濕陷性黃土地基處理方案優選的研究

【摘 要】 濕陷性黃土是一種特殊性土，濕陷性黃土路基隨著營運時間的延續和交通量的增大相繼出現了許多病害，如路堤或基底沉陷、路基整體滑動等現象，因此，探討濕陷性黃土地基的類型及處理，積累了黃土路基施工經驗極為重要。

【關鍵詞】 濕陷性黃土 地基處理 方案優選

濕陷性特殊性主要表現在它的結構性、欠壓密性和濕陷性，其在上覆土層的自重應力作用下，或者在自重應力和附加應力的共同作用下，土體受到水的浸入后，土的結構會迅速破壞并產生明顯附加下沉。在施工當中遇到濕陷性黃土路段時，對于這種黃土路段是否需要處理，采取何種處理工藝更經濟有效，如何根據不同路段地基特點選擇不同的處理工藝，例如，強夯、沖擊碾壓、開挖回填以及換填灰土等；以及處理效果和檢測技術問題，都引起有關方面的關注。對濕陷性黃土路基處理技術進行應用比較和試驗評價，從經濟和社會意義來講，都是十分必要的。

1 濕陷性黃土的評價的相關概述

在進行工程項目建設前，一定要做好黃土地區的工程勘測工作，提供較為完整可靠的工程地質報告，為之后的設計、施工提供可靠的技術資料。

根據《濕陷性黃土地區建筑規范》（BG50025-2004）的規定，測定黃土的濕陷性試驗，通常有現場靜載荷試驗、現場試坑浸水試驗和室內壓縮試驗三種方法。當濕陷系數δs等于或大于0.015時，將其判定為濕陷性黃土。

濕陷系數可以表示測試地區的黃土是否具有濕陷性，但并不代表整個地基的濕陷性評價。目前我國對于濕陷性黃土地基的濕陷性評價，主要用濕陷類型和濕陷等級兩個指標來表示。自重濕陷量Δzs≤7cm為非自重濕陷性場地，Δzs>7cm自重濕陷性場地。當總濕陷量30cm<Δs<50cm，計算自重濕陷量7cm<Δzs<30cm時，可判為Ⅱ級；當總濕陷量Δs>50cm，計算自重濕陷量Δzs>30cm時，可判為Ⅲ級。

2 濕陷性黃土地基處理方案優選

在國內外的施工當中，經過長期的實踐，在公路中形成了多種形式的濕陷性土地基處理方法，在不同的地區，根據不同的地基土質和不同的結構物，地基處理應選用不同的處理方法。在勘察階段，經過現場取樣，以試驗數據進行分析，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、類別后，通過經濟分析比較，綜合考慮工藝環境、工期等諸多方面的因素。下對《濕陷性黃土地區建筑規范》（BG50025-2004）中提及的幾種常見的濕陷性黃土地基處理方法進行簡單介紹。

2.1 換填墊層法

換填墊層法也稱換填法或墊層法，是當建筑物的地基土比較軟弱，不能夠滿足上部荷載對地基強度和變形的要求時，將基礎下一定范圍內的土層挖去，然后回填密度大、強度高、水穩定性好的砂、碎石或灰土等的方法。可用于處理濕陷性土、凍脹土、膨脹土、素填土、雜填淤泥、淤泥質土及暗塘、暗溝、古墓、古井，或者拆除舊基礎后的坑穴等的地基處理。在濕陷性黃土地基上設置局部或整片墊層具有以下幾個作用：1）通過處理基底下部分或全部濕陷性土層，可消除地基的部分或全部濕陷量。2）降低地基土的壓縮性和透水性。3）減小墊層下臥層頂面的附加應力。4）設置整片土墊層，同時具有隔水、防水作用，可以保護下部未處理的濕陷性土層不受水浸濕，不致引起濕陷。

2.2 強夯及現場質量控制

強夯又稱動力固結法，它是以8kN～120kN（甚至2000kN）的重錘，8m～20m（有的高達40m），對土基進行強力夯擊，利用沖擊波和動應力，達到土基加固的目的。在西安某高速公路的路基處理中，在試驗區連續選取100m路段，分為4段，每段25m，分別進行600、1000、1600kN#m3個能量級強夯試驗.夯點間距3.5m，采用梅花形布置夯點，方格網狀布置見圖1.進行強夯時，用水準儀測定并記錄夯錘每次下沉量，夯擊數應滿足連續2次夯沉量之差不大于5cm。

