黃土地區不良地質條件處理辦法

李子農

摘 要：在實際勘查工作中，對遇到的不良地質條件進行了匯總，并通過自己的思考、結合具體實例，總結出不良地質條件產生原因及其危害，并思考不良地質條件如何處理的，為實際工程中不良地質條件的處理提供參考。

關鍵詞：黃土地區;不良地質條件;濕陷性

0 前言

在我國，黃土分布廣泛，總面積可達63萬平方公里，而黃土主要分布區位于我國華北、西北等干旱、半干旱地區。黃土的形成時期是第四紀地質時期，形成環境氣候干旱。土體結構欠固結、結構性強，且孔隙比大[1]，因此受到水影響后，由于自身重力或者受到上部荷載（建筑物、車輛動載等）作用下，發生濕陷變形，即黃土地基或者路基會發生顯著沉降，給各種建造于濕陷性黃土影響范圍的工程帶來巨大危害。

1 工程概況

呼北國家高速公路山西省隰縣至吉縣段（隰縣～大寧）兩階段施工圖設計階段工程地質勘查項目主要包括國道G209影響段加寬改造、互通匝道、匝道收費站、管理場區及連接線勘察工作，我作為項目技術骨干負責互通立交組相關工作，互通共設置6條匝道和一座橋梁，5處涵洞、2處擋墻以及8段深挖路塹。

2 勘察所含不良地質條件

該項目正處于我國黃土地區，分布有大面積黃土區域。由于黃土本身性質，土體結構及礦物組成和化學成分，造成了黃土特殊的工程性質，例如土體結構疏松、孔隙發育造成其具有特殊性質，而這些性質不利于工程開展，同樣也造成了諸多不良地質條件，常見問題主要有濕陷性、人工坑洞等。本次項目勘查過程中，本人作為技術骨干所負責的互通立交部分勘查工作中，在寨子樞紐東川河大橋、A匝道1號橋、DK0+630～DK0+678右側深挖路塹等段落均發現有中等～嚴重程度（即Ⅱ～Ⅲ級）的自重濕陷性黃土，厚度可達3～15米;午城服務區等段落發現落水洞極易發育，局部有小規模土質崩塌，同時發現有廢棄窯洞等不良地質條件。

3 不良地質條件形成原因

3.1 濕陷性

濕陷性是黃土所特有的，“別具一格”的工程地質特性，其產生與黃土的形成條件、物理化學性質即土體結構密不可分。形成于第四紀地質時期的黃土，是氣候干旱的環境下，沉積形成的，土體顆粒以粉土為主，干燥狀態下孔隙比大、欠固結是其具有濕陷性的主要原因，干燥狀態下孔隙比大，給土體受到水的影響而濕陷留下了空間;同樣的道理，土體本身欠固結，在土體自重或上部荷載影響下極易發生濕陷。通俗的講，黃土的濕陷性與水的作用聯系緊密，干燥狀態下，黃土性質較為穩定，在黃土受到降水、河流沖刷等影響后，水分浸濕土體，甚至土體浸水飽和后，因土體較大孔隙比，水分子迅速嵌入土顆粒間隙中去，此時處于中下層的土體受到上部土體自重壓力，或土體受到上部荷載作用下，使得土體發生顯著變形，此時土體結構已經發生破壞，幾乎喪失抗剪強度，巨大的變形和不均勻沉降會給上部工程造成極大危害。

3.2 落水洞

落水洞的形成同樣與誰的作用脫不開關系，開始形成時，主要是受重力影響，水垂直向下流動，發生土體溶蝕，因此在開始階段，往往發生的是垂直裂隙的溶蝕。當垂直溶蝕發生到一定程度，孔洞擴大后，這是大雨、洪水沖刷時，大量水流匯入落水洞，對洞壁四周不斷沖刷磨蝕，進一步擴大落水洞。落水洞主要有三種形態：（1）縫隙狀落水洞：形態長、分布廣。（2）井狀落水洞。（3）豎井狀落水洞。勘察段落內極易發生落水洞，但一般隱伏于地表下，不容易為人所發現，勘察期間未觀測到落水洞出露。

