湿陷性黄土地区岩土工程勘察中存在的问题及解决措施

路少山 任睿祺 彭阿丽

山西冶金岩土工程勘察有限公司 山西 太原 030032

引言

在我国西北和黄河中部地区，湿陷性黄土以粉土为主，同时工程地质条件较复杂，黄土的湿陷变形成为工程建设必须解决的首要问题。干燥的黄土因其独特的结构特点，强度较高，力学性能良好；遇水浸泡后发生湿陷变形，易引起地表建筑物不均匀的沉降，从而影响建筑的正常使用，带来巨大的经济损失，如何有效地预防和减小黄土湿陷变形对建筑的影响，一直是施工人员所面临的一个重大课题。

1 湿陷性黄土地区岩土工程调查的重点

1.1 对于黄土土层成因的判断

黄土是一种富含碳酸岩类的特殊土壤，其垂直节理发育，力学性能较好。由于原生黄土常年受到大风和水流的侵蚀搬运，从而产生了所谓的“次生黄土”。“次生黄土”的力学性能较差。在实际的工程野外调查中，必须先确定该地区的地形构造情况，然后才能正确识别本区的黄土的成因（图1）。另外，在野外调查的时候，也要注意到原有荷载因素、地下水位等外界环境因素对湿陷性黄土的影响。

图1 湿陷性黄土地区次生黄土剖图

1.2 勘察取样和测试

有关专业人员对黄土进行采样时，应使用专业工具采集样品。另外，对于一些特殊区域或者是地质条件比较复杂的地方，还需要根据现场实际情况采取不同的措施方法进行采样测试，保证满足当前工程建设要求。同时，未实施具体项目前，还应有效保护工程勘察点的原有环境，减少对地基土的扰动，保证勘察取样和测试的科学性和准确性。在后续的工作过程中，勘察人员可根据区域内湿陷性黄土的力学性质，对项目地基处理提供合理有效的建议，为后续项目工程设计工作提供数据上的保证。

1.3 对地基厚度的处理进行剖析

在湿陷性黄土地区，有关专业人士应在项目实施前，对项目区周边地质环境情况作详尽现场调查，并依据科学、准确的勘察数据来制定相应的设计方案和施工方案。黄土地区的地基，应针对黄土的厚度、湿陷情况作细致的调查，同时根据持力层情况来确定地基类型、埋置深度等，并结合具体地质情况来制定相应的处理方案和施工方法。这样才能保证湿陷性黄土地区地基设计与施工能合理、有效、经济地进行。

2 湿陷性黄土地区岩土勘察问题

2.1 钻孔深度布置不当

钻孔的深度过浅，无法穿透湿陷性黄土。在勘探阶段，须对该项目区内湿陷性黄土的影响因子进行全面的分析，并结合区域黄土湿陷厚度，方能做出准确的判断。由于场地内湿陷性黄土平面分布不均，局部地区的湿陷性黄土较薄，设计的孔深较大，不仅增加了施工的工作量，增加了施工的成本，还会对地基土产生过度的扰动和破坏，从而给后期的施工带来不利影响。

2.2 地基处理方案的建议意见

由于地质环境条件和工程建设要求的制约，天然地基承载力无法达到设计的要求。如果仅对湿陷性黄土地基采取相应的加固措施，提高地基土的承载力，而未对地基土的湿陷性进行消除。地基土受水浸湿后，黄土结构破坏，进而产生湿陷变形；在上部荷载作用，地基发生沉降变形，进而造成建筑物倾斜或破坏。也就是说，虽然经过处理的地基承载力提高了，但是增加地基承载力并不是该地基处理的首要目标。如果不对黄土地基的湿陷性做出正确评定并采取适当措施进行处理，就有可能导致建筑物出现严重病害，影响建筑物的正常使用，甚至危及人身安全。所以，工程设计人员应该明晰黄土地基处理的独特性和重要性，对黄土湿陷性及其等级进行准确评估；选用合理的地基处理方式，消除黄土湿陷性，确保地基承载力满足设计要求。

2.3 桩基的设计参数不准

在黄土地区部分项目实践中，仅采取桩基础的建筑物，由于未充分考虑黄土的湿陷变形，造成桩基础沉降量超过设计允许程度。勘察设计人员，未严格按相关规范评定场地的湿陷类型和地基土的湿陷等级，提供桩基参数时忽略了自重湿陷性场地黄土桩侧阻力为负摩阻力。桩基的设计参数出现了偏差，从而造成项目落成后桩基下沉超过设计允许程度，而承载力显著降低[1]。此外，在一些例子中，尽管实施了桩加固，从而减少了湿陷性的影响，但却不能很准确地测算和分析桩周侧摩阻力的作用，不能很好地使用桩分摊上部荷载作用。

2.4 勘察报告的编写不够规范

①由于野外工作不充分，研究数据有缺少或者有瑕疵，导致各项指标的统计不符合勘察规范统计要求，指标中的参数或者资料不全，调查资料匮乏，难以准确地分析和判定各项试验指标的可信度。②勘察报告中的结论不够明确，以定性为主，很难量化。仅提供了工程现场最基本的设计参考，提供模糊的勘察结论和建议，而没有对具体工程所在的地区工程地质状况作出准确的评估。③勘察报告的章节结构并不完整，缺失地形图、平面图件，原始资料遗漏，且报告签名和印章不规范；在报告内容结构上也一成不变，死板硬套地按照原来的报告模板，而没有关于相关地方工程独特特点的研究。

