湿陷性黄土地基处理易出现问题及解决措施

摘要：湿陷性黄土地基是一种常见的特殊性质地基。在工程建设中对湿陷性黄土地基的处理具有不同方法。本文根据实际工程建设，分析了湿陷性黄土常用的地基处理办法，对湿陷性黄土地基处理后容易出现的问题进行了探讨，提出了解决措施。

关键词：湿陷性黄土 问题措施

中图分类号： TU4文献标识码： A

一黄土及湿陷性黄图分布及概述

黄土作为一种常见的工程地基，在世界各地分布很广，面积达1300万km2，约占地球陆地总面积的9．3％ 。中国黄土主要分布于北纬33°～47°之间，尤以34°～45°之间最为发育。总面积约为63．5万km2，占世界黄土分布的4．9％左右。黄土的堆积厚度为世界之最，其厚度中心在洛河和泾河流域的中下游地区，最大厚度达180～200 m。由此向东西两边逐渐减薄。其分布南始于甘肃南部的岷山、陕西的秦岭、河南的熊耳山、伏牛山，北以陕西白于山、河北燕山为界，西起祁连山，东至太行山。湿陷性黄土约占中国黄土分布面积的60％左右，主要分布于黄河中、下游地区，厚度最大达30 m左右。并具有自东向西、自南向北其湿陷性逐渐加剧的规律。

湿陷性黄土有自重湿陷性和非自重湿陷性。一般将湿陷系数δs≥0．015的黄土定义为湿陷性黄土，同时将实测或计算自重湿陷量大于7cm的湿陷性黄土定义为自重湿陷性黄土，将实测或计算自重湿陷量小于或等于7 cm的湿陷性黄土定义为非自重湿陷性黄土，并将黄土的湿陷等级划分为轻微（Ⅰ级）、中等（Ⅱ级）、严重（Ⅲ级）、很严重（Ⅳ级）4个级别。我国湿陷性黄土地主要分布在陕北地区、甘肃地点，关中地区以及山西、河南、翼鲁和北部边远地区。其中，甘肃和陕北地区自重湿陷性黄土分布广泛，湿陷性黄土层厚度通常大于1Om，地基湿陷等级一般为Ⅲ和Ⅵ级，湿陷性较敏感，对工程建设的危害性较大，而其他地区多属非自重湿陷性黄土，对工程建设的危害性较小。

中国工程界自解放以来随着对湿陷性黄土的不断认识，先后于1966年、1978年和1990年分别制定了《湿陷性黄土地区建筑规范》，简称“66黄土规范”、“78黄土规范”及 “90黄土规范”，对湿陷性黄土地区的工程设计起到了规范和指导作用。

2004年，新修订颁布的《湿陷性黄土地区建筑规范》(GB50025-2004)系统总结了我国湿陷性黄土地区四十多年来，特别是近十年来的科研成果和工程建设经验，并充分反映了实施原规范以来所取得的科研成果和建设经验。

二湿陷性黄土常用的地基处理办法

对湿陷性黄土的处理一般有以下几种：

1换填垫层法

部分或全部挖除表层松散的人工填土及湿陷性的黄土，将符合要求的土料按设计要求分层碾压夯实，以达到提高承载力、减少地基沉降的作用。考虑到湿陷性黄土厚度较大，全部挖除难度较大，一般情况下仅可部分挖除。因此，在选择换填土料时应避免采用粗颗粒填料，可选择素土或灰土土料。由于无法完全消除湿陷性的影响，该方法只适合于荷重相对较轻、对沉降要求不太高建（构）筑物。如果采取可靠的防水措施，也可用于部分辅助及附属建筑物。从以往工程的实施情况看，在压实系数达到0.97 时，灰土垫层的地基承载力特征值可达到250kPa 以上，素土垫层地基承载力特征值可达到180kPa 以上。

2重锤表层夯实及强夯

重锤表层夯实适用于处理饱和度不大于60%的湿陷性黄土地基。一般采用2.5～3.0t的重锤，落距4.0～4.5m，可消除基底以下1.2～1.8m黄土层的湿陷性。在夯实层的范围内，土的物理、力学性质获得显著改善，平均干密度明显增大，压缩性降低，湿陷性消除，透水性减弱，承载力提高。