3.3 人工坑洞（窯洞）

窯洞的形成是人為因素造成的，人們為了滿足自身需要開挖、建設窯洞，隨著社會進步、人民的富足，漸漸放棄了窯洞，但之前開挖、建設的窯洞并未得到妥善處理，因此遺留下來，可能對工程建設產生影響。

4 不良地質條件處理辦法

4.1 濕陷性

根據濕陷性黃土發生濕陷性的原理，以及影響條件，加之查閱相關文獻資料，綜合分析并總結出以下幾點處理辦法：（1）夯實法。（2）擠密法。（3）浸水法。（4）換填法。（5）采用剛性基礎或架橋通過[2]。

夯實法與擠密法原理基本相同，都是針對黃土孔隙比大、欠固結所采取的措施。利用夯實法，提前給黃土土體施加荷載，達到壓縮土體孔隙、預固結土體的作用，這樣，遇水作用后，由于土體孔隙已經提前壓縮，欠固結狀態已經經過夯實后達到固結或超固結狀態，因此土體不再發生大量沉陷和不均勻沉降，從土體結構特性上解決了黃土遇水濕陷的問題，比較經濟且施工簡便。擠密法則是利用碎石樁、粉噴樁、灰土擠密樁等進行基礎處理，利用碎石、水泥等形成樁體，與原有土體形成摩擦樁，減少豎向沉降，同時樁體的擠密作用也一定程度上壓縮了土體孔隙，二者相輔相成，都減少了土體沉降。

浸水法則是反其道而行之，根據黃土的濕陷特性，提前浸水使土體發生沉降，當再次遇水后沉降量就會大大降低，從另一個角度解決了黃土濕陷性問題。

換填法只能用于濕陷性黃土量小的情況，否則工程量過大、耗資巨大，處理成本過高。換填法則是利用其它優于濕陷性黃土的材料，挖除濕陷性黃土，用其他優質材料換填，可就近取材，也可人工拌制混凝土等材料換填。

采用剛性基礎或架橋通過則耗資較大，工程較為復雜，但效果最好。它避開了濕陷性黃土的濕陷特性，采用迂回戰術，不去處理黃土基礎，而是利用架橋避開了黃土地基的濕陷問題。

值得一提的是，濕陷性黃土所表現出的濕陷性與水的作用密不可分，因此，濕陷性黃土基礎所在地應當做好降排水措施，減少水對土體的影響，也能一定程度上減少土體的不均勻沉降。

4.2 落水洞[3]

對于落水洞的處理，可簡單的用四個字概括，即填、留、堵、排。

填是指對洞進行回填，可用片石或塊石，等材料進行回填。

留即在洞口砌筑一處豎向排水井，排除地下水以減少水對原有洞體的侵蝕。

堵是指用混凝土對洞口進行封堵，使水不能進一步對原有落水洞造成破壞。

排則是指通過涵洞與豎井連接，排走地下水，讓水從涵洞排走。

4.3 窯洞

對于窯洞的處理則較為簡單，與落水洞處理較為相似。對于有水的窯洞要先做好排水，再進行填充。對于無水窯洞，可直接進行填充處理。

5 總結

濕陷性黃土的濕陷性主要是由于土體結構孔隙大及遇水結構破壞造成的，勘察工作中遇到的不良地質條件有特殊性土體即濕陷性黃土、落水洞發育和人工坑洞即窯洞，并論述了各個不良地質條件處理辦法。

參考文獻：

[1]邵生俊，李俊，李國良，等.大厚度自重濕陷黃土濕陷變形評價方法的研究[J].巖土工程學報，2015，37（6）：965-978.

[2]李智毅.工程地質概論[M].武漢：中國地質大學出版社，1995.

[3]陸宇翔.巖溶地區路基內落水洞的處理方法[J].大眾科技，2005（9）：120-122.