濕陷性黃土地區巖土工程勘察中存在的問題及解決措施

路少山 任睿祺 彭阿麗

山西冶金巖土工程勘察有限公司 山西 太原 030032

引言

在我國西北和黃河中部地區，濕陷性黃土以粉土為主，同時工程地質條件較復雜，黃土的濕陷變形成為工程建設必須解決的首要問題。干燥的黃土因其獨特的結構特點，強度較高，力學性能良好；遇水浸泡后發生濕陷變形，易引起地表建筑物不均勻的沉降，從而影響建筑的正常使用，帶來巨大的經濟損失，如何有效地預防和減小黃土濕陷變形對建筑的影響，一直是施工人員所面臨的一個重大課題。

1 濕陷性黃土地區巖土工程調查的重點

1.1 對于黃土土層成因的判斷

黃土是一種富含碳酸巖類的特殊土壤，其垂直節理發育，力學性能較好。由于原生黃土常年受到大風和水流的侵蝕搬運，從而產生了所謂的“次生黃土”。“次生黃土”的力學性能較差。在實際的工程野外調查中，必須先確定該地區的地形構造情況，然后才能正確識別本區的黃土的成因（圖1）。另外，在野外調查的時候，也要注意到原有荷載因素、地下水位等外界環境因素對濕陷性黃土的影響。

圖1 濕陷性黃土地區次生黃土剖圖

1.2 勘察取樣和測試

有關專業人員對黃土進行采樣時，應使用專業工具采集樣品。另外，對于一些特殊區域或者是地質條件比較復雜的地方，還需要根據現場實際情況采取不同的措施方法進行采樣測試，保證滿足當前工程建設要求。同時，未實施具體項目前，還應有效保護工程勘察點的原有環境，減少對地基土的擾動，保證勘察取樣和測試的科學性和準確性。在后續的工作過程中，勘察人員可根據區域內濕陷性黃土的力學性質，對項目地基處理提供合理有效的建議，為后續項目工程設計工作提供數據上的保證。

1.3 對地基厚度的處理進行剖析

在濕陷性黃土地區，有關專業人士應在項目實施前，對項目區周邊地質環境情況作詳盡現場調查，并依據科學、準確的勘察數據來制定相應的設計方案和施工方案。黃土地區的地基，應針對黃土的厚度、濕陷情況作細致的調查，同時根據持力層情況來確定地基類型、埋置深度等，并結合具體地質情況來制定相應的處理方案和施工方法。這樣才能保證濕陷性黃土地區地基設計與施工能合理、有效、經濟地進行。

2 濕陷性黃土地區巖土勘察問題

2.1 鉆孔深度布置不當

鉆孔的深度過淺，無法穿透濕陷性黃土。在勘探階段，須對該項目區內濕陷性黃土的影響因子進行全面的分析，并結合區域黃土濕陷厚度，方能做出準確的判斷。由于場地內濕陷性黃土平面分布不均，局部地區的濕陷性黃土較薄，設計的孔深較大，不僅增加了施工的工作量，增加了施工的成本，還會對地基土產生過度的擾動和破壞，從而給后期的施工帶來不利影響。

2.2 地基處理方案的建議意見

由于地質環境條件和工程建設要求的制約，天然地基承載力無法達到設計的要求。如果僅對濕陷性黃土地基采取相應的加固措施，提高地基土的承載力，而未對地基土的濕陷性進行消除。地基土受水浸濕后，黃土結構破壞，進而產生濕陷變形；在上部荷載作用，地基發生沉降變形，進而造成建筑物傾斜或破壞。也就是說，雖然經過處理的地基承載力提高了，但是增加地基承載力并不是該地基處理的首要目標。如果不對黃土地基的濕陷性做出正確評定并采取適當措施進行處理，就有可能導致建筑物出現嚴重病害，影響建筑物的正常使用，甚至危及人身安全。所以，工程設計人員應該明晰黃土地基處理的獨特性和重要性，對黃土濕陷性及其等級進行準確評估；選用合理的地基處理方式，消除黃土濕陷性，確保地基承載力滿足設計要求。

2.3 樁基的設計參數不準

在黃土地區部分項目實踐中，僅采取樁基礎的建筑物，由于未充分考慮黃土的濕陷變形，造成樁基礎沉降量超過設計允許程度。勘察設計人員，未嚴格按相關規范評定場地的濕陷類型和地基土的濕陷等級，提供樁基參數時忽略了自重濕陷性場地黃土樁側阻力為負摩阻力。樁基的設計參數出現了偏差，從而造成項目落成后樁基下沉超過設計允許程度，而承載力顯著降低[1]。此外，在一些例子中，盡管實施了樁加固，從而減少了濕陷性的影響，但卻不能很準確地測算和分析樁周側摩阻力的作用，不能很好地使用樁分攤上部荷載作用。

2.4 勘察報告的編寫不夠規范

①由于野外工作不充分，研究數據有缺少或者有瑕疵，導致各項指標的統計不符合勘察規范統計要求，指標中的參數或者資料不全，調查資料匱乏，難以準確地分析和判定各項試驗指標的可信度。②勘察報告中的結論不夠明確，以定性為主，很難量化。僅提供了工程現場最基本的設計參考，提供模糊的勘察結論和建議，而沒有對具體工程所在的地區工程地質狀況作出準確的評估。③勘察報告的章節結構并不完整，缺失地形圖、平面圖件，原始資料遺漏，且報告簽名和印章不規范；在報告內容結構上也一成不變，死板硬套地按照原來的報告模板，而沒有關于相關地方工程獨特特點的研究。

