市政工程湿陷性黄土地基处理方法探讨

薛敏

（太原市政建设集团有限公司，山西 太原 030000）

0 引言

与硬土结构相比，湿陷性黄土具有较强的特殊性，在重力效应以及附加压力的影响下，其内部的脆弱结构很容易会发生被破坏或者是变形的情况。在我国黄土资源中，有关湿陷性黄土占据的实际面积达到了整体的60%～70%，因而，施工单位在开展工程施工与建设的过程中，经常会在湿陷性黄土环境下进行项目内容[1]。为了降低因湿陷性黄土所带来的不利影响，施工单位在工程修建的过程中，需要结合土类特性加以分析，考虑到地基的处理要求进行方案的设计，以此来降低湿陷现象所带来的不利影响，加强整体施工的安全和可靠度，为以后的施工打下坚实的基础，并满足施工单位自身的经济建设需要。

1 湿陷性黄土概述

我国湿陷性黄土分布范围较广，大约占我国黄土面积4.9%，主要集中在陕北、晋西、河南、陇东、冀北等地区。山西省内黄土分布面积较广，黄土面积高达3.5km2，占山西省全省面积的22.4%，而山西的湿陷性黄土面积占比较大且分布不均匀，严重影响城市的建设和发展。湿陷性黄土与一般的黄土不同，它是一种非饱和、大孔径、压缩性小、强度较高，但是遇水浸湿时强度会出现明显降低的黄土，具有在一定的自重或压力作用下遇水变形的特征。因此，在湿陷性黄土地区修建市政道路时，为防止湿陷性黄土地基遇水变形，必须进行地基处理，尽可能消除土体的湿陷性，满足地基承载力要求。因地基湿陷性厚度及严重程度分布不均，地基处理方法也随之不同[2]。湿陷性黄土如图1 所示。

图1 湿陷性黄土

2 湿陷性黄土的特性

2.1 湿陷性

湿陷性黄土含有或多或少容易溶解的盐水成分，如果这些湿地受到土壤水的破坏并与水接触，可以在短时间内解决。在这种情况下，黄土颗粒和颗粒之间的协作力会因熔化而减弱，从而不可挽回地破坏了原本保证稳定的土壤。后来，对于受到攻击的地面物品，以相对较慢的速度保存部分，直到基础地面物品接触结束下降趋势。在这种情况下，带有底层土壤颗粒的现有沉积层会产生较大的拉力，产生的拉力大于自身的重力，而是由黄色土壤中较宽松的拉力所驱动，结构显示出黄蜂的特性[3]。在此基础上，地表水侵入的可能性增加，进而增加了黄土内部的孔，随着时间的推移孔越来越大，必然导致变形问题降低，即水分敏感特性。如果受影响的工作人员在工程过程中未能在规定的时间内采取有效措施处理潮湿的黄色地基，湿度可能会影响基本要素，从而可能导致降雨等问题，从而对以后项目的性能和安全性产生重大影响。

2.2 扩张与收缩

在水流中，湿陷性土层的内部结构会延伸到正常状态之外。同样，湿陷性的内部结构会随着水的枯竭而进一步收缩。由于膨胀和收缩的影响，黄色表面和内部出现了许多裂缝，而这些裂缝又具有相应的应变特性，从而部分阻碍了建筑工程。

2.3 灵敏度

一般情况下，为保证湿陷性黄土路基的压实质量，取值范围为-2%～0%。土壤含水量控制在5%以内。在此基础上，湿陷性黄土对含水量的波动很敏感。若含水量超过控制标准，则湿陷性黄土翻土。但若含水量低于控制标准，则受土壤干燥影响，会产生扬尘。

