湿陷性黄土及其处理方法
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黄土是第四纪的一种特殊堆积物。其主要特征为：颜色以黄色为主，有灰黄、褐黄等色；含有大量的粉粒，一般在55%以上；具有肉眼可见的大孔隙，孔隙比在1左右；富含碳酸钙成分及其结核；无层理，垂直节理发育；具有湿陷性和易溶蚀、易冲刷、各向异性等工程特性。黄土因沉积的地质年代不同而在性质上有很大差别，晚更新世以后的黄土又因成因不同而有明显差别，原生黄土是风成沉积物，具有黄土的全部特征。黄土沉积后，经后期其它地质作用改造后再沉积的类似黄土的沉积物，称为次生黄土。工程上常把原生黄土和次生黄土（亦称黄土类土）统称为黄土，而在分类中加以区分。
湿陷性黄土是指在自重或一定压力下受水侵湿后，土体结构迅速破坏，并产生显著下沉现象的黄土。湿陷性黄土广泛分布于我国东北、西北、华中和华东部分地区。黄土湿陷类型按实测自重湿陷量或室内压缩试验累计的计算自重湿陷量判定。当实测或计算自重湿陷量不超过70mm时，应定为非自重湿陷性黄土，当实测或计算自重湿陷量超过70mm时，应定为自重湿陷性黄土。
我国湿陷性黄土的颗粒主要为粉土颗粒，可达55%以上，其中粗粉粒（0.05～0.01mm）含量又大于细粉粒（0.01～0.005mm）的含量。黄土中的粘粒，大部分被胶结成集粒或附在砂粒及粗粉粒的表面。黄土中的粉粒和集粒共同作用构成了支承结构的骨架。较大的砂粒则“浮”在结构体重。由于排列比较疏松，接触连接点较少，构成一定数量的架空孔隙，而在接触连接处没有或只有少量胶结物质。常见的胶结物质有聚集在连接点的粘粒、易溶盐与沉积在该处的碳酸钙、硫酸钙等。黄土具有多孔隙性，黄土结构总孔隙可分为三类：大孔隙、细孔隙、毛细孔隙。黄土的孔隙率变化在35%～60%之间，有沿深度逐渐减少的趋势；在地理分布上则有着自东向西、自南向北孔隙率增大的规律。黄土中的孔隙呈垂直或倾斜的管状，以垂直为主，上下贯通，其内壁附有白色的碳酸钙薄膜；碳酸钙的胶结对黄土起着加固土的作用。黄土浸水时，胶结物质发生化学和物理化学反应，使结构强度降低，是产生湿陷的原因；而黄土中存在孔隙直径大于周围颗粒直径的架空结构，则是产生湿陷的条件。
在湿陷性黄土分布地区，由于降雨和灌溉，在路侧形成积水，持续下渗，使湿陷性土层发生湿陷，在地表形成平面为圆形或椭圆形的蝶形湿陷坑。一般的湿陷坑直径为15～30m、中心沉陷深30～60m，最大的湿陷坑直径可达50～60m、中心沉陷深可达90～100m。在湿陷坑范围内的路基、路面、桥涵、挡土墙随之发生沉陷，形成变形、开裂等破坏。
一般路段，预防自重湿陷性黄土所产生的路基湿陷病害，主要措施是防水，防止路侧积水，防止积水下渗。为防路侧积水，在路基坡脚外20～30m范围内，要仔细整平地表不使积水，对积水洼地和地表裂缝要进行填平、夯实；为防止雨水下渗，路侧排水沟渠均须进行防渗加固。
在重要路段，单是防水措施不够时，可采用以下措施，对湿陷性黄土地基加以处理
一、土或灰土垫层法
垫层法是先将基础下的湿陷性黄土一部分或全部挖除，然后用素土或灰土分层夯实做成垫层，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，可将其分为局部垫层和整片垫层。当仅要求消除基底下1～3m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或增强水稳性时，宜采用局部或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地基变形及稳定的要求，又要符合经济合理的要求。
二、重锤表层夯实及强夯
重锤表层夯实适用于处理饱和度不大于60%的湿陷性黄土地基。一般采用2.5～3.0t的重锤，落距4.0～4.5m，可消除基底以下1.2～1.8m黄土层的湿陷性。在夯实层的范围内，土的物理、力学性质获得显著改善，平均干密度明显增大，压缩性降低，湿陷性消除，透水性减弱，承载力提高。非自重湿陷性黄土地基，其湿陷起始压力较大，当用重锤处理部分湿陷性黄土层后，可减少甚至消除黄土地基的湿陷变形。因此在非自重湿陷性黄土场地采用重锤夯实的优越性较明显。
