新黄土地基基础设计浅谈

王应麟

（静宁县建设工程质量监督管理站，甘肃 静宁 743400）

0 引言

新黄土指晚更新世（Q3）和全新世（Q4）黄土。全新世（Q4）黄土包括湿陷性和新近堆积黄土，一般都具有湿陷性，孔隙比大含水较高时还具有震陷性等软弱土特点。作为地基土其湿陷性、震陷性指标判定、土软硬分类、基础选型抗震加强构造措施地基处理和防排水工程设计不同一般地基土，需要依据专项规范结合实际工程地质报告进行具体设计，方能保证其上建筑物在合理使用年限内正常安全使用；在总结黄土地区地基设计经验的基础上明确相关土分类指标、基础选型方向、设计计算取值、防排水及地基处理要求，对指导设计实践保证结构安全有一定的作用。

1 湿陷性黄土、震陷土、软弱土指标判定基础选型加强措施

1.1 湿陷性黄土

湿陷系数δs≥0.015的黄土为湿陷性黄土，δs<0.015黄土为非湿陷性黄土，当自重湿陷量Δzs≤70 mm为非自重湿陷场地，Δzs>70 mm是自重湿陷场地。

1.2 震陷土

新黄土场地当土空隙比e≥0.95，且含水量ω≥20%时，对抗震设防烈度≥8度地区的建筑，可判为震陷性黄土，应根据震陷程度进行地基处理或采取构造措施。

1.3 软弱土

1.4 基础选型加强措施

为保证建筑物在使用期间地基不受遇水湿陷、震陷影响而出现不均匀沉降影响结构安全和正常使用，在经济和场地地质条件许可、地面下有埋深不太大密实砂卵石层等坚硬土层作可靠持力层，新黄土场地3层以上建筑应优先选用桩基础和桩筏基础，3层以下或坚硬土层埋深较大应选用经过地基处理的钢筋混凝土梁板基础和筏板基础，除1层房屋外尽量不用砖条形基础等抵抗地基变形能力差的刚性基础；桩基顶应设承台用纵横向穿过承台的框架梁连接，桩身通长配筋，配筋率≥0.3%，桩顶下3～5倍桩径范围箍筋间距加密至100 mm；钢筋混凝土独立基础、条形基础、筏板基础用设置在墙柱底纵横向穿过基础的框架梁连接，同时在地面处墙柱下设置纵横向框架梁，桩顶和墙柱下基础间框架梁高≥（L为框梁跨度）宽≥250 mm，配筋取基础顶墙柱底竖向荷载的按受拉构件计算确定；基础砼强度等级不低于C35底板厚度≥250 mm保证基础安全可靠。

2 地基处理

2.1 处理方法设计指标

基础下厚度≤6 m的新黄土地基土开挖条件许可采用换土垫层处理，厚度大于6 m小于15 m的新黄土地基土除采用穿透其厚度的桩基础外，一般采用沉管挤密桩法处理，场地条件许可时可用强夯法处理；湿陷厚度大于20 m或桩长大于40 m湿陷性黄土地基按大厚度湿陷性黄土地基加大处理范围增加防排水措施设计处理；要求换土垫层用素土或灰土分层压实，压实系数λC≥0.97，坑底距最高地下水位≥2 m，含水较大时先换填厚度≥0.5 m，粒径≤50 mm级配连续的水泥石灰砂卵石垫层振动碾实再用土或灰土分层用平碾压实；挤密桩孔直径D=0.4 m左右，间距S=等边三角形排列从基坑一边开始，间隔分批进行挤密，式中挤密后三孔间平均挤密系数：≥0.93，≥0.84，ρd0挤密前基底土的平均干密度（g/cm3），ρdmax击实试验确定的最大干密度（g/cm3），挤密孔内填素土灰土或水泥土，分层夯实要求压实系数λc≥0.97，孔底距地下最高水位≥2 m，孔底土含水较高时，可先填厚度≥0.5 m，粒径≤30 mm级配连续的水泥石灰砂卵石夯实后再分层填素土或灰土水泥土，桩顶上基底下满设一层厚度≥0.5 m、3∶7灰土垫层；换土垫层和孔内填土应在最佳含水率状态下施工，挤密桩成孔土适宜含水率12.4%～24%，低于12%应浸水增湿，高于24%时会出现缩孔应增设套管施工，环境要求减震降噪可采用静压成孔。