3 湿陷性黄土地基处理措施

3.1 测量放样与桩位布设

在施工前完成清表或将挖方范围内土方挖至水泥土桩设计顶标高，采用平地机进行整平，并进行洒水碾压。之后，要结合设计图纸及施工方案，对路基的中桩、边桩以及断面桩等实际位置进行明确，但要与路中心保持相应的距离，方便设置路线控制桩。并按照设计图纸要求进行布桩。结合设计方案，在对桩位进行布置的时候，要以正三角形方式来布置，桩间距0.8m，进行布桩的时候，要用白水泥进行标记，还要对桩位进行编号。在水泥土挤密桩工艺施工的过程中，需要通过3 个阶段流水作业，其主要包含施工准备、施工与现场压实、整平3 个阶段[4]。准备阶段要求同施工条件，施工阶段为桩机就位、钻孔、成孔、水泥土拌制、填料、压实、压实度检测，最后为现场压实与整平阶段。在本工程案例中，其水泥土挤密桩适用在湿陷性黄土层厚度大于3m路段的桥梁台背及过渡段。

3.2 换填垫层法

倘若施工单位发现施工区所具备的土壤满足软弱土的标准，传统的施工工艺无法对整个地基结构进行强度的提升与调整时，便要考虑到换填垫层法，以此来降低地基结构出现变形的情况。在开展换填垫层法的过程中，施工人员会先在固定区域内完成土壤的抠挖，并选用具有高密度、高强度、低空隙且稳定性较强的材料进行回填工作，进而来确保整个区域的土壤承载力能够满足施工建设需求。通常情况下，有关换填垫层法会被应用在冻胀土、湿陷性土或者是淤泥环境方面，有着良好的应用价值，在成本管控与工程质量方面也能够起到积极的作用。不过，施工单位需要注意的是，倘若整个地基区域能够满足荷载承受需求，则需要放弃换填垫层法的选项，避免造成不必要的经济支出以及风险影响[5]。换填垫层法大多是以局部或是整片施工为主所起到的作用如下所示：①通常情况下，通过对换填垫层法的应用，能够有效减少湿陷量，避免地基结构稳定性受到较为不利的影响。②地基土所具备的压缩特性以及渗透性在换填垫层法的应用下得到了有效地控制。③利用换填垫层法，能够极大程度上降低外在附加应力所产生的破坏与影响，避免地基结构的稳定性发生改变。④防水性提升是换填垫层法的一大作用，施工单位在进行工程操作的过程中，可以根据土垫层的实际情况进行操作，隔绝潮湿环境的同时，还能够起到降低湿陷性影响的作用。

3.3 成孔过程及方法

开展土层成孔冲击的过程中，一般是采用履带式打桩机来实施反复的冲击，同时，这个过程中，其孔深和孔径要保障与设计及相关规范要求相符。在施工的时候，要按照先外排后里排的顺序，并且同排内需要间隔一到两个孔，防止因振动挤压等，使得相邻孔发生塌孔等现象。桩尖进入土层时，要对其进行低锤轻击，在桩尖进入土层1～2m 时，再应用预先设计好的速度和落距进行锤击，一直到设计的深度。在进行水泥土挤密桩加固的时候，其宽度会随着路基变化而发生变化，特别是两段交叉的地方，一定保障不应出现错台，而且其桩顶标高可以不在同一平面上，但是桩底标高的时候，一定要在同一个倾斜面上。桩机就位之后，要加强其稳固性，然后要把桩管给吊起来，同时使其对准桩位，之后放下的过程中要缓慢的将其放下来，桩管、桩尖、桩锤一定要在同一条垂线上。在成孔的过程中，要使用柴油锤来进行锤击，而且，还要在其表面位置做好相应的标记，对其深度进行合理控制，管桩直径要与设计有关要求相符合。桩孔参数控制：设计过程中要保证桩顶密实度，而且，在穿透湿陷土层的时候，要与设计图纸结合，同时要用地基土质和成孔方法[6]。在本工程项目中，桩间距设计的距离为80cm，在进行布置的时候，按照等边三角形来进行布置。在回填夯实的时候，利用水泥来进行回填夯实，而且压实的系数λo 不应小于重型标准的0.9。当水泥土施工完成以后，要使用压路机将桩头碾压密实，而且，还要在其上铺垫40cm 厚8%水泥土层，同时为了保障水泥土层不受到破坏，在水泥土层施工完成之后，还要将30cm 厚土层铺在上面。

