湿陷性黄土地基处理方案优选的研究

【摘 要】 湿陷性黄土是一种特殊性土，湿陷性黄土路基随着营运时间的延续和交通量的增大相继出现了许多病害，如路堤或基底沉陷、路基整体滑动等现象，因此，探讨湿陷性黄土地基的类型及处理，积累了黄土路基施工经验极为重要。

【关键词】 湿陷性黄土 地基处理 方案优选

湿陷性特殊性主要表现在它的结构性、欠压密性和湿陷性，其在上覆土层的自重应力作用下，或者在自重应力和附加应力的共同作用下，土体受到水的浸入后，土的结构会迅速破坏并产生明显附加下沉。在施工当中遇到湿陷性黄土路段时，对于这种黄土路段是否需要处理，采取何种处理工艺更经济有效，如何根据不同路段地基特点选择不同的处理工艺，例如，强夯、冲击碾压、开挖回填以及换填灰土等；以及处理效果和检测技术问题，都引起有关方面的关注。对湿陷性黄土路基处理技术进行应用比较和试验评价，从经济和社会意义来讲，都是十分必要的。

1 湿陷性黄土的评价的相关概述

在进行工程项目建设前，一定要做好黄土地区的工程勘测工作，提供较为完整可靠的工程地质报告，为之后的设计、施工提供可靠的技术资料。

根据《湿陷性黄土地区建筑规范》（BG50025-2004）的规定，测定黄土的湿陷性试验，通常有现场静载荷试验、现场试坑浸水试验和室内压缩试验三种方法。当湿陷系数δs等于或大于0.015时，将其判定为湿陷性黄土。

湿陷系数可以表示测试地区的黄土是否具有湿陷性，但并不代表整个地基的湿陷性评价。目前我国对于湿陷性黄土地基的湿陷性评价，主要用湿陷类型和湿陷等级两个指标来表示。自重湿陷量Δzs≤7cm为非自重湿陷性场地，Δzs>7cm自重湿陷性场地。当总湿陷量30cm

2 湿陷性黄土地基处理方案优选

在国内外的施工当中，经过长期的实践，在公路中形成了多种形式的湿陷性土地基处理方法，在不同的地区，根据不同的地基土质和不同的结构物，地基处理应选用不同的处理方法。在勘察阶段，经过现场取样，以试验数据进行分析，判定属于自重湿陷性黄土还是非自重湿陷性黄土，以及湿陷性黄土层的厚度、湿陷等级、类别后，通过经济分析比较，综合考虑工艺环境、工期等诸多方面的因素。下对《湿陷性黄土地区建筑规范》（BG50025-2004）中提及的几种常见的湿陷性黄土地基处理方法进行简单介绍。

2.1 换填垫层法

换填垫层法也称换填法或垫层法，是当建筑物的地基土比较软弱，不能够满足上部荷载对地基强度和变形的要求时，将基础下一定范围内的土层挖去，然后回填密度大、强度高、水稳定性好的砂、碎石或灰土等的方法。可用于处理湿陷性土、冻胀土、膨胀土、素填土、杂填淤泥、淤泥质土及暗塘、暗沟、古墓、古井，或者拆除旧基础后的坑穴等的地基处理。在湿陷性黄土地基上设置局部或整片垫层具有以下几个作用：1）通过处理基底下部分或全部湿陷性土层，可消除地基的部分或全部湿陷量。2）降低地基土的压缩性和透水性。3）减小垫层下卧层顶面的附加应力。4）设置整片土垫层，同时具有隔水、防水作用，可以保护下部未处理的湿陷性土层不受水浸湿，不致引起湿陷。

2.2 强夯及现场质量控制

强夯又称动力固结法，它是以8kN～120kN（甚至2000kN）的重锤，8m～20m（有的高达40m），对土基进行强力夯击，利用冲击波和动应力，达到土基加固的目的。在西安某高速公路的路基处理中，在试验区连续选取100m路段，分为4段，每段25m，分别进行600、1000、1600kN#m3个能量级强夯试验.夯点间距3.5m，采用梅花形布置夯点，方格网状布置见图1.进行强夯时，用水准仪测定并记录夯锤每次下沉量，夯击数应满足连续2次夯沉量之差不大于5cm。

