市政工程濕陷性黃土地基處理方法探討

薛敏

（太原市政建設集團有限公司，山西 太原 030000）

0 引言

與硬土結構相比，濕陷性黃土具有較強的特殊性，在重力效應以及附加壓力的影響下，其內部的脆弱結構很容易會發生被破壞或者是變形的情況。在我國黃土資源中，有關濕陷性黃土占據的實際面積達到了整體的60%～70%，因而，施工單位在開展工程施工與建設的過程中，經常會在濕陷性黃土環境下進行項目內容[1]。為了降低因濕陷性黃土所帶來的不利影響，施工單位在工程修建的過程中，需要結合土類特性加以分析，考慮到地基的處理要求進行方案的設計，以此來降低濕陷現象所帶來的不利影響，加強整體施工的安全和可靠度，為以后的施工打下堅實的基礎，并滿足施工單位自身的經濟建設需要。

1 濕陷性黃土概述

我國濕陷性黃土分布范圍較廣，大約占我國黃土面積4.9%，主要集中在陜北、晉西、河南、隴東、冀北等地區。山西省內黃土分布面積較廣，黃土面積高達3.5km2，占山西省全省面積的22.4%，而山西的濕陷性黃土面積占比較大且分布不均勻，嚴重影響城市的建設和發展。濕陷性黃土與一般的黃土不同，它是一種非飽和、大孔徑、壓縮性小、強度較高，但是遇水浸濕時強度會出現明顯降低的黃土，具有在一定的自重或壓力作用下遇水變形的特征。因此，在濕陷性黃土地區修建市政道路時，為防止濕陷性黃土地基遇水變形，必須進行地基處理，盡可能消除土體的濕陷性，滿足地基承載力要求。因地基濕陷性厚度及嚴重程度分布不均，地基處理方法也隨之不同[2]。濕陷性黃土如圖1 所示。

圖1 濕陷性黃土

2 濕陷性黃土的特性

2.1 濕陷性

濕陷性黃土含有或多或少容易溶解的鹽水成分，如果這些濕地受到土壤水的破壞并與水接觸，可以在短時間內解決。在這種情況下，黃土顆粒和顆粒之間的協作力會因熔化而減弱，從而不可挽回地破壞了原本保證穩定的土壤。后來，對于受到攻擊的地面物品，以相對較慢的速度保存部分，直到基礎地面物品接觸結束下降趨勢。在這種情況下，帶有底層土壤顆粒的現有沉積層會產生較大的拉力，產生的拉力大于自身的重力，而是由黃色土壤中較寬松的拉力所驅動，結構顯示出黃蜂的特性[3]。在此基礎上，地表水侵入的可能性增加，進而增加了黃土內部的孔，隨著時間的推移孔越來越大，必然導致變形問題降低，即水分敏感特性。如果受影響的工作人員在工程過程中未能在規定的時間內采取有效措施處理潮濕的黃色地基，濕度可能會影響基本要素，從而可能導致降雨等問題，從而對以后項目的性能和安全性產生重大影響。

2.2 擴張與收縮

在水流中，濕陷性土層的內部結構會延伸到正常狀態之外。同樣，濕陷性的內部結構會隨著水的枯竭而進一步收縮。由于膨脹和收縮的影響，黃色表面和內部出現了許多裂縫，而這些裂縫又具有相應的應變特性，從而部分阻礙了建筑工程。

2.3 靈敏度

一般情況下，為保證濕陷性黃土路基的壓實質量，取值范圍為-2%～0%。土壤含水量控制在5%以內。在此基礎上，濕陷性黃土對含水量的波動很敏感。若含水量超過控制標準，則濕陷性黃土翻土。但若含水量低于控制標準，則受土壤干燥影響，會產生揚塵。

