湿陷性黄土地基处理方法的探究

湿陷性黄土地基处理方法的探究

摘要：湿陷性黄土是一种在干燥情况下，具有较高强度和较低压缩性，遇水后在一定外力作用或在自重作用下强度骤降的一种特殊岩土。湿陷性黄土对公路工程的工程危害主要表现为遇水后的不均匀沉降，引起公路路面大面积开裂、下陷，从而引起其他次生公路病害，进一步加剧黄土地基的湿陷性，引起恶性循环。所以公路工程中的湿陷性黄土路基的施工质量直接影响整个公路的施工质量以及后期运营期养护工程。

关键词：湿陷性黄土；路基；处理；施工

黄土主要分布在我国陕西、甘肃、山西大部分地区，华北、西北、东北等少数地区也有分布。它是一种在第四纪时期形成的、颗粒组成以粉粒为主的黄色或褐黄色粉状土。

湿陷性黄土指饱和的结构不稳定的黄色土，表现为在自重压力或自重压力与附加压力作用下，受水浸湿后，土的结构迅速破坏，发生显著下沉的现象，从而对结构物带来危害，使路基及结构物大幅度沉降、折裂、倾斜，严重影响其安全和使用。

一、湿陷性黄土地基的处理方法

通常采取拦截、排除地表水的措施，防止地表水下渗，拦截、引导地下水的方法，以达到减少地基湿陷下沉的目的。若地基土层有强湿陷性或较高的压缩性，且容许承载力低于路堤自重力时，应考虑地基在路堤自重和活载作用下所产生的压缩下沉。除采用防止地表水下渗的措施外，因地制宜采取垫层法、强夯法、灰土桩挤密法、深层搅拌桩法、干振挤密碎石桩法等措施对地基进行处理。

（一）干振挤密碎石桩。干振挤密碎石桩是利用振动式打桩机，使沉管不断振动和反插，制成密实的碎石桩柱体，碎石桩与桩周土互相挤密，形成碎石桩复合地基。由于碎石桩强度比原地基高，又使桩周土互相挤密，这样形成的复合地基就具有较高的强度和较小的压缩性，达到加固软土地基的目的。其主要优点是造价较低、工效高、不受季节限制、加固效果好，适用范围广等，因而被广泛应用。

1.适用条件。适用于不排水抗剪强度为15～20kPa地基的处理，最大加固深度为15m，加固后复合地基承载力可达200kPa。

2.成桩及加固机理。通过机械振动挤压成孔，并将碎石压入软土中，使原状土受挤压产生径向位移，土体颗粒重新排列，土的孔隙减小，密实度提高，同时碎石桩还置换了一部分软土，形成碎石桩柱。碎石桩是柔性的离散体，按等量变形原则，桩及桩周土构成复合地基，共同承受上部荷载，由于桩体的压缩模量比桩间土大，所以通过基础传给复合地基的外加压力，随桩及桩间土的等量压缩，

应力会集中到桩体上，桩间土应力相应减少，因此比天然地基具有更大的承载力和抗剪强度。由于桩柱体形成了垂直排水通道而加快地基的排水固结作用，从而加快地基沉降，促使土体达到稳定结构。

3.施工中应注意的问题。造孔直径不能太大。如成孔太大，桩间土难以挤密且浪费材料。应按照“挤密碎石桩穿透软土层并深入持力层内50cm”的原则来施工。

控制成桩时或制桩时密实电流与成孔时密实电流之相对差值。按规范在砂土地基中，密实电流应为40～50A，但实际操作中，经过多次试桩，发现桩尖密实电流难以达到，建议采取分段控制。除桩顶以上部位外，密实电流达到设计要求的规定值时，必须留振一段时间，留振时间10-30S为宜，确保桩体的密实性。

（二）灰土和素土垫层（浅层）法。将基底以下湿陷性土层全部挖除或挖至预计的深度，然后以灰土或素土分层回填夯实。垫层厚度一般为1.0～3.0m。它消除了垫层范围内的湿陷性，减轻或避免了地基因附加压力产生的湿陷，可以使地基的自重湿陷表现不出来。

