1、湿陷性黄土地区的地基处理【摘要】湿陷性黄土地区，顾名思义，是土质特殊，具有湿陷性，这类土质，在我国的东北、西北、华北和华东部分地区分布较多。随着近年来，越来越多的高层建筑以及许多大型工业建筑的拨地而起，对地基的牢固状况也有了日益提高的要求，所以，如何解决这些建筑的地基问题，保障建筑物的使用寿命以及建筑的可靠性，变得尤为重要，我们势必要对湿陷性黄土地区的地基处理做进一步的探讨与研究。 Abstract loess region, as the name suggests, is a special soil, with collapsible, this kind of soil, in Chi
2、nas northeast, northwest, north and eastern parts of the distribution of more. As in recent years, more and more high-rise buildings as well as many large industrial buildings allocated to the sky on a solid foundation status has also been increasing demands, therefore, how to solve the problems of
3、these building foundations in place to protect the building reliability, longevity and architecture, has become particularly important, and we certainly want to collapsible loess foundation treatment areas for further discussion and research. 【关键词】湿陷性 黄土 地基 处理 中图分类号：TU471 文献标识码：A 湿陷性黄土，是指在黄土的自重的作用下，
4、或者是自重应力和附加应力的共同作用下因为被水浇湿之后，它的结构遭到破坏，因而发生变形。湿陷性土，属于一种特殊土质。湿陷性黄土又分为自重湿陷性和非自重湿陷性。在湿陷性黄土地区进行工程建设时，就必须要考虑到由于土质的湿陷性对地基造成的不稳定的影响，地基湿陷可能会引起由于附加沉降应力对地基的稳定性，对施工项目造成巨大的危害，对施工项目的安全也造成了很大的威胁，所以，对湿陷性黄土地区的地基处理就显得尤为重要。选择正确有效地方法进行处理，避免因地基湿陷给施工项目造成危害是我们当前的首要任务。 1、湿陷性黄土地区地基处理的重要意义及一般处理方法 我国是世界上黄土分布最广泛的国家之一，其中约占四分之三的黄土
5、，为湿陷性黄土。其最主要的特性是受水浸湿后，在土的自重压力或自重压力与附加压力共同作用下，产生大量而急剧的沉陷，给构造物带来不同程度的危害，使结构物大幅度沉降、坼裂、倾斜，严重影响其安全和使用。鉴于湿陷性黄土的这种特性，在该地区建筑物的设计及施工中，必须采用合理的基础型式或消除沉陷的地基处理方式，才能满足建筑物的使用要求。 我国湿陷性黄土分布很广，各地区黄土的差别很大，地基处理难度大，开展对湿陷性黄土地基处理技术的研究有重要的实用意义。在我国，有很多地方的土质均属于湿陷性黄土，而不同地区的黄土又存在着一定差异，所以在对湿陷性黄土地的地基进行处理时我们要考虑多方面因素，不同地方，区别对待。在对湿
6、陷性黄土地区的地基进行处理时，要考虑的因素有很多，通常，我们以以下几个方面为主要参考点。一是地域性的差别，不同地域的黄土湿陷性以及湿陷敏感性的强弱也许会有很大差别，土层的承载能力以及土质的可压缩的程度及均匀程度等。二是建筑物的用途，建筑物内用水量的大小水渗入地基的可能性等。三是建筑物施工时用料和施工条件，以及丰富的施工经验。四是建筑物的重要程度，是一级建筑还是二级建筑等，建筑物结构对对由于黄土的湿陷性造成的地基不均匀下沉的适应能力。 湿陷性黄土的独有的性质，决定了湿陷性黄土地区的地基的处理要采用什么方法。那么湿陷性黄土的独有性质是什么呢，研究表明，湿陷性黄土地基的形变由两种因素引起，一是土壤压
