黃土地區(qū)不良地質(zhì)條件處理辦法

李子農(nóng)

摘 要：在實際勘查工作中，對遇到的不良地質(zhì)條件進行了匯總，并通過自己的思考、結(jié)合具體實例，總結(jié)出不良地質(zhì)條件產(chǎn)生原因及其危害，并思考不良地質(zhì)條件如何處理的，為實際工程中不良地質(zhì)條件的處理提供參考。

關(guān)鍵詞：黃土地區(qū);不良地質(zhì)條件;濕陷性

0 前言

在我國，黃土分布廣泛，總面積可達63萬平方公里，而黃土主要分布區(qū)位于我國華北、西北等干旱、半干旱地區(qū)。黃土的形成時期是第四紀(jì)地質(zhì)時期，形成環(huán)境氣候干旱。土體結(jié)構(gòu)欠固結(jié)、結(jié)構(gòu)性強，且孔隙比大[1]，因此受到水影響后，由于自身重力或者受到上部荷載（建筑物、車輛動載等）作用下，發(fā)生濕陷變形，即黃土地基或者路基會發(fā)生顯著沉降，給各種建造于濕陷性黃土影響范圍的工程帶來巨大危害。

1 工程概況

呼北國家高速公路山西省隰縣至吉縣段（隰縣～大寧）兩階段施工圖設(shè)計階段工程地質(zhì)勘查項目主要包括國道G209影響段加寬改造、互通匝道、匝道收費站、管理場區(qū)及連接線勘察工作，我作為項目技術(shù)骨干負(fù)責(zé)互通立交組相關(guān)工作，互通共設(shè)置6條匝道和一座橋梁，5處涵洞、2處擋墻以及8段深挖路塹。

2 勘察所含不良地質(zhì)條件

該項目正處于我國黃土地區(qū)，分布有大面積黃土區(qū)域。由于黃土本身性質(zhì)，土體結(jié)構(gòu)及礦物組成和化學(xué)成分，造成了黃土特殊的工程性質(zhì)，例如土體結(jié)構(gòu)疏松、孔隙發(fā)育造成其具有特殊性質(zhì)，而這些性質(zhì)不利于工程開展，同樣也造成了諸多不良地質(zhì)條件，常見問題主要有濕陷性、人工坑洞等。本次項目勘查過程中，本人作為技術(shù)骨干所負(fù)責(zé)的互通立交部分勘查工作中，在寨子樞紐東川河大橋、A匝道1號橋、DK0+630～DK0+678右側(cè)深挖路塹等段落均發(fā)現(xiàn)有中等～嚴(yán)重程度（即Ⅱ～Ⅲ級）的自重濕陷性黃土，厚度可達3～15米;午城服務(wù)區(qū)等段落發(fā)現(xiàn)落水洞極易發(fā)育，局部有小規(guī)模土質(zhì)崩塌，同時發(fā)現(xiàn)有廢棄窯洞等不良地質(zhì)條件。

3 不良地質(zhì)條件形成原因

3.1 濕陷性

濕陷性是黃土所特有的，“別具一格”的工程地質(zhì)特性，其產(chǎn)生與黃土的形成條件、物理化學(xué)性質(zhì)即土體結(jié)構(gòu)密不可分。形成于第四紀(jì)地質(zhì)時期的黃土，是氣候干旱的環(huán)境下，沉積形成的，土體顆粒以粉土為主，干燥狀態(tài)下孔隙比大、欠固結(jié)是其具有濕陷性的主要原因，干燥狀態(tài)下孔隙比大，給土體受到水的影響而濕陷留下了空間;同樣的道理，土體本身欠固結(jié)，在土體自重或上部荷載影響下極易發(fā)生濕陷。通俗的講，黃土的濕陷性與水的作用聯(lián)系緊密，干燥狀態(tài)下，黃土性質(zhì)較為穩(wěn)定，在黃土受到降水、河流沖刷等影響后，水分浸濕土體，甚至土體浸水飽和后，因土體較大孔隙比，水分子迅速嵌入土顆粒間隙中去，此時處于中下層的土體受到上部土體自重壓力，或土體受到上部荷載作用下，使得土體發(fā)生顯著變形，此時土體結(jié)構(gòu)已經(jīng)發(fā)生破壞，幾乎喪失抗剪強度，巨大的變形和不均勻沉降會給上部工程造成極大危害。

3.2 落水洞

落水洞的形成同樣與誰的作用脫不開關(guān)系，開始形成時，主要是受重力影響，水垂直向下流動，發(fā)生土體溶蝕，因此在開始階段，往往發(fā)生的是垂直裂隙的溶蝕。當(dāng)垂直溶蝕發(fā)生到一定程度，孔洞擴大后，這是大雨、洪水沖刷時，大量水流匯入落水洞，對洞壁四周不斷沖刷磨蝕，進一步擴大落水洞。落水洞主要有三種形態(tài)：（1）縫隙狀落水洞：形態(tài)長、分布廣。（2）井狀落水洞。（3）豎井狀落水洞。勘察段落內(nèi)極易發(fā)生落水洞，但一般隱伏于地表下，不容易為人所發(fā)現(xiàn)，勘察期間未觀測到落水洞出露。

