湿陷性黄土的地基处理方法应用研究

湿陷性黄土的地基处理方法应用研究

彭萍萍

彭萍萍（南京龙源环保有限公司江苏南京210012）

摘要：湿陷性黄土是一种具有特殊工程性质的土，当受水浸湿，土体原有结构会迅速破坏重组，并产生显著附加下沉。通过介绍湿陷性黄土的工程特性，综述湿陷性黄土的地基处理方法，为设计中合理选用地基处理方案提供理论依据。

关键词：湿陷性黄土；地基处理；换土垫层；技术措施

1案例以某工程场地为例，场地比较开阔，地层自上而下由第四系人工堆积（Ｑ4ml）杂填土、全新统堆积（Ｑ4）黑垆土，上更新统风积（Ｑ32eol）黄土、古土壤和中更新统冲、洪积（Ｑ2al＋ｐl）粉质粘土构成。

主要工程地质问题为拟建场地属自重湿陷性黄土场地，湿陷等级为Ⅱ级，湿陷深度为10.5m，地下水位为－14.2～14.4m。设计过程中，根据场地周围建筑的实际情况，湿陷深度及湿陷类别，地质报告对场地的评价及建议，采用了灰土换填法。现就场地黄土湿陷性的情况、地基处理方法、上部结构所采取的技术措施等论述如下。

2湿陷性黄土的概念及特性非饱和的结构不稳定天然黄土在一定压力作用下，受水浸湿后土的结构迅速破坏而发生显著附加下沉的，叫湿陷性黄土，否则就叫非湿陷性黄土。湿陷性黄土的这种特性，无论是作为建筑结构的地基、建筑材料或地下结构的周围介质，如果在设计施工时没有认真考这一特性而采取相应的措施，就会影响建、构筑物的正常使用和安全性，且给建设单位造成经济损失，反之，如果采取的措施太保守，也将增加投资，造成浪费。

2.1湿陷性黄土的形成和划分黄土是以风力搬运沉积又没有经过次生扰动的、无层理的黄色粉质、含碳酸盐类并具有肉眼可见的、大孔的土状沉积物（也称原生黄土），其它成因的、黄色的、又具有层理和夹有砂、砾石层的土状沉积物称为黄土状土（也称次生黄土）。黄土在自然状态下，通常强度较高，压缩性较小，在遇水浸湿后，有的土在其自重作用下也会发生较大的下沉变形，强度也随之降低，有的土则不发生下沉。在上覆土自重应力作用下产生湿陷的为自重湿陷性黄土，在自重应力与外荷载引起的附加应力共同作用下产生湿陷的为非自重湿陷性黄土。

2.2湿陷变形的特性指标评价湿陷性黄土的指标有：湿陷系数、湿陷起始压力和湿陷起始含水量，以湿陷系数为最主要参数。湿陷系数是指土单位厚度的环刀切样，在一定压力下，下沉稳定后，试样浸水饱和所产生的附加下沉，它通过室内侧限浸水压缩试验确定。我国现行国家标准《湿陷性黄土地区建筑规范》GB50025—2004对湿陷性黄土按湿陷系数0.015和自重湿陷量70mm作为分界值进行了划分：1）当湿陷系数δS小于分界值时，定义为非湿陷性黄土，反之定义为湿陷性黄土。

2）自重湿陷量的实测值Δ′ｚS或计算值ΔｚS大于分界值时，定义为自重湿陷性黄土场地，反之定义为非自重湿陷性黄土场地，自重湿陷量的实测值和计算值出现矛盾时，以实测值为准。根据湿陷量的计算值和自重湿陷量的计算值等因素将湿陷性黄土划分为（Ⅰ级）轻微、（Ⅱ级）中等、（Ⅲ级）严重、（Ⅳ级）很严重四个级别。

3湿陷性黄土地基处理方法的选择湿陷性黄土地基处理的目的，就是采用机械手段，对基础下的湿陷性黄土进行加固处理，或更换另一种材料，改变基土的物理性质，达到消除湿陷性，减少压缩和提高承载力的目标，其中大多以消除湿陷性为主。湿陷性黄土地基的处理范围和处理厚度应根据建筑类别、基础形式、基底面积、基底压力、地基土的类型、湿陷等级、各土层的湿陷系数以及湿陷起始压力沿深度的分布情况来确定。国内目前对湿陷性黄土地基较常用的处理方法有：土（或灰土）垫层、重锤夯实、强夯、土（或灰土）挤密、深基础或桩基础、预浸水法、硅化法。应根据建筑类别、湿陷性黄土的特性、施工条件和材料的可能性等，通过技术经济比较，加以选用，有时会采用两种以上的处理方法，保证处理后的地基具有足够的承载力和变形条件。

