大厚度自重濕陷性黃土地基處理厚度與處理方法研究

牛新朋　王 丹　盧林濤

（1.西安森科建筑工程設計咨詢有限公司 陜西 西安 7100432.中聯西北工程設計研究院有限公司 陜西 西安 710082）

大厚度自重濕陷性黃土地基處理厚度與處理方法研究

牛新朋1王 丹2盧林濤2

（1.西安森科建筑工程設計咨詢有限公司 陜西 西安 7100432.中聯西北工程設計研究院有限公司 陜西 西安 710082）

近幾年，伴隨著西部大開發戰略的不斷推進，黃土工程建設的開展也日益頻繁起來，但是問題也隨之而來。工程建設從低階到高階發展，濕陷性黃土層變得逐漸增厚，處理起來也較為困難。本文針對高等級、大厚度自重濕陷性黃土地基的建筑，提出一種處理厚度的基本思路和方法，并對于一些常用的處理方法用實例進行論述，以達到保證質量、施工簡便、節約工程投資的目標，取得良好的社會效益和經濟效益。

濕陷性黃土；地基處理；研究

引言

伴隨著建筑業的快速發展，尤其是一些事故教訓，人們對濕陷性黃土的研究越來越重視。大厚度自重濕陷性黃土地基處理問題一直是特殊土和非飽和土領域學術界、工程界關注的熱點與難點。近年來，黃土地區的建設場地和建設規模的自重濕陷性黃土層厚度逐漸變大，在今天，研究還不完善，處理這樣深厚的濕陷性黃土地基問題的過程中，經驗還不夠豐富，難以把握標準。按照現行規范處理大量地基時可以發現，僅僅依靠國內外現有的常規手段，難以滿足規范中的要求。甚至在有的工程中，如果嚴格按照規范所規定的剩余濕陷量來執行，則很難使工程技術經濟的合理性得到保證。特別是，處理后的地基下沉事故越來越多，目前，大厚度濕陷性黃土地基問題將不斷挑戰著廣大工程工作者和黃土力學者。

1　濕陷性黃土地基處理厚度的基本思路

迄今為止，實踐濕陷性黃土地基處理的工程已經幾十年了，具體方法很多，但歸納起來，其基本思路有以下幾種：

（1）將基礎以下黃土層濕陷性全部消除，當濕陷性黃土土層厚度在15m以內時，非常容易達到，常用的方法有墊層法（處理深度1～3m）、強夯法（處理深度3～12m）、擠密法（處理深度5～ 15m）等。

（2）將基礎以下黃土層濕陷性部分消除，依據建筑物的重要性及分類，對最小處理厚度進行限定，對剩余濕陷量嚴格控制。

（3）基礎穿透濕陷性黃土層，傳力于可靠的持力層或者非濕陷性土層上，樁基是常用的方法。該方法在重要建筑物的基礎中被廣泛應用。

（4）將建筑物基礎的防水、排水措施充分做好，使基礎下濕陷性黃土地基無法浸水，從而達到避免地基濕陷的目的。

2　大厚度自重濕陷性黃土地基處理方法

大厚度自重濕陷性黃土地區地基處理常用的方法為：墊層法、夯實法、擠密法、預浸水法、化學加固法等，具體使用范圍如表1所示。

近來，很多大型工程項目建造在大厚度濕陷性黃土地上，因此，地基處理的難度和深度就越來越大，而現有的擠密法、高能量強夯等地基處理方法，一般只能將基底下10～15m地基土的濕陷性消除，當存在大于15m的基底下濕陷性黃土層厚度時，則處理時，常常需要用樁基礎穿透濕陷性黃土層，為了使地基處理工作技術先進、確保質量、經濟合理，今后應研究并開更加有效的大厚度濕陷性黃土地基的新處理方法。

表1　濕陷性黃土常用的地基處理方法

2.1孔內夯實擠密法（DDC法）

孔內夯實擠密法（DDC法）是司炳文在擠密樁的應用基礎上發展的一種新方法。孔內夯實擠密法是從擠密法借鑒而來，用人工挖孔、沉管打樁機或長螺旋轉機打成孔，再向孔內填入灰土、素土等填料，在以1.5～2.5t的重夯錘在孔內分層夯實，使填料從孔周側向擠出，成孔直徑一般為0.4m，夯擴至成樁直徑0.55～ 0.60m，一種擠密的復合地基形成，其特點如下：

（1）具有強擠密、能量高、超壓強的作用機制，高能量沖、擠、壓孔內深層部位，使其孔內的樁間土和填料得到超強壓力的固結。

（2）地基處理深度足夠深，深度可達30m。

（3）機械設備簡單，鉆、挖均能成孔，成孔、夯擊簡單方便。

（4）成樁擠密效果好，孔徑大，樁徑一般為600～2000mm，最大樁徑可以達到3500mm。

（5）對填料的要求非常低，如礦渣、建筑垃圾、灰土、素土粉煤灰等都可以使用。

近十幾年來，孔內夯實擠密法（DDC法）作為一種新型地基處理方法，在河南、陜西、山西、甘肅、青海等地，在處理大厚度濕陷性黃土地基中已經得到了廣泛的使用。對于其消除濕陷、加固機制、控制地基沉降的設計理論研究方面，正在逐步走向成熟的階段。

