议山西湿陷性黄土地基处理技术与方法选择

张 晓 青

(山西省太原市小店区建筑工程质量监督站，山西 太原 030032)

议山西湿陷性黄土地基处理技术与方法选择

张 晓 青

(山西省太原市小店区建筑工程质量监督站，山西 太原 030032)

依据山西地区的情况，对地基处理在湿陷性黄土地区的重要作用进行了论述，细致总结了山西省经常会用到的一些地基处理方法，如挤密法、垫层法、强夯法等，并指出当地基发生湿陷事故之后及时采取结构及防水措施非常关键，能够有效使得建筑物在沉降过程中保持均匀。

湿陷性黄土，地基处理，垫层法，强夯法

我国的西北华北地区多黄土及黄土状土，总面积约为63.5万km2。当受到相当压力的黄土被水浸湿以后，在极短的时间内，它的结构发生了改变，会出现明显地下沉现象，黄土所特有的这一性质称之为湿陷性，我国大约有60%的黄土面积是湿陷性黄土。按照工程地质特征对湿陷性黄土进行分区，可将全国划分成七个区域，山西省只是这中间的一个区域。

1 山西湿陷性黄土概述及其分布

在山西省，黄土地区多为干燥气候，其土壤中的水分会渐渐挥发，这就使得土壤中形成了大量大小不等的孔隙，土壤变得松散，这时，当土壤遇水之后，土壤粒子会发生游移补充原有孔隙，湿陷现象由此产生。湿陷性黄土将致使建筑物发生倒塌、沉陷及倾斜。所以，为了避免出现此类严重后果，大部分的北方地区，会在施工时重点处理好湿陷性黄土地基。现阶段，在工程建筑时多采用挤密法、强夯法以及预浸水法等措施来处理地基，效果明显。

山西省的黄土地区重点分布在：1)稍稍发生湿陷的黄土区：主要是山与山之间的小盆地及中部盆地；2)中度发生湿陷的黄土区：重点集中于吕梁山西侧的黄土高原区、大同盆地、太原盆地的丘陵地带,这个区域内的黄土面积约占到整个省黄土面积的70%；3)重度湿陷性黄土区：重点是运城盆地的万荣、临猗等部分地区，所占区域很小；4)自重湿陷性黄土区：该类型区域规模不大，且分布零散，重点包括4个条带，即临汾市东部浮山一带, 长治、壶关、潞城一带等。

2 湿陷性黄土的工程特性

1)湿陷性黄土的颗粒组成。当气候比较干旱的时候或者半干旱的状况下，会造成黄土大量堆积，在形成黄土的最开始，土中的水分会逐渐散失，土壤孔隙所特有的毛细作用会促使水分不断地向更粗颗粒的连接点上汇聚。细粉粒一般会附着于较大颗粒上，尤其是经常汇聚于较大颗粒的连接点上，它们同胶体物质共同作为材料发挥填充作用。粗粉粒和砂粒是黄土的重要组成成分，在自然界中，上面所说的胶体物质在凝聚结晶作用下凝固，所以湿陷性黄土的强度很大，当遇到水时，各种胶结物会由于水的作用而渐渐软化，因此，土的强度在很短时间内变弱，便出现了湿陷。粉土颗粒是湿陷性黄土的主要成分，大概占据黄土总重量的50%，最高不超过70%。在粉土颗粒中多是0.05 mm～0.01 mm的粗粉粒，占到总重量的40.60%，大于0.1 mm的细砂颗粒在总重量中占到小于5%，小于0.005的粘土颗粒在总量中占14%左右，在黄土中的中砂颗粒往往大于0.25 mm。

2)湿陷性黄土的湿度和密度。当在压力状态下，湿陷性黄土遇到水之后会出现明显地沉降，上面所说的在水的作用下，颗粒连接点处的胶结物质会被软化就是其中一个原因，另外，当土没有被压实压密的时候，在干旱状态下，不管是坡积形成的黄土层还是洪积或风积形成的黄土层都会受到蒸发作用的严重影响，其影响深度是大气降水无法弥补的，在此过程中，在多数情况下，无法兼具适宜湿度及充分压力这两种条件，使得土层无法压实压密。在离地表2 m～3 m的土层，由于有降水影响，往往会湿度适宜，不过，这个层面的土没有足够的上覆土重，没有办法将土压实，所以，大孔隙率、湿度较低的湿陷性黄土便形成了。

