黃土的濕陷性及其常用地基處理方法分析

王振福

(山西晨輝商品混凝土配送有限公司，山西 晉中 030600)

1 黃土濕陷性概述

黃土的濕陷性主要是指黃土在一定壓力作用下，受水浸濕后發生顯著的承載力降低和附加沉降現象。濕陷性黃土在天然濕度下具有很好的結構性，強度很高，抗壓縮性很好;由于其欠壓密性，一旦受水浸濕將發生強度驟降和變形突增，常發生基坑下沉、建筑裂縫等工程危害，已越來越多地引起國內外工程師們的關注。濕陷性黃土分布非常廣泛，在我國的山西、陜西、甘肅、河南、山東、遼寧、新疆、寧夏等部分地區均有黃色或褐黃色濕陷性黃土分布。

2 黃土濕陷機理

引起黃土濕陷的兩大基本條件是荷載和水。于是很多學者從這兩方面出發，從物理、化學、力學等方面對濕陷機理進行了解釋。毛細管假說:認為土粒聚集在砂粒之間的孔隙水中，在水分蒸發過程中，土粒在砂粒周圍形成絮凝結構，支托砂粒。當水進入土中時，支托被分散，土粒間作用削弱，產生沉陷。溶鹽假說:認為黃土中含有很多可溶鹽，當含水量較低時，可溶鹽處于晶體狀態，對土顆粒起粘結作用;而當受水浸濕后，可溶鹽溶解，土粒粘結作用消失，黃土產生濕陷。水膜楔入假說:認為含水量較低時，顆粒之間結合水膜很薄，顆粒之間靜電引力很強，黃土強度較高。隨著含水量增加，土中粘結水膜變厚，隔開陰陽離子，使土粒分開，產生濕陷。膠體不足假說:認為當土中含有足量膠體時，由于其膨脹作用不會使土體產生濕陷;而膠體不足時，將導致濕陷發生。欠壓密理論:認為在干旱、少雨時，黃土中水分蒸發，導致土粒間可溶鹽析出，形成膠體，阻礙了上面土體對下面土體的壓密作用，使黃土成為欠壓密結構。當受水浸濕后，膠粒溶解，使黃土產生下陷。結構學說:認為黃土具有架空體系，其連接強度主要源于毛細管力、雙電層引力、粒間摩擦及膠凝物質。當含水量增加時，毛細管力減弱甚至消失、雙電層引力下降，由于水的作用，膠凝物質溶解，粒間摩擦減小，使土的結構強度降低，產生下沉。

3 黃土濕陷性地基處理

對濕陷性黃土的地基處理，規范規定:甲類建筑進行地基處理，應采取消除地基全部濕陷量、將基礎底面放置于非濕陷性黃土層、采用穿透濕陷性黃土層的樁基三者措施之一;乙類建筑進行地基處理，在非自重濕陷性場地，濕陷性土層的處理深度不應小于地基壓縮層深度的2/3，在自重濕陷性場地不應小于濕陷性土層厚度的2/3;對于丙類建筑，按照濕陷程度進行不同程度的處理。

處理濕陷性黃土除了采用穿透濕陷性土層的樁基外，常用墊層法、擠密法、強夯法、浸水法、單液硅化或堿液加固法、孔內深層強夯法等。進行地基處理時，應根據場地情況及各方法的特點，選用最適宜、經濟、合理的方法。

墊層法:墊層法就地取材、因地制宜，對于淺層地基處理較實用。墊層法一般采用素土或灰土，采用素土時，一般選用粉質粘土，其有機質含量不能大于5%，且不能含有其他特殊性土;采用灰土時，體積配合比一般用2∶8或3∶7，土料用粉質粘土，石灰用新鮮的消石灰。該方法處理濕陷土層厚度約1 m～3 m，可進行整片或局部處理。該法地基處理質量常用壓實系數來衡量，一般不大于3 m的墊層，壓實系數應大于95%;大于3 m厚的墊層，其壓實系數應大于97%。

