探析濕陷性黃土地區勘察和濕陷性黃土地基處理

惠東亮

【摘要】結合筆者實踐工作經驗，本文就濕陷性黃土地區的地基勘察及其地基的處理方法進行探討分析，以供相關從業人員參考借鑒。

【關鍵詞】濕陷性；黃土；勘察； 濕陷性黃土指在上覆土層自重應力作用下，或者在自重應力和附加應力共同作用下，因浸水后土的結構破壞而發生顯著附加變形的土。在濕陷性黃土地基上進行工程建設時，必須地基處理

考慮因地基濕陷引起附加沉降對工程可能造成的危害，選擇適宜的地基處理方法，避免或消除地基的濕陷或因少量濕陷所造成的危害。

一、濕陷性黃土地區的勘察

1、勘探點布設過程。對于建在濕陷性黃土場地上的工程建筑，要先根據其重要性、地基受水浸濕可能性的大小和在使用期間對不均勻沉降限制的嚴格程度，對其先進行建筑物分類。接下來進行工程地質測繪工作，為場址選擇和勘察方案的布置提供依據。勘探點的布設要結合工程的總平面圖、勘察階段、場地類別及建筑類別進行，按照地貌單元和控制性地段進行布置，地貌單元不同或者地形變化有差異，均要布置勘探點。勘探點的間距應按照《濕陷性黃土地區建筑規范》中的相關規定進行勘探布點，特殊地段要補充勘探孔。勘探點的深度應根據濕陷性黃土層的厚度和地基壓縮層深度的預估值確定，控制性勘探點應有一定數量的取土勘探點穿透濕陷性黃土層。在濕陷性黃土場地中，采取不擾動土樣和原位測試的勘探點數量不得少于全部勘探點的2/3，其中采取不擾動土樣的勘探點數量應不少于1/2。在單獨的甲、乙類建筑場地內，勘探點不應少于4個。

2、勘探與取樣過程。濕陷性黃土地區的勘探主要通過鉆探及人工挖探井進行。采取原狀土樣，必須要保持其天然的濕度、密度和結構，并應符合Ⅰ級土樣質量的要求。如果在探井中取樣，豎向間距宜為1m，土樣直徑不宜小于120mm；如果在鉆孔中取樣，應嚴格遵守《濕陷性黃土地區建筑規范》附錄D的相關要求執行。通常在基礎下5m內取樣，間距為1m；在基礎下5--10m內取樣，則間距為1.5m左右；如果基礎下超過10m，則間距為2m。在取土勘探點中要有足夠數量的探井，數量通常為取土勘探點總數的1/3，并應多于3個。探井的深度穿透濕陷性黃土層。在進行勘察時，要注意濕陷性黃土的地質時代、成因、厚度、濕陷性、夾層、成份及粒度和膠結結構的類型等。

3、測定黃土濕陷性的試驗。《濕陷性黃土地區建筑規范》中對室內測定濕陷系數的壓力作了規定：基底下10m內測定壓力為200kPa；而10m以下采用其上覆土飽和自重壓力作為測定壓力，如果壓力超出300kPa時，仍以300kPa作為測定壓力；如果基底壓力超過300kPa，要用實際壓力作為測定壓力。比如擴底墩則要以實際壓力為準。通常10m以下的古土壤層比較適用于做持力層。對特別重要工程及特重型工程地基附加壓力與上覆土自重壓力之和超過300kPa，此時可以利用實際壓力進行現場浸水試驗，對黃土在大壓力作用下的濕陷性做進一步確定。

例如在某大型工程黃土地基場地，先后有多個國家級和地方性的勘察單位對其不同區域進行勘探，判定其大多數區域為I級非自重濕陷性黃土，少部分則是Ⅱ級非自重濕陷性黃土，還有一些報告顯示該場地個別區域地下8--10m深處為自重濕陷性土層。針對不同的勘探結果，該工程負責方在被判為Ⅱ級非自重濕陷性的區域做了相關的浸水載荷試驗，其中包括兩組大壓板深層土浸水荷載試驗，對深層被判定為自重濕陷土層的實際濕陷性做了進一步判定，最終試驗結果顯示該場地均為非濕陷性黃土。

