黄土地基的湿陷性对工程建设的影响及其处理方法

欧阳九发 罗晓锋 贺银峰 康林 邵华

摘 要： 针对黄土地基的湿陷性问题，可采用预浸水法、垫层法、强夯法、DDC桩挤密法、换填法来处理，得到更加密实、稳固、利于工程建设的地基。以此来保障黄土场地上的工程建设正常进行和顺利施工，确保建造完工后的安全性和实用性。

关键词： 湿陷性黄土;湿陷变形;地基处理

在我国，黄土分布面积广泛，多集中于西部地区。随着西部大开发战略的推进，西部工程建设正处于大力发展阶段，如铁路、地铁、高速公路、引水工程、输气工程等工程的建设，在这些工程的建设过程中，黄土地基的湿陷性很可能会给施工方带来许多麻烦。例如，在铁路的建设过程中，会碰到黄土隧道的开凿问题，若黄土地基处理不当，会发生湿陷变形，引发路面不均匀沉降，导致运输线路无法正常运行。由此可见，对黄土地基的处理是工程建设的前提，探索黄土地基的处理方法意义重大。

1 湿陷性黄土的工程特性

湿陷性黄土是一种特殊性质的土，具有土颗粒较均匀、孔隙发育、结构疏松、压缩性较低、强度较高、透水性强、抗水性弱、塑性较弱等物理特征。土颗粒较均匀、孔隙发育、结构疏松三大特征直接决定了湿陷性黄土透水性强的性质，也就说黄土地基的吸水能力较强，这会影响黄土地基的稳定性;压缩性较低、强度较高的特点导致普通机械压实的地基处理方法无法达到理想压实效果，增加了压实成本;抗水性弱的特点，使得湿陷性黄土在吸水后，强度急剧下降，原始结构会被破坏，发生湿陷变形。

2 黄土地基的湿陷性对工程建设的影响

黄土浸水会产生湿陷变形，由于变形量大、变形速度快、变形极不均匀等特点，会使基础产生大面积不均匀沉降的现象，导致湿陷性土层上承载的烟囱、塔台、信号塔、水塔等高耸建筑物严重倾斜，建筑物的墙面开裂，桩、柱、梁、杆等承重结构破坏，严重者会直接导致建筑物发生突然性垮塌，造成无法修复的毁坏以及人员伤亡。以下列举几个有关黄土地基的湿陷性对工程建设的典型影响：

（1）对桥梁的影响。黄土场地中修建的桥梁，其基礎多采用桩基，桩周黄土浸水会产生湿陷变形，桩的顶部受荷载后，湿陷变形会加剧，当湿陷变形沉降量大于桩基受上部荷载产生的沉降量时，桩周土层相对于桩侧向下位移，土对桩产生向下的负摩阻力，负摩阻力的方向与桩基对上部建筑的支撑方向相反，不但不能提供承载力，反而还会削弱承载力。当桥梁上的荷载较大时，桩基底部有可能发生相对滑移导致失稳，进而影响桥梁的安全性和实用性。

（2）对房屋的影响。在房屋建造前，先得打好地基，在黄土场地中，地基即是黄土及可能夹杂的岩块。在上部荷载和地表水、地下水的共同作用下，地基会产生湿陷变形，随时间增长，会导致基础发生大面积不均匀沉降，使得柱、梁等承重结构因受力不均匀而发生不同程度的变形破坏，最终导致房屋墙面开裂、整体倾斜，甚至倒塌。

（3）对高铁、地铁建设工程的影响。对于高铁而言，它的跨度长、运行速度快，如果铁轨下的黄土地基湿陷性严重，会使得铁轨两侧高度不一，影响高铁的正常运输，还可能导致安全事故的发生。对于地铁而言，它往往被建设于地下，有一定的深度，可能会穿过湿陷性黄土层，如果建设时，施工方没能对湿陷性黄土做有效处理，可能会出现隧道塌方，地基也可能会因为黄土的湿陷变形而形成形态、大小不一的凹陷，威胁着地铁的正常运行。

3 地基的处理方法

（1）预浸水法。该法适用于处理自重湿陷性严重的黄土地基，结合垫层法，可有效消除地面下6m以下黄土层的湿陷性。在黄土地基用于工程建设前，对地基做浸水处理，使地基土中湿度增高，一段时间后，一定深度内的湿陷性黄土层会完全暴露，这时利用土垫层的地基处理方法，把该深度内的湿陷性黄土层清理干净，再用素土或灰土分层压实填入，以此来消除上部土层的自重湿陷，减少浸水地基上受到的压力，提高地基的抗压强度，使之达到工程建设的要求。该法处理范围广、深度大，可消除自重湿陷危害，处理效果好。

（2）强夯法。该法适用于饱和度≦60%的黄土地基，可处理基础下3～9m的湿陷性土层。主要是利用强夯机的重锤从高处自由下落产生的巨大重力势能对黄土地基进行动力夯击，使地基达到密实效果。该法操作简单、方便、经济成本较低且对地基的压实效果明显。如文献《强夯法在高速公路路基中的应用》所述，针对某高速公路，基于地基主要是湿陷性黄土，固结性较差、承载能力低的特点，作者选取试验段，采用了强夯法处理地基，最终经检验评估证明，压实效果良好，路用性能优良。

（3）DDC桩挤密法。该法适用于挤密5～40米深的黄土地基，可处理各类不良地基，是近年来兴起的一项新技术。先通过钻机成孔，将填料注入孔内，然后结合强夯法，夯实土层，使得填料与周围土层挤密压缩而形成柱体，从而提高地基的承载力，消除地基的湿陷性。该法十分经济、应用范围广、效果显著。如文献《采用DDC桩处理湿陷性黄土地基》所述，作者单位利用建筑垃圾作为填料制成DDC桩来处理西安某住宅小区的黄土地基，实践证明，利用DDC桩来挤密地基，明显提高了地基的承载力、消除了地基的湿陷性。

（4）换填法。该法适用于湿陷性黄土厚度小、地形复杂、施工较困难、回填材料易取得的情况，用挖土机直接将原来的湿陷性黄土挖去，用强度较大、性能相对稳定、压缩性低的砾石、碎石、矿渣、灰土、素土、煤渣等易得材料分层压实充填，提高地基的密实度。如文献《灰土换填法在湿陷性黄土地基处理中的应用》所述，在太行山中段，修建山上水池的工程中，由于地基表层黄土大部分具有湿陷性，作者利用灰土作为回填材料对原地基进行换填，实践证明，采用灰土换填法，经济可行。

4 结论

黄土地基的湿陷性会对高速公路、铁路、地铁等重要建设工程造成巨大影响，严重地威胁着这些工程的正常运行，也会影响引水工程、输气工程这类大型工程建设，还会危害房屋、高层建筑的稳定性;采用预浸水法、垫层法、强夯法、DDC桩挤密法、换填法等措施来处理黄土地基，可有效消除黄土的湿陷性，得到密实度高的、符合工程建设要求的“新地基”。

参考文献：

[1]黄雪峰，陈正汉，哈双，等.大厚度自重湿陷性黄土场地湿陷变形特征的大型现场浸水试验研究.岩土工程学报，2006，28（3）：382-389.

[2]侯伟乐.强夯法在高速公路路基中的应用.华东公路，2019，06：93-95.

[3]翁丽蓉.灰土换填法在湿陷性黄土地基处理中的应用.铁道建筑，2004，07：55-56.

基金项目：  内蒙古自然科学基金项目（编号：2018LH04001）

作者简介： 欧阳九发（1998—），男，湖南永州人，本科在读。

通讯作者： 罗晓锋（1978—），男，教师。