濕陷性黃土工程的地質特性及地基處理分析

李方華

（航天長征化學工程股份有限公司，甘肅 蘭州 730000）

濕陷性黃土在我國西北地區分布較為廣泛，其具有一定的區域性和局部性，該區域內的黃土結構與我國其他區域黃土結構相比具有較大差異。濕陷性黃土的形成主要是由于在長期的地質環境作用下，經過漫長的地質年代，黃土地層中的粘粒物質被水浸濕之后，所受重力作用下發生膨脹收縮而形成，這種現象也被稱之為“濕陷”。雖然黃土具有較高的強度和硬度，但是其具有較低的滲透性，同時其具有較強的自重和濕陷性。當土壤發生濕陷后，會導致土壤出現開裂和下沉現象，甚至會導致建筑物傾斜和開裂等現象發生，因此在實際施工建設過程中應充分考慮濕陷性黃土的特殊性，并采取有效措施進行地基處理。

1 濕陷性黃土工程的地質特性

1.1 物理力學特性

在濕陷性黃土工程中，其主要的物理力學性質，主要表現在以下幾個方面。

（1）濕陷性黃土的天然含水量、天然孔隙比以及天然密度都比較大，而且一般情況下都不會隨著季節的變化而發生變化。

（2）濕陷性黃土的液限以及塑限比較高，這主要是由于濕陷性黃土具有一定的顆粒成分以及膠結成分，而且隨著水分的增加，其顆粒會逐漸地向水平面移動。

（3）濕陷性黃土在經過浸泡之后會出現濕陷現象，這種現象通常是發生在地基土層的底部。

（4）濕陷性黃土由于具有一定的孔隙比，所以其強度比較低，并且還具有一定的壓縮性。

（5）濕陷性黃土的自重應力主要是由天然含水量、天然孔隙比以及天然密度等因素所決定的，同時還具有自重應力比較大、壓縮變形比較小以及壓縮性比較低等特點。

（6）濕陷性黃土在濕陷系數方面也存在一定的差異，其差別主要表現在濕陷系數上。

1.2 濕陷性質

黃土的濕陷性質與其物理力學性質有密切關系，在一定條件下，黃土的濕陷性質是與其所含礦物質的種類和含量有關。

（1）礦物成分：根據礦物成分、礦物顆粒大小等對濕陷系數的影響，可將黃土劃分為粉土、黃土和灰土三大類。在我國北方黃土地區，以粉土和灰土為主；而在南方黃土地區，則以黃土地為主。

（2）孔隙比：孔隙比是指單位體積中土壤顆粒的質量占土壤總質量的百分數。孔隙比越小，土的孔隙比越大，土的壓縮性就越高。

（3）含水量：在一定的條件下，黃土的含水量與其濕陷性有很大的關系，其含水量越高，濕陷系數就越大；反之，則濕陷系數就越小。

（4）非自重濕陷系數：是指由于受自重壓力作用而發生變形或破壞的程度。

1.3 濕陷性的影響因素

1.3.1 地質環境因素

黃土的物理性質和力學性質，是決定其濕陷性的重要因素，這種影響因素不僅包括黃土本身的物理性質，還包括地質環境條件。

（1）土層厚度：黃土濕陷性與其厚度有著密切聯系，在一定厚度的范圍內，濕陷性隨著深度的增加而逐漸減弱；但是在黃土厚度大于15 m 時，黃土的濕陷性基本不受土層厚度的影響。

（2）濕度：由于黃土是一種半干旱地區的特殊土，其濕度隨季節變化較大，一般在雨季時濕度最大，而在干燥季節時濕度較小，因此在黃土濕陷系數隨深度增加而減小的同時，濕陷性卻隨著深度增加而增大；特別是當大氣降水或人工降水充足時，濕陷性將進一步加強。

（3）黃土的結構：由于黃土的組成物質成分與粘土礦物不同，其結構也不相同，這是導致黃土濕陷性質不同的主要原因；但由于黃土的膠結物為硅鋁酸鹽、鈣鋁酸鹽等，這些物質使黃土結構更為疏松，更易受到水的作用，使其濕陷性進一步增加。

