濕陷性黃土地基處理方法研究

朱亞平

（大同煤礦集團設計研究有限責任公司 山西大同 037003）

黃土是最新的地質時期（距今約200萬年左右的第四紀時期）形成的土狀堆積物，所以其性質比較疏松、特殊。典型的黃土為黃灰色或棕黃色的塵土和粉沙細粒組成，質地均勻，用手搓之易成粉末，含多量鈣質或黃土結核，多孔隙，有顯著的垂直節理，無層理，在干燥時較堅硬，易被流水浸濕，通常容易剝落和遭受侵蝕，甚至發生坍陷。黃土作為地基用于各類建筑工程中已有漫長的歷史，如果對黃土的特性不了解，往往會給工程帶來嚴重的損失和破壞。黃土按濕陷性分類：①濕陷性；②非濕陷性，本文主要對濕陷性黃土地基處理作論述。

濕陷性黃土是一種特殊性質的土，其土質較均勻、結構疏松、孔隙發育。在未受水浸濕時，一般強度較高，壓縮性較小。當在一定壓力下受水浸濕，土結構會迅速破壞，產生較大附加下沉，強度迅速降低。當地基的濕陷變形、壓縮變形或承載力不能滿足設計要求時，應針對不同土質條件和建筑物的類別，在地基壓縮層內或濕陷性黃土層內采取處理措施。濕陷性黃土地基處理方法主要包括以下幾種：

1 夯實法

用夯擊、振動或碾壓的手段使地表一定深度的土層達到密實狀態的方法。經常采用的有：重錘表層夯實法、強夯法。

（1）重錘表層夯實法是用起重機械將大于2t的重錘吊至大于4m的高度使其自由下落，利用重錘下落的沖擊來夯實地基淺層土體，適用于地下水位低于地表0.8m以上的濕陷性黃土。

（2）強夯法是用起重機械將10～40t的重錘提升至10～40m高處使其自由下落，依靠強大的夯擊能和沖擊波作用夯實土層，適用于地下水位以上，局部或整片處理，飽和度≤60%的濕陷性黃土；可處理濕陷性黃土的厚度為3～12m。

2 墊層法

墊層法是先將基礎以下的濕陷性黃土部分或全部挖除，然后用粉土或灰土分層夯實做為地基的持力層，以便消除地基的部分或全部濕陷量，并可減小地基的壓縮變形，提高地基承載力。當僅要求消除基底下0.5～3m濕陷性黃土的濕陷量時，宜采用局部（或整片）土墊層進行處理，當同時要求提高墊層土的承載力及增強水穩性時，宜采用整片灰土墊層進行處理。墊層的設計主要包括墊層的厚度、寬度、夯實后的壓實系數和承載力設計值的確定等方面。墊層設計的原則是既要滿足建筑物對地基變形及穩定的要求，又要符合經濟合理的要求。同時，還要考慮以下幾方面的問題：

2.1 換填墊層的厚度

甲類建筑消除地基全部濕陷量的處理厚度，應符合下列要求：

（1）在非自重濕陷性黃土場地，應將基礎底面以下附加壓力與上覆土的飽和自重壓力之和大于濕陷起始壓力的所有土層進行處理，或處理至地基壓縮層的深度止。

（2）在自重濕陷性黃土場地，應處理基礎底面以下的全部濕陷性黃土層。

乙類建筑消除地基部分濕陷量的最小處理厚度，應符合下列要求：

（1）在非自重濕陷性黃土場地，不應小于地基壓縮層深度的2/3，且下部未處理濕陷性黃土層的濕陷起始壓力值不應小于100kPa。

（2）在自重濕陷性黃土場地，不應小于濕陷性土層深度的2/3，且下部未處理濕陷性黃土層的剩余濕陷量不應大于150mm。

（3）如基礎寬度大或濕陷性黃土層厚度大，處理地基壓縮層深度的2/3或全部濕陷性黃土層深度的2/3確有困難時，在建筑物范圍內應采用整片處理。其處理厚度：在非自重濕陷性黃土場地不應小于4m，且下部未處理濕陷性黃土層的濕陷起始壓力值不宜小于100kPa；在自重濕陷性黃土場地不應小于6m，且下部未處理濕陷性黃土層的剩余濕陷量不宜大于150mm。