3 濕陷性黃土地區巖土勘察解決辦法

3.1 依據客觀實際，編制勘察方案

①對黃土類型進行了合理分區。通過現場踏勘，了解該項目區地質環境特征及其影響因素。明確黃土時代、成因，查明濕陷性黃土展布范圍和結構類型，同時要與其他相鄰建筑物相協調，盡量使各勘探點間相互平行或交叉[2]。②收集了先前的研究成果。探井鉆孔個數和深度適當根據實際情況調整，可節約投入。明確了現場所在地的主要地形要素和水文地質情況；并依據平面布置地形圖、建筑類型和預計載荷等因素開展了必要的施工現場勘測，收集了現有的相鄰建設項目的地質研究數據，開展了批判性的大數據分析工作，并對其結果作出了合理的參考。③勘查點要合理布局。勘探點須涵蓋現場的各種地貌單元及其重要部位，勘探點之間的距離要以規范規定為準。勘探深度要符合現行有關規范要求。

3.2 勘察取樣和測試

由于受到自然條件等因素影響，土層分布并不均勻，存在著許多夾層及透鏡體。同時黃土地基的濕陷等級因基礎埋置深度的不同而異，必須根據不同的基礎埋置深度特征，確定其地基下黃土濕陷厚度。所以，勘察中必須按一定間距分層取樣。同時，為了準確評價地基土性質及預測地基變形趨勢，必須掌握好原狀土樣的采取、飽和土中含水量以及地下水位埋深等重要因素。在濕陷性黃土地區進行采取原裝樣時，要盡量減少對土樣品的擾動，對采樣器的使用和操作要做到準確，采樣的品質要符合土層的真實狀況；從而得出符合場地實際情況的各項指標，為后期的施工設計提供準確數據奠定基礎。

3.3 注重室內試驗

在實驗室條件下，黃土的實驗容易出現的問題如下：土樣水分含量高；土樣條件復雜，易于被干擾；測量結果少，結果誤差大；數據龐大，數據處理困難。為此，應強化實驗工藝的監控，以保證實驗的精度和可靠性[3]。實驗室要有專職員工，并定期進行技術培訓；對各類試驗所需的各類儀表和設備進行常規檢驗，做好修理、計量校正和更換工作；針對某些特定土樣的試驗，采用多種方法進行比較，得到較準確的結果。在測量濕陷性時，常用簡便的雙線法測量方法。這種試驗是將樣品放在自然濕度條件下，逐步加載，加至最后一級壓力，下沉穩定后，試樣浸水飽和，從而使其處于完全的飽和狀態，附加下沉穩定后，試驗終止。對各種土樣進行的大量的室內試驗，通過統計，可以得到較為精確的結果。

3.4 對地基處理的厚度進行精確分析

在濕陷性黃土區域，地基設計時必須充分考慮到應地基處理的黃土厚度。因自重濕陷性黃土地基一般不只在主要壓縮土層中存在濕陷，在壓縮層下面的黃土中也存在濕陷，浸水后，黃土會產生的濕陷。由于場地條件、施工方法、施工技術等原因，目前對自重濕陷性地基的地基沉降計算十分復雜。非自重濕陷的黃土地基，其濕陷深度通常都不超過主要壓縮層。但在實際施工中，經常會出現不符合規范和施工條件的情況，導致部分治理措施不能奏效或收效甚微[4]。所以，在滿足技術和經濟情況下，可以將處理的厚度完全涵蓋在適當含水率范圍內的黃土層，充分考慮場地黃土的濕陷性。根據施工現場的復雜程度、建筑物的使用功能、地基基礎設計、不同的地基埋置深度，提出相應的地基處理方法，并進行比較和選擇。

3.5 勘察成果的完善及報告的編制

勘察成果是勘察工作的最直觀、最集中體現，為進行地基處理、地基設計、基坑開挖與支護、邊坡設計和其他方案提供了翔實的物理力學指標。因此，勘察人員應按相應的規范方法進行巖土工程分析及評價，同時還應了解區域地質情況，特別是項目區工程地質條件，對項目區給予準確的評價結論。對于濕陷性黃土場地而言，應查明濕陷性黃土場地的濕陷類型、地基濕陷等級，并給出滿足規范要求的消除或減小濕陷量的地基處理方法。因此，在實際工程中，應加強巖土勘察質量管理；巖土勘察設計人員必須全方位提升自身的素養，同時改進報告編制的能力。

4 結束語

綜上所述，濕陷性黃土具有平面分布不均、結構疏松等特點，當被水淋濕時，它的結構將很快被損壞，因而發生不均勻沉降。因此黃土作為地基土，易受水影響，極易發生不均勻沉陷變形，導致建筑物出現傾斜和倒塌現象。在易積水黃土地段，工程建設前期進行勘察時，要對其成因及構造進行研究，以防止工程建設中明顯的不均勻沉降，同時根據實際情況采取針對性的地基處理方法和有效的防水措施。