濕陷性黃土特性及應用分析

令狐艷麗

(山西省建筑設計研究院，山西 太原　030013)

1　概述

太原地區存在濕陷性黃土這種特殊性土質，根據以往的勘察資料太原市濕陷性黃土主要分布在汾河兩岸高階地至黃土臺地，絕大部分為非自重濕陷性黃土，自重濕陷性黃土沉積無規律，分布在汾河以東，例如敦化坊、太原東客站以南、道場溝南、雙塔西街至十方院等地。

濕陷性黃土是一種非飽和的欠壓密土，土質較均勻，具有大孔隙，天然濕度下一般強度較高，壓縮性較小，不容易發生變形，遇水浸濕時土的強度顯著降低。

2　濕陷性黃土的工程特性

黃土是指第四紀以來在干旱、半干旱氣候條件下陸相沉積的一種特殊土，分為老黃土和新黃土，老黃土一般沒有濕陷，承載力較高，新黃土廣泛覆蓋在老黃土之上，與工程建筑關系密切，一般都具有濕陷性，濕陷性黃土在上覆土層自重應力作用下，或者在自重應力和附加應力共同作用下，下沉穩定后，因浸水土的結構迅速破壞而發生顯著附加變形，強度迅速降低，體現在建筑物方面：在框架結構中，對于上部結構的剛度較大的建筑物，發生不均勻沉降，隨著不均勻沉降的發展，可能造成上部結構發生破壞，甚至是倒塌；在磚混結構中，主要體現墻體開裂并附加不均勻沉降引發危險。所以在濕陷性黃土地基上進行工程建設時，我們應先查明建筑工程特征，根據建筑物的重要性、地基受水浸濕可能性的大小和在使用期間對不均勻沉降限制的嚴格程度來采取適宜的地基處理方法，防止地基濕陷引起附加沉降對工程造成危害。

3　濕陷性黃土的地基處理措施及勘察重點

在濕陷性黃土場地進行地基處理的目的有三個：一是降低土的壓縮性；二是提高地基承載力；三是消除濕陷性。

濕陷性黃土的地基處理方法有：換填土或灰土墊層法、擠密法、強夯法、樁法、預浸水法等等，在我們太原地區預浸水法不經常用，經常用到墊層法和擠密法處理濕陷性黃土地基，在用這兩種方法時嚴禁使用凍土、膨脹土、鹽漬土、有機質等不良土料和粗顆粒的透水材料作填料。針對不同濕陷性黃土的特性、不同建筑物的類別、不同的浸水幾率并考慮施工設備、材料來源、施工進度和當地環境等因素，經技術經濟綜合分析比較后我們來確定其中的一種或多種結合的最佳處理方法，濕陷性場地上任何建筑物的地基處理都應符合以下兩點：1)甲類建筑應消除地基的全部濕陷量；2)乙類、丙類建筑應消除地基的部分濕陷量(具體參照《濕陷性黃土地區建筑規范》)。我們將通過太原市東山地區某一工程實例中濕陷性黃土地基處理進行分析。

首先勘察部門應當詳細查明黃土地層的時代、成因以及其物理力學性能指標(包括濕陷系數、濕陷起始壓力隨深度的變化、自重濕陷系數等等)，嚴格按照規范對場地進行布置勘察探點，勘探點的深度應大于地基壓縮層的深度，并應符合表1或穿透濕陷性黃土層。為了準確測試黃土的濕陷特征需要進行探井取樣，對同一鉆孔相同深度分別采取探井取樣和取土器取樣，送往室內試驗測試，最終確定場地土的地基濕陷等級的平面分布、濕陷類型以及承載力大小，對場地和地基做出評價，并結合設計要求和建筑物的特點，對地基處理措施提出寶貴意見。

表1　勘探點深度

4　濕陷性黃土地基處理具體工程實例分析

某一新建綜合樓位于太原東山地區，本工程地質情況見表2。

表2　本工程土質情況

本工程設計為地上7層，采用框架剪力墻結構，筏板基礎，地下室頂板以上由抗震縫分為3個單體，地下室頂板以下連為整體，此場地為自重濕陷性場地，地基濕陷性等級：A區和B區為Ⅱ級、C區為Ⅲ級，持力層位于第四層濕陷性黃土層，本工程按濕陷地區建筑物分類屬乙類建筑，根據上部結構形式和場地工程地質條件，本工程地基處理分兩個步驟：第一步，采用灰土擠密樁消除樁長范圍內的全部濕陷土；第二步，采用1.0 m厚的三七灰土墊層換填掉基底以下雜填土。要求分層回填、分層夯實，下層檢驗合格后方可鋪設上層土，壓實系數不小于0.97，處理后復合地基承載力特征值不小于200 kPa。本工程的灰土擠密樁布置范圍見圖1。