7、缩，一是土质湿陷。当地基承载的压力没超过地基的允许承载能力时，地基所产生的压缩变形很小，几乎不会对建筑物的正常使用造成影响。土壤的湿陷性在当地基被水浸湿时，会引起土壤的附件变形，这种情况，即使地基所承载的压力并没有超过地基的允许承载能力，也要对地基进行处理，避免发生对建筑物的安全和正常使用造成造成危害。在湿陷性黄土地区设计措施，主要有地基处理措施、防水措施和结构措施三种。 在湿陷性黄土地区，国内外使用较多的地基处理方法：重锤表层夯实、强夯、垫层、挤密桩复合地基、垫处理、预浸水、爆扩桩、化学加固和桩基础等。近年来，深层孔内夯扩挤、高压旋喷注浆法，以及复合载体夯扩桩等也得到推广使用。目前我国以重锤
8、表层夯实、土（或灰土）垫层、强夯、深层孔内夯扩、高压注浆固结土（或灰土）挤密桩复合地基、桩基础应用较多。 总之，在具体选用湿陷性黄土的处理方法时，应根据建筑场地的湿陷性类别、湿陷等级、以及地区特点，首先考虑因地制宜和就地取材等原则，并根据施工技术可能达到的条件，经过技术经济对比予以选用，必要时可几种方法综合考虑使用。 2 湿陷性黄土地基的各种地基处理方法的加固机理 湿陷性黄土地区地基处理，尽管在地基处理技术的应用上同其他地区相比在施工工艺等方面差别不大，但其加固机理及方法又进一步体现了湿陷性黄土的地区特征，往往在提高承载力的同时，对黄土的湿陷性进行消除。 1） 、重锤表面夯实及强夯 重锤夯实法
9、：利用重锤从高空自由下落时产生的冲击能，使地面下一定深度内土层达到密实状态的地基处理方法。有效夯实深度取决于锤重、锤底直径、落距和土类。重锤夯实法可以提高地基承载力、消除湿陷性地基的湿陷现象。重锤夯实法可分为表层夯实法和强力夯实法。 表层夯实法，又称重锤表面夯实法。锤重一般为 2040kN，落距35m。 强力夯实法，当锤重为 80300kN，落距为 625m，单次夯击能量大于 800kNm，用于处理杂填土、碎石土、砂性土和稍湿的粘性土时称为“强力夯实法” ，简称“强夯法” 。 2） 、土（灰土）垫层 将处理范围内的湿陷黄土挖去，用素土（多用原开挖黄土）或灰土（灰土比一般为 3：7 或 2：8）
10、在最优含水量状态下分层回填（压）实。采用土垫层或灰土垫层处理湿陷性黄土地基，可用于消除基础底面 1-3m土层的湿陷性， （目前也有 6m 以上换填，主要做法是下部用素土换填，分层碾压，上部采用灰土垫层） ，减少地基的压缩性，提高地基的承载力，降低土的渗透性（或起隔水作用） ，往往以消除湿陷作为地基处理的目的。就其处理范围来说，土垫层分为建筑物基础（独立基础和条形基础）底面下的土（或灰土）垫层和建筑物范围内的整片土（或灰土）垫层两种。 3） 、灰土（土）挤密桩复合地基及孔内深层夯扩桩复合地基 灰土（土）挤密桩适用于加固地下水以上的湿陷性黄土地基，它是利用打入钢套管，或振动沉管或爆扩等方法，在土中
11、成桩孔，然后在孔中分层填入素土（或灰土）并夯实而成。 深层孔内夯扩桩近些年在湿陷性黄土地区也开始进行应用，用螺旋钻孔，孔径一般为 40cm。夯锤重量一般为 20-30KN，孔内填料一般为素土或灰土，或建筑物垃圾和废料。 4） 、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地区，桩底端应支承在压缩性较低的非湿陷性土层中。对自重湿陷性黄土场地，桩底端应支承在可靠的持力层中。 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以及沉管灌注桩等，与其他地区所用桩基础不同的是，在湿陷性黄土土层中不但不能考虑桩的摩擦力，还应在桩的承载能力上减去桩的负摩擦力。所
12、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作用的摩擦力。在一般情况下，地基土的竖向位移越大，则负摩擦力越大。 5） 、化学加固法 在我国湿陷性黄土地区地基处理应用较多，并取得实践经验的化学加固方法包括硅化加固法和碱液加固法。 硅化加固湿陷性黄土的物理化学过程，一方面基于浓度不大的、粘滞度很小的硅酸钠溶液顺利地渗入黄土的孔隙中，另一方面溶液与土的互相凝结，土起着凝结剂的作用。 碱液加固：利用 NaOH 溶液加固湿陷性黄土地基在我国始于 20 世纪60 年代，其加固原则为；NaOH 溶液注入黄土后，首先与土中可溶性和交换性碱土金属阳离子发生置换反
