濕陷性黃土地基相關問題探討

孫 戈 宇

(山西省第二建筑設計院，山西 長治 046000)

濕陷性黃土地基相關問題探討

孫 戈 宇

(山西省第二建筑設計院，山西 長治 046000)

分析了新近堆積黃土濕陷系數的取值問題，探討了濕陷性黃土的地基處理技術，著重對濕陷性黃土場地中自重濕陷量的現場實測值與室內試驗計算值不一致的問題作了研究，最終得出了一些有意義的結論。

濕陷性黃土，問題，系數，地基處理

濕陷性黃土作為建(構)筑物地基土時,應對其性狀進行分析研究，準確判定地基濕陷類型、等級，根據建筑物規模、濕陷場地情況等采取相應的處理措施。

1 新近堆積黃土濕陷系數取值問題

與一般的濕陷性黃土相比，新近堆積黃土由于堆積年代短而使土的性質有較大的差別。主要表現在地基土承載力較低、壓縮性和濕陷性較大等方面。

在同等條件下，一般濕陷性黃土濕陷系數隨著壓力的增加而增大(即濕陷系數隨壓力增加呈單調遞增)；新近堆積黃土濕陷系數與壓力的關系：隨著壓力的增加，濕陷系數增大，達到某一峰值后，隨著壓力的繼續增大，濕陷系數逐漸減小(即濕陷系數與壓力曲線呈上凸形)，而且峰值壓力一般較小，大都位于50 kPa～150 kPa之間。

工程實例：某工程為6層住宅樓，基礎埋深為地表下2.0 m。勘察中挖掘探井深度為8.0 m，所取探井土樣的各級壓力下濕陷系數見表1。

表1 各級壓力下濕陷系數表

1)取200 kPa壓力下濕陷系數計算濕陷量為(濕陷量自地表以下2.0 m算起)：Δs1=1.5×(0.047×0.4+0.043×1.0+0.040×1.0+0.035×1.0+0.030×1.0+0.036×0.6)+1.0×0.036×0.4=0.297 m=297 mm。

2)取峰值壓力下濕陷系數計算濕陷量為(濕陷量自地表以下2.0 m算起)：Δs2=1.5×(0.085×0.4+0.074×1.0+0.072×1.0+0.068×1.0+0.058×1.0+0.036×0.6)+1.0×0.036×0.4=0.505 8 m=505.8 mm。

在濕陷量的計算中，對一般濕陷性黃土通常取200 kPa壓力下濕陷系數。由上述計算可知，對于新近堆積黃土采用200 kPa壓力下濕陷系數與采用峰值濕陷系數，濕陷量的計算結果有較大的差別，地基的濕陷等級可能由Ⅰ級(輕微)變為Ⅱ級(中等)，從而對地基土處理厚度、對工程造價帶來較大的影響。因此在濕陷性黃土的地基勘察中，首先應根據黃土的堆積環境、顏色、結構、包含物及相應的判別式進行判定是否為新近堆積黃土，然后再采用相應的濕陷系數計算濕陷量；否則可能使工程中的地基處理存在著較大的安全隱患，尤其對低層建筑(基底接觸壓力較小時，如50 kPa～150 kPa時)，影響更為明顯。

2 濕陷性黃土地基處理問題

A工程為2層辦公樓，磚混結構，條形基礎，基礎埋深為地表以下2.5 m，丙類建筑。勘察中挖掘探井深度為6.0 m，探井所取土樣濕陷性見表2(本場地土為一般濕陷性土，濕陷系數為200 kPa壓力下的取值)。

表2 探井土樣濕陷性表(A工程)

由實驗結果得知本場地無自重濕陷，濕陷量計算(濕陷量自地表以下2.5 m算起)：Δs1=1.5×(0.030×0.9+0.015×1.0)=0.063 m=63 mm。

B工程為6層住宅樓，磚混結構，筏板基礎，基礎埋深為地表以下2.0 m，丙類建筑。勘察中探井深度為7.0 m，探井所取土樣濕陷性見表3(本場地土為一般濕陷性土，濕陷系數為200 kPa壓力下的取值)。

表3 探井土樣濕陷性表(B工程)

自重濕陷量計算：Δzs1=0.5×(0.020×1.0+0.019×1.0+0.017×1.0+0.023×1.0)=0.039 5 m=39.5 mm。

濕陷量計算(濕陷量自地表以下2.0 m算起)：Δs1=1.5×(0.040×0.4+0.058×1.0+0.04×1.0+0.045×1.0+0.039×1.0)=0.297 m=297 mm。

依據GB 50025—2004濕陷性黃土地區建筑規范第4.47條判定：A，B工程地基的濕陷等級均為Ⅰ級(輕微)非自重濕陷性場地。依據GB 50025—2004第6.1.5條，當地基濕陷等級為Ⅰ級時，對多層建筑，地基處理厚度不應小于1 m，且下部未處理濕陷性黃土層的濕陷起始壓力值不宜小于100 Pa。

A，B工程的地基處理按規范均需進行換填處理，且厚度均不應小于1 m。根據工程實際規模，濕陷性土層的濕陷系數大小，濕陷起始壓力，總濕陷量的大小分析。A工程雖為Ⅰ級地基，但地上僅為2層，濕陷起始壓力較大，總濕陷量較小(僅為63 mm)，按規范要求換填1 m厚土層，顯然安全度較大。B工程盡管為Ⅰ級地基，但地上為6層，濕陷起始壓力較小，總濕陷量較大(為297 mm，接近Ⅱ級濕陷性場地)。按規范要求，當地基濕陷等級為Ⅱ級時，在非自重濕陷性黃土場地，對多層建筑，地基處理的厚度不宜小于2 m，且下部未處理濕陷性黃土層的濕陷起始壓力值不宜小于100 kPa。按規范要求換填1 m厚土層，與Ⅱ級場地處理要求差距較大，顯然存在安全隱患。