1.3.2 力學因素

在力學因素中，主要包括以下幾點。

（1）土的密實程度：土的密實程度越高，土的壓縮性越大，抗剪強度越低，在飽和狀態下浸水后在自重壓力下發生濕陷變形的可能性就越大。

（2）含水量：土體中水的含量對土的抗剪強度有著顯著影響，隨著土體含水量增大，土的抗剪強度增大。

（3）土粒組成：土粒組成中土粒越細、比表面積越大、膠結物越多、孔隙比越大，則土粒間的粘聚力越小，土體濕陷系數越大。

（4）結構：結構是決定土體力學性質的基本因素，也是影響土體濕陷變形的基本因素之一。

1.3.3 人為因素

在對濕陷性黃土進行處理時，不僅要考慮黃土的自然性質，還要考慮到人為因素對其產生的影響，其中包括以下幾個方面。

（1）由于施工場地狹窄，場地內土層結構較為復雜，對地基的穩定性會產生一定的影響。施工人員在對黃土進行處理時，若直接將濕陷性黃土堆放在場地內，不僅會使濕陷現象更加嚴重，還會增加地基處理的難度。

（2）由于一些施工人員缺乏專業知識，在對濕陷性黃土進行處理時未能采取合理的措施，例如：施工人員在進行黃土處理時沒有采用合適的處理方法，導致濕陷現象發生后未采取相應措施進行處理，進而引起嚴重的工程問題。

（3）施工人員在對濕陷性黃土進行處理時，如果對其沒有進行合理的處理，就會導致地基結構不穩定，進而增加濕陷現象發生的概率。施工人員在對濕陷性黃土進行處理時，應采取合理的方式進行處理，從而使地基的穩定性得到有效保障。

2 濕陷性黃土工程的地基處理方法

2.1 重錘強夯法

在濕陷性黃土工程的地基處理過程中，為了提高地基的承載能力，在施工之前可以采用重錘強夯法進行處理。重錘強夯是利用重錘將土和填料砸實，以此提高土的強度。重錘強夯具有以下特點：第一，通過重錘對地基進行沖擊夯實，利用強力沖擊將土體壓實；第二，將重錘提升到一定高度后進行自由落下，使土體受到一定的沖擊力，以此提升土體的強度；第三，利用強夯法對地基進行處理，在完成夯實之后利用夯擊點壓實地基。重錘強夯的適用范圍：重錘強夯主要適用于處理濕陷性黃土地基，其適用于處理深度為6～10 m 的濕陷性黃土地基，處理深度小于5 m 的濕陷性黃土地基不適用于該方法，采用此方法處理濕陷性黃土地基時，可以先進行靜載試驗，如果靜載試驗結果滿足要求，則可以采用強夯加固法進行處理，反之則可采用強夯法進行處理。重錘強夯的施工要點：在進行重錘強夯施工時，要先對場地進行平整，并挖好排水溝，在處理濕陷性黃土地基之前，要對場地進行夯實處理。

2.2 換土法

換土法適用于處理厚度在2 m 以內的濕陷性黃土地基，通過將受水浸泡或受濕變形的路基土置換為無濕陷性的新鮮路基土，并對原路基土進行壓實處理。這種方法的優點在于可以使路基土中的含水量降低，減小地基的濕陷變形，提高了路基穩定性；同時換土墊層可以為新老路基提供一個良好的結合面，使其具有較高的整體強度和變形模量，有效提高了地基承載力；換土法適用于處理厚度在2 m 以內，含水量不高，地基承載力不小于100 kPa 的濕陷性黃土地基，換土墊層厚度一般為2～5 m，根據實際情況可適當增減；換土法適用于處理濕陷性黃土地基的局部地段，如處理面積較大、影響范圍較廣的地段，換土法施工方法較為簡便，也不會對周圍建筑物產生不利影響；當采用換土法處理濕陷性黃土地基時，應合理選擇置換率和墊層厚度，并嚴格控制施工質量，確保其施工質量達到要求。

2.3 混凝土攪拌法

混凝土攪拌法適用于地基中含水量較高、自重濕陷性較大的黃土地基。其原理是利用機械設備將水泥和黃土進行混合攪拌，使水泥和黃土的結合程度達到最佳，從而使黃土的自重濕陷性得到最大程度上的降低，當地基的自重濕陷系數滿足規范要求時，該方法是最經濟有效的地基處理方法，混凝土攪拌法主要包括。

