西北地區大厚度濕陷性黃土地基處理分析

■李 錦 ■甘肅省建筑科學研究院，甘肅 蘭州 730050

我國黃土是舉世聞名的，具有分布廣、厚度大和地層層序完整的特點，約占世界黃土分布總面積的4.9%，主要集中分布在甘肅的中東部、寧夏的南部、陜西的西北部和中部、山西和河南的西部，連續分布面積高達4.4 ×105km2，厚度主要在10～400m 之間，根據調查顯示蘭州市西津村的黃土為全世界最厚的黃土，厚度達到409.93m。隨著我國西部大開發戰略的進一步推進，黃土地區的項目逐漸增加，項目規模也越來越大，比如寶雞第二電廠地基的濕陷性黃土厚度為18.2m，蒲城電廠地基的濕陷性黃土厚度為35.0m。因此處理如此大厚度濕陷性黃土地基是西北黃土地區工程設計的一大難題。

1 西北地區大厚度濕陷性黃土地基處理狀況探討

1.1 不斷研究和開發新技術和新工藝

大厚度濕陷性黃土地基處理的難度大、成本高的特點成為了制約西北地區發展的重要因素。但我國在有關大厚度濕陷性黃土的規范和相關技術標準方面的研究相對滯后，有些技術難題沒有攻克，導致一些大厚度濕陷性黃土地基處理參照現有規范要求很難達到預期效果。另外，只有新技術和新工藝的不斷研究和開發才能推動國家規范和技術標準的進一步完善，更好地指導工程設計和施工建設。因此，不斷研究和開發新技術和新工藝才是西北地區大厚度濕陷性黃土地基處理有效的長久之計。以西安、蘭州為代表的土木工程科學研究高校和研究所應該充分對大厚度濕陷性黃土地基處理進行應用性研究，把研發的新技術、新工藝、新思路應用到建設項目的勘察、設計、施工中，更好地指導工程設計和施工工作人員。反過來，在勘察、設計、施工中遇到的大厚度濕陷性黃圖地基處理問題可以反饋給各高校和研究機構，對該復雜課題進行立項研究，實現研究機構和工程單位的雙贏。

1.2 加強西北地區勘察、設計、施工的技術力量以及相關經驗數據的積累

陜西、甘肅、山西作為全國大厚度濕陷性黃土的主要分布地帶，加強這些地區的勘察、設計、施工技術力量的提升以及相關數據的積累是非常重要的。隨著國家西部大開發戰略的進一步推進，如蘭白經濟圈之類經濟區域的逐漸形成，一大批在大厚度濕陷性黃土上的建設項目上馬，為一大批勘察、設計以及施工單位創造了非常大的利潤空間，受市場經濟及其利益的推動，勘察、設計以及施工單位的技術力量會得到加強，更多的經驗數據會被獲取、整理和積累下來。

1.3 大厚度濕陷性黃土地基處理要基于國家標準規范開展工作

各類建筑在大厚度濕陷性黃土上建造，其地基處理應嚴格按照國家的標準規范開展工作。甲類建筑要把基礎設置在非濕陷性黃土層上，可以采用這兩種方法:第一種是消除地基的全部濕陷量;第二種是把樁基穿透全部濕陷性黃土層;第三種是選擇非濕陷性黃土層作為地基。參考近年來蘭州地區的高層建筑，鑒于第二種方法工期短、成本低、技術成熟可靠，其大厚度濕陷性黃土地基處理一般根據實際情況選用不同類型的樁基。相較于甲級建筑，乙級、丙級建筑的大厚度濕陷性黃土地基處理相對靈活，處理措施也相對較多比如防水措施、結構措施或者多種措施的綜合等等。

1.4 對削山造地，填溝取地地基處理的綜合探討

蘭州是以丘陵和高山為主的大厚度濕陷性黃土西部城市，為了更好地進行城市建設，適應西部大開發的戰略要求，蘭州已經著手進行了削山造地、填溝取地的工作，并且已經初見成效。但為了避免安全事故的發生，在進行大厚度濕陷性地基處理前必須相關地質勘探材料的真實性和完整性。地基處理過程中一定要尊重客觀事實，嚴格遵循勘探資料和設計，杜絕依靠主觀經驗判斷開展工作。具體的地基處理方案要參照建筑等級、設計標準和施工標準等，全面綜合考慮當地濕陷性黃土的特點，科學選擇合理的地基處理方法。總之，要從地基處理措施、防水措施、結構措施、施工措施以及幾個措施的綜合考慮等幾個方面進行有針對性地綜合處理，這樣削山造地，填溝取地才能為西北地區的城市建設增添新的活力。