13、应，反应结果使土颗粒表面生成碱土金属氢氧化物， 6） 、预浸水法 预浸水法是在修建建筑物前预先对湿陷性黄土场地大面积浸水，使土体在饱和自重压力作用下，发生湿陷产生压密，以消除全部黄土层的自重湿陷性和深部土层的外荷湿陷性。 预浸水法一般适用于湿陷性黄土厚度大、湿陷性强烈的自重湿陷性黄土场地。预浸水法用水量大，工期长。 因此，预浸水法只能在具备充足水源，又有较长施工准备时间的条件下才能采用。 7） 、其他的加固方法 高压注浆固结法、CFG 法等的加固机理与别的地区基本相同，参考其他有关章节，另外在饱和的黄土地区，近几年来也采用粉喷桩法和深层搅拌法，其加固机理见相关章节。 高压注浆固结法、CFG 法
14、等的加固机理与别的地区基本相同，参考其他有关章节，另外在饱和的黄土地区，近几年来也采用粉喷桩法和深层搅拌法等等。 3、湿陷性黄土地基处理的施工工艺 湿陷性黄土地基处理的常用手段，大多同国内地基处理手段的施工方法和施工工艺相似，所不同的是在加固机理上有一定区别。 1） 、灰土（或素土）垫层施工 灰土（或素土）垫层施工时，先将处理范围内的湿陷性黄土全部挖出，并对底部进行夯实或压实。然后将就地挖出的粘土配成相当于最优含水量的土料，根据选用的碾压（或夯实）机械，按一定厚度分层铺土，分层碾压（或夯实）直到设计标高为止。 2） 、硅化加固 硅化加固主要材料为水玻璃，主要设备为注浆管、打孔机（带脚架或其他机
15、械成孔机）分配器、溶液罐、注浆泵、胶皮管（带压）压力表和滑轮等。 硅化加固湿陷性黄土地基的施工主要个步骤：（1）成孔打入注浆管。（2）加水稀释， （3）往地基内注浆。 3） 、碱液加固 碱液加固设备和工艺均较为简单。用洛阳铲或钢管打到预定的加固深度，孔径为 57cm，孔中填入 24cm 粒径的小石子至注浆管下端的标高处，然后将 20mm 钢管插入孔中，再用 0.52.0cm 粒径的小石子填入管子四周约 2030cm 高，其上用素土填实直到地表。 4） 、预浸水施工 自重湿陷性黄土场地一般土质疏松，而且常有裂缝和孔洞分布，在浸水过程中容易发生“跑水” ，给予浸水法施工造成困难，影响处理效果，因此
16、，从一开始注水就仔细观察，如发现有裂隙或孔洞“跑水”现象，需及时填土堵塞。浸水初期，水位不宜过高，待周围地表形成环形裂缝时在将水位适当提高， “跑水”一般发生在开始浸水的时候，在第一周内要加强观察。 “跑水”严重时要停止浸水，以便处理。 由于湿陷性黄土地区湿陷黄土的特点，除进行正常和必需的地基处理外，防水措施也是保证湿陷性黄土地基上建筑物安全和正常使用的重要措施之一。 结语 现今我国湿陷性黄土地区最常见的地基处理方法主要有以下几种方法：土（或灰土）垫层、重锤夯实和强夯、土（或灰土）桩挤密和桩基础等几种重要的并且基本的方法。利用化学加固的方法是一种非常有效的方法，但是由于其造价高，所以一般仅用于
17、湿陷事故的处理。在新建湿陷性黄土地基处理的实例中高压旋喷注浆固结法用的较少，而钻孔夯扩桩的方法在湿陷性黄土地区近几年来应用较多，孔内充填的材料会因为不同地区湿陷性黄土的性质的不同而不同。 此外还有几种方法被用过，例如，预浸水、热加固、水下爆扩及电火花加固等方法也曾用于湿陷性黄土地基处理，实际证明预浸水法是消除大厚度黄土地基的自重湿陷性的有效方法，可是这种方法的最大缺点就是水量的需求量特大，所以要有一定的水源保证，工期也较长，至少需要提前一年进行，浸水后还需要利用其他地基处理的方法处理上层土，所以其使用受到了严重的限制，没有得到普遍的应用，所以在我国目前使用也不是很多。因为热加固的方法可以完全消
18、除部分黄土的湿陷性，所以处理后的黄土大大提高承载能力，由于加固土体的设备特复杂，所以加固后土体的强度不够均匀，局部强度很高，这种方法在 20 世纪五六十年代我国应用过，并且取得了较好的加固效果。采用水下爆扩来加密土的方法可用于处理饱和黄土地基或者与预浸水法相结合，在处理自重湿陷性黄土地基时可提高消除湿陷性的效果，有利有提高土体的强度，并且加速湿陷的完成。电火花法在国外已经取得里成功的经验，但是目前在我国还没有使用。 参考文献： 1 刘卫东,裴章勤.湿陷性黄土地基处理M.北京：中国铁道出版社，2009.50140. 2 徐至钧.新编建筑地基处理工程手册M.北京：中国建筑工业出版社，2009.1360. 3 郑俊杰.地基处理技术M.武汉：华中科技大学出版社，2008.89115. 4 龚晓南.复合地基设计和施工指南M.北京：人民交通出版社，2008.1478. 5 阎明礼.地基处理技术M.北京：中国环境科学出版社，2009.4897. 6 罗宇生,王继唐等.湿陷性黄土地基M.北京：中国建筑工业出版社，2010.1409.