3.4 夯扩挤密水泥土桩

湿陷性黄土泛指饱和的结构不稳定的黄色土壤，土壤在重力作用下，或由自身及外加荷载联合引起的土壤在水中发生的结构损坏而发生显著附加变形的土称为湿陷性土，属于特殊土。土的这种特性，会对结构物带来不同程度的危害。从特性上来讲，夯扩挤密水泥土桩技术中，一般是以半刚性桩为主，在施工过程中，大多是以柱锤夯扩机作为主要设备，以此来完成相应的成孔工作以及夯实工作。作业中，需要由人员对土层进行导入处理，再利用重量在1.5～5t 的重锤，实现对孔内底层的夯击工作，等到完成湿陷性土层的穿透工作后，再根据相关需求实现填料管理，以此来满足后续的施工要求。通常情况下，有关桩体材料中所设计到的材料，则是以干粉水泥和土进行搅拌，确保水泥土桩能够有效应用[7]。而后，在进行施工作业中，则要利用细长锤来对夯走进行反复施工，使得孔底的稳定性与安全性得以满足预期要求。倘若桩结构所处的区域为非湿陷性土层，则是需要利用上部结构完成挤密作业，以此来降低湿陷性黄土层所产生的消极影响，使得桩结构下部区域能够具有较强的承载力，满足持力层的各方面需求，进而来降低地基土变形所带来的不利影响。

3.5 检测

按评定标准规定的频率对桩高程、桩长、桩径、桩间距、竖直度、压实度、桩孔位置等项目进行旁站和抽检。针对一些不合格的项目，一定要返工进行处理，项目如果达不到相关标准，则不能进行下一道工序施工。施工完成之后，要对2%桩体压实度情况实施检测，而且桩体的竖直度不可以大于1.5%桩长。还会检查孔位置、桩直径和垂直挠曲。桩的中心位置偏差不得大于竖梃间距值的5%，且不得大于5cm，垂直偏差必须小于1.5%。对于锥坑，桩直径的值范围为正方形和矩形。对于冲击方法，桩直径不得大于设定5cm，桩深不得小于施工深度30cm[8]。经过对检验后，及时进行补充，以避免雨水侵蚀。此外，还需要进行抽样检查，根据规范，必须在24h 内进行。在抽样检查中，抽样将精度的2%，通常是桩长、外观、桩直径等。检查桩体是否有大于设计要求的采样，平均干密度和采样填方系数是否大于设计要求。湿度系数δs＜0.015，显示桩与洞之间可见水泥降水湿度的室内装修后，吸湿性证明为0~0.3m，表明湿度已消除。

3.6 施工过程中的缩颈处理

土层中的含水量比较高的情况下，或者其在软弱土层的时候，在进行拔管和爆扩之后，通常情况下，孔中会出现缩颈问题，并且这种问题一旦发生，会使得桩孔面积减小，这样夯锤就无法落下，而且中途填料的时候会出现堵塞问题[9]。当出现缩颈问题的时候，一定要加以重视，认真处理，如果缩颈问题不严重，这个时候可以将孔壁凸出的地方给铲去。当比较严重的情况下，需要利用复打的方法来解决，主要是在孔内填入适当的石灰块，在停一段时间之后，再次打入桩管，这个时候会吸收掉土中的水分，在进行重复几次之后，存在的缩颈问题就会得到有效解决。桩管打入的过程中，一定保证垂直的打入，如果打入的时候出现倾斜现象，这样就会导致土层存在不均匀现象，而且拔出的时候也比较困难，倾斜率一般不要超过1.5%。

4 结语

市政工程建设过程中要想最大程度消除黄土地基的湿陷性，仅重视处理方法和施工技术是不够的，还需要重视人员、机械、成本的投入。由于目前各地区市政道路工程一般要求当年开工、当年完工，紧迫的工期使得大部分施工单位只注重工程进度而忽略施工质量，容易出现完工后地下管沟沉降、道路塌陷等质量问题。为避免出现地基沉降等问题，要求现场的施工技术人员具备一定的专业水平，同时还需具有很强的责任心，参建各方积极配合，才能最大程度保证湿陷性黄土地基施工的质量。