淺析濕陷性黃土的工程特性及地基處理

賈學(xué)智　文瑞

【摘要】我國(guó)領(lǐng)土地域遼闊，由山區(qū)到平原分布著多種區(qū)域性特殊土。在實(shí)際工程中濕陷性黃土地基對(duì)工程產(chǎn)生了不利影響，由于不同的地理環(huán)境、氣候條件、歷史成因、物質(zhì)成分和次生變化等原因，濕陷性黃土工程有著自己的特性和地基處理方法，所以在具體的濕陷性黃土地基處理中，應(yīng)根據(jù)建筑場(chǎng)地的濕陷性類(lèi)別、濕陷等級(jí)、地區(qū)特點(diǎn)、建筑物特點(diǎn)等進(jìn)行綜合考慮。

【關(guān)鍵詞】濕陷性黃土；工程特性；地基處理

引言

濕陷性黃土屬于一種特殊土，其特殊性主要表現(xiàn)在它的結(jié)構(gòu)性、欠固結(jié)性和濕陷性三個(gè)方面，其中最主要的特性就在于黃土的濕陷性，表現(xiàn)在該類(lèi)土具有較大的孔隙率和較小的干密度，在天然濕度下其壓縮性較低，強(qiáng)度較高，但遇水浸濕時(shí)，土的強(qiáng)度顯著降低，在自重壓力或基底附加壓力作用下會(huì)產(chǎn)生濕陷變形，是一種下沉量大、下沉速度快的失穩(wěn)性變形，就會(huì)影響到整個(gè)建設(shè)工程的質(zhì)量，甚至帶來(lái)相當(dāng)大的安全危害。 因此，我們必須重視濕陷性黃土工程特性，熟練的掌握施工技術(shù)，做好地基處理，為整個(gè)建設(shè)工程質(zhì)量提供有利條件。

1、濕陷性黃土的工程特性

1.1濕陷性黃土的程度劃分。為了確認(rèn)黃土是否具有濕陷性和濕陷性的強(qiáng)弱程度，就要通過(guò)室內(nèi)壓縮試驗(yàn)測(cè)定黃土的濕陷系數(shù)。當(dāng)濕陷系數(shù)大于等于0.015時(shí)，就判定為濕陷性黃土，相反的若濕陷系數(shù)小于0.015就為非濕陷性黃土。同時(shí)根據(jù)濕陷系數(shù)可以將濕陷性黃土劃分為三類(lèi)，當(dāng)濕陷系數(shù)小于0.03時(shí)為輕微濕陷性，當(dāng)在0.03和0.07之間時(shí)就是中度濕陷性，當(dāng)大于0.07時(shí)就為嚴(yán)重濕陷性黃土，在這樣的地區(qū)進(jìn)行工程建設(shè)時(shí)就要特別注意。

1.2濕陷性黃土在物理力學(xué)性能上表現(xiàn)的狀態(tài)。濕陷性黃土的力學(xué)性能主要表現(xiàn)為顆粒組成、界限含水率、比重及孔隙比、含水率和飽和度、壓縮性和滲透性幾個(gè)方面。濕陷性黃土的顆粒主要由粉粒、沙粒和黏粒組成；其液性指數(shù)一般都在零上下擺動(dòng)，因此多數(shù)的濕陷性黃土都處于堅(jiān)硬和硬塑的狀態(tài)；在比重和孔隙比方面，濕陷性的趨勢(shì)主要由西北向東南逐漸增加，孔隙比一般較高；濕陷性黃土的飽和度一般在40%到50%之間，如果飽和度接近80%，那么濕陷性也基本不存在了，濕陷性黃土的含水量較低，而且在其他條件不變的情況下，含水率越低相對(duì)的濕陷性越強(qiáng)；在壓縮性方面，濕陷性黃土自身的壓縮性較低，在遇水的情況下壓縮性有所提高。

1.3濕陷性黃土在濕陷性上可分為自重濕陷性黃土和非自重濕陷性黃土。非自重濕陷性黃土是指在土的自重壓力作用下受水浸濕而不發(fā)生濕陷的；自重濕陷性黃土是指在土的自重壓力作用下受水浸濕而發(fā)生濕陷的。

2、濕陷性黃土的危害

在濕陷性黃土廣泛分布的地區(qū)，工程建設(shè)經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)不同程度的問(wèn)題，進(jìn)而導(dǎo)致工程建設(shè)困難和建設(shè)成本增加，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：（1）工程建設(shè)前期，必須對(duì)該地區(qū)進(jìn)行詳盡的勘察，這樣就需要增加室內(nèi)土工濕陷性試驗(yàn)次數(shù)，以便得出最新的濕陷性系數(shù)、濕陷等級(jí)等詳細(xì)的資料，為工程人員設(shè)計(jì)施工提供準(zhǔn)確的依據(jù)。在具體的設(shè)計(jì)中，也要對(duì)濕陷性黃土地基的相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行深入的設(shè)計(jì)，這在無(wú)形中也增加了工作量，降低了工作效率， 提高了工程造價(jià)；（2）在建筑工程完工后，倘若之前對(duì)黃土的濕陷性考慮不周，建筑工程就會(huì)因地下水位的變化、污水的集中排放導(dǎo)致滲漏等問(wèn)題，就會(huì)在一定程度上導(dǎo)致土體結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞。在這樣的情況下，就會(huì)使建筑物出現(xiàn)安全隱患，嚴(yán)重的甚至拆除重建，造成巨大的損失。