垫层法根据施工方法不同可分为土垫层和灰土垫层，当同时要求提高垫层土的承载力及增强水稳定时，宜采用整片灰土垫层处理，经这种方法处理的灰土垫层的地基承载力可达到300KPa(素土垫层可达200KPa)且有良好的均匀性，其施工控制及注意事项：

对于含水量较大的地基土，或曾局部基坑进水者，要采取相应的措施(如凉晒等)，严格控制灰土(或素土)的最佳含水量，对接近最佳含水量时，宁小勿大，偏大时土体强度则显著下降，变形明显增大。

垫层处理的宽度要达到规范要求，使碾压设备能充分碾压到位，要注意压实机械做的功与填土的密实度并不成正比，当土质含水量一定时，起初土的密实度随压实机械所做的功的增大而增加，当土的密实度达到极限时，反而随着功的增加而破坏土的整体稳定性，形成剪切破坏，含水量过高的地区形成翻浆，从而出现渗漏。

灰土垫层法是采用消石灰与土的2∶8或3∶7的体积比配合而成，经过筛分拌合，再分层回填，分层夯实的一种方法，要保证夯实的质量必须要严格控制好灰土的拌制比例。

（三）强夯法。强夯法亦称动力固结法，是利用起重设备将夯锤提升到一定高度，然后自由落锤，利用夯锤自由下落时的冲击能来夯实土层表面，重复夯打使浅层地基土或分层填土夯实，形成一层较为均匀的硬壳层，从而使地基得到加固。这种方法加固地基速度快，效果好，投资省，是当前最经济简便的地基加固方法之一，其施工控制及注意事项：

首先在设计阶段，应考虑湿陷性黄土处于哪一种类别、等级，以及场地等因

素，因为强夯的夯击能量，夯点布置，夯击深度，夯击次数和遍数等因场地而异，土的含水量、孔隙比及夯击的单位面积夯击能对湿陷性黄土的强夯有效加固深度起着重要的作用。

正式施工前应做强夯试验（试夯）。根据勘察资料、建筑场地的复杂程度、建筑规模和建筑类型，在拟建场地选取一个或几个有代表性的区段作为试夯区。试夯结束待孔隙水压力消散后进行测试，对比分析夯前、夯后试验结果，确定强夯施工参数，并以此指导施工。

由于强夯影响深度内土的含水量差异，会导致局部处理效果不佳，对于此种情况必须采取土的增湿或减湿措施，以免出现橡皮土情况。如有此种情况，应立即停止夯击，当凉晒一定时间后，在夯击坑内加入碎石类的粗骨料，继续夯击。

（四）深层搅拌桩法。探层搅拌桩是复合地基的一种，近几年在黄土地区应用比较广泛，可用于处理含水量较高的湿陷性弱的黄土。它具有施工简便、快捷、无振动，基本不挤土，低噪音等特点。

深层搅拌桩的固化材料有石灰、水泥等，一般都采用后者作固化材料。其加固机理是将水泥掺入粘土后，与粘土中的水分发生水解和水化反应，进而与具有一定活性的粘土颗粒反应生成不溶于水的稳定的结晶化合物，这些新生成的化合物在水中或空气中发生凝硬反应，使水泥有一定的强度，从而使地基土达到承载的要求。

现场施工中应勤于检查，严格监督。深层搅拌桩属于一种柔性桩，桩身检测较困难，施工时质量有疏忽，就可能发生断桩现象。目前用低应变动测法检测搅拌桩的质量得到了肯定，可用此法或结合抽芯取样检测法控制质量。

二、结语

湿陷性黄土地基处理的方法很多，应区分不同的地区、不同的地基土质和不同的结构物，经过现场取样，以试验数据进行分析，判定属于自重湿陷性黄土还是非自重湿陷性黄土，以及湿陷性黄土层的厚度、湿陷等级、类别等重要地质参数，通过经济分析比较，综合考虑工艺环境、工期等诸多方面的因素。最终选择一个合适的处理方法，做到安全适用、技术先进、经济合理、确保质量、保护环境，而过分强调眼前利益，给今后的工程使用却留下了质量隐患，就得不偿失了。