擠密法:一般地基土的含水量大于24%、飽和度大于65%時不宜采用擠密法，其他甲、乙類建筑采用擠密法時需進行試驗取得必要的參數再進行地基處理。該方法處理濕陷土層厚度約5 m～15 m，可采用三角形布孔，采用沉管、沖擊、夯擴、爆擴等方法成孔，孔內再回填素土或灰土。填土壓實系數一般不應小于97%。檢驗時，檢測孔數不應小于總孔數的2%。

強夯法:一般飽和度大于60%的濕陷土層不宜采用該法。采用該法時，應選擇有代表性的地段進行試夯，以確定施工所采用的夯錘質量、落距及夯擊次數。夯擊時，夯錘的單位夯擊能一般取1000 kN·m/m2～4000 kN·m/m2，錘底靜壓力宜為25 kPa～60 kPa。場地含水量應接近或略高于最優含水量，最大偏差一般不大于3%。夯擊遍數一般2遍～3遍，最后一遍夯擊后，應再以低能量滿夯2遍～3遍。強夯法土層濕陷處理檢驗主要是取探井土樣進行室內濕陷試驗。

浸水法:主要用來處理厚度大于10 m的濕陷性黃土和自重濕陷量大于500 mm的自重濕陷性黃土，采用浸水法可完全消除地面下6 m以下黃土的濕陷性。采用浸水法時，浸水坑邊至既有建筑物的距離不宜小于50 m;浸水坑邊長不得小于濕陷性黃土層的厚度，且坑內的水頭高度不宜小于300 mm。連續浸水時間應根據濕陷變形穩定標準來確定。

單液硅化或堿液加固法:適用于處理地下水位以上、滲透系數0.50 m/d～2.00 m/d的濕陷性黃土。處理自重濕陷性黃土場地時，應通過實驗確定其可行性。采用該法施工前，需采用單孔或者多孔灌注溶液的方法進行試驗來確定灌注溶液的時間、數量、速度、壓力等設計和施工參數。單液硅化或堿液加固法消除黃土濕陷情況的質量檢測主要靠室內試驗，測定處理后地基土的壓縮性和濕陷性來實現。

孔內深層強夯法:主要用于處理不大于30 m深度范圍的濕陷性土層。采用該法前，應通過試驗確定設計和施工參數。該法可采用機械鉆孔或沖擊成孔，機械鉆孔成孔直徑約400 mm～1500 mm，沖擊成孔直徑約500 mm～2000 mm。孔內填料可采用素土或灰土、水泥土等，夯填質量通過靜力觸探或檢測填料壓實系數、樁間土擠密系數來確定。

4 典型工程實例

以上各地基處理方法中，孔內深層強夯法因其適用范圍廣、相對造價低、減小環境污染、噪聲小、處理效果普遍較好，因而近年來得到很大推廣及應用，工程實例如下:某工程為地上7層，剪力墻結構，長×寬約為57.50 m×15.00 m，條形基礎，基礎埋深為2.30 m，基底壓力為200 kN。場地地層情況自上而下依次為:①填土，稍濕、稍密，層厚0.40 m～1.80 m;②濕陷性粉土，稍濕、稍密，中高壓縮性，為非自重Ⅱ級(中等)場地，自重濕陷量為36.24 mm，場地濕陷量為 374.05 mm，層厚 7.70 m ～ 10.30 m;③細中砂，稍密～中密，層厚1.10 m～5.00 m。

采用孔內深層強夯法進行地基處理，三角形布樁，成孔樁徑400 mm，夯擴至550 mm，樁距1100 mm，樁孔內水泥土比為1∶6，有效樁長9.50 m。場地共布樁847根。

施工完成后，在場地取9個探井間隔1.0 m取樣進行室內濕陷試驗，發現所有土樣濕陷變形系數均小于0.015，濕陷完全消除。

［1］GB 50025-2004，濕陷性黃土地區建筑規范［S］.

［2］CECS 197∶2006，孔內深層強夯法技術規程［S］.