3、淺析濕陷性黃土工程地基處理

在我國(guó)西北、華北地區(qū)的工程建設(shè)中，濕陷性黃土廣泛分布在陜北、關(guān)中和甘肅、山西等地區(qū)。在濕陷性黃土地區(qū)，為消除或減輕土體的濕陷變形對(duì)建筑物帶來(lái)的危害，時(shí)常需要進(jìn)行地基處理，其主要目的在于破壞濕陷性黃土的大孔結(jié)構(gòu)，以便使全部或部分土體消除地基的濕陷性，從根本上避免或削弱濕陷現(xiàn)象的發(fā)生，提高地基的承載能力。常用的濕陷性黃土地基處理方法有：強(qiáng)夯法、墊層法、擠密樁法、預(yù)浸水法等。

3.1采用表層夯實(shí)法及強(qiáng)夯法處理地基問(wèn)題。表層夯實(shí)法也叫做重錘表層夯實(shí)法，主要適用于飽和度小于等于60%的濕陷性黃土地基。在利用重錘夯實(shí)過(guò)后，黃土的性能得到改善，平均密度增大，壓縮性降低，最終使得黃土的承載力大大提高。強(qiáng)夯法地基處理就是通過(guò)起重機(jī)將一定重量夯錘吊到高處，在指定位置上自由下落給予地基很大的沖擊和震動(dòng)，將濕陷性黃土土體強(qiáng)力夯實(shí)，壓縮黃土土中的孔隙，使黃土土體局部液化，達(dá)到增大壓實(shí)度，降低濕陷性黃土的壓縮性，進(jìn)而消減黃土的濕陷性，提高濕陷性黃土地基的強(qiáng)度。強(qiáng)夯的過(guò)程實(shí)際上是瞬時(shí)對(duì)地基施加了一個(gè)巨大的沖擊力量，使黃土土體發(fā)生一系列的物理變化，主要的作用結(jié)果是使一定范圍內(nèi)的孔隙擠密、地基強(qiáng)度提高。

3.2采用墊層法處理地基問(wèn)題。墊層法是現(xiàn)在工程建設(shè)使用的主要方法，指的是將地基下的濕陷性黃土部分或者全部進(jìn)行挖除，然后用素土或灰土分層夯實(shí)作成墊層，用來(lái)消除地基的部分或全部濕陷量，可以適當(dāng)減少地基的壓縮變形，增強(qiáng)地基的承載力。墊層的設(shè)計(jì)是采取這一方法的關(guān)鍵，它既要滿(mǎn)足建筑物對(duì)地基的要求，同時(shí)也要考慮到經(jīng)濟(jì)因素。所以在使用這一方法時(shí)我們要注意以下的幾個(gè)問(wèn)題。（1）在選擇使用墊層法處理地基問(wèn)題時(shí)，注意實(shí)際的地質(zhì)水文環(huán)境，地下水位不能上升的自重濕陷性黃土地，對(duì)那些防水要求高，容易受到侵濕的建筑物，為消除地基的全部濕陷量，最好的選擇進(jìn)行整體的墊層處理。（2）在采用局部墊層法時(shí)，考慮到防水、隔水的作用，有防滲要求的的建筑物和容易受到侵濕的建筑物，不能采用局部黃土墊層處理地基。因?yàn)榫植繅|層的處理寬度比地基的寬度小，在地基處理過(guò)后也容易產(chǎn)生漏水現(xiàn)象，引起未處理的濕陷性黃土濕陷化，致使建筑物存在安全隱患。

3.3采用擠密樁法處理地基問(wèn)題。擠密樁法是處理大厚度濕陷性黃土地基的常用方法，加固深度可達(dá)10～15m，適用于地下水位以上的濕陷性黃土地基。擠密樁法是利用沉管、爆破、沖擊、夯擴(kuò)等方法在濕陷性黃土地基中擠密填料孔，再用素土、灰土，必要時(shí)采用高強(qiáng)水泥土，分層回填夯實(shí)以加固濕陷性黃土地基，提高其強(qiáng)度，減少其濕陷性和壓縮性。在具體的工程中，按照設(shè)計(jì)方案精確的布置樁孔并成孔，通過(guò)將素土或灰土分層填入樁孔內(nèi)，并進(jìn)一步的進(jìn)行夯實(shí)，實(shí)現(xiàn)處理好地基問(wèn)題的目的。通過(guò)成孔或樁體夯實(shí)過(guò)程中的橫向擠壓作用，使樁間土得以擠密，從而形成復(fù)合地基，上部荷載通過(guò)它往下傳遞時(shí)應(yīng)力要擴(kuò)散，而且比天然地基擴(kuò)散的更快，在加固深度以下，附加應(yīng)力將大大減小。但是我們要注意一點(diǎn)，不能使用粗顆粒的砂、石或其它透水性材料填入樁孔內(nèi)。實(shí)踐證明：擠密樁法對(duì)土的含水量要求較高，含水率過(guò)高或過(guò)低，擠密效果都不佳。

結(jié)語(yǔ)

綜上所述，由于濕陷性黃土不良的工程特性，給黃土地區(qū)的工程建設(shè)帶來(lái)了諸多安全隱患，在工程實(shí)踐中要綜合考慮建筑場(chǎng)地的濕陷性類(lèi)別、濕陷等級(jí)以及土體厚度等因素，并盡可能的因地制宜和就地取材，選用安全經(jīng)濟(jì)與具體工程需要相適應(yīng)的地基處理方法。

參考文獻(xiàn)

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