濕陷性黃土地基的施工

高立文

摘 要：處理濕陷性黃土地基的方法有灰土（或素土）墊層、重錘夯實、強夯、石灰樁、素土樁擠密法、浸水處理等?？筛鶕鼗鶟裣蓊愋?、等級、結構物要求等條件選用。

關鍵詞：濕陷性；黃土地基；施工

寧夏固原地區位于黃土高原濕陷性黃土地區，近幾年公路建設施工頻繁，在施工過程中對濕陷性黃土的性質和特點必須掌握清楚，采取科學有效的施工方法，才能保證黃土地區公路基礎設施的質量和使用壽命。

黃土是一種在第四世紀時期形成的黃色粉狀土。它含有大量的碳酸鹽類，通常具有肉眼可見的大孔隙。以風力搬運堆積，又未經次生擾動，不具層理的稱為原生黃土，而由風成以外的其他成因堆積而成的，常具有層理和砂或礫石夾層，則稱為次生黃土或黃土狀土。天然含水量的黃土，若未受水浸濕，一般強度較高，壓縮性較小。但有的黃土在受水浸濕后，土的結構迅速破壞，并發生顯著的附加下沉。強度也隨著迅速降低，這種黃土稱為濕陷性黃土。不發生濕陷的黃土稱為非濕陷性黃土。濕陷性黃土分為自重濕陷性和非自重濕陷性兩種，在土自重壓力下受水浸濕后發生濕陷的為自重濕陷性黃土，而在此壓力下受水浸濕不發生濕陷，需在自重應力和附加應力共同作用下，受水浸濕才發生濕陷的稱為非自重濕陷性黃土。

我國黃土分布很廣，面積約達6×105km2。其中濕陷性黃土約占四分之三，遍及甘、陜、晉大部分地區以及豫、寧、冀等部分地區。此外，新疆和魯、遼等地也有局布分布，以黃河中游地區的黃土最為發育。濕陷性黃土多出現在地表淺層，如晚更新世（Q3）及全新世（Q4）新黃土或新堆積黃土是濕陷性黃土的主要土層。

由各種原因（管道漏水、地面積水、地下水位回升等）的浸濕而引起結構物不均勻沉降是黃土地區地基事故的主要原因，它將導致結構物的大幅度下沉、開裂、傾斜甚至嚴重影響其安全和使用。因此，對黃土地基，首先必須判明它是否具有濕陷性，進而區別其屬于自重濕陷性黃土或非自重濕陷性黃土，以便采取相應的措施，防止或消除它的濕陷性。

濕陷性黃土地基的設計和施工，除了必須遵循一般地基的設計和施工原則外，還應針對濕陷性這一特點，采用適當的工程措施。措施之一是處理地基，以消除產生濕陷內在原因；二是是防水、排水以改變引起濕陷的外界條件；三是采取結構措施，以改善建筑物對地基濕陷引起的不均勻沉降的適應性或抵抗能力?，F針對橋梁工程中，對較高的墩、臺和超靜定結構，應采用剛性擴大基礎、樁基礎或沉井等型式，并將基礎底面設置到非濕陷性土層中；對一般結構的大中橋梁，重要的道路人工構造物，如屬Ⅱ級非自重濕陷性地基或各級自重濕陷性黃土地基，應將基礎置于非濕陷性黃土層或對全部濕陷性黃土層進行處理并加強結構措施；如屬I級非自重濕陷性黃土也應對全部濕陷性黃土層進行處理或加強結構措施。小橋涵及其附屬工程和一般道路人工桕造物視地基濕陷程度，可對全部濕陷性土層進行處理，也可消除地基的部分濕陷性或僅采取結構措施。

結構措施是指結構型式盡可能采用簡支梁等對不均勻沉降不敏感的結構，加大基礎剛度使受力較均勻以及對長度較長，體形復雜的結構物采用沉降縫將其分為若干獨立單元等。

所謂對全部濕陷性黃土層進行處理，在非自重濕陷性黃土地基，應自基底處理至非濕陷性土層頂面（或壓縮層下限），或者以土層的濕陷起始壓力來控制處理厚度，即對地基持力層內，附加應力與上層土自重應力之和大于該處土的濕陷起始壓力Psh范圍內的土層進行處理；對自重濕陷性黃土地基是指全部濕陷性黃土層的厚度。

