湿陷性黄土地区岩土勘察中存在的问题及解决措施

王 杰，李 维，翟 洁

(1.浙江恒欣设计集团股份有限公司，浙江 嘉兴 314000；2.陕西省地下水保护与监测中心，陕西 西安 710003 )

1 湿陷性黄土简介及其性质

黄土是第四纪干旱半干旱气候条件下形成的一种特殊质土，分布在我国西北华北地区，面积约65万 km2。陕西北部与甘肃东部黄土厚度为100～200 m，其他地区一般为30～100 m。颗粒分布以粒径为0.075～0.005 mm的粉粒为主，占总质量的50%～75%。黄土地层一般可分为两大组：老黄土年代远，埋藏深，多经压密，一般不具有湿陷性，承载力较高。新黄土垂直节理发育，直立性强，但具多孔性，这种“蜂窝状”松散结构导致土体密度低，一般都具有湿陷性。因此有黄土的地方基本就有湿陷性黄土。

湿陷性黄土在一定环境条件下和一定受力范围内能保持其原有结构体系免遭破坏，同时表现出较高强度和低压缩性的特性。但随着在一定压力下且伴随着受水浸湿，颗粒间连接的胶结物破坏，“骨架”垮塌，土体下陷。

湿陷起始压力是计算黄土湿陷性的前提，它指湿陷性黄土浸水饱和，开始出现湿陷时的压力或外力，这些外力外力包括上覆土体自重和外部荷载对地基产生的压力和附加应力，当外力大于湿陷起始压力时，黄土才有可能发生湿陷。

按照压力的来源和大小不同，湿陷性分为自重湿陷性和非自重湿陷性。前者指黄土在其自重应力作用下受到水浸湿后发生湿陷；后者指在自重应力和附加应力的双重作用下黄土受到水浸湿后发生湿陷。

虽然黄土的湿陷性会造成工程质量问题甚至事故，但是湿陷变形后的土体反而更加密实，孔隙比减小，干密度增大。正是基于此，才产生了多种处理方法和可操作的的具体工程措施，使湿陷性黄土地基能够安全可靠的得以利用。

2 湿陷性黄土地区岩土勘察中存在的问题

黄土的浸水湿陷变形使得立于其上的建筑物或构筑物产生经常性的病害，轻者造成建筑物开裂，沉降，倾斜，严重者影响正常使用。湿陷性黄土地基产生质量事故的原因之一是在岩土勘察设计阶段基础工作不扎实，未能对客观实际做到准确详细的判断，提出的地基处理方案不切合实际。勘察过程中经常出现的问题归纳如下。

2.1 钻孔深度制定不恰当

钻孔深度过小，未穿透湿陷性土层。不能真正弄清土层厚度和分层，即使是室内实验数据准确无误，也仍会导致参数偏离实际，使后续地基承载力和沉降的计算结果失真。另外水的渗透是湿陷发生的必要条件，钻孔深应大于现有地表水、将来可能出现的渗漏水和地下管网排水下渗的可能深度。

有些地区的湿陷性黄土层较厚，设计钻孔深度过大必然增加工作量和难度，还可能会对地基土造成过度扰动或破坏，给以后工程建设使用带来安全隐患。当湿陷性黄土层较厚，地基的湿陷等级超过一定限值后，可以采用原位测试技术预估湿陷性极限深度，做到工程技术和节约资源的双满足。

2.2 黄土湿陷性测定及计算不精确

为了准确的测定黄土的湿陷性，按照工程实际应采用不同的方法，普通工程或简单工程采用室内压缩试验即可满足。重大的复杂的工程必要的时候应采用现场静载试验或试坑浸水试验，保证取得第一手资料。测定黄土的湿陷性时最关键的因素是试验压力的取值。要严格遵照《湿陷性黄土地区建筑标准》(GB50025-2018)中规定程序和数值要求进行试验和计算。

但是由于各种原因实际测试中的土样已经遭到扰动甚至破坏，得出的数据不能反应原状土的压缩特性，孔隙比、天然含水量、饱和度以及湿陷性系数本身就比较小，分布区间狭窄，这些参数失真就会得出错误湿陷程度，从而造成湿陷类型与地基湿陷等级误判。

一般来说，在西安地区孔隙比小于0.9时、天然含水量大于24%时或者液限大于30%，就不具有湿陷性或者湿陷性很弱。但是不少勘察报告中却判定具有中等甚至强烈湿陷性。

2.3 承载力计算内容偏重

湿陷性地基处理的目的首先是消除湿陷性，计算其天然状态承载力与变形指标没有工程实际意义。只有在少数情况下是为了提高其竖向承载力或者约束其横向变形。换言之，虽然经处理后地基承载力有所提高，但提高地基承载力并非主要目的。因此，工程设计人员要明白湿陷性地基处理的独特性，在勘察设计中分清主次矛盾，准确评定湿陷性和等级，制定处理措施，消除湿陷性后进行重新评价。

2.4 场地等级评价不一致

目前湿陷性地基勘察中对场地等级评价不尽准确。对抗震危害、水文地质条件，不良地质作用等认识不够。而评价结果差异主要体现在抗震设计方面，场地评价中大部分为Ⅲ类场地，少部分为Ⅱ类，相邻地块等级不同的现象时常出现。主要原因有：(1)勘察设计人员对《建筑抗震设计规范》(GB50011)学习不够透彻，对相关地震知识认识模糊，对地震烈度、等级，设计加速度等概念一知半解；(2)波速测试钻孔深度不够，覆盖层厚度确定未遵循规范要求；(3)剪切波速测量精度低，计算出来的等效剪切波速在 250 m/s 这个分界点左右集中分布，可判Ⅱ类可判Ⅲ类，影响了测试成果的可靠性；(4)对液化性认识不足，场地液化计算数据失真。