3 濕陷性黃土地基處理措施

3.1 測量放樣與樁位布設

在施工前完成清表或將挖方范圍內土方挖至水泥土樁設計頂標高，采用平地機進行整平，并進行灑水碾壓。之后，要結合設計圖紙及施工方案，對路基的中樁、邊樁以及斷面樁等實際位置進行明確，但要與路中心保持相應的距離，方便設置路線控制樁。并按照設計圖紙要求進行布樁。結合設計方案，在對樁位進行布置的時候，要以正三角形方式來布置，樁間距0.8m，進行布樁的時候，要用白水泥進行標記，還要對樁位進行編號。在水泥土擠密樁工藝施工的過程中，需要通過3 個階段流水作業，其主要包含施工準備、施工與現場壓實、整平3 個階段[4]。準備階段要求同施工條件，施工階段為樁機就位、鉆孔、成孔、水泥土拌制、填料、壓實、壓實度檢測，最后為現場壓實與整平階段。在本工程案例中，其水泥土擠密樁適用在濕陷性黃土層厚度大于3m路段的橋梁臺背及過渡段。

3.2 換填墊層法

倘若施工單位發現施工區所具備的土壤滿足軟弱土的標準，傳統的施工工藝無法對整個地基結構進行強度的提升與調整時，便要考慮到換填墊層法，以此來降低地基結構出現變形的情況。在開展換填墊層法的過程中，施工人員會先在固定區域內完成土壤的摳挖，并選用具有高密度、高強度、低空隙且穩定性較強的材料進行回填工作，進而來確保整個區域的土壤承載力能夠滿足施工建設需求。通常情況下，有關換填墊層法會被應用在凍脹土、濕陷性土或者是淤泥環境方面，有著良好的應用價值，在成本管控與工程質量方面也能夠起到積極的作用。不過，施工單位需要注意的是，倘若整個地基區域能夠滿足荷載承受需求，則需要放棄換填墊層法的選項，避免造成不必要的經濟支出以及風險影響[5]。換填墊層法大多是以局部或是整片施工為主所起到的作用如下所示：①通常情況下，通過對換填墊層法的應用，能夠有效減少濕陷量，避免地基結構穩定性受到較為不利的影響。②地基土所具備的壓縮特性以及滲透性在換填墊層法的應用下得到了有效地控制。③利用換填墊層法，能夠極大程度上降低外在附加應力所產生的破壞與影響，避免地基結構的穩定性發生改變。④防水性提升是換填墊層法的一大作用，施工單位在進行工程操作的過程中，可以根據土墊層的實際情況進行操作，隔絕潮濕環境的同時，還能夠起到降低濕陷性影響的作用。

3.3 成孔過程及方法

開展土層成孔沖擊的過程中，一般是采用履帶式打樁機來實施反復的沖擊，同時，這個過程中，其孔深和孔徑要保障與設計及相關規范要求相符。在施工的時候，要按照先外排后里排的順序，并且同排內需要間隔一到兩個孔，防止因振動擠壓等，使得相鄰孔發生塌孔等現象。樁尖進入土層時，要對其進行低錘輕擊，在樁尖進入土層1～2m 時，再應用預先設計好的速度和落距進行錘擊，一直到設計的深度。在進行水泥土擠密樁加固的時候，其寬度會隨著路基變化而發生變化，特別是兩段交叉的地方，一定保障不應出現錯臺，而且其樁頂標高可以不在同一平面上，但是樁底標高的時候，一定要在同一個傾斜面上。樁機就位之后，要加強其穩固性，然后要把樁管給吊起來，同時使其對準樁位，之后放下的過程中要緩慢的將其放下來，樁管、樁尖、樁錘一定要在同一條垂線上。在成孔的過程中，要使用柴油錘來進行錘擊，而且，還要在其表面位置做好相應的標記，對其深度進行合理控制，管樁直徑要與設計有關要求相符合。樁孔參數控制：設計過程中要保證樁頂密實度，而且，在穿透濕陷土層的時候，要與設計圖紙結合，同時要用地基土質和成孔方法[6]。在本工程項目中，樁間距設計的距離為80cm，在進行布置的時候，按照等邊三角形來進行布置。在回填夯實的時候，利用水泥來進行回填夯實，而且壓實的系數λo 不應小于重型標準的0.9。當水泥土施工完成以后，要使用壓路機將樁頭碾壓密實，而且，還要在其上鋪墊40cm 厚8%水泥土層，同時為了保障水泥土層不受到破壞，在水泥土層施工完成之后，還要將30cm 厚土層鋪在上面。

