水利工程中湿陷性黄土地基处理办法

水利工程中湿陷性黄土地基处理办法

孙蓬勃

河北省水利水电第二勘测设计研究院河北省石家庄市050021

摘要：湿陷性黄土地基的湿陷特性，会对结构物带来不同程度的危害，使结构物大幅度沉降、开裂、倾斜，甚至严重影响其安全和使用。因此，在黄土地区修筑桥涵等结构物时，应对湿陷性黄土地基有可靠的判定方法和全面的认识，并采取正确的工程措施，防止或消除它的湿陷性是非常必要的。本文阐述了湿陷性黄土的特性及基本处理措施，并介绍了相关处理措施在南水北调中线总干渠施工中的应用，以供参考。

关键词：湿陷性黄土；处理办法；南水北调

一、湿陷性黄土的分布及特性

由于生成时不同的地理环境、气候条件、地质成因以及次生变化等原因，使一些土类具有特殊的成分、结构和工程性质。通常把这些具有特殊工程性质的土类称为特殊土。特殊土种类很多，我国主要的区域性特殊土包括湿陷性黄土、膨胀土、软土、冻土等。

我国是世界上黄图分布最广、厚度最大的国家，我国西北的黄土高原是世界上规模最大的黄土高原，华北的黄土平原是世界上规模最大的黄土平原。湿陷性黄土的在我国占黄土地区总面积的60%以上，约为40万km2，而且又多出现在地表浅层，如晚更新世（Q3）及全新世（Q4）新黄土或新堆积黄土是湿陷性黄土主要土层，主要分布在黄河中游山西、陕西、甘肃大部分地区以及河南西部，其次是宁夏、青海、河北的一部分地区，新疆、山东、辽宁等地局部也有发现。

湿陷性黄土是指凡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，发生显著的湿陷变形，强度也随之降低的，称为湿陷性黄土。湿陷性黄土分为自重湿陷性和非自重湿陷性两种。黄土受水浸湿后，在上覆土层自重应力作用下发生湿陷的称自重湿陷性黄土；若在自重应力作用下不发生湿陷，而需在自重和外荷共同作用下才发生湿陷的称为非自重湿陷性黄土。有些杂填土也具有湿陷性，广泛分布于我国东北、西北、华中和华东部分地区的黄土多具湿陷性。

二、湿陷性黄土的判定

黄土湿陷性在国内外都采用湿陷系数s值来判定，湿陷系数s为单位厚度的土层，由于浸水在规定压力下产生的湿陷量，它表示了土样所代表黄土层的湿陷程度。我国《湿陷性黄土地区建筑规范》（GBJ25-90）按照国内各地经验采用s=0.015作为湿陷性黄土的界限值，s≥0.015定为湿陷性黄土，否则为非湿陷性黄土。湿陷性土层的厚度也是用此界限值确定的。一般认为s<0.03为弱湿陷性黄土，0.03<s≤0.07为中等湿陷性黄土，s>0.07为强湿陷性黄土。

三、湿陷性黄土地基的处理

湿陷性黄土地基的处理的目的是改善土的性质和结构，减少土的渗水性、压缩性，控制其湿陷性的发生，部分或全部消除它的湿陷性。在明确地基湿陷性黄土层的厚度、湿陷性类型、等级等后，应结合建筑物的工程性质，施工条件和材料来源等，采取必要的措施，对地基进行处理，满足建筑物在安全、使用方面的要求。

常用的处理湿陷性黄土地基的方法：

（1）灰土或素土垫层

将基底以下湿陷性土层全部挖除或挖到预计深度，然后用灰土（三分石灰七分土）或素土（就地挖出的粘性土）分层夯实回填，垫层厚度及尺寸计算方法同砂砾垫层，压力扩散角对灰土用30，对素土用22。垫层厚度一般为1.0～3.0m。它施工简易，效果显著，是一种常用的地基浅层湿陷性处理或部分处理的方法。

（2）重锤夯实及强夯法

重锤夯实法能消除浅层的湿陷性，如用15kN～40kN的重锤，落高2.5～4.5m，在最佳含水量情况下，可消除在1.0～1.5m深度内土层的湿陷性。强夯法根据国内使用纪录，锤重100～200kN，自由落下高度10～20m锤击两遍，可消除4～6m范围内土层的湿陷性。

两种方法均应事先在现场进行夯击试验，以确定为达到预期处理效果（一定深度内湿陷性的消除情况）所必需的夯点、锤击数、夯沉量等，以指导施工，保证质量。

（3）石灰土或二灰（石灰与粉煤灰）挤密桩

用打入桩、冲钻或爆扩等方法在土中成孔，然后用石灰土或将石灰与粉煤灰混合分层夯填桩孔而成（少数也有用素土），用挤密的方法破坏黄土地基的松散、大孔结构，达到消除或减轻地基的湿陷性。此方法适用于消除5～10m深度内地基土的湿陷性。

（4）预浸水处理

自重湿陷性黄土地基利用其自重湿陷的特性，可在建筑物修筑前，先将地基充分浸水，使其在自重作用下发生湿陷，然后再修筑。

除以上的地基处理方法外，对既有桥涵等建筑物地基的湿陷也可考虑采用硅化法等加固地基。

四、南水北调中线总干渠中湿陷性黄土地基处理的应用

南水北调中线总干渠河北省临城县某段渠道工程中，地基土表层为Q4壤土，具轻微～中等湿陷性，该段总长2km，为消除其湿陷性，工程设计采用强夯方案对渠道范围内地基进行处理。强夯设计参数为夯击能为3000kN•m，夯点间距为6m，点夯三遍，采用正方形布置，午河以南每点夯击次数为12击，午河以北每点分两次夯击，每次6击。经过试夯后检测结果发现，能够消除地基的湿陷性，同时满足施工要求。

参考文献：

[1]郑俊杰．地基处理技术：华中科技大学出版社，2004

[2]李文英.土力学与地基基础：中国铁道出版社，2005

[3]杨天亮，叶观宝.高能级强夯法在湿陷性黄土地基处理中的应用研究[J]．《长江科学院院报》，2008