西北地區的大厚度濕陷性黃土地基處理探究

魏致琴 路賡明

(1.甘肅土木工程科學研究院有限公司，甘肅 蘭州 730020；2.中國鐵塔股份有限公司蘭州市分公司，甘肅 蘭州 730050)

我國是世界上濕陷性黃土分布最為廣泛地區，濕陷性黃土主要分布在甘肅、寧夏、陜西西北部、陜西和河南西部等地區。濕陷性黃土的厚度一般在10m～400m之間。在西部大開發戰略的深入推進，黃土地區項目數量和規模不斷增加。如何處理大厚度濕陷性黃土地基成為西北黃土地區工程設計所需要思考和解決的問題。

1 濕陷性黃土的特征分析

在西北地區施工的過程中，由于氣候干燥、黃土水分蒸發速度比較快，水體中的鹽分會快速的被析出，而后會吸附在土壤顆粒表面上，形成一種膠結物質。在物質的形態轉變之后土壤顆粒的移動性會降低，由此會阻礙土壤顆粒骨架在其上部分覆土自身重量壓力下產生的壓密，由此形成可以被肉眼看見的大孔型結構[1]。

在有水資源滲入到黃土中時，受水分的影響會快速滲透到土壤顆粒之間，由此會對土層的膠結構鹽分造成破壞，土體自身的強度也會大幅度的降低。加上外界壓力干擾土壤的結構會遭受破壞，土壤顆粒滑動到大孔的位置上擠壓出土壤的骨架，引發大幅度、大范圍的濕陷。

2 西北地區大厚度濕陷性黃土地基處理情況分析

第一，不斷研究和開發新技術、新工藝。大厚度濕陷性黃土地基處理開發難度較大、成本高，這些特點成為制約整個西北地區發展的重要因素。但是我國關于厚度濕陷性黃土規范、技術標準方面的研究處于一種滯后的狀態，有一些技術性問題亟待解決，導致大厚度濕陷黃土地基處理所參照的規范難以達到預期的效果。新技術、新工藝的開發會為濕陷性黃土問題的處理提供支持。各個地區高校土木工程科學研究院校和科學研究所要強化對大厚度濕陷性黃土地基處理應用性的深入研究，并將研究出來的新工藝、新技術、新方法等引入到建設項目的勘查設計和施工管理中，從而更好的指導工程設計和施工管理工作的開展。在勘查設計和研發施工過程中如果遇到了大厚度濕陷性黃土地基處理問題，也需要將實踐操作中遇到的問題反饋給高校以及科學研究機構，由這科學研究院校來對復雜的課題開展立項研究，最終實現研究機構和工程單位建設發展的雙贏[2]。第二，強化西北地區勘查、設計和施工管理工作。陜西、山西和甘肅是我國大厚度濕陷性黃土的主要分布地帶，因此，想要強化對大厚度濕陷性黃土問題的處理，需要加大對甘肅、陜西、山西等大厚度濕陷黃土分布地帶情況的研究，從而因地制宜的解決濕陷性黃土地基處理問題。在西部大開發和社會經濟的深入發展下，陜西、山西和甘肅地區逐漸形成了經濟區域，一大批大厚度濕陷性黃土項目建設完成，由此為工程勘察、工程設計和工程施工管理單位的發展提供了足夠的利潤空間，在大厚度濕陷性黃土研究工作中，越來越多的資料開始能夠被保存下來。第三，大厚度濕陷黃土地基處理要嚴格遵循國家標準規范。在處理黃土地基的時候要做好一系列的防水處理和地基結構穩定工作。如果建筑開發商需要將基礎設施設置在非濕陷性黃土層上的時候可以采取以下兩種方法，一種是消除地基的所有濕陷量；另外一種是將樁基穿透到所有的濕陷性黃土層中。同時，大厚度濕陷性黃土地基處理工作的順利開展還需要因地制宜的考慮當地實際情況，實現對地基的靈活處理。第四，根據建筑物的規模來選擇不同的地基處理方式。①輕型建筑物的地基處理辦法。輕型建筑物的高度、荷載重量不大，地基處理厚度基本超過3m，建筑物的地基處理厚度需要超過4m，與此同時，下部分沒有得到處理的濕陷性黃土層剩余的濕陷量低于0.2m。在處理輕型建筑地基的時候，需要根據壓縮層的厚度和浸水的可能性來確定地基厚度。對于地基沉降敏感性較強的建筑物需要采取結構措施，如對于浸水可能性較小的電視塔、微波塔等建筑地基處理和遭受浸水危害的工民建筑物地基處理需要區別對待。②多層、小高層建筑的地基處理。這類建筑是在12層左右的建筑，建筑物荷載重量較大，地基處理深度需要盡可能的加深處理。在選擇地基處理方式的時候要綜合考慮上部分的荷載、基礎、浸水程度和結構形式[3]。

