湿陷性黄土地基处理方法研究与分析
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摘要：湿陷性黄土地基的处理方法很多，但需要根据不同的地质条件及环境选择最优的地基处理方案，本文重点分析了常用的湿陷性黄土地基处理方法，以期为湿陷性黄土地基的处理与加固提供一定的参考和依据。
关键词：湿陷性，黄土地基，地基处理
中图分类号：TU444文献标识码： A
1 引言
湿陷性黄土作为一种特殊性土，在上覆土层的自重应力作用下，或者在自重应力和附加应力的共同作用下，土体受到水的浸入后，土的结构会迅速破坏并产生明显附加下沉。大量的工程实践表明，当工业与民用建筑物（以下统称为建筑物）的湿陷性黄土地基处理不足或者未加处理时，在建筑物的使用期间，由于各种原因的漏水或者地下水位的上升等原因，往往会引起地基土的湿陷，这对于建筑物本身及其周围临近的建筑物、地下管道、地下工程等都会产生极其严重的质量安全危害。因此，在湿陷性黄土地区进行建设时，需要对建筑物的地基采取一定的处理措施[1]，以改善土的物理力学性质，减小或者消除湿陷性黄土地基的湿陷性，保证建筑物的安全使用。
2湿陷性黄土的评价
黄土的湿陷性评价通常包括以下三个方面：判定黄土土层是否具有湿陷性，确定黄土土层的垂直与水平分布、厚度，地下水位的埋深等；如果具有湿陷性，判定是自重湿陷性黄土还是非自重湿陷性黄土；判定黄土的湿陷等级。
《湿陷性黄土地区建筑规范》[2]的规定，测定黄土的湿陷性试验，通常有现场静载荷试验、现场试坑浸水试验和室内压缩试验三种方法。当湿陷系数时，将其判定为非湿陷性黄土；当湿陷系数时，将其判定为湿陷性黄土。对于湿陷性黄土，当自重湿陷量时，应定为非自重湿陷性黄土场地；而当自重湿陷量时，应定为自重湿陷性黄土。最后还应结合湿陷性黄土的自重湿陷量和总湿陷量判别黄土的湿陷等级。
3湿陷性黄土处理方法
3.1 换填垫层法
换填垫层法是当建筑物的地基土比较软弱，不能够满足上部荷载对地基强度和变形的要求时，将基础下一定范围内的土层挖去，然后回填密度大、强度高、水稳定性好的砂、碎石或灰土等的方法。换填垫层法不仅适用于处理湿陷性土地基，还适用于冻胀土、膨胀土、素填土、杂填淤泥、淤泥质土等地基处理。对承受振动荷载的湿陷性黄土地基，不应选择换填垫层法进行换填处理。
3.2 重锤夯实法和强夯法
重锤夯实法是将重锤（通常为2～3t）提到一定的高度（通常为4～6m），然后使其自由下落，一夯挨一夯如此重复夯打地基土的方法。对于非自重湿陷性黄土地基，由于其湿陷起始压力比较大，所以当使用重锤处理部分湿陷性黄土层后，可以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选用重锤夯实的优越性比较明显。对于湿陷性黄土，重锤夯实法适用于对地下水位以上，饱和度的湿陷性黄土进行局部或整片的处理。
强夯法是将重锤（通常为8～40t）起吊到一定高度（通常为10m～40m），然后使其自由下落，产生巨大的冲击能量作用于地基土，给予地基土冲击和振动，从而在一定范围内使地基的强度得到提高、压缩性得到降低，改善了地基的受力性能。对于湿陷性黄土，强夯法适用于对地下水位以上，饱和度的湿陷性黄土进行局部或整片的处理。
3.3 挤密法
