用局部（或整片）土墊層進(jìn)行處理，當(dāng)同時(shí)要求提高墊層土的承載力及增強(qiáng)水穩(wěn)性時(shí)，宜采用整片灰土墊層進(jìn)行處理。墊層的設(shè)計(jì)主要包括墊層的厚度、寬度、夯實(shí)后的壓實(shí)系數(shù)和承載力設(shè)計(jì)值的確定等方面。墊層設(shè)計(jì)的原則是既要滿足建筑物對(duì)地基變形及穩(wěn)定的要求，又要符合經(jīng)濟(jì)合理的要求。同時(shí)，還要考慮以下幾方面的問(wèn)題：

2.1 換填墊層的厚度

甲類(lèi)建筑消除地基全部濕陷量的處理厚度，應(yīng)符合下列要求：

（1）在非自重濕陷性黃土場(chǎng)地，應(yīng)將基礎(chǔ)底面以下附加壓力與上覆土的飽和自重壓力之和大于濕陷起始?jí)毫Φ乃型翆舆M(jìn)行處理，或處理至地基壓縮層的深度止。

（2）在自重濕陷性黃土場(chǎng)地，應(yīng)處理基礎(chǔ)底面以下的全部濕陷性黃土層。

乙類(lèi)建筑消除地基部分濕陷量的最小處理厚度，應(yīng)符合下列要求：

（1）在非自重濕陷性黃土場(chǎng)地，不應(yīng)小于地基壓縮層深度的2/3，且下部未處理濕陷性黃土層的濕陷起始?jí)毫χ挡粦?yīng)小于100kPa。

（2）在自重濕陷性黃土場(chǎng)地，不應(yīng)小于濕陷性土層深度的2/3，且下部未處理濕陷性黃土層的剩余濕陷量不應(yīng)大于150mm。

（3）如基礎(chǔ)寬度大或濕陷性黃土層厚度大，處理地基壓縮層深度的2/3或全部濕陷性黃土層深度的2/3確有困難時(shí)，在建筑物范圍內(nèi)應(yīng)采用整片處理。其處理厚度：在非自重濕陷性黃土場(chǎng)地不應(yīng)小于4m，且下部未處理濕陷性黃土層的濕陷起始?jí)毫χ挡灰诵∮?00kPa；在自重濕陷性黃土場(chǎng)地不應(yīng)小于6m，且下部未處理濕陷性黃土層的剩余濕陷量不宜大于150mm。

丙類(lèi)建筑消除地基部分濕陷量的最小處理厚度，應(yīng)符合下列要求：

（1）當(dāng)?shù)鼗鶟裣莸燃?jí)為Ⅰ級(jí)時(shí)：對(duì)單層建筑可不處理地基；對(duì)多層建筑，地基處理厚度不應(yīng)小于1m，且下部未處理濕陷性黃土層的濕陷起始?jí)毫χ挡灰诵∮?00kPa。

（2）當(dāng)?shù)鼗鶟裣莸燃?jí)為Ⅱ級(jí)時(shí)：在非自重濕陷性黃土場(chǎng)地，對(duì)單層建筑，地基處理厚度不應(yīng)小于1m，且下部未處理濕陷性黃土層的濕陷起始?jí)毫χ挡灰诵∮?0kPa；對(duì)多層建筑，地基處理厚度不宜小于2m，且下部未處理濕陷性黃土層的濕陷起始?jí)毫χ挡灰诵∮?00kPa；在自重濕陷性黃土場(chǎng)地，地基處理厚度不應(yīng)小于2.50m，且下部未處理濕陷性黃土層的剩余濕陷量，不應(yīng)大于200mm。

（3）當(dāng)?shù)鼗鶟裣莸燃?jí)為Ⅲ級(jí)或Ⅳ級(jí)時(shí)，對(duì)多層建筑宜采用整片處理，地基處理厚度分別不應(yīng)小于3m或4m，且下部未處理濕陷性黃土層的剩余濕陷量，單層及多層建筑均不應(yīng)大于200mm。

