高立文

摘 要：处理湿陷性黄土地基的方法有灰土（或素土）垫层、重锤夯实、强夯、石灰桩、素土桩挤密法、浸水处理等。可根据地基湿陷类型、等级、结构物要求等条件选用。

关键词：湿陷性；黄土地基；施工

宁夏固原地区位于黄土高原湿陷性黄土地区，近几年公路建设施工频繁，在施工过程中对湿陷性黄土的性质和特点必须掌握清楚，采取科学有效的施工方法，才能保证黄土地区公路基础设施的质量和使用寿命。

黄土是一种在第四世纪时期形成的黄色粉状土。它含有大量的碳酸盐类，通常具有肉眼可见的大孔隙。以风力搬运堆积，又未经次生扰动，不具层理的称为原生黄土，而由风成以外的其他成因堆积而成的，常具有层理和砂或砾石夹层，则称为次生黄土或黄土状土。天然含水量的黄土，若未受水浸湿，一般强度较高，压缩性较小。但有的黄土在受水浸湿后，土的结构迅速破坏，并发生显著的附加下沉。强度也随着迅速降低，这种黄土称为湿陷性黄土。不发生湿陷的黄土称为非湿陷性黄土。湿陷性黄土分为自重湿陷性和非自重湿陷性两种，在土自重压力下受水浸湿后发生湿陷的为自重湿陷性黄土，而在此压力下受水浸湿不发生湿陷，需在自重应力和附加应力共同作用下，受水浸湿才发生湿陷的称为非自重湿陷性黄土。

我国黄土分布很广，面积约达6×105km2。其中湿陷性黄土约占四分之三，遍及甘、陕、晋大部分地区以及豫、宁、冀等部分地区。此外，新疆和鲁、辽等地也有局布分布，以黄河中游地区的黄土最为发育。湿陷性黄土多出现在地表浅层，如晚更新世（Q3）及全新世（Q4）新黄土或新堆积黄土是湿陷性黄土的主要土层。

由各种原因（管道漏水、地面积水、地下水位回升等）的浸湿而引起结构物不均匀沉降是黄土地区地基事故的主要原因，它将导致结构物的大幅度下沉、开裂、倾斜甚至严重影响其安全和使用。因此，对黄土地基，首先必须判明它是否具有湿陷性，进而区别其属于自重湿陷性黄土或非自重湿陷性黄土，以便采取相应的措施，防止或消除它的湿陷性。

湿陷性黄土地基的设计和施工，除了必须遵循一般地基的设计和施工原则外，还应针对湿陷性这一特点，采用适当的工程措施。措施之一是处理地基，以消除产生湿陷内在原因；二是是防水、排水以改变引起湿陷的外界条件；三是采取结构措施，以改善建筑物对地基湿陷引起的不均匀沉降的适应性或抵抗能力。现针对桥梁工程中，对较高的墩、台和超静定结构，应采用刚性扩大基础、桩基础或沉井等型式，并将基础底面设置到非湿陷性土层中；对一般结构的大中桥梁，重要的道路人工构造物，如属Ⅱ级非自重湿陷性地基或各级自重湿陷性黄土地基，应将基础置于非湿陷性黄土层或对全部湿陷性黄土层进行处理并加强结构措施；如属I级非自重湿陷性黄土也应对全部湿陷性黄土层进行处理或加强结构措施。小桥涵及其附属工程和一般道路人工桕造物视地基湿陷程度，可对全部湿陷性土层进行处理，也可消除地基的部分湿陷性或仅采取结构措施。

结构措施是指结构型式尽可能采用简支梁等对不均匀沉降不敏感的结构，加大基础刚度使受力较均匀以及对长度较长，体形复杂的结构物采用沉降缝将其分为若干独立单元等。

所谓对全部湿陷性黄土层进行处理，在非自重湿陷性黄土地基，应自基底处理至非湿陷性土层顶面（或压缩层下限），或者以土层的湿陷起始压力来控制处理厚度，即对地基持力层内，附加应力与上层土自重应力之和大于该处土的湿陷起始压力Psh范围内的土层进行处理；对自重湿陷性黄土地基是指全部湿陷性黄土层的厚度。