3.3 人工坑洞（窯洞）

窯洞的形成是人為因素造成的，人們?yōu)榱藵M足自身需要開挖、建設(shè)窯洞，隨著社會進步、人民的富足，漸漸放棄了窯洞，但之前開挖、建設(shè)的窯洞并未得到妥善處理，因此遺留下來，可能對工程建設(shè)產(chǎn)生影響。

4 不良地質(zhì)條件處理辦法

4.1 濕陷性

根據(jù)濕陷性黃土發(fā)生濕陷性的原理，以及影響條件，加之查閱相關(guān)文獻資料，綜合分析并總結(jié)出以下幾點處理辦法：（1）夯實法。（2）擠密法。（3）浸水法。（4）換填法。（5）采用剛性基礎(chǔ)或架橋通過[2]。

夯實法與擠密法原理基本相同，都是針對黃土孔隙比大、欠固結(jié)所采取的措施。利用夯實法，提前給黃土土體施加荷載，達到壓縮土體孔隙、預(yù)固結(jié)土體的作用，這樣，遇水作用后，由于土體孔隙已經(jīng)提前壓縮，欠固結(jié)狀態(tài)已經(jīng)經(jīng)過夯實后達到固結(jié)或超固結(jié)狀態(tài)，因此土體不再發(fā)生大量沉陷和不均勻沉降，從土體結(jié)構(gòu)特性上解決了黃土遇水濕陷的問題，比較經(jīng)濟且施工簡便。擠密法則是利用碎石樁、粉噴樁、灰土擠密樁等進行基礎(chǔ)處理，利用碎石、水泥等形成樁體，與原有土體形成摩擦樁，減少豎向沉降，同時樁體的擠密作用也一定程度上壓縮了土體孔隙，二者相輔相成，都減少了土體沉降。

浸水法則是反其道而行之，根據(jù)黃土的濕陷特性，提前浸水使土體發(fā)生沉降，當(dāng)再次遇水后沉降量就會大大降低，從另一個角度解決了黃土濕陷性問題。

換填法只能用于濕陷性黃土量小的情況，否則工程量過大、耗資巨大，處理成本過高。換填法則是利用其它優(yōu)于濕陷性黃土的材料，挖除濕陷性黃土，用其他優(yōu)質(zhì)材料換填，可就近取材，也可人工拌制混凝土等材料換填。

采用剛性基礎(chǔ)或架橋通過則耗資較大，工程較為復(fù)雜，但效果最好。它避開了濕陷性黃土的濕陷特性，采用迂回戰(zhàn)術(shù)，不去處理黃土基礎(chǔ)，而是利用架橋避開了黃土地基的濕陷問題。

值得一提的是，濕陷性黃土所表現(xiàn)出的濕陷性與水的作用密不可分，因此，濕陷性黃土基礎(chǔ)所在地應(yīng)當(dāng)做好降排水措施，減少水對土體的影響，也能一定程度上減少土體的不均勻沉降。

4.2 落水洞[3]

對于落水洞的處理，可簡單的用四個字概括，即填、留、堵、排。

填是指對洞進行回填，可用片石或塊石，等材料進行回填。

留即在洞口砌筑一處豎向排水井，排除地下水以減少水對原有洞體的侵蝕。

堵是指用混凝土對洞口進行封堵，使水不能進一步對原有落水洞造成破壞。

排則是指通過涵洞與豎井連接，排走地下水，讓水從涵洞排走。

4.3 窯洞

對于窯洞的處理則較為簡單，與落水洞處理較為相似。對于有水的窯洞要先做好排水，再進行填充。對于無水窯洞，可直接進行填充處理。

5 總結(jié)

濕陷性黃土的濕陷性主要是由于土體結(jié)構(gòu)孔隙大及遇水結(jié)構(gòu)破壞造成的，勘察工作中遇到的不良地質(zhì)條件有特殊性土體即濕陷性黃土、落水洞發(fā)育和人工坑洞即窯洞，并論述了各個不良地質(zhì)條件處理辦法。

參考文獻：

[1]邵生俊，李俊，李國良，等.大厚度自重濕陷黃土濕陷變形評價方法的研究[J].巖土工程學(xué)報，2015，37（6）：965-978.

[2]李智毅.工程地質(zhì)概論[M].武漢：中國地質(zhì)大學(xué)出版社，1995.

[3]陸宇翔.巖溶地區(qū)路基內(nèi)落水洞的處理方法[J].大眾科技，2005（9）：120-122.