2.2 墊層的處理寬度超出基礎(chǔ)底邊的寬度

L≥z·tanθ°

式中：L——墊層超出基礎(chǔ)底邊的寬度（m）；

z——基礎(chǔ)底面下墊層的厚度（m）；

b——矩形或條形基礎(chǔ)底面的寬度（m）。

表1 壓力擴(kuò)散角θ（°）

當(dāng)z/b<0.25，除灰土取θ=28°外，其余材料取θ=0°，必要時(shí)宜由試驗(yàn)確定。

當(dāng)0.25

整片墊層的平面處理范圍，每邊超出建筑物外墻基礎(chǔ)外緣的寬度，不應(yīng)小于墊層的厚度，即并不應(yīng)小于2m。

3 擠密法

擠密法是利用形成樁孔時(shí)的側(cè)向擠壓作用擠壓樁間土，然后用素土或灰土將樁孔分層夯填密實(shí)。適用于地下水位以上，飽和度≤65%的濕陷性黃土；可處理濕陷性黃土的厚度為5～15m。處理后的地基承載力一般提高50～100%。

4 預(yù)浸水法

預(yù)浸水法是利用黃土侵水產(chǎn)生濕陷的特點(diǎn)，在建筑物施工前預(yù)先對(duì)濕陷性黃土場(chǎng)地大面積浸水，使土體產(chǎn)生自重濕陷，達(dá)到消除深層黃土濕陷的目的。

預(yù)浸水法宜用于處理濕陷性黃土層厚度大于10m，自重濕陷量的計(jì)算值不小于500mm的場(chǎng)地。由于浸水時(shí)場(chǎng)地周?chē)乇硐鲁灵_(kāi)裂，并容易造成“跑水”穿洞，影響建筑物的安全，所以空曠的新建地區(qū)較為適用。浸水前宜通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試坑浸水試驗(yàn)確定浸水時(shí)間、耗水量和濕陷量等。

采用預(yù)浸水法處理地基，應(yīng)符合下列規(guī)定：

（1）浸水坑邊緣至既有建筑物的距離不宜小于50m，并應(yīng)防止由于浸水影響附近建筑物和場(chǎng)地邊坡的穩(wěn)定性；

（2）浸水坑的邊長(zhǎng)不得小于濕陷性黃土層的厚度，當(dāng)浸水坑的面積較大時(shí)，可分段進(jìn)行浸水；

（3）浸水坑內(nèi)的水頭高度不宜小于300mm，連續(xù)浸水時(shí)間以濕陷變形穩(wěn)定為準(zhǔn)，其穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)為最后5d的平均濕陷量小于1mm/d。

地基預(yù)浸水結(jié)束后，在基礎(chǔ)施工前應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)充勘察工作，重新評(píng)定地基土的濕陷性，并應(yīng)采用墊層或其他方法處理上部濕陷性黃土層。

總之濕陷性黃土地基處理的方法很多，因地制宜，根據(jù)地基土質(zhì)和建筑物重要性，對(duì)地基處理選用相應(yīng)的處理方法。在勘察階段，經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)取樣，以試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，判定屬于自重濕陷性黃土還是非自重濕陷性黃土，以及濕陷性黃土層的厚度、濕陷等級(jí)、類(lèi)別等重要地質(zhì)參數(shù)，通過(guò)經(jīng)濟(jì)分析比較，綜合考慮工藝環(huán)境、工期等諸多方面的因素。最后選擇一個(gè)最合適的地基處理方法，經(jīng)過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)后，確保滿足處理后的地基具有足夠的承載力和變形條件的要求。本文論證了濕陷性黃土地基常用處理方法的選用原則、適用范圍、可能處理深度及效果，同時(shí)對(duì)各處理方法應(yīng)注意事項(xiàng)和可能帶來(lái)的負(fù)面作用等也進(jìn)行了概述，這為工程濕陷性場(chǎng)地地基處理方案的選型論證及實(shí)施提供了技術(shù)支持。

[1]《濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范》（GB 50025-2004）.

[2]《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》（JGJ 79-2002）.

[3]裴章勤，劉衛(wèi)東．濕陷性黃土地基處理[M]．中國(guó)建筑工業(yè)出版社，1992．

[4]汪國(guó)烈，李新懷．大厚度濕陷性黃土的工程處置[C]．西部開(kāi)發(fā)中的巖土工程問(wèn)題（巖土工程系列學(xué)術(shù)研討會(huì)之九論文集）.上海：同濟(jì)大學(xué)出版社，2005．