3 工程概述

慶陽地區某小區4#，7#樓為地上29層高層住宅樓，建筑的框架為剪力墻結構；15#樓為地上4層商鋪，框架結構；車庫為地下1層，框架結構。該場地為自重濕陷性黃土場地，濕陷性等級為Ⅱ級(中等濕陷)，濕陷性土層下限最大深度為19m。

慶陽地區某小區4#，7#樓，15#商鋪及車庫采用素土擠密樁(DDC法)處理地基，以消除地基土濕陷性，具體如表1所示。設計要求素土擠密樁樁身壓實系數不小于0.97，樁間土平均擠密系數不小于0.93。素土擠密樁施工完成后，基礎底面以下500mm挖除，做500mm厚3∶7灰土墊層，灰土壓實系數不小于0.97。 4#，7#樓采用樁筏基礎，15#商鋪采用條形基礎，車庫采用獨立基礎。

表1 慶陽地區某小區地基基本情況分析

4 慶陽地區某小區高層房屋建筑的地基處理方案分析

文章所研究的案例是高層民用建筑，建筑物的荷載比較大，在施工的工程中如果采用了單一的地基處理方式，將無法滿足整個建筑物的強度和變形需要。為此，在施工的過程中可以使用兩種地基處理方式，包含對大厚度濕陷性黃土可以先使用灰土樁來消除自重濕陷性場地側面壁的負摩擦阻力，強化側面的摩擦阻力，在此基礎上通過使用其他復合地基、樁基礎強化地基土的強度，削弱場地的濕陷性。

4.1 灰土擠密樁和粉噴樁復合地基處理方式和處理效果

4.1.1 處理方式

第一，在全面了解施工現場巖土情況、建筑物上部結構荷載要求后發現，如果使用樁基，樁端穿透濕陷性土層的深度比較長，樁的長度較長會加大施工消耗。對此，使用灰土樁和粉噴樁復合地基處理方式，不僅能夠降低地基土的濕陷性，提升建筑的承載力，而且還會減少成本[4]。第二，復合處理措施。這施工中，樁長為7m，樁徑為0.4m，灰土比例為1∶7，灰土樁各個樁的間隔距離為1m?；彝翗兜牟贾脮尸F出等邊三角形的狀態。在距離三根灰土樁的中心位置上布置粉噴樁，樁的長度為7m，樁徑為0.5m，樁的間隔距離為1m。

4.1.2 處理效果分析

在采取灰土擠密樁和粉噴樁復合地基處理方式之后，地基土的干重度會增強，孔隙降低，土層的濕陷性也會大幅度的降低，整個建筑工程地基土工程屬性得到了明顯的改善。在深入分析荷載試驗結果、低應變樁身完整檢測結果之后發現，建筑地基土的承載力會從之前的95kPa提升到260kPa，樁基礎的承載力達到了規范的施工標準要求。

4.2 素土樁、灌注樁復合地基處理方式和處理效果

4.2.1 處理方式

在全面調查研究之后發現施工現場自重濕陷性黃土比較厚，在經過單樁向承載力計算分析結果發現，樁徑長度為0.6m單樁，其長度不能夠低于50m；樁徑為0.7m的單樁長度則是需要超過45m。在施工處理中在不考慮側壁負摩擦阻力的情況下，樁長可以設定為35m，并在施工過程中選擇素土樁、灌注樁結合的復合地基處理方式。樁基的布置方式是三角形，灌注樁的樁徑為0.65m，長度為34m，布置方式為正方形[5]。