通過以上對比，作者認為依據工程規模、地基土濕陷情況，A工程換填厚度宜適當減小，而B工程換填厚度應適當增大。

3 濕陷性黃土場地中，自重濕陷量的現場實測值與室內試驗計算值不一致的問題

1)工程概況。某電廠住宅樓工程，長60 m，寬13 m，地上6層，地下1層，磚混結構。筏板基礎，場地整平標高100.00 m(假定標高)，基礎埋深2.0 m，基礎底面標高98.00 m。

2)場地、地形、地貌、地層巖性特征及成因類型。擬建場地地形基本平坦，各勘探點地面標高介于99.50 m～100.30 m之間。地貌單元為河流河漫灘后緣至山前沖積平原過渡帶。地基土構成及特征如下：

3)場地地下水。該場地地下水類型為第四系松散巖類孔隙淺水。靜止水位埋深約為16.8 m～17.5 m，水位標高為93.3 m～93.9 m。

4)場地濕陷性。該工程勘察中共布置探井2個，深度均為10.0 m，TJ1孔口標高99.90 m，TJ2孔口標高100.30 m。各探井土工試驗成果見表4。

a.自重濕陷量計算：TJ1:Δzs1=0.5×(0.036×1.0+0.019×1.0+0.018×1.0+0.022×1.0+0.029×1.0+0.025×1.0+0.020×1.0+0.016×1.0)=0.092 5 m=92.5 mm。

TJ2：Δzs2=0.5×(0.017×1.0+0.020×1.0+0.018×1.0+0.016×1.0+0.025×1.0+0.030×1.0+0.028×1.0+0.020×1.0+0.015×1.0)=0.085 5 m=85.5 mm。

b.濕陷量計算(濕陷量自地表以下2.0 m算起)：TJ1：Δs1=1.5×(0.136×0.7+0.064×1.0+0.040×1.0+0.047×1.0+0.048×1.0+0.037×0.3)+1.0×(0.037×0.70+0.021×1.0+0.017×1.0)=0.521 85 m=521.85 mm。

TJ2：Δs2=1.5×(0.064×0.3+0.062×1.0+0.046×1.0+0.056×1.0+0.060×1.0+0.049×0.7)+1.0×(0.049×0.30+0.026×1.0+0.016×1.0)=0.472 95 m=472.95 mm。

表4 各探井土工試驗成果表

根據GB 50025—2004濕陷性黃土地區建筑規范第4.47條，該場地地基的濕陷等級為Ⅱ級自重濕陷性黃土場地。

c.相關問題探討。該場地在電廠主體結構勘察中，為了準確了解自重濕陷量，在現場進行了試坑浸水試驗。試驗結果自重濕陷量實測值小于70 mm，判定地基濕陷等級為Ⅱ級非自重濕陷場地。在同一地貌單元的同一場地，不同的濕陷類型存在的原因：第一，與室內黃土壓縮試驗相比，現場試坑浸水試驗中土體的吸水程度小于室內試驗。首先由于受到土體結構、構造、孔隙等因素的影響，浸水后現場地基土的飽和度小于室內試驗飽和度。其次，由于土層垂直滲透性的影響，現場試坑浸水試驗中，地基土深部土層含水量的增量小于淺部土層；而在室內試驗中，由于人為干預，不存在上述因素，也即各土樣均可達到飽和狀態。第二，地基土中存在卵石、圓礫、砂土等透鏡體或薄層，在現場試坑浸水試驗中，這些成分不存在濕陷的問題。而在室內黃土壓縮試驗中，不存在不可壓縮的卵石，圓礫等成分，均為壓縮的粉土或粘性土，因此其濕陷量應大于現場試驗；在自重濕陷量及濕陷量的計算中，土層厚度未去除，不濕陷的卵石、圓礫等成分的厚度，因此使計算值大于實測值。第三，黃土濕陷量計算中，所取濕陷系數為最大值，且修正系數與現場試坑浸水試驗有一定差異。

通過上述對比分析，作者認為通過室內試驗判定黃土地基的濕陷等級不會小于現場試驗實測值，這對工程安全是有利的，是有一定安全儲備的。

4 結語

1)新近堆積黃土濕陷量計算中，濕陷系數應取峰值。

2)濕陷性黃土場地地基處理中，換土墊層的厚度應根據工程規模、濕陷量大小等因素綜合確定。

3)通過室內試驗計算判別黃土地基的濕陷等級，對工程安全有利，有一定安全儲備。

[1] GB 50021—2001，巖土工程勘察規范(2009版)[S].

[2] JGJ 79—2012，建筑地基處理技術規范[S].

[3] GB 50025—2004，濕陷性黃土地區建筑規范[S].

[4] 常土驃，張蘇民.工程地質手冊[M].第4版.北京：中國建筑工業出版社，2011.

Inquiry on relevant collapsible loose foundation issues

Sun Geyu

(Shanxi2ndBuildingDesignInstitute,Changzhi046000,China)

The thesis analyzes new loess collapsibility coefficient valuing issue, explores collapsible loose foundation treatment technology, mainly studies the inconformity of in-situ measurement value and indoor testing calculation value of self-weight collapsible amount in collapsible loose field, and finally draws some meaningful conclusions.

collapsible loose, problem, coefficient, foundation treatment

2015-04-06

孫戈宇(1970- )，女，工程師

1009-6825(2015)17-0051-03

TU475.3

A