2.2擠密法

我國最早在20世紀60年代使用擠密法，國外像羅馬尼亞、前蘇聯等，在擠密法方面的研究工作比較活躍，試驗規模也較大，但系統的成果資料尚未看到。1968年，在甘肅天水與原建工部七局五公司等單位協作，原建工部建筑科學研究院西北科研小分隊對濕陷性黃土地基進行過叫做“爆擴擠密”的試驗研究。從20世紀70年代起，西安地區的濕陷性濕陷性黃土地基經“機械擠密”處理，取得了較好的試驗效果，并在工程中實現了大量的推廣應用。“機械擠密”在天水、蘭州等地，針對如何處理大厚度自重濕陷性黃土的地基，進行了較大規模的試驗研究，并取得了較好的試驗成果。

現在，擠密法是一種非常成熟的地基處理方法，在高層以及多層建筑物的地基處理中應用較多，因其具備造價低廉、施工速度快、施工設備簡單、技術可靠、處理厚度大、社會效益好等特點，得到了日益廣泛的應用。

擠密法的特點：擠密地基的最終目的是消除黃土濕陷性、減小土的壓縮性和提高地基承載力。該方法屬于沉管橫向擠密，一般處理深度可達5～15m，處理后的地基豎向均勻；孔的材料是灰土、素土等，都是廉價材料，可以就地取材，造價低，地基處理效果也好。

擠密法的機制：擠密的作用通過以下兩個方面的作用來實現：①在灰土遇水分解、膨脹，脫水、固結時，利用孔內將其夯實，使樁間土與土樁形成共同的復合地基，從而擠密地基效果，使地基承載力得到提高，將濕陷性消除，地基土均勻變形，減少沉降量；②采用機械打樁成孔，在成孔時，擠密孔周圍的土，使樁間土的承載力與密實度得以提高，從而消除黃土濕陷性。

處理深度：應根據建筑物重要性、濕陷等級、地基的濕陷類型、濕陷土層厚度，再與打樁機械的條件結合，綜合考慮決定樁長，一般從基礎底面算起不小于3m，處理厚度過小時采用擠密地基就會很不經濟，因為受到機械設備的限制，處理深度最大不應超過15m。

2.3預浸水法

預浸水法適用于濕陷量超過500mm、厚度超過10m的自重濕陷性黃土，可消除濕陷性位于地面6m以下的土層，最早利用預浸水法處理水工建筑的地基。

在我國寧夏地區，楊黃擴灌工程某廠房分主副廠，厚度為36.5m等級是Ⅲ～Ⅳ級的自重濕陷性黃土地基，被評價為嚴重濕陷。因為等級高、厚度大、建筑用水量多，比較處理方法后，最終采用預浸水法處理，消除處理全部的自重濕陷性黃土。建筑周邊擴寬6～10m，試坑尺寸為70m×110m，浸水坑深為80cm，并在其中打浸水孔，孔徑150cm，孔距5.0m，孔深23m，填入碎石、沙礫石，確保浸水水頭大于0.5m。持續觀察225d，停水觀察為62d，浸水觀察為163d，停水前沉降值為127.4～178.9cm，平均值為168.2cm，停水后沉降值為16.1～84cm。預浸水法處理該工程中的5個泵站，使用3a后，效果明顯，地基良好。分析工程實踐，采用預浸水法處理濕陷性黃土地基花費時間較長。需100d左右的停水，才能降到最初的土層含水狀態。因此，預浸水法在土層濕陷性在6m以下的地表才可適用，且該方法耗費工期長。由于存在外荷濕陷，還應綜合使用換填、強夯的方法對其進行消除。因此，如果濕陷性黃土太厚，采用預浸水法工期長，但成本低、方便施工。

3　結束語

大厚度自重濕陷性黃土地上，對于涉及面廣的乙丙類建筑，地基處理要求過嚴，有的處理方法還會因機械設備條件的限制，達不到對處理深度的要求，還需要增加建設投資。因此要求將其地基的部分濕陷量消除，然后根據剩余濕陷量大小的控制和地基處理的不同深度，采取相應的結構措施和防水措施，使地基處理的不足得以彌補，從而保證工程的正常使用。濕陷性黃土地基的處理方式很多，針對不同的工程要求和特點，選擇合適的處理方法及其重要。DDC法、擠密法、預浸水法都是有效的方法，我們在推廣應用的同時，還應總結經驗，加以改進，合理的控制剩余濕陷量，實現保證質量、施工簡便、節約投資的目標，取得良好的社會效益和經濟效益。

[1]田耀文，杜小川.大厚度濕陷性黃土地基處理方法[J].甘肅科技，2011（19）：147～151.

[2]黃雪峰，陳正漢.大厚度自重濕陷性黃土地基處理厚度與處理方法研究[J].巖石力學與工程學報，2007（26）：4332～4338.

[3]邢乾輝，馬國房.濕陷性黃土地基處理方法研究[J].西部探礦工程，2013（03）：17～18.

[4]宋俊斌.大厚度自重濕陷性黃土地基處理厚度與處理方法研究[J].城市建筑，2007：145.

TU444

A

1673-0038（2015）18-0051-02

2015-3-9

牛新朋（1982-），男，工程師，本科，主要從事建筑結構設計工作。

王丹（1982-），男，工程師，本科，主要從事結構設計工作。

盧林濤（1981-），男，工程師，本科，主要從事結構設計工作。