4.2.2 處理應用效果

在使用素土樁、灌注樁復合地基處理方式之后，對素土擠密樁的三角形中間位置土樣開展取樣試驗分析，發現黃土的自重濕陷性被完全消除，地基土的濕陷性降低到了比較低的水平。與此同時，根據樁基檢測結果分析發現，整個施工場地的鋼筋混凝土灌注樁豎向承載標準數值為6500kN，完全滿足整個工程的施工要求[6]。

根據以上分析發現，在大厚度濕陷性黃土區域開展建筑施工操作的時候，施工技術人員需要根據房屋建筑物的基本類型、施工場地的土壤特征來選擇適合的地基處理方式，通過選擇適合的地基處理方式有效提升地基土的強度，為整個工程的順利施工奠定堅實的基礎支持。

4.2.3 高層建筑地基處理

高層建筑就是高度超過12層的建筑。這類建筑對地基的壓力大，但是在具體施工的過程中，如果應用單一化的施工手段對于安全性等相關要求難以更好地滿足。在地基施工時，如果運用樁基法這種施工方式，由于大厚度濕陷性土壤自身結構的特點，在施工期間對側壁產生阻力。所以其建筑施工方式不符合經濟原則，近年來，已被經濟合理施工方式所替代，其中這種施工方式主要是在地基施工的前期，先實施擠密，其中這主要針對的是大厚度濕陷性地基，減少土壤對側壁的摩擦阻力，在此基礎之上實施地基施工。

5 大厚度濕陷性黃土地基處理創新

在現有的大厚度濕陷性黃土地基處理方法基礎之上還應積極的創新，但是在實際創新的過程中必須要符合國家建筑標準，由此保障工程項目的質量，而且更好滿足了日益增長工作的需求量。對于有的建筑在建筑穩定性等方面具有較高的要求，所以在進行建設的過程中應有效的避免濕陷情況產生，或者是在加強對建筑場所選擇的過程中將濕陷的黃土地區規避掉。在進行地基施工的過程中，應結合施工的相關要求，并根據施工的實際情況選取最適合的施工方法，進而使其達到預期的施工效果，還能減少項目資金的投入。

一般情況下在進行大厚度濕陷性黃土地基建筑的過程中，主要以復工加工方式為主，但是如果黃土厚度大不建議使用。這時在進行地基加工過程中應考慮運用其他的方法，如擠密法和預壓法、振沖法等。如果上述的方式不適用，還應注重工程項目可行性這點并重新的進行考慮，切忌不可在無法保障地基安全性情況下加強施工的建設。在具體施工的過程中，必須要根據建筑性質來合理的選擇合適的施工方案。并對建筑的各個方面加以分析，如建筑滲水性、結構、用途等方面，加強對合理施工方案的制定。在實際施工的過程中應考慮到各種突發情況，并有效的應對，結合施工的實際情況選擇最有效的處理方式。具體的地基處理要有建筑等級，還應有針對性加強施工設計標準，在考慮濕陷性黃土影響下，采取有效的地基處理方式。尤其是填方區尤其要注意，在回填前應做好前期準備的工作，對回填地基有效處理，防止由于地基不均勻沉降從而產生安全隱患。除此之外，建筑物還應加強滑坡處理并全面落實。

6 結 語

綜上所述，大厚度濕陷黃土在我國各個地區分布范圍十分廣泛，且不同地區所表現出來的特點不同。為了能夠更好的處理各個地區的濕陷性黃土，需要相關人員根據當地建筑場地濕陷性的基本特點、濕陷等級、土體厚度、技術情況來選擇適合的大厚度濕陷性黃土地基處理方法，旨在能夠通過恰當的處理來保障地基的穩定、安全，從而更好的促進土地資源的開發利用。