2.2 处理深度计算

基底下厚度＜15 m的湿陷性（Q41）黄土、震陷土采取抗震构造措施，不计算桩基震陷负摩阻力，湿陷量按总湿陷量计算，式中 δsi湿陷系数，δsi＜0.015 土层不计，β 修正系数，基底土层厚0～5 m，β=1.5，5～10 m，β=1.0，10 m 以下 β=β0，β0土质修正系数，hi土层厚；基底下厚度≥15 m的湿陷性黄土（震陷土（Q3、Q）4湿陷量按大厚度湿陷性黄土计算，总湿陷量式中 αi浸水系数，δzsi土自重湿陷系数，αi和 δzsi取值见表1。

表1 处理深度计算

处理后剩余湿陷量=总湿陷量-已处理土层湿陷量，桩基计算震陷土负摩阻力。

2.3 地基承载力计算

采用桩基在非自重湿陷性黄土场地，当自重湿陷量计算值Δzs≤50 mm时计入桩侧饱和状态土正摩阻力，在自重湿陷性黄土场地除不计正摩阻力外应扣除桩身湿陷土层负摩阻力，式中 μ=桩身周长（m），li桩长范围内 δzsi≥0.015 土层厚（m），qsi桩侧土平均负摩阻力特征值，当70 mm≤Δzs≤200 mm，灌注/预制桩 qsi=10/15 kPa，当 Δzs＞200 mm，灌注/预制桩qsi=15/20 kPa。桩基竖向承载力计算应满足a，式中Nk和Nkmax分别为标准组合桩顶竖向荷载和偏心最大竖向荷载，Ra为单桩竖向承载力特征值；当桩长范围内存在厚度大于15 m震陷土时，桩基竖向承载力尚应进行震前和震后组合验算；分别满足：震前：Nk≤Ra，Nkmax≤1.2Ra；震后：≤1.25Ra，NEKmax+Qgn≤1.5Ra，式中 Nk和 NEKmax分别为地震作用下桩顶按标准组合计算竖向荷载和偏心最大竖向荷载。震陷产生负摩阻力下拉荷载，式中Ls震陷新黄土层厚度，Ls≥20 m时取Ls=20 m，震陷土桩基平均负摩阻力特征值，其中震陷量计算值在50~100 mm之间，灌注桩=12 kPa，震陷量计算>100 mm，灌注桩=15 kPa，桩基 Ra按静载试验确定；采用换土垫层和挤密法整片处理的湿陷性黄土、震陷土地基承载力应根据现场原位测试确定的承载力特征值fak进行修正，计算时宽度不修正，深度修正系数取1。修正后地基承载力特征值 fa=fak+γm（d-1.5），式中 fak 处理后垫层或挤密桩顶地基承载力特征值，无试验资料一般土垫层、素土挤密桩fak≤180 kPa，且土垫层≤1.4倍处理前场地土地基承载力特征值，灰土垫层、灰土挤密桩fak≤250 kPa，且灰土垫层fak≤2倍处理前场地土地基承载力特征值，d自室外地坪算起的基础埋深（m），γm基底以上土的平均加权重度，电算选项nb=0，nd=1，fak和γm按试验结果填入。处理后垫层和挤密桩下存在地基承载力小于fak值的软弱下卧层时应按 ρz+ρcz≤faz进行验算，式中 ρz和 ρcz分别为标准组合荷载作用下卧层顶的附加压力（kPa）和处理后下卧层顶的自重压力，faz为下卧层顶按土类别和指标，经深度修正的地基承载力特征值，下卧层验算不满足应采取调整设计增加处理深度增大基础底面积重新验算直至满足要求。地基抗震计算时未处理软弱新黄土抗震承载力调整系数ξa=1，地基抗震承载力faE=fa。