强夯法加固地基机理一般认为，是将一定重量的重锤以一定落距给予地基以冲击和振动，从而达到增大压实度，改善土的振动液化条件，消除湿陷性黄土的湿陷性等目的。强夯加固过程是瞬时对地基土体施加一个巨大的冲击能量，使土体发生一系列的物理变化，如土体结构的破坏或排水固结、压密以及触变恢复等过程。其作用结果是使一定范围内的地基强度提高、孔隙挤密。
单点强夯是通过反复巨大的冲击能及伴随产生的压缩波、剪切波和瑞利波等对地基发挥综合作用，使土体受到瞬间加荷，加荷的拉压交替使用，使土颗粒间的原有接触形式迅速改变，产生位移，完成土体压缩-加密的过程。加固后土体的内聚力虽受到破坏或扰动有所降低，但原始内聚力随土体密度增大而得以大幅提高。
强夯的设计加固深度，应根据路段和构造物的重要性确定。强夯的有效加固深度，可用梅纳公式估算。
h=k（M・H/g）1/2
式中：h―强夯的有效加固深度，m；
M―夯锤重，kN；
H―落距，m；
K―修正系数，k=0.3～0.5；
g―重力加速度，m/2s。
三、挤密桩法
挤密桩法适用于处理地下水位以上的湿陷性黄土地基，施工时，先按设计方案在平面位置布置桩孔并成孔，然后将备好的素土（粉质粘土或粉土）或灰土在最优含水量下分层填入桩孔内，并分层夯（捣）实至设计标高止。通过成孔或桩体夯实过程中的横向挤压作用，使桩间土得以挤密，从而形成复合地基。值得注意的是，不得用粗颗粒的砂、石或其它透水性材料填入桩孔内。
灰土挤密桩和土桩地基一般适用于地下水位以上含水量14%～22%的湿陷性黄土和人工黄土和人工填土，处理深度可达5～10米。灰土挤密桩是利用锤击打入或振动沉管的方法在土中形成桩孔，然后在桩孔中分层填入素土或灰土等填充料，在成孔和夯实填料的过程中，原来处于桩孔部位的土全部被挤入周围土体，通过这一挤密过程，从而彻底改变土层的湿陷性质并提高其承载力。其主要作用机理分两部分：
（一）机械打桩成孔横向加密土层，改善土体物理力学性能，在土中挤压成孔时，桩孔内原有土被强制侧向挤出，使桩周一定范围内土层受到挤压，扰动和重塑，使桩周土孔隙比减小，土中气体溢出，从而增加土体密实程度，降低土压缩性，提高土体承载能力。土体挤密范围，是从桩孔边向四周减弱，试验证明土体挤密效果可以相互叠加，桩距愈小，挤密效果愈显著。
（二）灰土桩与桩间挤密土合成复合地基
灰土挤密桩和土挤密桩复合地基承载力特征值应通过现场单桩或多桩复合地基载荷试验确定。初步设计当无试验资料时，可按当地经验确定。
一般来说，挤密桩可以按等边三角形布置，这样可以达到均匀的挤密效果。每根桩都对其周围一定范围内的土体有一定的挤密作用，即使桩与桩之间有一小部分尚未被挤密的土体，因为其周围有着稳定的、不会发生湿陷的边界这一部分也不会发生湿陷变形。
四、化学加固法
在我国湿陷性黄土地区地基处理应用很多，并取得实践经验的化学加固法包括硅化加固法和碱液加固法，其加固机理如下：
硅化加固湿陷性黄土的物理化学过程，一方面基于浓度不大的、粘滞度很小的硅酸钠溶液顺利地渗入黄土孔隙中，另一方面溶液与土的相互凝结，土起着凝结剂的作用。
碱液加固：利用氢氧化钠溶液加固湿陷性黄土地基在我国始于20世纪60年代，其加固原则为：氢氧化钠溶液注入黄土后，首先与土中可溶性和交换性碱土金属阳离子发生置换反映，反映结果使土颗粒表面生成碱土金属氢氧化物。
五、预浸水法
预浸水法是预先对湿陷性黄土场地大面积浸水，使土体在饱和自重应力作用下，发生湿陷产生压密，预浸水能消除湿陷土层的大部分湿陷，但上部4～5m，因土体自重小，不足以消除湿陷，需采取其他处理措施。预浸水需要一定的浸水时间和停水时间，才好施工，一般认为需要1年时间。由于浸水时场地周围地表下沉开裂，并容易造成“跑水”穿洞，所以在已建工程附近，或在可能形成地下陷穴的地段，均不可采用预浸水法