3.4 夯擴擠密水泥土樁

濕陷性黃土泛指飽和的結構不穩定的黃色土壤，土壤在重力作用下，或由自身及外加荷載聯合引起的土壤在水中發生的結構損壞而發生顯著附加變形的土稱為濕陷性土，屬于特殊土。土的這種特性，會對結構物帶來不同程度的危害。從特性上來講，夯擴擠密水泥土樁技術中，一般是以半剛性樁為主，在施工過程中，大多是以柱錘夯擴機作為主要設備，以此來完成相應的成孔工作以及夯實工作。作業中，需要由人員對土層進行導入處理，再利用重量在1.5～5t 的重錘，實現對孔內底層的夯擊工作，等到完成濕陷性土層的穿透工作后，再根據相關需求實現填料管理，以此來滿足后續的施工要求。通常情況下，有關樁體材料中所設計到的材料，則是以干粉水泥和土進行攪拌，確保水泥土樁能夠有效應用[7]。而后，在進行施工作業中，則要利用細長錘來對夯走進行反復施工，使得孔底的穩定性與安全性得以滿足預期要求。倘若樁結構所處的區域為非濕陷性土層，則是需要利用上部結構完成擠密作業，以此來降低濕陷性黃土層所產生的消極影響，使得樁結構下部區域能夠具有較強的承載力，滿足持力層的各方面需求，進而來降低地基土變形所帶來的不利影響。

3.5 檢測

按評定標準規定的頻率對樁高程、樁長、樁徑、樁間距、豎直度、壓實度、樁孔位置等項目進行旁站和抽檢。針對一些不合格的項目，一定要返工進行處理，項目如果達不到相關標準，則不能進行下一道工序施工。施工完成之后，要對2%樁體壓實度情況實施檢測，而且樁體的豎直度不可以大于1.5%樁長。還會檢查孔位置、樁直徑和垂直撓曲。樁的中心位置偏差不得大于豎梃間距值的5%，且不得大于5cm，垂直偏差必須小于1.5%。對于錐坑，樁直徑的值范圍為正方形和矩形。對于沖擊方法，樁直徑不得大于設定5cm，樁深不得小于施工深度30cm[8]。經過對檢驗后，及時進行補充，以避免雨水侵蝕。此外，還需要進行抽樣檢查，根據規范，必須在24h 內進行。在抽樣檢查中，抽樣將精度的2%，通常是樁長、外觀、樁直徑等。檢查樁體是否有大于設計要求的采樣，平均干密度和采樣填方系數是否大于設計要求。濕度系數δs＜0.015，顯示樁與洞之間可見水泥降水濕度的室內裝修后，吸濕性證明為0~0.3m，表明濕度已消除。

3.6 施工過程中的縮頸處理

土層中的含水量比較高的情況下，或者其在軟弱土層的時候，在進行拔管和爆擴之后，通常情況下，孔中會出現縮頸問題，并且這種問題一旦發生，會使得樁孔面積減小，這樣夯錘就無法落下，而且中途填料的時候會出現堵塞問題[9]。當出現縮頸問題的時候，一定要加以重視，認真處理，如果縮頸問題不嚴重，這個時候可以將孔壁凸出的地方給鏟去。當比較嚴重的情況下，需要利用復打的方法來解決，主要是在孔內填入適當的石灰塊，在停一段時間之后，再次打入樁管，這個時候會吸收掉土中的水分，在進行重復幾次之后，存在的縮頸問題就會得到有效解決。樁管打入的過程中，一定保證垂直的打入，如果打入的時候出現傾斜現象，這樣就會導致土層存在不均勻現象，而且拔出的時候也比較困難，傾斜率一般不要超過1.5%。

4 結語

市政工程建設過程中要想最大程度消除黃土地基的濕陷性，僅重視處理方法和施工技術是不夠的，還需要重視人員、機械、成本的投入。由于目前各地區市政道路工程一般要求當年開工、當年完工，緊迫的工期使得大部分施工單位只注重工程進度而忽略施工質量，容易出現完工后地下管溝沉降、道路塌陷等質量問題。為避免出現地基沉降等問題，要求現場的施工技術人員具備一定的專業水平，同時還需具有很強的責任心，參建各方積極配合，才能最大程度保證濕陷性黃土地基施工的質量。