湿陷性黄土地基处理要点

　　湿陷性，这是黄土最主要的工程性质，但并不是所有黄土都具有湿陷性。黄土在一定压力下受水浸湿后，土体结构出现迅速破坏，表现出的黄土层出现显著下沉称为黄土的湿陷性。根据下沉压力来源的不同，湿陷性分为自重湿陷性和非自重湿陷性。黄土浸水后，在自身重力条件下出现的湿陷为自重湿陷性黄土。自重湿陷性黄土对建筑物的危害极大，会导致一些自身荷重不大的建筑物，在受水浸润后也会出现显著下沉，破坏建筑物的运行安全。

 

　　一、湿陷性黄土地基处理原则

 

　　湿陷性黄土地基处理方法和经验经过几十年的发展和积累，归纳起来其基本原则主要有以下几点：第一，消除地基的全部湿陷量，这种方法对于湿陷性黄土厚度较小时才容易达到。常用的方法有垫层法、强夯法、挤密法等，常用于甲类建筑。第二，采用桩基础穿透全部湿陷性黄土层，或将基础设置在非湿陷性土层上，且这种方法也常用于甲类建筑。第三，消除地基的部分湿陷量，根据建筑物重要性等级，限定最小处理厚度，严格控制剩余湿陷量。如采用换土垫层、强夯、灰土挤密等，主要用于乙、丙类建筑。第四，湿陷是在充分浸水饱和的情况下产生的，因此地基处理的过程中应特别注意做好建筑物基础的防水和排水，避免地表水进入地基。

 

　　二、黄土地基湿陷机理

 

　　1、黄土湿陷的机理

 

　　黄土结构疏松多孔，吸水、保水性强，这是导致黄土湿陷性的一个重要因素。另外黄土中不抗水颗粒之间的联结，主要是粘土中的水-胶联结，而胶体会因盐溶液中离子而产生物理-化学变化，对黄土湿陷性造成严重影响。

 

　　2、影响黄土湿陷性的因素

 

　　2.1黄土微粒对黄土湿陷性的影响黄土微粒间的组成对湿陷性造成了严重的影响。粘土微粒含量越少，胶结作用越弱，黄土显现出的湿陷性越强。粘土微粒，特别是小于2微米的细粘土微粒，在黄土中主要起到胶结作用，尤其是<0.002mm的细粘粒，它所起的胶结作用更加明显。粘土微粒含量比较少时，黄土的胶结不再是立体镶嵌式的，而主要是薄膜式，胶结强度比较低，呈现较强的湿陷性；粘土微粒含量高时，黄土胶结形式主要是立体镶嵌式，胶结强度高，湿陷性比较弱。如果黄土中的粘土微粒含量超过30%时，黄土的湿陷性就不明显。

 

　　2.2可溶盐对黄土湿陷性的影响黄土中的可溶盐包括易溶盐和难溶盐。黄土含水少时，易溶盐呈现固态，在黄土中起到骨架和胶结作用，这样黄土呈现的强度高。但是黄土中水含量增加时，易溶盐溶解，呈离子状态时就会影响到黄土的湿陷性。一般认为钠盐、钾盐等易溶盐含量高时，黄土呈现较高的湿陷性。难溶盐，如钙盐，在黄土中起到较好的胶结的作用，并表现出黄土骨架的作用，所以难溶盐的含量越高，黄土呈现出的湿陷性越弱。

 

　　2.3含水率对黄土湿陷性的影响天然含水率比较低的黄土，在吸收水后变形较大，所以呈现较强的湿陷性。天然含水率高的黄土，应力实现了长期的均衡，湿陷性比较弱。当黄土天然含水率大于25%时，湿陷性不明显，或者黄土处于地下水位以下时，湿陷性不强。

 

　　2.4干重度对黄土湿陷性的影响黄土的干重度反映了孔隙情况。黄土的干重度越小，说明孔隙越多越大，吸水性强，湿陷性越强。当干重度大于15kN/m3时，黄土的湿陷性不显著。

 

　　三、湿陷性黄土地基常见处理方法

 

　　湿陷性黄土地基常见处理方法有：强夯法、重锤夯实法、换填灰土垫层法、冲击碾压法、灰土挤密桩法等。

 

　　1、湿陷性黄土地基处理方案研究

 