3灰土挤密桩

该法利用打桩机成孔，然后向孔内填料夯实成桩，使地基土受到横向挤密和竖向加固。当仅需要消除黄土的湿陷性时，也可用素土作为填料。该方法在获得较高承载力的同时，可部分或完全消除黄土的湿陷性，处理深度可达15 米。该法在湿陷性黄土地区有广范应用，积累了较多工程经验。当采用直径400mm 的桩，间距为950mm 时，灰土挤密复合地基的承载力特征值可达到200kPa 以上，素土挤密桩复合地基的承载力可达到180kPa。

4桩基础

桩基础既不是天然地基，也不是人工地基，属于基础范畴，是将上部荷载传递给桩侧和桩底端以下的土（或岩）层，采用挖、钻孔等非挤土方法而成的桩，在成孔过程中将土排出孔外，桩孔周围土的性质并无改善。设计桩基础除桩身强度必须满足要求外，还应根据场地工程地质条件，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），其桩底端以下的受力层为非湿陷性土（岩）层，以保证建筑物的安全与正常使用。

5DDC 桩法

该法又称为深层孔内强夯法，原理与灰土挤密桩基本相同，但加固深度更大、所获承载力更高，填料来原也更广泛，并且也能部分或全部消除黄土湿陷的影响，是一项新型环保技术。

6化学加固法

在我国湿陷性黄土地区地基处理应用很多，并取得实践经验的化学加固法包括硅化加固法和碱液加固法。

7预浸水法

预浸水法是在修建建筑物前预先对湿陷性黄土场地大面积浸水，使土体在饱和自重应力作用下，发生湿陷产生压密，以消除全部黄土层的自重湿陷性和深部土层的外荷湿陷性。

三湿陷性黄土地基工程实例与分析

本人2007年开始从事于电力工程工作，后陆续涉及其他工业工程及煤炭工程，工程项目大都在陕西关中区域，从而接触了大部分湿陷性黄土地基处理，多数工程已正常运行多年，期间也出现过一些问题，在此将列举部分工程实例。

1某单位主设备周边不均匀沉降，造成围栏悬空

图1

图2

设计分析：厂区场地范围内黄土状粉质粘土为自重湿陷性黄土，厚度较大，湿陷等级为Ⅱ级。一般不宜用为建（构）筑物的基础持力层。经处理消除或部分消除湿陷性后方可作为地基持力层。对于荷载不大、变形要求不高的建（构）筑物，可以用垫层法处理。

过程分析：从施工过程看，施工单位按要求对地基进行了处理，3:7灰土比例合格，夯

实到位，并经过了监理和业主的验收，隐蔽工程验收资料齐全。

原因分析：设计单位在设计时，对设备基础进行了充分的考虑，但对基础周边的回填土只做了原土回填，未注意夯实的要求。在实际施工中，施工单位回填土会继续使用开挖出的湿陷性黄土，虽经夯实，但不具备防水能力。围栏范围远大于设备基础，见水后未作防水区域就出现了塌陷，加之围栏基础相对较沉，因而出现图1、2所示情况。

解决办法：将沉降区域开挖检查，去掉含水率大于60%的黄土，水份较大者添加部分2:8灰土，下部夯实，上部50cm3：7灰土回填。

2硬化场地下部不均匀沉降，出现明显裂纹

图3

设计分析：设备基础为独立承台，周边场地设计用素土回填、夯实，其上做30cm2:8灰土，表面用C20混凝土硬化20cm。

原因分析：此区域为主厂房内，不存在渗水的可能，周边也无供水、供汽管道，但在实际施工中，由于回填时基础周边积雪，初步分析是积雪造成不均匀沉降，后经开孔检查，下部存在一定的空洞现象。

解决办法：由于硬化场地表面基本良好，对该区域进行了开孔检查（约10平方米一个孔，小孔面积约0.8平方米），沉降总体较小，为保证设备安全运行，降低维护费用，实践中采用了灌注微膨胀C20混凝土的办法，确保了场地不再下降。从处理完至今6年有余，效果良好。