消除地基的部分濕陷性主要是處理基礎底面以下適當深度的土層，因為這部分土層的濕陷量一般占總濕陷量的大部分，這樣處理后，雖發生少部分濕陷也不致影響結構物的安全和使用。處理厚度視結構物類別，土的濕陷等級、厚度，基底壓力大小而定，一般對非自重濕陷性黃土為1～3m，自重濕陷性黃土地基為2～5m。

常用的處理濕陷性黃土地基的方法有灰土（或素土）墊層、重錘夯實、強夯、石灰樁、素土樁擠密法、浸水處理等?？筛鶕鼗鶟裣蓊愋?、等級、結構物要求等條件選用，現將其使用于濕陷性黃土地基時的特點扼要介紹如下：

（-）灰土或素土墊層

將基底以下濕陷性土層全部挖除或挖到預計的深度，然后用灰土（三分石灰七分土）或素土（就地挖出的粘性土）分層夯實回填，墊層厚度及尺寸計算方法同砂礫墊層，壓力擴散角θ對灰土用30°，對素土用22°。墊層厚度一般為1.0～3.0m。它消除了墊層范圍內土的濕陷性，減輕或避免了地基因附加應力產生的濕陷，如將地基持力層內總應力超過濕陷起始應力的部分挖除，采用墊層，可以使地基的非自重濕陷消除。它施工簡易，效果顯著，是一種常用的地基淺層濕陷性處理或部分處理的方法。施工時必須保證工程質量，對回填的灰土、素土層，應控制其最佳含水量和最大干容重，否則達不到預期效果。

（二）重錘夯實及強夯法

重錘夯實法能消除淺層的濕陷性，如用15～40kN的重錘，落高2.5～4.5m，在最佳含水量情況，可消除在1.0～1.6m深度內土層的濕陷性。強夯法根據國內使用紀錄，在錘重100～200kN，自由下落高度10～20m錘擊兩遍，可消除4～6m范圍內土層的濕陷性。

兩種方法均應事先在現場進行夯擊試驗，確定達到預期處理效果（一定深度內濕陷性的消除情況）所必需的夯點、錘擊數、夯沉量等，以指導施工，保證質量。

（三）石灰土或二灰（石灰與粉煤灰）擠密樁

用打入樁、沖鉆或爆擴等方法在土中成孔，然后用石灰土或將石灰與粉煤灰混合分層夯填樁孔而成（少數也有用素土），用擠密的方法破壞黃土地基的濕陷性。擠密樁的效果取決于土的被擠密程度，采用樁徑、樁距應在現場用試驗確定，要求地基土在擠密范圍邊緣上干容重應達到16kN/m3以上。采用擠密樁處理濕陷性黃土地基時，應在地基表層采取防水措施（如表層夯實等）。

（四）預浸水處理

自重濕陷性黃土地基利用其自重濕陷的特性，可在結構物修筑前，先將地基充分浸水，使其在自重作用下發生濕陷，然后再修筑。實踐證明這樣可以消除地表下數米以外黃土的自重濕陷性，地表數米以內的土層往往因壓力偏低而仍有濕陷性，須再作處理。此外也應考慮預浸水后，附近地表可能產生開裂、下沉等不利因素的影響。

除以上的地基處理方法外，對既有橋涵等結構物地基的濕陷也可考慮采用硅化法等加固地基。利用硅酸鈉（水玻璃）為主劑的化學漿液加固方法稱為硅化法。硅化法的加固機理是按漿液成分可分為單液法和雙液法。單液法使用單一的水玻璃溶液，客觀上較適用于黃土類土的加固。此時，水玻璃較易滲透入土孔隙，與土中的鈣質相互作用形成凝膠，而使土粒膠結成整體。雙液法常用的有水玻璃（為主劑）-氯化鈣溶液、水玻璃-水泥漿液，水玻璃-鋁酸鈉溶液等，可適用于滲透系數K=（0.1～80）m/d的砂土和粘性土等。對于受瀝青、油脂、石油化合物等浸透的土以及PH值大于9的土不宜采用硅化法加固。濕陷性黃土地區塞坑均應以不透水土夯實回填，結構物基礎附近地面也應夯實整平，以防止地表水的積聚、滲入地基。

參考文獻

[1]基礎工程/馮忠居主編，人民交通出版社，2004.9.