对湿陷性黄土地基处治方法的讨论

　　摘  要：地基土体是作为承担建（构）筑物重量的载体，其强度与稳定性直接影响到建（构）筑的正常使用，在黄土地基上修建公路、桥梁以及工业与民用建筑物时，首先要对黄土地基进行分析。本文着重分析了湿陷性黄土的处理方法。

　　关键词：湿陷性黄土；特征；处治方法

　　黄土在我国分布甚广，其中以西北地区黄土地层最厚、最完整、发育好、底层全，其特征较典型。我国黄土分布面积为64万平方公里，湿陷性黄土的分布面积占黄土分布面积的60%左右，主要分布在北纬30°~49°，东经75°~127°之间，尤其在黄河中游地区。黄土分两种：一种是非湿陷性黄土，另一种是湿陷性黄土。湿陷性黄土又分为自重湿陷黄土和非自重湿陷黄土两种。

　　一、黄土湿陷性的研究现状

　　我国对黄土湿陷性的评价方法吸收了各国之长，吸纳了几乎所有国外的评价方法，同时又对传统的评价方法进行了有力的挑战，提出了弦线模量和非线性模型为指导的有限元湿陷变形的方法，并取得了一定的进展。

　　黄土的湿陷性是自然历史的产物。然而，人们对其真正的认识，却是从上世界30年代开始的。在我国，特别是从建国到现在，结合国家基本建设，对湿陷性黄土的研究取得了不少成果。最近一个时期对黄土的研究又有了新的进展，如对非饱和土力学特性的理论和吸力测试技术的研究，湿陷性黄土增减湿度后湿陷性的变化和结构强度的研究，黄土层湿陷性黄土地基处理新技术等都取得了令人瞩目的成果。

　　二、湿陷性黄土的特征

　　（一）颗粒组成以粉粒为主，含量约占60％以上。

　　（二）天然孔隙比较大一般在1.0-1.1之间。

　　（三）天然含水量较低，饱和度在15％-20％之间。

　　（四）在未受水浸湿的状态下，一般强度较高，结构强度占很大比例，压缩性较低属欠固结。湿陷性黄土浸水后可使易溶盐溶解，颗粒间的粘结力随即下降，在自重或荷载作用下将发生新的变形。

　　三、湿陷性黄土地基的处治方法

　　随着高速公路建设的发展，常常会遇到公路路基、小桥涵、通道由于黄土湿陷造成地基下沉或桥头跳车，影响了营运及舒适，产生了不良的社会影响。为此，必须对湿陷性黄土进行处治。

　　处治湿陷性黄土地基的方法很多，一般采用的有密实法、置换法、复合地基法等再配合排水措施形成一个体系。这些方法的特点是技术可靠、经济适用、施工简单、有较好的处理效果，便于掌握及推广应用。

　　（一）密实法

　　密实法是对非饱和的湿陷性黄土在动载冲击荷载作用下，使土体的孔隙减少，密实度提高。地基土的承载力增加，压缩性降低。具体有以下几种方法。

　　1、冲击压实法

　　冲击压实法是采用冲击压实机具处理湿陷性黄土地基。冲击压实机具由牵引车拖动靠凸轮瓣对土进行冲击压实，其击实能可达2000KJ-3000KJ，追密压实时有效压实深度约为1.5m。冲击压实机对土击实后，土的密度超出了常规压路机的压实效果，且使天然土在压实过程中完成了沉降要求，具有压实和击实两种功效。

　　冲击式压实机的生产使用源于南非，近年来国内也开始有厂家生产，15KJ、25KJ、30KJ的均有，并逐步应用于工程实践中。

　　用冲击压实机处理浅层湿陷性黄土是十分有效的。压实次数视具体情况而定，一般控制在20次左右为宜。

　　2、强夯法

　　强夯法是用重量约为100KN的重锤，落距10m-20m冲击地基，使地基土压密和振密，以加固地基土，达到提高强度、降低压缩性的目的。

　　强夯法适用于要求消除湿陷性的土层厚度为3m-5m，施工前应按设计要求在现场选点进行试夯。当地质条件相同时，可在一处试夯，若有差异时，应按地段分别进行选点试夯。用试夯的办法确定各种湿陷程度下的强夯等级、单击夯击能、单位面积夯击能、夯击遍数、夯点间距最终夯击下沉量、强夯加固有效深度、消除湿陷程度、基底压实度及承载力等各项指标，以此数据确定是否达到了设计要求的承载力、模量、有效加固影响深度，指导施工。若达不到时，可调整夯锤质量、落距或夯点间距等，也可修改设计方案。对于要夯实的湿陷性黄土，其含水量宜低于塑限含水量的1％-3％，当其含水量低于10％，宜加水至塑限含水量；当含水量大于塑限含水量3％时，要采取措施降低含水量至塑限含水量。