（1）機械攪拌法：利用專用的攪拌機將水泥和黃土進行混合攪拌，使水泥和黃土相互結合。

（2）預拌砂漿法：利用水泥與黃土在攪拌過程中產生的化學反應，使黃土成為預拌砂漿，進而提高地基土的密實度。

（3）壓力注漿法：利用壓力泵將水泥漿液通過管道壓入地基，在漿液進入黃土后，會使黃土中的空氣和水分被擠出來，進而使地基的密實度得到提高。

（4）機械擠密法：利用專用的擠密機，將漿液通過高壓管壓入黃土中，在高壓的作用下，使漿液與黃土相互混合，進而提高地基土的密實度。

2.4 灰土樁擠密樁法

在建筑工程的地基處理過程中，為提升地基的強度與穩定性，可以采用灰土樁擠密樁法進行處理，這種方法在建筑工程施工過程中的應用比較廣泛，且操作較為簡單，施工單位可以根據實際情況選擇合適的施工方式，在施工過程中將樁體與土進行強制混合，并加入石灰、粉煤灰等材料進行攪拌處理，從而使樁體與土之間形成一種復合地基。灰土樁擠密樁法適用于處理濕陷性黃土地基，這種方法主要是將灰土樁擠密樁法與排水固結法相結合，能夠使濕陷性黃土地基中的水分得到有效排出，從而提高地基的強度和穩定性，防止因濕陷性黃土而出現不均勻沉降。在進行灰土樁擠密樁法處理濕陷性黃土地基時，施工單位首先要做好相關準備工作，并將樁體與土進行強制混合，施工單位可采用單樁或多樁形式，并在混合后將灰土灌注到樁中，對樁體進行夯實處理，使灰土樁擠密樁法的施工效果得到有效提升。

2.5 采用復合型地基

在濕陷性黃土地區進行地基處理時，如果濕陷性黃土的濕陷等級較低，地基的承載力不足，地基需要采取多種不同的處理方法，在實踐中可以采用復合型地基，例如：樁基礎，這是指將樁體打入土中的一種施工方法，在實踐中，采用鉆孔灌注樁進行地基處理時，要根據工程實際情況來選擇合理的樁體形式，對于濕陷性黃土地區而言，選擇的樁基礎形式為樁直徑在0.8～1.5 m 之間的鉆孔灌注樁，在實際施工中，要對鉆孔灌注樁的成樁質量進行嚴格的控制和檢測，確保鉆孔灌注樁能夠有效地承擔濕陷性黃土地基的荷載。在實踐中，可以采用濕陷性黃土地區的樁基礎和CFG 樁，對于濕陷性黃土地區的樁體形式而言，可以采用柱樁式、角樁、排樁式和圓樁等，在實踐中，可以根據工程實際情況來選擇合適的樁體形式，在濕陷性黃土地區的樁體形式應保證能夠有效地承擔地基的荷載。

2.6 孔內夯填法

對于濕陷性黃土區域的工程，還可以采用孔內夯填法，具體操作是在需要處理的濕陷性黃土區域，然后在孔內設置一定厚度的夯填土，之后再通過夯填的方式來對地基進行處理，這種方法適用于深度不超過3 m，而含水量較高，強度較低的濕陷性黃土區域。此外，在一些特殊地段還可以采用孔內夯填法處理地基，比如：當濕陷性黃土地基含水量較大時，可將孔內夯填材料運至現場，然后用振動式壓路機對孔內填料進行夯實處理；當濕陷性黃土地基含水量較大時，可采用機械挖掘、人工挖掘等方式來對孔內填料進行夯實處理。

3 結束語

綜上所述，濕陷性黃土工程的地質特性及地基處理措施分析，主要包括以下幾點：第一，應充分考慮濕陷性黃土的特殊性，并在施工前對場地內的濕陷類型進行分析，并采取合理的地基處理措施。第二，應根據工程地質情況，對濕陷類型進行準確判斷，并采取有效的地基處理措施進行地基處理。第三，應充分考慮地基處理措施的合理性，并采取合理有效的地基處理方法進行地基處理，避免因地基處理不當而導致濕陷性黃土工程施工質量受到影響。第四，在濕陷性黃土工程建設過程中應嚴格控制施工材料和設備質量。