2.5 桩基设计参数不准确

当湿陷性黄土厚度较大可以采用桩基础。但有些工程勘察案例中，对未作地基处理的湿陷性黄土场直接进行桩基础设计，往往未严格按照标准要求，忽视自重湿陷性黄土场地的桩侧负摩阻力，导致工程建成后桩基沉降超过允许范围，承载力降低。有些案例进行地基处理消除湿陷性后，未能精确计算处理后桩周侧摩阻力的提高，反而推荐采用端承摩擦桩，不能充分发挥侧摩阻力对荷载的分担作用。前者容易造成工程质量事故，后者则造成材料浪费和不经济。

2.6 勘察报告编制不规范

(1)编制深度不够，不能严格遵照《房屋建筑和市政基础设施工程勘察文件编制深度规定》(2020年版)的要求编写，无法为设计和施工提供充足而客观的依据。

(2)由于外业工作存在缺位、缺量、缺项或缺陷，导致各项测试指标的统计不满足勘察规范要求，指标统计的参数或数据不全，勘察报告内容贫乏，数据支撑不足，难以准确分析判断试验指标的可靠性。

(3)勘察报告评价与结论针对性不强，定性评价多，而定量评价少。只针对整个场地提供基础设计参数，提供笼统含糊的评价和建议，不能对具体建筑所处的工程地质条件进行精准分析，把本职工作推给结构设计人员。

(4)报告结构不完善，缺少附件、缺少图件、缺少原始资料，试验报告签字盖章不正规；格式上千篇一律，死板套用固有程式，缺乏不同场地不同建筑的独特性针对性。行文上低级的语法文法错误层出不穷，错字连篇，不知所云，在报告审查中往往给专家带来不良情绪，影响审查进度。

3 解决措施

3.1 根据客观实际制定勘察方案

(1)合理划分黄土的类型。首先要从年代、成因等宏观角度查清湿陷性黄土的分布范围及结构类型，并据此初步确定其工程地质特性与湿陷特性。

(2)收集必要的前人成果。确定场地所处的地貌单元和水文地质条件；根据平面布置图、建筑物类别和预估荷载等进行必要的工程测量，收集已有邻近工程的岩土勘察资料并进行批判性分析研究，合理参考利用。

(3)勘探点的布置应合理。勘探点必须覆盖场地内各类地貌单元和重要位置，其间距应按规范中规定的最小值确定，一般宽度不应大于12 m，单排布置；否则双排布置。勘探深度应满足相关勘察、地基及桩基规范要求。

3.2 勘察取样及试验

黄土的湿陷性随着其埋藏深度变化而变，只有在查清不同深度湿陷性变化的基础之上，才能确定最大湿陷厚度并计算出该场地黄土的最大湿陷量。 因此在勘察时一定要分层取样。

湿陷性地区勘察过程中切忌对土样进行扰动，薄壁取土器要正确使用和操作，确保取样质量，才能保证各项参数将实际的土质情况正确反映出来，进而获取能反映客观实际的有关系数，并为后期工程设计提供可靠依据。

3.3 重视室内试验

黄土室内试验的特点是：土样水样试件多，土质情况复杂，试样易受扰动破坏，试验指标多、数值较小，容易导致误差产生，数据多，整理起来耗时耗力，因此对试验操作人员能力和仪器的精确度要求十分严格。试验室要配备专业性较强的人员并经常组织学习、技能培训。定期检查试验所需的各类仪器设备，做好检修、计量校正和更新换代。

在测定湿陷性时一般采用简便易行的单线法。该法在土样天然湿度下逐级加荷，沉降稳定后浸水饱和，比较贴近地基的受力实际状况。如果全部采用单线法试验确有困难时，也可采用双线法。

3.4 准确分析地基处理厚度

湿陷性黄土地区实施地基处理的时应综合考虑处理厚度问题，自重型湿陷性黄土地基湿陷量通常不仅形成于压缩层，还会延伸到压缩层以下的土体，在有些情况下压缩层以下的湿陷量会占到总湿陷量的50%以上。非自重湿陷性黄土地基湿陷亮一般不会超出压缩层范围。因此，如果经济技术评价允许，处理厚度可以覆盖所有湿陷量范围内的土层。

当然，如果只消除部分湿陷量，其处理厚度必须要根据场地复杂成都、建筑物使用功能、基础设计形式等因素确定，按不同深度分别计算相应沉降量，提出不同处理方案，并进行对比选择。

3.5 勘察成果完善和报告编写

勘察成果是勘察工作的最直观最集中体现，它应为地基处理、地基基础设计、基坑开挖和支护、边坡设计等方案提供所有需要的水土的物理力学指标；保证地基基础满足上部荷载和变形要求；对湿陷性黄土场地，重点要根据湿陷程度、湿陷级别提供消除湿陷性处理措施。岩土勘察设计人员一定要从各方面提高自身素养，提高报告编制水平。

4 结语

湿陷性黄土地区的岩土勘察工作是项目建设全过程的一项基础性工作，涉及到工程建设的质量、费用、工期、安全、经济等方方面面。勘察过程包含着一系列相互联系相互制约的环节：场地选择、原始资料取得、现场及室内试验、试验数据整理、方案设计与比选、报告编制与审查。任意一项都是前项工作的总结和集成，同时也是后续工作的基础和依据。抓好每一个关键环节，勇于解决遇到的各种问题，湿陷性黄土地区的岩土勘察工作会越来越好。