　　强夯所产生的冲击能可打破土颗粒间的连续性，破坏原来的土体结构，改变土体中各类孔隙分布状态及它们之间的相对含量，使土颗粒重新排列成更密实的漩涡状结构。随着土的触变性能的恢复，处于更密实状态中的粘胶粒和结晶盐等胶结物由于颗粒间距离的缩小，更好地发挥了他们的胶结作用，提高了土体的抗变形能力和剪切强度。强夯法处理湿陷性黄土是一种很好的方法，简单实用，易于施工，效果良好。

　　（二）置换法

　　置换法是将基础地面下一定范围内的湿陷性黄土挖除，然后分层换填强度和模量相对较高的砂石、碎石、灰土、素土，并夯实至要求的密度，形成一个较好的持力层，以达到提高承载力和减少变形的目的。置换法主要适用于浅层湿陷性黄土，一般厚度不大于3m。具体有以下几种方法。

　　1、土垫层

　　土垫层是指采用素土制作的垫层，在湿陷性黄土地区为消除浅层地基的湿陷性而采用。材料以粘性土为主。施工时应使土的含水量接近于最佳含水量，一般控制在最佳含水量的±2％。土垫层要分层填筑，每层厚度应根据夯实机具有的能量决定，一般每层厚度为15cm-20cm。土料要求过筛，有机质含量不得超过5％。

　　2、灰土垫层

　　灰土垫层是将基础地面下一定范围内的湿陷性黄土挖去，用按一定体积配比的灰土（外掺石灰，石灰采用钙、镁质II级生石灰）在最佳含水量的情况下，分层回填压实。采用灰土垫层施工时应将灰土拌和均匀，控制含水量，其控制标准在最佳含水量±2％的范围内。灰土垫层不仅可以消除被置换部分土的湿陷性，同时也可防止地表水渗透到地下湿陷性黄土层中，造成地基过大的沉降。

　　置换法施工简单，易于掌握，适应性强，对于浅层湿陷性黄土有较好的处理效果。

　　3、砂砾垫层

　　砂砾垫层是透水性材料，不适用于处治湿陷性黄土，易引起地下层湿陷性黄土产生湿陷。但在对湿陷性黄土产生的漏斗、洼坑进行处理时，由于其范围较小，很难用压实机械碾压，故这类情况一般采用充填砂砾的方法。用小型机械夯实或人工夯实，但需在表面做50cm-100cm的灰土封层，以防止地表水渗入。该方法用于局部处理是很好的，但必须要做好防水层，才能保证不再产生湿陷。

　　（三）复合地基法

　　复合地基法是在天然地基中设置一定比例的增强体（桩体），使桩土共同承担荷载，并具有密实法和置换法的效应。

　　高压旋喷注浆法，是利用钻机把带有喷嘴的灌浆管钻进至土层预定深度后，以20Mpa-40Mpa的压力把浆液或水从喷嘴中喷射出来，形成喷射流冲击破坏土层，当能量大、速度快、脉动状的射流动压力大于土层结构强度时，土颗粒便从土层中剥落下来，一部分细颗粒随浆液或水冒出地面，其余土颗粒在射流的冲击力、离心力和重力等作用下，与浆液搅拌混合，并按一定的浆土比例和质量大小有规律地重新排列。浆液凝固后，便在土层中形成一个固体。固体与土体共同承担荷载，形成复合地基，可达到提高地基的抗剪强度，改善土的变形性质，使土体在上部附加应力的作用下，不产生破坏或过大的变形。

　　高压旋喷所采用的硬化剂一般为水泥浆，也是最便宜的注浆材料，其固结性能良好，品种较多，来源容易。

　　用高压旋喷注浆法处理湿陷性黄土，在选定注浆管类型及喷射参数和注浆材料时，要根据工程目的而定，布孔间距及布孔方式也是如此。高压旋喷处理湿陷性黄土不仅能提高地基土的承载力，也能减少沉降量。施工方法简单快捷，也可处理深层湿陷性黄土，效果显著。

　　四、结束语

　　目前公路系统仍无湿陷性黄土地基路堤设计、施工的技术规范，进行处理时缺少法规依据。在具体处理过程中，由于湿陷性黄土的性质有差异，采用单一方法其效果不一定显著，可采取综合治理的方法。在处治设计时要进行方案比选，选择既经济、技术又可靠的与实际相符的方法，以确保路基或基础安全。