挤密法是采取一定的措施，通过挤密作用使深层土体密实，使地基土的孔隙比减小、强度提高，从而达到深层地基处理的目的。土挤密桩法和灰土挤密桩法在湿陷性黄土地基的处理中最为常见。土挤密桩和灰土挤密桩地基是利用沉管、冲击或爆炸等方法，在地基中形成直径约28～60cm 的桩孔，然后再向桩孔内夯填素土或灰土，形成土挤密桩或灰土挤密桩。其加固机理主要体现在两方面。一方面，挤密桩在成孔时，桩孔部位的土被侧向挤出，从而使得桩间土得到挤密；另一方面，就灰土挤密桩而言，桩体的材料石灰和土之间会发生一系列的物理、化学反应，使其凝结成具有一定强度的桩体。土挤密桩主要用于消除湿陷性黄土地基的湿陷性；而灰土挤密桩主要用于提高人工填土地基的水稳性和承载力，同时消除湿陷性黄土地基的湿陷性。土挤密桩和灰土挤密桩，在消除土体的湿陷性和减小渗透性方面，其效果基本相同或差别不大，但土挤密桩地基的承载力和水稳定性不及灰土挤密桩。土挤密桩和灰土挤密桩人工复合地基适用于处理地下水位以上、深度在5～15m（
3.4化学法
化学法处理湿陷性黄土地基时主要有硅化法和碱液加固法。硅化法也称为硅化注浆法，是利用水玻璃（硅酸钠）为主剂的混合溶液（或者水玻璃水泥浆），通过注液管均匀地注入地层，使得浆液赶走土粒之间或岩土裂隙中的空气和水分，并将岩土胶结成一个整体，使之形成强度较大、防水性能较好的结石体，从而使地基得到加强。
碱液法是将加热后的碱液（即NaOH溶液），以无压自流的方式灌入土中，使得土粒表面生成难溶于水的、具有高强度的钙铝酸盐络合物，从而达到消除黄土的湿陷性，提高地基承载力的目的的地基处理方法。
单液硅化法或碱液法比较适用于以下湿陷性黄土地基的处理与加固：（1）沉降不均匀的既有建筑物和设备基础。地基受水浸湿引起湿陷，需要立即阻止湿陷继续发展的建筑物或设备基础。在非自重湿陷性黄土场地，既有建筑物和设备基础一旦出现不均匀沉降，或地基偶然受水浸湿引起湿陷，采用单液硅化法或碱液法加固地基，可迅速阻止其沉降和裂缝的继续发展。（2）拟建的构筑物和设备基础。当采用单液硅化法或碱液法对拟建的构筑物和设备基础的地基进行加固时，由于主体工程尚未开工，因此在灌注溶液的过程中，不至于产生附加沉降，也没有其他不良后果。经过加固后的地基，土的湿陷性消除，承载力显著提高。
3.5预浸水法
预浸水法是利用湿陷性黄土浸水后产生自重湿陷的特性，施工前在场地内挖坑进行大面积浸水，使土体产生自重湿陷，从而达到消除黄土的湿陷性的目的。
3.6灌注（预制）桩基础
当桩基础设置在湿陷性黄土场地上时，桩周土体受水浸湿后，桩侧的阻力大幅度减小，甚至消失。当桩周土产生自重湿陷时，桩侧的正摩阻力迅速转化为负摩阻力。因此，在湿陷性黄土场地上，宜采用穿透湿陷性黄土层的端承型桩（包括端承桩和摩擦端承桩）；当采用摩擦型桩时，需充分考虑其负摩阻力。
4结语
本文总结分析了湿陷性黄土地基处理的多种技术方法，设计人员在选用时应根据场地的湿陷类型、湿陷等级和工程要求，考虑因地制宜、就地取材的原则及施工条件的可能性等，通过技术经济等的综合比较后，选择最优的地基处理方式。
参考文献
[1]中国建筑科学研究院.建筑地基处理技术规范（JGJ79-2002）[S].北京:中国建筑工业出版社,2002.
[2]陕西省计划委员会.湿陷性黄土地区建筑规范（GB 50025-2004）[S].北京:中国建筑工业出版社,2004.