3单体建筑物不均匀沉降，造成建筑物内设备支架形同虚设

图4

沉降情况：由于该建筑物持续沉降，业主方委托西安中勘工程有限公司进行了监测，经过35天的监测，共测量17次，最大沉降达到-118.02mm，最小处也达到了-45.73mm，沉降速率最大值为0.2886mm/d，不均匀沉降超出预警值2‰-3‰，要求业主单位立即采取措施，否则将会影响建筑过程的结构安全（图5）。

图5

设计分析：因该建筑物为单体建筑物，且只有一层，厂房内负荷不高，主要为网孔系统的部分盘柜，紧挨它的建筑物是工业废水处理间，也为单层建筑物，主要是几台离心式水泵。基础为自重湿陷性黄土，湿陷等级为Ⅱ级，设计用垫层法处理。由于网孔楼与是工业废水处理间紧贴，无法单独做独立基础，设计方给紧贴区域的4个基础设计了4个公用承台。

过程分析：从施工过程看，施工单位严格按要求对地基进行了处理，灰土比例合格，夯实到位，并经过了监理和业主的验收。需要注意的是，在基础开挖完成后，等待验槽，由于天降大雨，施工单位用塑料布进行了覆盖，但由于雨水无法排出，造成地基偏软，后期验槽中，采用了晾晒的处理办法，然后按要求进行了回填。

原因分析：

①从设计方面看，对使陷性黄土采用垫层法处理地基无可厚非，但问题是两个建筑物共用同一承台时，未对该类承台单独采取措施，由于承载力不同，出现沉降不均应在意料之中。

②从施工方面看，虽然在开挖后采取了一定的防水措施，但由于无法排水，造成该区域含水率增大，虽经晾晒，但该区域底层含水率已超设计值，有引起该区域沉降的隐患。

③从现场情况看，由于该建筑物所在区域较低，周围的广场、草地雨水、浇灌用水等无专用的收集系统，在水量较大时，全部渗入该建筑物底部，加速了该区域沉降。

处理措施及分析：

分析：由于该建筑物已经建成，沉降最大的区域处在两个建筑物之间，加之设备已经投运，网控设备有关系着该生产企业的正常运营，难以用旋喷桩法等技术加固，因此，在保证设备安全运行的情况下，想法设法加固该承台基础，是解决问题的关键。只有对沉降的基础进行加固，确保不再下降，然后对周围的水源进行汇集收集，方能保证该建筑物的结构安全。分析后，经过征求设计单位的意见，决定采用人工托换的方式给承台底部家装支撑桩，对来水进行收集。

处理：

① 对该建筑物的沉降较大的承台基础，采用人工开孔的方式检查承台底部实际情况，结合沉降测量成果，确定是否需要进行桩基托换。

② 将需要托换的承台底部开挖至1.5米，根据承台受力大小，确定需要托换的托换桩数量和位置，并将预制好的钢筋混凝土托换桩插入承台底部（托换桩下部为尖头），在承台底部和托换桩顶部加装10mm厚的钢板，用来保护受力面，然后在两个钢板之间加装液压千斤顶，利用承台的反作用力将托换桩压入承台底部的泥土中，施工中不断拼接托换桩（焊接），直至砂层。利用千斤顶自带的压力表，观察托换桩的吃力情况，直至达到新的设计要求。

③ 根据两块钢板之间的距离，选用合适高度的φ159×4.5的钢管进行支撑，退出千斤顶。

④ 用浇注微膨胀C20混凝土对剩余区域进行回填。

⑤ 对周围来水进行收集处理。

从处理结果看，效果良好，整个建筑物基本保持稳定，保证了设备的安全运行。

结语

湿陷性黄土在我国分布较广，是工程建设中难以回避的问题，需要设计、施工、监理、业主单位认真对待。由于其沉降具有一定的迟延性，往往不被施工单位重视，一般表现出来的都是不均匀沉降，问题出现后，处理往往受到这样那样的条件限制。这就要求设计优化，施工重视，监理负责，维护到位。对出现的问题要认真分析，针对不同的问题和区域，采用不同方法，才能达到较好的效果。

 

参考文献

①  钱鸿缙，王继唐．湿陷性黄土地基［M］．北京：中国建筑工业出版社，1995．

②  JGJ 94，建筑桩基技术规范[S]

③  GB50025 – 2004，湿陷性黄土地区建筑规范 [ S]