3 防排水设计

黄土地基的变形稳定性和承载力高低与地基土含水量密切相关，应从做好场地和工程本身施工过程防排水几方面特别予以关注，相关要求应在设计文件中明确。

3.1 场地防排水

要求平地排水畅通，建筑防护距离内地表不积水，不设无可靠隔水措施的水池绿化洒水设施和直埋水管；坡地必须设符合防洪要求的截水沟、排导渠，建筑与护坡防护距离符合场地竖向设计和边坡安全要求；建筑四周场地7 m内排水坡度i≥0.02地面用不透水材料铺装，7 m外排水坡度i≥0.007，埋地水管水沟与建筑物距离≥按湿陷等级确定的最小防护距离并尽量明设，新建水渠与建筑距离在自重湿陷性场地不小于湿陷土层厚度3倍和25 m在非自重湿陷性场地≥12 m。

3.2 工程防排水

黄土工程地基不均匀沉降事故大部分是地面排水不畅管道漏水，雨水和管道地沟水渗入地基引起的，除做好场地排水外工程本身防排水也很重要。建筑周围安全防护距离内不得直埋，应采用地沟敷设水暖管道，安全防护距离外应采用设在人行道上埋深≥1.5 m设置刚性基础有保护作用的芯管直埋敷设，埋地段不留接头，接头一律设在检查井内。地沟下是已处理土层的，采用位于基础上的整体钢筋混凝土槽形底板砖壁地沟或钢筋混凝土地沟，采用桩基础地沟底是未处理的新黄土应采用整体钢筋混凝土地沟，地沟内净尺寸必须符合半通行检漏地沟要求，最小高度h≥1.2 m，最小宽度单侧安管不小于1.0 m，双侧安管不小于1.4 m，沟底排水坡度i≥0.02连续坡向室外6 m以外，地沟内暖气管在上，给水管居中排水管在下安装就近直接排出。管材：供暖主管选用无缝（SC）钢管，给水管应选用符合要求的铝塑复合（PAP）管，钢塑复合（SP）管，地沟和地下室内排水管应选用球墨铸铁管或不锈钢管，地漏选用水封高度≥50 mm的不锈钢材料，室内地沟在转折处或长度≤20 m无水地面设活动盖板检修口，室外地沟距建筑≥6 m设检查井，室内管道沿墙明设，室外管道在人行道1.5 m下敷设。防水材料室内外分别选用无毒高分子防水涂膜和土工布并连续设置。

3.3 施工防水

施工场地应高出周围场地，严禁雨水和施工用水排入地基土，施工临时水池浇料场应分别设在距离基坑12/25 m外，搅拌站距离基坑≥10 m，给水管取土坑距离基坑边在自重湿陷性黄土和非自重湿陷性黄土场地分别不小于7/10 m和12/25m，浇水材料堆放在距基坑边≥5 m处，基础上已开挖部分土满槽回填压实系数λC≥0.93。

4 结语

针对新黄土湿陷性、震陷性、软弱性危害，参考相关规范和最新研究成果明确湿陷性黄土饱和新黄土是软弱土，场地属抗震不利地段应采取包含地基基础在内的整体加强措施；提出新黄土地基土不处理不能直接作为基础持力层、条件许可场地基础应优先选用桩基础的设计思路；总结工程经验细化常用新黄土桩基础承载力计算和钢筋混凝土基础加强措施，换土垫层挤密桩地基处理设计控制指标，湿陷量计算处理深度，处理后复合地基承载力确定电算取值等地基基础设计具体问题，应用在工程设计中对明确新黄土地基处理方法、基础选型、优化地基基础设计计算提高工作效率，减少地基不均匀沉降变形事故保证建筑正常安全使用有一定作用。

[1]钱鸿缙.湿陷性黄土地基[M].北京：中国建筑工业出版社，1987.

[2]郑晏武.中国黄土的湿陷性[M].北京：地质出版社，1982.

[3]GB 50025—2004，湿陷性黄土地区建筑规范[S].

[4]DB 62/T25—3055—2011，建筑抗震设计规程[S].

[5]DB 62/T25—3060—2012，大厚度湿陷性黄土场地工程处理技术规程[S].