本工程灰土擠密樁的設計要求：

1)材料：樁孔內用三七灰土回填；2)樁徑400 mm，樁間距0.9 m，正方形布樁，有效樁長9.5 m，灰土擠密樁布置范圍超出建筑物基礎外輪廓線4.5 m，工程樁總樁數：12 126個，其中A段基礎范圍內5 878個，B段基礎范圍內2 350個，C段基礎范圍內1 319個。要求樁體三七灰土分層回填、分層夯實，下層檢驗合格后方可鋪設上層土，壓實系數不小于0.97；3)施工工藝采用振動沉管成孔，樁頂以上預留覆蓋土層厚度不小于1 m。

灰土擠密樁檢測：

1)施工前，應在場地基礎范圍以外進行兩種樁間距試樁(試樁1樁間距900 mm、試樁2樁間距1 000 mm)，A區西北角(第1點)、場地東北(第2點)以及場地東南(第3點)詳見圖2，三處進行試樁，每組9根，以此取得必要的施工參數和數據，同時檢測濕陷性消除效果，試樁后的復合地基承載力特征值不小于200 kPa。根據相關部門提供的灰土擠密樁試樁檢測結果，第2點和第3點的試樁地基承載力滿足設計要求、樁長范圍內完全消除地基土濕陷性；第1點的試樁地基承載力滿足設計要求，但是樁長范圍內未完全消除地基土濕陷性。根據上述試樁檢測結果，需將樁布置方案做以下修改。

a.對場地東側的B區和C區的地基處理布置方案不變。

b.對A區的灰土擠密樁調整為樁徑400 mm樁間距900 mm梅花形布置。

c.根據現場實際情況，試樁位置在A區的西北角(第4點)以及西南角(第5點)增加兩組新試樁，試樁每組10根，對這兩組新試樁僅進行消除地基土濕陷性和樁間土擠密效果的檢測。

試樁報告出來后經設計確認施工工程樁。

2)樁孔質量檢驗應在成孔后及時進行，所有樁孔均需檢驗并做出記錄,檢驗合格或經處理后方可進行夯填。

3)應隨機抽樣檢測夯后樁長范圍內灰土或土填料的平均壓實系數，抽檢的數量不應少于樁總數的1%。

4)應分層檢驗樁間土平均擠密系數和濕陷系數，評價濕陷性消除效果，檢測探井數不應少于總樁數的0.2%。

5)地基竣工驗收時，承載力檢驗宜采用單樁復合地基靜載荷試驗或多樁復合地基靜載荷試驗，檢驗時間為成樁后14 d～28 d后進行，由于本工程樁總數比較多，我們根據山西省工程建設地方標準《濕陷性黃土場地勘察及地基處理技術規范》要求：樁數小于3 000根的工程，承載力檢驗數量不應小于樁數的0.5%，樁數大于3 000根的工程，對超出部分取樁數的0.4%，確定檢驗數量:A區26根、B區12根、C區7根。

5　濕陷性黃土地區使用維護

在濕陷性黃土場地施工應保持場地排水暢通，在建筑物的使用期間，應對建筑物及管道經常進行維護和檢修，并應確保所有防水措施發揮有效作用，防止建筑物和管道的地基浸水濕陷帶來安全隱患。

6　結語

濕陷性黃土屬于特殊性巖土，勘察期間必須查明其工程特征，選擇相應的地基處理措施，如若地基處理措施不當會對工程的質量造成很大的危害，在地基處理施工時，施工單位應嚴格按照設計的圖紙要求進行，并結合相關的規范要求。設計人員應結合施工現場發生的突發狀況及時對設計方案進行調整，以確保施工進度。建筑物施工完畢后要盡早做好地面上的防水工作，因為地表排水對濕陷性黃土的影響也很大。

參考文獻:

[1]GB 50025—2004，濕陷性黃土地區建筑規范[S].

[2]DB J04/T 312—2015，濕陷性黃土場地勘察及地基處理技術規范[S].