消除地基的部分湿陷性主要是处理基础底面以下适当深度的土层，因为这部分土层的湿陷量一般占总湿陷量的大部分，这样处理后，虽发生少部分湿陷也不致影响结构物的安全和使用。处理厚度视结构物类别，土的湿陷等级、厚度，基底压力大小而定，一般对非自重湿陷性黄土为1～3m，自重湿陷性黄土地基为2～5m。

常用的处理湿陷性黄土地基的方法有灰土（或素土）垫层、重锤夯实、强夯、石灰桩、素土桩挤密法、浸水处理等。可根据地基湿陷类型、等级、结构物要求等条件选用，现将其使用于湿陷性黄土地基时的特点扼要介绍如下：

（-）灰土或素土垫层

将基底以下湿陷性土层全部挖除或挖到预计的深度，然后用灰土（三分石灰七分土）或素土（就地挖出的粘性土）分层夯实回填，垫层厚度及尺寸计算方法同砂砾垫层，压力扩散角θ对灰土用30°，对素土用22°。垫层厚度一般为1.0～3.0m。它消除了垫层范围内土的湿陷性，减轻或避免了地基因附加应力产生的湿陷，如将地基持力层内总应力超过湿陷起始应力的部分挖除，采用垫层，可以使地基的非自重湿陷消除。它施工简易，效果显著，是一种常用的地基浅层湿陷性处理或部分处理的方法。施工时必须保证工程质量，对回填的灰土、素土层，应控制其最佳含水量和最大干容重，否则达不到预期效果。

（二）重锤夯实及强夯法

重锤夯实法能消除浅层的湿陷性，如用15～40kN的重锤，落高2.5～4.5m，在最佳含水量情况，可消除在1.0～1.6m深度内土层的湿陷性。强夯法根据国内使用纪录，在锤重100～200kN，自由下落高度10～20m锤击两遍，可消除4～6m范围内土层的湿陷性。

两种方法均应事先在现场进行夯击试验，确定达到预期处理效果（一定深度内湿陷性的消除情况）所必需的夯点、锤击数、夯沉量等，以指导施工，保证质量。

（三）石灰土或二灰（石灰与粉煤灰）挤密桩

用打入桩、冲钻或爆扩等方法在土中成孔，然后用石灰土或将石灰与粉煤灰混合分层夯填桩孔而成（少数也有用素土），用挤密的方法破坏黄土地基的湿陷性。挤密桩的效果取决于土的被挤密程度，采用桩径、桩距应在现场用试验确定，要求地基土在挤密范围边缘上干容重应达到16kN/m3以上。采用挤密桩处理湿陷性黄土地基时，应在地基表层采取防水措施（如表层夯实等）。

（四）预浸水处理

自重湿陷性黄土地基利用其自重湿陷的特性，可在结构物修筑前，先将地基充分浸水，使其在自重作用下发生湿陷，然后再修筑。实践证明这样可以消除地表下数米以外黄土的自重湿陷性，地表数米以内的土层往往因压力偏低而仍有湿陷性，须再作处理。此外也应考虑预浸水后，附近地表可能产生开裂、下沉等不利因素的影响。

除以上的地基处理方法外，对既有桥涵等结构物地基的湿陷也可考虑采用硅化法等加固地基。利用硅酸钠（水玻璃）为主剂的化学浆液加固方法称为硅化法。硅化法的加固机理是按浆液成分可分为单液法和双液法。单液法使用单一的水玻璃溶液，客观上较适用于黄土类土的加固。此时，水玻璃较易渗透入土孔隙，与土中的钙质相互作用形成凝胶，而使土粒胶结成整体。双液法常用的有水玻璃（为主剂）-氯化钙溶液、水玻璃-水泥浆液，水玻璃-铝酸钠溶液等，可适用于渗透系数K=（0.1～80）m/d的砂土和粘性土等。对于受沥青、油脂、石油化合物等浸透的土以及PH值大于9的土不宜采用硅化法加固。湿陷性黄土地区塞坑均应以不透水土夯实回填，结构物基础附近地面也应夯实整平，以防止地表水的积聚、渗入地基。

参考文献

[1]基础工程/冯忠居主编，人民交通出版社，2004.9.