3 湿陷性黄土地区地基处理方法探讨

1)强夯法。在现实中，尤其是农村里，当盖房子的时候，往往用打夯机对地基进行夯实，这样可以使地基的密度及硬度提升，能够降低或者杜绝湿陷性黄土对建筑的严重影响。这就是所谓的强夯法，它会用比大型土木工程小很多的“夯头”。强夯法所依据的原理是：平整好湿陷性黄土的地基后，将夯机的重锤高高提起，之后松开齿链，利用重力原理使夯头落下，对湿陷性黄土产生强烈的冲击，这样能够让内部的土壤粒子压实压密。在土木工程中，夯机的重锤最高可以达到12 t，可以将其提高到大约40 m的高度，重锤下落的巨大冲击力足以将黄土地基夯打成像磐石一样坚硬，这种方式对降低黄土地基的湿陷性以及可压缩性能够起到很好的效果，且操作简单，耗时短，效率高，且效果极好。但是，当地基厚度或者地基所处的位置在地下水位以下12 m多的时候，强夯法便不能再发挥应有的效果，换句话说，强夯法不适用于这个地下范围。另外，当借助强夯法工作时，会产生强大的噪声，如果工地离居民区比较近的时候，便不合适了。

2)垫层法。在处理湿陷性黄土地基时，经常会用到垫层法。简单来讲，垫层法的工作原理其实是“偷梁换柱”，即借助挖土机将地基处理带内的黄土清除，形成一个地基坑，之后从别处运来一些湿陷性较低或非湿陷性的土壤回填到地基坑中，填平之后再进行其他的相关步骤，如夯实等。灰土或素土是工程中进行回填时的首选土壤，灰土和素土都含有相当成分的红土，也就是俗话说的胶泥，胶泥的流动性很小，可压缩性也不大，作为地基土很合适。

3)预浸水法。单看预浸水法的名称，大体就能够明白此法的含义，即当在处理地基时，在湿陷性黄土地基上浸入很多的水，使黄土的含水量达到最大，让黄土内部自行湿陷，以便将地基压实。在我国，此种方法应用得比较早，20世纪60年代，在不同建筑工地中便得到了广泛推广。在现代土建中，此种处理方法较适用于自重湿陷性黄土地基，依据工程需要，它可彻底消除地面下超过6 m的湿陷性黄土层，拥有很好的施工效果，且操作简单。

4)挤密法。挤密法所借助的是爆破、沉管或冲击技术，在地面表面打孔，将处理过的混合土或者素土通过孔洞回填进去，且按照不同层级压实振捣，形成土桩，为的是让其与周围黄土形成混合地基，使地基的稳定性及承载力大大提升，确保建筑物的地基不会出现大幅沉降。此处理方法适用于地下水位以上5 m～15 m的范围。在施工过程中，一定要注意土桩的施工质量，要让孔位按照菱形进行分部，这样能够最大程度地增加它的承重力，并且土桩的顶部最好设置0.5 m厚的素土或者灰土垫层。

5)桩基础法。桩基础法其实打的是擦边球，之所以这样说，是因为此种方法的出发点不是为了消除地基的湿陷性，而是想借助地基带表面的水泥桩来降低和传递建筑物的重量。这种情况下，建筑物可以忽略地基的湿陷性，但是基桩不能忽视这一点，归根结底黄土的湿陷性会作用于基桩，会影响它们的稳固性。在实际施工中，要先弄清楚地基带的黄土湿陷类型，是非自重性湿陷还是自重性湿陷，地基黄土的密度以及厚度，地下水位、持力层土的最大承载力以及化学物理性质等，根据以上因素来确定打桩的方法以及选择哪种地基的预处理方法。此种方法适用于离河流比较近的湿陷性黄土带或整体地基有可能被水完全浸湿的状况。但是，桩位常常是用水泥及钢材浇筑的，所以运行起来成本会较高。

[1] 王小军,王文笛,李 明，等.Ⅳ级自重湿陷性黄土区客运专线铁路路堤处理地基的现场试验研究[J].岩土力学,2013(S2):318-324，362.

[2] 吴美君.强夯法加固湿陷性地基关键技术研究[J].中外公路,2014(2):72-74.

[3] 王长洪,党冬玲.西平铁路湿陷性黄土场地灰土挤密桩复合地基试验研究[J].甘肃科技,2012(21):118-121，31.

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On treatment technique and methodical options for collapsible loess foundation in Shanxi

ZHANG Xiao-qing

(Xiaodian District Architectural and Engineering Quality Inspection Station of Taiyuan in Shanxi, Taiyuan 030032, China)

Referring to the situations in Shanxi, the paper indicates the important role of the foundation treatment at collapsible loess areas, sums up some common foundation treatments in Shanxi, including compaction method, cushion replacement, and dynamic method, points out the timely adoption of structural and waterproof measures in the collapses is the key to maintain the evenness of the buildings in the settlement process.

collapsible loess, foundation treatment, cushion replacement method, dynamic method

1009-6825(2014)31-0083-02

2014-08-23

张晓青(1981- )，男，工程师

TU444

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