　　湿陷性黄土地区地基的处理，需要考虑黄土湿陷等级、建筑等级和规模、施工设备、施工材料、预算限制。湿陷性黄土地基，主要防止地基周围积水。需要在地基外一定宽度范围内，整平地表，防止积水。填平地表裂缝，对建筑周围排水沟渠进行防渗加固。在重要位置，需要在建筑周围一定宽度范围内换填灰土垫层、夯实、孔内深层强夯。

 

　　2、湿陷性黄土地基处理方法

 

　　2.1换填垫层法

 

　　基底换填30～120厘米石灰土来加固湿陷性黄土地基。地基加固前，需要进行实验。考虑石灰土效果会有衰减，所以在实践中需要通过实验确定掺灰量，根据实验确定，一般选取6%左右的石灰比例，配置稳定土。石灰土换填后，会通过化学反应提高原湿陷性黄土的强度。利用石灰土实施换填垫层法时，开挖土方量比较大，施工时间长，相对环境影响也比较大。

 

　　2.2重锤夯实

 

　　利用起重机和重锤进行湿陷土夯实，让重锤从高处自由下，通过重物冲击，使湿陷黄土土层达到密实状态。重锤夯实法需要事前勘察地下水位，此方法适用于地下水距地表面0.8米以上的情况。重锤夯实作业需要考虑锤重、锤底面积、夯土含水量、夯击高度、夯击次数、夯土的种类。重锤夯实法需要控制土的含水量，才能达到较好的夯实效果。地下水水位距离地表小于0.8米，或含水量过高或过低，均不适用重锤夯实法。

 

　　2.3冲击碾压

 

　　通过冲击压路机在湿陷性黄土地基上进行冲击碾压，形成均匀加固层，提高地基的强度，消除表层黄土的湿陷性。冲击碾压法下，湿陷性黄土被影响深度一般可以达到4米，有效压实2米左右。冲击压实实施前需要在施工现场进行试验，实验可以获得较佳的施工参数。冲击碾压时从地基一侧开始，纵向错轮冲击碾压，排压遍数一般在15遍左右，现场控制冲击轮轮迹高差小于10毫米。冲击碾压机械效率高，速度快，可以实现连续冲击，不易破坏土体结构，施工工艺简单，费用低，适用于大面积湿陷性黄土地基浅层处理，以及黄土地基补强压实。

 

　　2.4强夯法

 

　　起重设备将夯锤起吊到一定高度，使其自由落下，冲击地基土加固地基。，在地基土中形成冲击波和动应力，在消除黄土地层湿陷性的情况下，从而提高地基强度的地基加固的方法。强夯法使土体结构得到固结，降低吸水性，消除湿陷性。强夯法对湿陷性黄土的影响在4米以上，最大可达10米。强夯法针对湿陷性黄土，可以在夯坑内回填粗颗粒材料，如块石、碎石等，进行强夯置换。但强夯法要事先进行现场试验，确定强夯法的适用性。强夯法基于重锤夯实原理，可以有效处理湿陷性黄土地基，强夯法施工简单、工期短、效率高，对消除黄土湿陷性效果明显。强夯法的缺点是振动和噪音比较大。

 

　　2.5灰土挤密桩法

 

　　利用沉管、冲击等方法在黄土地基中打孔，孔内夯填素土或灰土，从而成桩加固。灰土挤密桩法成桩时，可以在成孔时产生强大的横向挤压，黄土被挤密，将备好的粘性素土或灰土分层填入，夯实至设计标高。灰土挤密桩法通过形成多土种的复合地基，作为地基承受建筑荷载。灰土挤密桩法适用于地下水位以上的湿陷性黄土，处理适合深度一般为5～15米。灰土挤密桩法可以实现就地取材、原位处理，成本费用较低。

 

　　四、结束语

 

　　在我国，湿陷性黄土地基处理技术还不是很完善。参考国外先进技术，通过研究探索，引进地基处理新机械，提高各种工法的施工能力，发展地基处理理论和地基处理新技术、提高地基处理技术综合应用水平是未来的发展方向。

 

　　参考文献：

 

　　[1]胡燕妮，米海珍.兰州高坪湿陷性黄土地基处理方法分析[J].西北地震学报，2011（S1）.

 

　　[2]张志强.湿陷性黄土的地基处理方法探讨[J].武汉大学学报（工学版），2012（S1）.