丙類建筑消除地基部分濕陷量的最小處理厚度，應符合下列要求：

（1）當地基濕陷等級為Ⅰ級時：對單層建筑可不處理地基；對多層建筑，地基處理厚度不應小于1m，且下部未處理濕陷性黃土層的濕陷起始壓力值不宜小于100kPa。

（2）當地基濕陷等級為Ⅱ級時：在非自重濕陷性黃土場地，對單層建筑，地基處理厚度不應小于1m，且下部未處理濕陷性黃土層的濕陷起始壓力值不宜小于80kPa；對多層建筑，地基處理厚度不宜小于2m，且下部未處理濕陷性黃土層的濕陷起始壓力值不宜小于100kPa；在自重濕陷性黃土場地，地基處理厚度不應小于2.50m，且下部未處理濕陷性黃土層的剩余濕陷量，不應大于200mm。

（3）當地基濕陷等級為Ⅲ級或Ⅳ級時，對多層建筑宜采用整片處理，地基處理厚度分別不應小于3m或4m，且下部未處理濕陷性黃土層的剩余濕陷量，單層及多層建筑均不應大于200mm。

2.2 墊層的處理寬度超出基礎底邊的寬度

L≥z·tanθ°

式中：L——墊層超出基礎底邊的寬度（m）；

z——基礎底面下墊層的厚度（m）；

b——矩形或條形基礎底面的寬度（m）。

表1 壓力擴散角θ（°）

當z/b<0.25，除灰土取θ=28°外，其余材料取θ=0°，必要時宜由試驗確定。

當0.25

整片墊層的平面處理范圍，每邊超出建筑物外墻基礎外緣的寬度，不應小于墊層的厚度，即并不應小于2m。

3 擠密法

擠密法是利用形成樁孔時的側向擠壓作用擠壓樁間土，然后用素土或灰土將樁孔分層夯填密實。適用于地下水位以上，飽和度≤65%的濕陷性黃土；可處理濕陷性黃土的厚度為5～15m。處理后的地基承載力一般提高50～100%。

4 預浸水法

預浸水法是利用黃土侵水產生濕陷的特點，在建筑物施工前預先對濕陷性黃土場地大面積浸水，使土體產生自重濕陷，達到消除深層黃土濕陷的目的。

預浸水法宜用于處理濕陷性黃土層厚度大于10m，自重濕陷量的計算值不小于500mm的場地。由于浸水時場地周圍地表下沉開裂，并容易造成“跑水”穿洞，影響建筑物的安全，所以空曠的新建地區較為適用。浸水前宜通過現場試坑浸水試驗確定浸水時間、耗水量和濕陷量等。

采用預浸水法處理地基，應符合下列規定：

（1）浸水坑邊緣至既有建筑物的距離不宜小于50m，并應防止由于浸水影響附近建筑物和場地邊坡的穩定性；

（2）浸水坑的邊長不得小于濕陷性黃土層的厚度，當浸水坑的面積較大時，可分段進行浸水；

（3）浸水坑內的水頭高度不宜小于300mm，連續浸水時間以濕陷變形穩定為準，其穩定標準為最后5d的平均濕陷量小于1mm/d。

地基預浸水結束后，在基礎施工前應進行補充勘察工作，重新評定地基土的濕陷性，并應采用墊層或其他方法處理上部濕陷性黃土層。

總之濕陷性黃土地基處理的方法很多，因地制宜，根據地基土質和建筑物重要性，對地基處理選用相應的處理方法。在勘察階段，經過現場取樣，以試驗數據進行分析，判定屬于自重濕陷性黃土還是非自重濕陷性黃土，以及濕陷性黃土層的厚度、濕陷等級、類別等重要地質參數，通過經濟分析比較，綜合考慮工藝環境、工期等諸多方面的因素。最后選擇一個最合適的地基處理方法，經過優化設計后，確保滿足處理后的地基具有足夠的承載力和變形條件的要求。本文論證了濕陷性黃土地基常用處理方法的選用原則、適用范圍、可能處理深度及效果，同時對各處理方法應注意事項和可能帶來的負面作用等也進行了概述，這為工程濕陷性場地地基處理方案的選型論證及實施提供了技術支持。

[1]《濕陷性黃土地區建筑規范》（GB 50025-2004）.

[2]《建筑地基處理技術規范》（JGJ 79-2002）.

[3]裴章勤，劉衛東．濕陷性黃土地基處理[M]．中國建筑工業出版社，1992．

[4]汪國烈，李新懷．大厚度濕陷性黃土的工程處置[C]．西部開發中的巖土工程問題（巖土工程系列學術研討會之九論文集）.上海：同濟大學出版社，2005．