濕陷性黃土地區強夯法的選擇應用

劉建軍

(恒大地產集團太原有限公司，山西太原 030002)

黃土在我國分布主要位于北緯33°～47°之間的北方內陸地區，占全球黃土總分布面積的4．9%，在這些地區，一般氣候干燥，降雨量少，蒸發量大，屬于干旱，半干旱氣候類型。我國的濕陷性黃土占黃土總分布面積的60%，主要分布在隴西地區，隴東—陜北—晉西地區，關中地區，山西—冀北地區，河南地區，冀魯地區，邊緣地區等七個地區。濕陷性黃土厚度從幾米至十幾米，甚至20 m不等，濕陷量也各不相同。

1 工程概況

本工程位于山西省太原市東山片區，整個場地東高西低，呈階梯狀，多為土坎，落差不大，南北向為回填雜填土。項目由10棟11層住宅樓、62棟聯排別墅、1棟2層商業、1棟12層公寓及1棟會所組成，建筑物地下為1層停車庫，基礎底相對標高-4．2 m。

2 水文地質資料

本次地勘未發現地下水，地勘報告顯示，該區為3級自重濕陷性黃土地區。濕陷性黃土厚度平均12．5 m。

地質資料情況:①1黃土狀粉土，平均厚度8．73 m;①2粉質粘土，平均厚度3．78 m;②1粉土，平均厚度8．52 m;②2粉質粘土，平均厚度3．36 m;③1粉質粘土，平均厚度11．89 m;③2中粗砂，平均厚度2．80 m;③3粉土，平均厚度5．17 m;④砂巖，平均厚度4．69 m。

3 濕陷性黃土的作用機理

黃土濕陷的原因很多，可歸納為內因與外因兩方面。內因主要是由于土本身的物質成分(指顆粒組成、礦物成分和化學成分)和其結構，外因是水和壓力的作用，壓力包括建筑物及土體的自重。

經過科研人員對我國一些主要濕陷性黃土地區黃土的顆粒分析，發現濕陷性黃土的顆粒組成以粉粒(0．05 mm～0．005 mm)為主，占到60%以上(見表1)。化學成分主要是二氧化硅、鈣鎂氧化物和碳酸鹽，后兩者均屬膠結物質。濕陷性黃土內部結構組成疏松，具架空孔隙、大孔隙、粒間孔隙等特點。

黃土是在干旱或半干旱氣候條件下形成的。風成黃土在沉積過程中，表層受大氣降水的影響。在干燥少雨的條件下，大氣降水浸濕帶的厚度(見圖1，a—a線)小于蒸發帶影響的厚度(見圖1，b—b線)，a—a線以上的土層在降水期含水量高，處于最優壓密條件，由于自重小，不能得到有效壓密，隨著黃土的繼續堆積，a—a線提高，在新的a—a線與b—b線間，由于水分減少，鹽類析出，膠體凝結，產生加固內聚力，即使上部覆土層加厚，壓力增大，仍不足以克服加固內聚力，成為欠壓密狀態，一旦受水浸濕，加固內聚力消失，便產生濕陷。再加上水體進入黃土中后，將黃土的細顆粒表面包裹的具有一定凝結強度的水膜以楔入作用破壞，從而引起濕陷。

表1 濕陷性黃土的顆粒組成 mm

圖1 在干燥氣候條件下黃土堆積過程示意圖

4 濕陷性黃土的危害

黃土的濕陷性指黃土浸水后在外荷載或自重作用下發生下沉變形的現象。在自重壓力下就產生濕陷的黃土稱自重濕陷性黃土。在自重壓力和附加壓力共同作用下產生濕陷的黃土稱非自重濕陷性黃土。濕陷性黃土受到浸水引起的變形是隨機的，任何時間任何地段都可能發生，而且變形的速率很大，并且不均勻，易造成地面塌陷，山體滑坡等事故，從而導致建筑物裂縫甚至產生傾斜等工程事故。

另外，濕陷性黃土由于自身固有的大孔隙、架空間隙等特點，水在土體內的流動性好，蓄水能力較差，極易造成周邊外圍環境的地下孔洞，引起第三方事故的發生。

因此，在巖土工程勘察過程中，應對黃土的濕陷性及地基濕陷等級作出正確評價，并建議選擇合理的地基處理方案和加強施工中應注意的問題，以減少工程隱患。

5 消除濕陷性的方法

消除黃土濕陷性，也就是濕陷性黃土地基的處理，處理方法很多，主要有墊層法，強夯法，擠密法，預浸水法，或使用樁基礎，樁體直接穿透濕陷性黃土層等等。

墊層法主要包括土墊層和灰土墊層。是將基底下擬處理的濕陷性黃土挖出，并利用基坑內的黃土或就地挖出的其他粘性土作填料，或拌合灰土作填料，分層回填夯實。墊層法處理濕陷性黃土地基一般不適用于濕陷性黃土很深的地區，因為采用此方法挖填方量過大，但此法消除濕陷性效果較好。