3.1灰土和素土垫层法拟建的脱硫综合楼为丙类建筑，根据拟建场地地质详勘报告，场地湿陷性土层的最大厚度为10.5m，场地的湿陷类型属自重湿陷性场地，湿陷等级为Ⅱ级（中等），而地下水位为－14.2～14.4m，湿陷性土层都在地下水位以上，经济及施工技术要求都比较好，根据勘察试验资料计算，地基土层处理2.5m后的剩余湿陷量Δ＝22.65～33.12ｃm；地基土层处理4.5m后的剩余湿陷量Δ＝12.1～17.88ｃm；满足规范未处理湿陷性黄土层的剩余湿陷量不大于200mm的要求。采用灰土换填，把基底以下一定土层厚度的湿陷性黄土层挖除，然后用3：7灰土分层夯实或碾压，压实系数不小于0.95，它消除了垫层范围内土层的湿陷性，减少地基的压缩性，提高地基的承载力，这种方法施工简单，对周围环境及建筑影响小，经这种处理后的地基承载力可显著提高，一般为250ｋＰa左右。如果采用建筑物下整片垫层处理，这样既可以消除基底以下部分黄土的湿陷性，同时借助于整片灰土（土）垫层的隔水效果，可预防水从室内外渗入地基，保护建筑物范围内下部未处理的湿陷性黄土不致受水浸湿，以免发生不均匀沉降。

3.2桩基础在湿陷性黄土地区采用桩基础，将桩穿透湿陷性黄土层，在非自重湿陷性黄土场地，桩端应支撑在压缩性较低的非湿陷性土层中，则可以认为全部消除地基土层的湿陷性，在自重湿陷性黄土场地，桩端应支撑在可靠的土层中。湿陷性黄土地区桩基础一般采用打入桩、静压桩钻孔或人工挖孔灌注桩及沉管灌注桩等，近年来使用较多的为钻孔（人工挖孔灌注桩），在兰州等湿陷性黄土湿陷性较强烈的地区大多为端承桩，西安、河南等湿陷性相对较弱的地区大多为端承桩或摩擦端承桩。在湿陷性黄土地区采用的桩基础与其它地区有一点不同，就是应该考虑桩的负摩擦力问题。所谓负摩擦力，就是浸水后的自重湿陷性黄土层，土的下沉速率大于桩的下沉速率时，土对桩侧表面产生向下的摩擦力，通常认为，桩的负摩擦力只出现在自重湿陷性黄土地基中，而非自重湿陷性黄土地基中的桩基侧不用考虑，但多年来的湿陷性黄土地基桩基工程的经验证明，非湿陷性黄土地基，浸水后的桩基仍然可能产生负摩擦力，虽然负摩擦力的数值比自重湿陷性黄土地区要小得多，在有些情况下也不能忽视。

湿陷性黄土层浸水后将产生湿陷，但桩在荷载作用下也将产生下沉。在桩的上部，土层的下沉大于桩的位移，因而产生负摩擦力，在桩的下部，土的下沉小于桩的位移，将产生正摩擦力。在负摩擦力过渡为正摩擦力处，有一个“中性点”，该点处桩的位移与土的下沉相等，因而摩擦力为零。计算负摩擦力时，只考虑“中性点”以上部分，也就是负摩擦力的计算深度。在湿陷性黄土场地的实验证明，中性点的位置基本位于湿陷性黄土与其下非湿陷性黄土的交界部位。因此负摩擦力的计算深度应等于桩在湿陷性黄土层的全部桩长，应通过现场试验确定桩负摩擦力的大小，在施工桩基时，特别是灌注桩成孔后必须清底干净，防止影响桩的桩端承载力，引发事故。

4结语综上所述，在湿陷性黄土地基上设置灰土（土）垫层，在我国是一种传统的地基处理方法，已有近二千年的历史，施工简单，造价低，被广泛采用。桩基础中的桩穿透湿陷性黄土层，支承于可靠持力层上，可全部消除地基的湿陷性，能完全保证建筑物的安全，这两种地基处理方法在实际工程中也都取得了良好的经济效益，积累了一定的施工经验，只要按照施工规范控制施工质量，就能取得良好的效果。

参考文献［1］顾晓鲁，钱鸿缙，刘慧珊，汪时敏.地基与基础（第二版）［M］：北京中国建筑工业出版社，1993［2］GB50025－2004，湿陷性黄土地区建筑规范［S］