與原狀土相比，600kN#m夯擊能處理后路基土的最大粒徑沒有變化，但它的含量減少了，由占原狀土的0.09%減少到600KN*m夯后土的0.02%；1000kN*m夯擊能處理后路基土中最大粒徑變小，由600kN*m夯后土的138.038μm減小到1000kN*m夯后土的120.226μm；1600kN*m夯擊能處理后路基土中最大粒徑由1000kN*m夯后土的120.226μm減小到104.713μm。說明夯擊能越大，土中大直徑顆粒含量減小的越顯著。

2.3 排水固結法

排水固結法。在濕陷性黃土地基上加壓并配合內部排水，加速濕陷性黃土地基的排水，加快濕陷性黃土固結的處理方法稱為排水固結法。適用于處理各類淤泥、淤泥質粘土及沖填等飽和粘性土地基。濕陷性黃土地基在附加荷載的作用下，逐漸排出孔隙水，使孔隙比減小，產生固結變形。在這個過程中，隨著土體超靜孔隙水壓力的逐漸擴散，土的有效應力增加，并使沉降提前完成或提高沉降速度。主要加固方法：堆載預壓法、砂井法、袋裝砂井、真空預壓法、電滲排水法、降低地下水位法、塑料排水板法。塑料排水板：排水原理與袋裝砂井相同，由于是工廠制作，它的質量穩定、重量輕、運輸保管方便，施工工藝比較簡單，投入勞力少，費用相對較低，并且滲濾吸水性好，具有一定的強度和延伸率，對土的擾動小，預壓時間較長，在工程中得到廣泛應用，但對于提高土層的抗剪能力不如袋裝砂井。

2.4 化學加固法

通過在濕陷性黃土地基中加入水泥或其它化學材料，進行濕陷性黃土地基處理的方法稱為化學加固法。適用于處理砂土、粉土、淤泥質粘土、粉質粘土、粘土和一般人工填土，也可以在處理裂隙巖體及已有構筑物地基加強中。水泥或其它化學材料注入土體后，與土體發生化學反應，吸收和擠出土中部分水與空氣形成具有較高承載力的復合地基。主要加固方法：硅化法、粉噴樁、旋噴樁、注漿、水泥土攪拌法。硅化法：用水玻璃為主的混合溶液對濕陷性黃土進行化學加固的方法稱為硅化法，借助于電的作用進行加固稱為電硅化法。它的特點是加固作用快，工期短，但造價較高，不適用于滲透系數太小的土。旋噴樁可分為粉體噴射樁、高壓噴射注漿法等。對于強度低、壓縮性高、排水性能較差的濕陷性黃土，采用灰土樁（水泥土樁、石灰土樁、二灰土樁等）與地基組成復合地基，大部分荷載由樁體承受，從而提高地基承載力，減少工后沉降。它的施工工藝比較復雜，需要配置專門的旋噴設備。利用粉噴樁施工造價較高，處理效果可靠，適用土層范圍廣。探層攪拌樁是復合地基的一種，近幾年在黃土地區應用比較廣泛，可用于處理含水量較高的濕陷性弱的黃土。它具有施工簡便、快捷、無振動，基本不擠土，低噪音等特點。

2.5 灌注（預制）樁基礎

設置在濕陷性黃土場地上的樁基礎，樁周土體受水浸濕后，樁側的阻力大幅度減小，甚至消失，當樁周土產生自重濕陷時，樁側的正摩阻力迅速轉化為負摩阻力。因此，在濕陷性黃土場地上，宜采用穿透濕陷性黃土層的端承型樁（包括端承樁和摩擦端承樁）；當采用摩擦型樁時，需充分考慮其負摩阻力。樁的長度和入土深度以及樁的承載力，應通過荷載試驗或根據當地經驗確定。處理深度一般在30m以內。采用樁基需消耗材料較多，費用一般較高。基礎是建筑物的下部結構，地基是承托建筑物基礎的土體，因此嚴格來說灌注（預制）樁基礎既不是天然地基，也不是人工地基，而是屬于基礎范疇。

3 結語

總之，濕陷性黃土地基處理是一門復雜的綜合性學科。在黃土地區進行高速公路施工，黃土的濕陷性，以及因濕陷性產生的黃土陷穴，是施工過程中必須認真處理的首要問題，處理黃土陷穴是路基施工的前提，而降低黃土的濕陷性、防止黃土濕陷性對路基及各類結構物產生危害則貫穿整個路基施工的始終。

參考文獻

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