擠密法是選用沉管、沖擊、爆擴等辦法，間隔分批進行成孔后，分層回填素土、灰土、水泥土等，分層夯實。擠密法處理濕陷性黃土地基深度較深，但受地下水位及土體成分等影響成孔質量的因素的限制。

預浸水法是修建建筑物前預先對濕陷性黃土場地大面積浸水，使土體在飽和自重壓力作用下發生濕陷產生壓密，以消除全部黃土層的自重濕陷性和深部土層的外荷濕陷性。此法適用于施工場地較大，離周邊已有建筑物較遠，處理濕陷性黃土厚度較大的地基處理中。但此法用水量較大，且工期較長。

強夯法是在基坑內基礎底面標高以下待夯實的天然土層上進行的重錘高落強力夯實的壓實方法，它與土墊層相近，但是此土墊層不需回填。由于它振動和噪聲都比較大，所以此法適用于距離市區較遠，施工場地周圍不宜有砌體和混凝土等結構的施工，易造成結構振動開裂，但是它具有施工簡單，效率高，工期短等特點。

其他的地基處理方法還有熱加固法、地下爆破法、電火花加固等等。但都是破壞土體內部結構，使土體濕陷性得到消除。成本都比較高，在我國使用不太廣泛。

本工程考慮到項目所在地段正處于建設階段，距離居民住房較遠等周邊環境，需消除濕陷土層厚度在夯擊影響范圍內，且不必考慮噪聲和振動的影響，采用強夯法進行地基土的加固，以此來消除地基土的濕陷性，提高地基土的承載力，降低地基黃土的壓縮性。

6 強夯法消除濕陷性的效果

強夯法施工相比較其他施工方法具有自己的優點，如:施工設備、工藝簡單，僅用一臺起重機和重錘即可施工等。強夯后地基強度可提高2倍～5倍，壓縮性可降低2倍～10倍，加固影響深度達8 m～12 m，同時可防止地震區砂土液化，消除或降低大孔土的濕陷等級。工效高、施工速度快，每臺設備每月可處理地基面積5 000 m2～10 000 m2，比樁基可加快工期1倍～2倍。節約投資，根據夯擊類型不同，強夯法處理地基與樁基相比可節省投資50%以上。

消除地基土濕陷性的同時，還要從設計與施工兩方面對地基工程做到以下幾點:

1)做好防水措施。防水措施是保證建設在濕陷性黃土上的建筑物安全和正常使用的重要措施之一。從基本防水、檢漏防水、嚴格防水三方面著手。基本防水包括屋面排水、地面防水、散水、排水溝、管道敷設、管道材料和接口等防水措施。合理組織排水，杜絕跑冒滴漏發生。檢漏防水是對防護范圍內的地下管道增設檢漏管溝和檢漏井，防止在漏水時建筑物地基直接受水浸泡。對于消防、采暖等壓力水管道的跑漏現象，要制定預防補救措施，及時引入或壓力泵排入排水系統。嚴格防水是通過迎水面材料地面、池壁等的材料和防水涂料或防水卷材，來避免漏水現象發生，杜絕由此產生的濕陷性事故。

2)從結構設計措施著手，避免引起破壞。主要考慮四個方面:選擇適宜的結構和基礎形式，適應不均勻下沉;加強結構的整體性和空間剛度，減少不均勻下沉;增加建筑部件的強度，減輕濕陷的損害;預留適應濕陷的變形凈空。

3)未見地下水的工程，應考慮地下水上升對濕陷性黃土地基的影響。隨著自來水入戶飲用工程的逐步推進，過去的深井逐漸被取締，地下水靜水位在逐步上升。所以需考慮地下水位上升后對建筑物周邊濕陷性黃土的影響，保證建筑物不受到任何濕陷的影響。

7 結語

本工程項目采用強夯法對地基黃土的濕陷性進行消除，經實驗室取樣試驗，取得了比較好的效果。消除黃土濕陷性的方法很多，選擇哪種方法，不僅要考慮地基土的承載力，還要考慮周邊環境對項目的影響，以及項目場地的限制。同時在濕陷性黃土地區建設的建筑物還要考慮對黃土的防治，從項目的整體全面考慮，避免局部的濕陷影響到項目整體的安全。

［1］錢鴻縉．濕陷性黃土地基［M］．北京:中國建筑出版社，1985．

［2］楊印旺．強夯法在黃土地區某高填方工程中的應用［J］．施 工技術，2012(2):13-15．