二、黃土濕陷性的評價

在《濕陷性黃土地區建筑規范》中對黃土濕陷性評價有明確規定，因此要嚴格按照規范中相關內容執行。不過在實際評價過程中，要對相關的土工試驗結果做全面、準確的分析，尤其是各物理力學指標的相互關系，不可出現自相矛盾的現象，比如含水量及孔隙比是評價黃土濕陷性的控制指標，但是人為因素對含水量及孔隙比的影響是非常大的，因此要進行相應的探井取樣或者鉆孔取樣的對比。筆者就曾遇到過這種情況，在某個場地勘察時，通過對所有的鉆孔取土試樣進行試驗評價，結果均為不具濕陷性，但是再通過探井取土試樣進行試驗評價，又判為濕陷性土，這就證明鉆孔取土過程中存在一定問題，所取土樣非Ⅰ級土樣。此外，應注意黃土濕陷系數和自重濕陷系數是否矛盾，以及自重實現系數與濕陷起始壓力的相關性，再者，在確定相關承載力及地基處理方案時，應考慮自重濕陷起始壓力。

三、濕陷性黃土地基處理

濕陷性黃土地基常用的處理方法比較多，例如墊層法、灰土擠密法、重錘夯及強夯和預浸水法等。下面我們就著重來說一下某工程采用灰土擠密法對濕陷性黃土地基的處理。

1、灰土擠密法的加固機理。如寧夏固原地區某工程，擬建物為8層框架結構住宅樓，周圍近鄰已有建筑。經過現場挖探井采取原狀樣，后經室內土工試驗，判定該場地黃土具濕陷性，為Ⅲ級自重濕陷性場地，濕陷土層深度約15--20m，因此要采取相應的措施部分消除其濕陷性。根據工程重要性等級及場地施工條件限制，地基處理不宜采用換填法及強夯法，根據當地經驗及勘察結果，最重采用灰土擠密樁處理地基，取得良好效果。灰土擠密樁法通常用于處理地下水位以上，含水量在14%--22%之間的濕陷性黃土及人工填土等地基，如果其含水量超出24%則不適用。灰土樁通常是采用石灰與土按照相應體積比例進行拌和，然后在樁孔內夯實加密后形成，在灰土樁擠壓成孔時，原來樁孔位置的土體就受到強制性的側向擠壓，從而提高了樁周一定范圍內的土層密實度。灰土樁通常具有水硬性及氣硬性的化學性能，石灰內鈣離子帶正電荷，和帶負電荷的粘土顆粒互相吸附，從而形成膠體凝聚，灰土齡期越長，土體的固化作用就越高，土體的強度就越大；同時，灰土樁的變形模量比樁間土的變形模量要大出許多，荷載向樁上產生應力集中，基礎底面以下土中的應力就有所降低，從而持力層內所產生的壓縮變形及濕陷變形等因素就被消除。

2、灰土擠密樁的施工。需要處理的地基區段要保證其最優含水量，如果土中的含水量小于12%，則要對土層作相應的增濕處理，應于地基處理前的4--6天完成增濕處理，將需要增濕的水經過一定數量和一定深度的滲水孔均勻地滲入到需處理范圍內的土層中。樁機就位后，沉管尖與樁準對準，把擴樁機架調平，保證樁管的垂直，要注意用線錘吊線對樁管的垂直度進行檢查，保證垂直度誤差范圍不超過1.5%。孔底在填料前必須夯實。目的為防水時，孔內填料應填素土；目的為提高承載力或減小處理寬度時，孔內填料應填灰土、水泥土等。填料時，應分層回填夯實，其壓實系數不宜小于0.97。成孔擠密，可選用沉管、沖擊、夯擴、爆擴等方法；應間隔分批進行，孔成后及時夯填。當為局部處理時，應由外向里施工。

結束語

濕陷性黃土是一種特殊性質的土，在一定的壓力下，下沉穩定后，受水浸濕，土結構迅速破壞，并產生顯著附加下沉，故在濕陷性黃土場地上進行建設，應根據建筑物的重要性、地基受水浸濕可能性的大小和在使用期間對不均勻沉降限制的嚴格程度，采取以地基處理為主的綜合措施，防止地基濕陷對建筑產生危害。

參考文獻：

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