与原状土相比，600kN#m夯击能处理后路基土的最大粒径没有变化，但它的含量减少了，由占原状土的0.09%减少到600KN*m夯后土的0.02%；1000kN*m夯击能处理后路基土中最大粒径变小，由600kN*m夯后土的138.038μm减小到1000kN*m夯后土的120.226μm；1600kN*m夯击能处理后路基土中最大粒径由1000kN*m夯后土的120.226μm减小到104.713μm。说明夯击能越大，土中大直径颗粒含量减小的越显著。

2.3 排水固结法

排水固结法。在湿陷性黄土地基上加压并配合内部排水，加速湿陷性黄土地基的排水，加快湿陷性黄土固结的处理方法称为排水固结法。适用于处理各类淤泥、淤泥质粘土及冲填等饱和粘性土地基。湿陷性黄土地基在附加荷载的作用下，逐渐排出孔隙水，使孔隙比减小，产生固结变形。在这个过程中，随着土体超静孔隙水压力的逐渐扩散，土的有效应力增加，并使沉降提前完成或提高沉降速度。主要加固方法：堆载预压法、砂井法、袋装砂井、真空预压法、电渗排水法、降低地下水位法、塑料排水板法。塑料排水板：排水原理与袋装砂井相同，由于是工厂制作，它的质量稳定、重量轻、运输保管方便，施工工艺比较简单，投入劳力少，费用相对较低，并且渗滤吸水性好，具有一定的强度和延伸率，对土的扰动小，预压时间较长，在工程中得到广泛应用，但对于提高土层的抗剪能力不如袋装砂井。

2.4 化学加固法

通过在湿陷性黄土地基中加入水泥或其它化学材料，进行湿陷性黄土地基处理的方法称为化学加固法。适用于处理砂土、粉土、淤泥质粘土、粉质粘土、粘土和一般人工填土，也可以在处理裂隙岩体及已有构筑物地基加强中。水泥或其它化学材料注入土体后，与土体发生化学反应，吸收和挤出土中部分水与空气形成具有较高承载力的复合地基。主要加固方法：硅化法、粉喷桩、旋喷桩、注浆、水泥土搅拌法。硅化法：用水玻璃为主的混合溶液对湿陷性黄土进行化学加固的方法称为硅化法，借助于电的作用进行加固称为电硅化法。它的特点是加固作用快，工期短，但造价较高，不适用于渗透系数太小的土。旋喷桩可分为粉体喷射桩、高压喷射注浆法等。对于强度低、压缩性高、排水性能较差的湿陷性黄土，采用灰土桩（水泥土桩、石灰土桩、二灰土桩等）与地基组成复合地基，大部分荷载由桩体承受，从而提高地基承载力，减少工后沉降。它的施工工艺比较复杂，需要配置专门的旋喷设备。利用粉喷桩施工造价较高，处理效果可靠，适用土层范围广。探层搅拌桩是复合地基的一种，近几年在黄土地区应用比较广泛，可用于处理含水量较高的湿陷性弱的黄土。它具有施工简便、快捷、无振动，基本不挤土，低噪音等特点。

2.5 灌注（预制）桩基础

设置在湿陷性黄土场地上的桩基础，桩周土体受水浸湿后，桩侧的阻力大幅度减小，甚至消失，当桩周土产生自重湿陷时，桩侧的正摩阻力迅速转化为负摩阻力。因此，在湿陷性黄土场地上，宜采用穿透湿陷性黄土层的端承型桩（包括端承桩和摩擦端承桩）；当采用摩擦型桩时，需充分考虑其负摩阻力。桩的长度和入土深度以及桩的承载力，应通过荷载试验或根据当地经验确定。处理深度一般在30m以内。采用桩基需消耗材料较多，费用一般较高。基础是建筑物的下部结构，地基是承托建筑物基础的土体，因此严格来说灌注（预制）桩基础既不是天然地基，也不是人工地基，而是属于基础范畴。

3 结语

总之，湿陷性黄土地基处理是一门复杂的综合性学科。在黄土地区进行高速公路施工，黄土的湿陷性，以及因湿陷性产生的黄土陷穴，是施工过程中必须认真处理的首要问题，处理黄土陷穴是路基施工的前提，而降低黄土的湿陷性、防止黄土湿陷性对路基及各类结构物产生危害则贯穿整个路基施工的始终。

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