3 湿陷性黄土地区岩土勘察解决办法

3.1 依据客观实际，编制勘察方案

①对黄土类型进行了合理分区。通过现场踏勘，了解该项目区地质环境特征及其影响因素。明确黄土时代、成因，查明湿陷性黄土展布范围和结构类型，同时要与其他相邻建筑物相协调，尽量使各勘探点间相互平行或交叉[2]。②收集了先前的研究成果。探井钻孔个数和深度适当根据实际情况调整，可节约投入。明确了现场所在地的主要地形要素和水文地质情况；并依据平面布置地形图、建筑类型和预计载荷等因素开展了必要的施工现场勘测，收集了现有的相邻建设项目的地质研究数据，开展了批判性的大数据分析工作，并对其结果作出了合理的参考。③勘查点要合理布局。勘探点须涵盖现场的各种地貌单元及其重要部位，勘探点之间的距离要以规范规定为准。勘探深度要符合现行有关规范要求。

3.2 勘察取样和测试

由于受到自然条件等因素影响，土层分布并不均匀，存在着许多夹层及透镜体。同时黄土地基的湿陷等级因基础埋置深度的不同而异，必须根据不同的基础埋置深度特征，确定其地基下黄土湿陷厚度。所以，勘察中必须按一定间距分层取样。同时，为了准确评价地基土性质及预测地基变形趋势，必须掌握好原状土样的采取、饱和土中含水量以及地下水位埋深等重要因素。在湿陷性黄土地区进行采取原装样时，要尽量减少对土样品的扰动，对采样器的使用和操作要做到准确，采样的品质要符合土层的真实状况；从而得出符合场地实际情况的各项指标，为后期的施工设计提供准确数据奠定基础。

3.3 注重室内试验

在实验室条件下，黄土的实验容易出现的问题如下：土样水分含量高；土样条件复杂，易于被干扰；测量结果少，结果误差大；数据庞大，数据处理困难。为此，应强化实验工艺的监控，以保证实验的精度和可靠性[3]。实验室要有专职员工，并定期进行技术培训；对各类试验所需的各类仪表和设备进行常规检验，做好修理、计量校正和更换工作；针对某些特定土样的试验，采用多种方法进行比较，得到较准确的结果。在测量湿陷性时，常用简便的双线法测量方法。这种试验是将样品放在自然湿度条件下，逐步加载，加至最后一级压力，下沉稳定后，试样浸水饱和，从而使其处于完全的饱和状态，附加下沉稳定后，试验终止。对各种土样进行的大量的室内试验，通过统计，可以得到较为精确的结果。

3.4 对地基处理的厚度进行精确分析

在湿陷性黄土区域，地基设计时必须充分考虑到应地基处理的黄土厚度。因自重湿陷性黄土地基一般不只在主要压缩土层中存在湿陷，在压缩层下面的黄土中也存在湿陷，浸水后，黄土会产生的湿陷。由于场地条件、施工方法、施工技术等原因，目前对自重湿陷性地基的地基沉降计算十分复杂。非自重湿陷的黄土地基，其湿陷深度通常都不超过主要压缩层。但在实际施工中，经常会出现不符合规范和施工条件的情况，导致部分治理措施不能奏效或收效甚微[4]。所以，在满足技术和经济情况下，可以将处理的厚度完全涵盖在适当含水率范围内的黄土层，充分考虑场地黄土的湿陷性。根据施工现场的复杂程度、建筑物的使用功能、地基基础设计、不同的地基埋置深度，提出相应的地基处理方法，并进行比较和选择。

3.5 勘察成果的完善及报告的编制

勘察成果是勘察工作的最直观、最集中体现，为进行地基处理、地基设计、基坑开挖与支护、边坡设计和其他方案提供了翔实的物理力学指标。因此，勘察人员应按相应的规范方法进行岩土工程分析及评价，同时还应了解区域地质情况，特别是项目区工程地质条件，对项目区给予准确的评价结论。对于湿陷性黄土场地而言，应查明湿陷性黄土场地的湿陷类型、地基湿陷等级，并给出满足规范要求的消除或减小湿陷量的地基处理方法。因此，在实际工程中，应加强岩土勘察质量管理；岩土勘察设计人员必须全方位提升自身的素养，同时改进报告编制的能力。

4 结束语

综上所述，湿陷性黄土具有平面分布不均、结构疏松等特点，当被水淋湿时，它的结构将很快被损坏，因而发生不均匀沉降。因此黄土作为地基土，易受水影响，极易发生不均匀沉陷变形，导致建筑物出现倾斜和倒塌现象。在易积水黄土地段，工程建设前期进行勘察时，要对其成因及构造进行研究，以防止工程建设中明显的不均匀沉降，同时根据实际情况采取针对性的地基处理方法和有效的防水措施。