2 西北地區大厚度濕陷性黃土地基處理實例探討

2.1 大厚度濕陷性黃土地基處理方法

大厚度濕陷性黃土地基處理有以下幾種常用處理方法:墊層法、強夯法、重夯法、成孔擠密法、孔內夯實擠密法、預浸水法以及化學加固法等。墊層法一般可處理1-3m 的濕陷性黃土層，并且該黃土層在地下水位以上;強夯法一般可以處理3-9m 的濕陷性黃土層;重夯法僅可以處理1-2m;成孔擠密法可以處理5-13m 的濕陷性黃土;對于5-30m 的濕陷性黃土層，可以采用孔內夯實擠密法;預浸水法可以消除地面6m 以下的黃土濕陷性;化學加固法可以消除地面10-20m 以下的黃土濕陷性。這些方法一般只能處理10-20m 甚至以下的地基土濕陷性，如果基底下濕陷性地基土超過20m，就需要用把樁基打穿全部濕陷性黃土層的方法進行地基處理。

2.2 輕型建(構)筑物地基處理

依據《濕陷性黃土地區建筑規范》，輕型建筑(構)筑物有丙類建筑如1-2 層的工業或民用建筑物(廠房、鍋爐房)、一般工業用的構筑物如筒倉、煙囪、電視塔、微波塔等。鑒于這些建(構)筑物的高度和自重相對不大，參照《濕陷性黃土地區建筑規范》提出的要求，建筑物地基處理厚度不應小于3m，一般構筑物地基處理厚度不小于4m，并且未處理的下部濕陷性黃土層不應有超過200mm 的剩余濕陷量。在大厚度濕陷性黃土地區開展工程建設時，地基處理厚度的要求容易滿足，若要滿足《濕陷性黃土地區建筑規范》提出的剩余濕陷量要求是非常困難的，這勢必增加地基處理深度。尤其在濕陷性黃土層厚度達到30-40m 的地區，文章提到的一些常用地基處理方法和一些技術較為成熟的樁基礎方法的處理深度較為有限。因此，此類工程地基處理厚度確定需要綜合考慮地基壓縮層的厚度、浸水可能性和黃土的濕陷起始壓力。在地基處理過程中需要注意采取嚴格的防水措施。如果有些建筑物或者構建筑對變形有嚴格要求或者對地基沉降較為敏感就需要采取相應的結構措施。

2.3 多層及小高層建筑物地基處理

依據《濕陷性黃土地區建筑規范》，多層及小高層建筑主要有多層工業與民用的丙類建筑、低于12 層的小高層建筑、部分乙類建筑如中型工業廠房、較高的塔式構筑物。該類建筑物自重和壓縮層厚度均相對較大，因此需要加深其相應的地基處理深度。地基處理方法應綜合考慮地基以上荷載大小(自重及其他荷載)、擬采用的基礎形式、浸水的可能性、地基黃土的含水率、施工的環境條件和技術水平和工程成本等各方面因素。

2.4 高層建筑地基處理

依據《濕陷性黃土地區建筑規范》的規定:高層建筑物有甲類建(構)筑物、12 層以上乙類民用建筑和高層工業建(構)筑物。該類高層建筑的自重大，壓縮層厚度更大，如果僅僅采用上述單一的地基處理綜合方案時，難以滿足《濕陷性黃土地區建筑規范》提出的強度和變形。如果采用樁基礎方法處理時，該建設工況濕陷性黃土側壁負摩阻力的分布厚度較大，導致樁會很長。因此，近年來工程中采用以下地基處理方法來解決這種問題，首先先采用素土樁擠密濕陷性黃土消除側壁負摩阻力，提高樁的側摩阻力，再進行樁基礎施工，這樣能有效地提高地基強度，避免樁過長，降低施工難度。

［1］中華人民共和國國家標準編寫組.GB50025–2004 濕陷性黃土地區建筑規范［S］.北京:中國建筑工業出版社，2004.

［2］羅宇生，汪國烈.濕陷性黃土研究與工程［M］.北京:中國建筑工業出版社，2001∶123-126.