湿陷性黄土地质的认识和消除湿陷性危害的施工工艺选择

湿陷性黄土地质的认识和消除湿陷性危害的施工工艺选择

强林樊涛尚文彦

陕西天地地质有限责任公司陕西西安710054

摘要：文章阐述了我国湿陷性黄土工程地质的分布情况、湿陷性黄土的分类和判定、湿陷性黄土的危害机理、消除湿陷性黄土危害的处理方法及挤密桩施工工艺的选择和工艺的优缺点，目的在于更深层次的了解黄土的湿陷性和为消除黄土的湿陷性提供工艺选择参考。

关键词：湿陷性黄土；危害机理；消除危害；工艺选择；

在湿陷性黄土地区进行建设，防止地基湿陷，保证建筑工程质量和建（构）筑物的安全使用，做到技术先进、经济合理、保护环境，于是认识湿陷性黄土、了解湿陷性黄土的危害机理、选择好消除黄土湿陷性危害的施工工艺，显得尤为重要。

1湿陷性黄土的定义

湿陷性黄土是在一定压力下受水浸湿，土结构迅速破坏，并产生显著附加下沉的黄土。

2我国湿陷性黄土的分布情况

我国湿陷性黄土主要分布在山西、陕西、甘肃的大部分地区，河南西部和宁夏、青海、河北的部分地区，此外，新疆维吾尔族自治区、内蒙古自治区和山东、辽宁、黑龙江等省，局部地区亦分布有湿陷性黄土。

3湿陷性黄土的分类和判定标准

3.1湿陷系数δS值的计算方法

黄土湿陷性应按室内浸水（饱和）压缩试验，在一定压力下测定的湿陷系数δS进行判定。

1）陇西地区取1.50；

2）陇东—陕北—晋西地区取1.20；

3）关中地区取0.90；

4）其他地区取0.50。

4湿陷性黄土的危害机理

湿陷性黄土除具备黄土的一般特征外，粒度成份以粉土颗粒为主，约占50%以上，具有肉眼可见的孔隙，它呈松散、多孔结构状态，孔隙比很大，天然剖面上具有垂直节理，含可溶盐（碳酸盐、硫酸盐类等）较多。垂直大孔性、松散多孔结构和遇水即降低或消失的土颗粒间的加固凝聚力，是湿陷性黄土发生湿陷的内部因素，而压力及水是外部条件。一般认为，被地下水浸泡的那部分黄土，不具备湿陷性；湿陷等级越高，浸水后可能产生的湿陷量越大。湿陷性黄土的这种特性会对建（构）筑物带来不同程度的危害，使建（构）筑物大幅沉降、折裂、倾斜，严重影响安全和使用。

5湿陷性黄土的地基常用的处理方法

5.1垫层法

垫层法适用于在地下水位以上的土层，包括土垫层法和灰土垫层法。当仅需要消除基底下1~3m湿陷性黄土的湿陷量时，宜采用局部（或整片）土垫层进行处理，当同时要求提高垫层土的承载力及增强水稳性时，宜采用整片灰土垫层进行处理，土垫层的承载力特征值不宜超过180kPa，对灰土垫层不宜超过250kPa；

5.2强夯法

强夯法适用于在地下水位以上的土层，土的饱和度Sr≤60%的湿陷性黄土，土的天然含水量宜低于塑限含水量1%~3%。在拟夯实的土层内，当土的天然含水量低于10%时，宜对其增湿至接近最优含水量；当土的天然含水量大于塑限含水量3%以上时，宜采用晾干或者其他措施适当降低其含水量。可处理的湿陷性黄土层厚度在3~12m之间；

5.3挤密法

挤密法适用于在地下水位以上的土层，土的饱和度Sr≤65%的湿陷性黄土，当挤密处理深度不超过12m时，不宜预钻孔，挤密孔直径宜为0.35~0.45m；当挤密处理深度超过12m时，可预钻孔，其直径宜为0.25~0.3m，挤密填料直径宜为0.50~0.60m。成孔挤密，可选用沉管、冲击、夯扩、爆扩等方法。孔底在填料前必须夯实。孔内填料宜用素土、灰土和水泥土等。当防水时，宜填素土；当提高承载力或减小处理宽度时，宜填灰土、水泥土等。填料时，宜分层回填夯实，其压实系数不宜小于0.97，且3个孔之间的最小挤密系数应满足：甲、乙类建筑不宜小于0.88，丙类建筑不宜小于0.84。计算方法如下：

挤密桩地基，在基地下宜设置0.50m厚的灰土（或土）垫层。

5.4预浸水法

预浸水法宜用于处理湿陷性黄土层厚度大于10m，自重湿陷量的计算值不小于500mm的场地。采用预浸水法处理地基，应符合下列规定：

1）浸水坑边缘至既有建筑物的距离不宜小于50m，并应防止由于浸水影响附近建筑物和场地边坡的稳定性；

2）浸水坑的边长不得小于湿陷性黄土层的厚度，当浸水坑的面积较大时，可分段进行浸水；

3）浸水坑内的水头高度不宜小于300mm，连续浸水时间以湿陷变形稳定为准，其稳定标准为最后5d平均湿陷量小于1mm/d。

地基浸水结束后，在基础施工前应进行补充勘察工作，重新评定地基土的湿陷性，并应采用垫层或者其他方法处理上部湿陷性黄土层。

6挤密法施工工艺的合理选择

这里以《徐州矿务集团有限公司150万吨/年甲醇项目首期60万吨/年甲醇工程》项目挤密法处理湿陷性工程地质的经验，简述成孔工艺的选择。

6.1沉管、冲击挤密成孔，轻型夹杆锤夯实：

1）缺点：成孔要求比较高。该工艺对湿陷性黄土层含水量要求高，且要求土层分部均匀，中间不能夹杂软弱层。如果含水率过高或者夹杂软弱层，容易产生缩颈。一般缩颈（5米深以内）尚且可以对缩颈部分进行简单处理，严重情况下可导致无法成孔，且噪音大，环境污染较严重，不适宜市政和城市内选择。

2）优点：成孔过程就是黄土湿陷性消除的过程，简单、直接，夯填工序仅需保证孔内夯填压实度，就可以达到消除黄土湿陷性的要求。

6.2长螺旋预钻孔成孔、机械洛阳铲掏孔成孔，重型锤夯扩：

1）缺点：对重锤回填夯扩工序的管理难度较大。工程质量的好坏人为影响因素占比过大，行业自律、操作人员素质是工程质量的管控难点。另外，机械洛阳铲成孔容易造成孔的垂直度达不到要求的缺点。

2）优点：对土层含水率要求不高，缩颈问题几乎可以不用考虑，成孔工艺适应能力强，孔深从5m~30m可以自由选择。机械洛阳铲适宜在处理面积小、操作空间小的工程上，灵活性更高。从环保角度，它们具有噪音小、能耗低（电气化程度高）等优点，是市政和城市内地基处理的优良工艺。

参考文献

【1】张学慧，郑丽，徐勇，刘明湿陷性黄土地基湿陷机理及处理方法鞍山公路工程有限公司鞍山市铁东区中华南路45号.

【2】GB50025—2004湿陷性黄土地区建筑规范.

【3】《徐州矿务集团有限公司150万吨/年甲醇项目首期60万吨/年甲醇工程》项目实施参数和经验.