湿陷性黄土地基处理方法研究

朱亚平

（大同煤矿集团设计研究有限责任公司 山西大同 037003）

黄土是最新的地质时期（距今约200万年左右的第四纪时期）形成的土状堆积物，所以其性质比较疏松、特殊。典型的黄土为黄灰色或棕黄色的尘土和粉沙细粒组成，质地均匀，用手搓之易成粉末，含多量钙质或黄土结核，多孔隙，有显著的垂直节理，无层理，在干燥时较坚硬，易被流水浸湿，通常容易剥落和遭受侵蚀，甚至发生坍陷。黄土作为地基用于各类建筑工程中已有漫长的历史，如果对黄土的特性不了解，往往会给工程带来严重的损失和破坏。黄土按湿陷性分类：①湿陷性；②非湿陷性，本文主要对湿陷性黄土地基处理作论述。

湿陷性黄土是一种特殊性质的土，其土质较均匀、结构疏松、孔隙发育。在未受水浸湿时，一般强度较高，压缩性较小。当在一定压力下受水浸湿，土结构会迅速破坏，产生较大附加下沉，强度迅速降低。当地基的湿陷变形、压缩变形或承载力不能满足设计要求时，应针对不同土质条件和建筑物的类别，在地基压缩层内或湿陷性黄土层内采取处理措施。湿陷性黄土地基处理方法主要包括以下几种：

1 夯实法

用夯击、振动或碾压的手段使地表一定深度的土层达到密实状态的方法。经常采用的有：重锤表层夯实法、强夯法。

（1）重锤表层夯实法是用起重机械将大于2t的重锤吊至大于4m的高度使其自由下落，利用重锤下落的冲击来夯实地基浅层土体，适用于地下水位低于地表0.8m以上的湿陷性黄土。

（2）强夯法是用起重机械将10～40t的重锤提升至10～40m高处使其自由下落，依靠强大的夯击能和冲击波作用夯实土层，适用于地下水位以上，局部或整片处理，饱和度≤60%的湿陷性黄土；可处理湿陷性黄土的厚度为3～12m。

2 垫层法

垫层法是先将基础以下的湿陷性黄土部分或全部挖除，然后用粉土或灰土分层夯实做为地基的持力层，以便消除地基的部分或全部湿陷量，并可减小地基的压缩变形，提高地基承载力。当仅要求消除基底下0.5～3m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。垫层的设计主要包括垫层的厚度、宽度、夯实后的压实系数和承载力设计值的确定等方面。垫层设计的原则是既要满足建筑物对地基变形及稳定的要求，又要符合经济合理的要求。同时，还要考虑以下几方面的问题：

2.1 换填垫层的厚度

甲类建筑消除地基全部湿陷量的处理厚度，应符合下列要求：

（1）在非自重湿陷性黄土场地，应将基础底面以下附加压力与上覆土的饱和自重压力之和大于湿陷起始压力的所有土层进行处理，或处理至地基压缩层的深度止。

（2）在自重湿陷性黄土场地，应处理基础底面以下的全部湿陷性黄土层。

乙类建筑消除地基部分湿陷量的最小处理厚度，应符合下列要求：

（1）在非自重湿陷性黄土场地，不应小于地基压缩层深度的2/3，且下部未处理湿陷性黄土层的湿陷起始压力值不应小于100kPa。

（2）在自重湿陷性黄土场地，不应小于湿陷性土层深度的2/3，且下部未处理湿陷性黄土层的剩余湿陷量不应大于150mm。

（3）如基础宽度大或湿陷性黄土层厚度大，处理地基压缩层深度的2/3或全部湿陷性黄土层深度的2/3确有困难时，在建筑物范围内应采用整片处理。其处理厚度：在非自重湿陷性黄土场地不应小于4m，且下部未处理湿陷性黄土层的湿陷起始压力值不宜小于100kPa；在自重湿陷性黄土场地不应小于6m，且下部未处理湿陷性黄土层的剩余湿陷量不宜大于150mm。

丙类建筑消除地基部分湿陷量的最小处理厚度，应符合下列要求：

（1）当地基湿陷等级为Ⅰ级时：对单层建筑可不处理地基；对多层建筑，地基处理厚度不应小于1m，且下部未处理湿陷性黄土层的湿陷起始压力值不宜小于100kPa。

（2）当地基湿陷等级为Ⅱ级时：在非自重湿陷性黄土场地，对单层建筑，地基处理厚度不应小于1m，且下部未处理湿陷性黄土层的湿陷起始压力值不宜小于80kPa；对多层建筑，地基处理厚度不宜小于2m，且下部未处理湿陷性黄土层的湿陷起始压力值不宜小于100kPa；在自重湿陷性黄土场地，地基处理厚度不应小于2.50m，且下部未处理湿陷性黄土层的剩余湿陷量，不应大于200mm。

（3）当地基湿陷等级为Ⅲ级或Ⅳ级时，对多层建筑宜采用整片处理，地基处理厚度分别不应小于3m或4m，且下部未处理湿陷性黄土层的剩余湿陷量，单层及多层建筑均不应大于200mm。

2.2 垫层的处理宽度超出基础底边的宽度

L≥z·tanθ°

式中：L——垫层超出基础底边的宽度（m）；

z——基础底面下垫层的厚度（m）；

b——矩形或条形基础底面的宽度（m）。

表1 压力扩散角θ（°）

当z/b<0.25，除灰土取θ=28°外，其余材料取θ=0°，必要时宜由试验确定。

当0.25

整片垫层的平面处理范围，每边超出建筑物外墙基础外缘的宽度，不应小于垫层的厚度，即并不应小于2m。

3 挤密法

挤密法是利用形成桩孔时的侧向挤压作用挤压桩间土，然后用素土或灰土将桩孔分层夯填密实。适用于地下水位以上，饱和度≤65%的湿陷性黄土；可处理湿陷性黄土的厚度为5～15m。处理后的地基承载力一般提高50～100%。

4 预浸水法

预浸水法是利用黄土侵水产生湿陷的特点，在建筑物施工前预先对湿陷性黄土场地大面积浸水，使土体产生自重湿陷，达到消除深层黄土湿陷的目的。

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。由于浸水时场地周围地表下沉开裂，并容易造成“跑水”穿洞，影响建筑物的安全，所以空旷的新建地区较为适用。浸水前宜通过现场试坑浸水试验确定浸水时间、耗水量和湿陷量等。

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的平均湿陷量小于1mm/d。

地基预浸水结束后，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，并应采用垫层或其他方法处理上部湿陷性黄土层。

总之湿陷性黄土地基处理的方法很多，因地制宜，根据地基土质和建筑物重要性，对地基处理选用相应的处理方法。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、类别等重要地质参数，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。最后选择一个最合适的地基处理方法，经过优化设计后，确保满足处理后的地基具有足够的承载力和变形条件的要求。本文论证了湿陷性黄土地基常用处理方法的选用原则、适用范围、可能处理深度及效果，同时对各处理方法应注意事项和可能带来的负面作用等也进行了概述，这为工程湿陷性场地地基处理方案的选型论证及实施提供了技术支持。

[1]《湿陷性黄土地区建筑规范》（GB 50025-2004）.

[2]《建筑地基处理技术规范》（JGJ 79-2002）.

[3]裴章勤，刘卫东．湿陷性黄土地基处理[M]．中国建筑工业出版社，1992．

[4]汪国烈，李新怀．大厚度湿陷性黄土的工程处置[C]．西部开发中的岩土工程问题（岩土工程系列学术研讨会之九论文集）.上海：同济大学出版社，2005．