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【摘要】豫西地區是我國濕陷性黃土發育的主要地區之一，黃土的濕陷性是本地區建筑工程面臨的主要危害之一。本文介紹了常用的黃土濕陷性處理措施的原理，結合實踐工作中遇到工程問題，梳理了豫西濕陷性黃土地區的工程勘察工作要點，簡單探討豫西地區常用的地基處理措施。
【關鍵詞】豫西；濕陷性黃土；工程勘察；地基處理
濕陷性黃土主要分布在我國的山西、陜西、甘肅、河南、寧夏、青海、河北地區。濕陷性黃土作為一種特殊性土，天然狀態下具有較高的土體結構強度，但在遇水浸濕后，原生土體結構遭到破壞，土體強度顯著降低。近年來隨著各項基礎設施建設在豫西地區廣泛開展，建筑環境更加復雜，建筑規模更大，此外樓房在后期使用過程中浸水導致發生質量事故時有發生，這對工程勘察、地基處理以及使用維護等提出了更高的要求。
1濕陷性黃土地區的工程危害
濕陷性黃土在天然濕度的狀態下有較高的土體強度，但遇水浸濕后其強度會迅速下降，一旦土體中殘余強度低于土體結構應力，土體結構會被迅速破壞，并引發嚴重的沉陷問題。在工程實踐中，地基土的濕陷嚴重危害工程建設，導致建筑地基濕陷引發產生事故的原因基本都與水相關：貯水構筑物或輸水管道漏水、工業或生活用水不合理排放、小區綠化用水不當、大氣降水下滲或地下水位上升等。這些原因導致的建筑物地基沉陷變形最主要特點是地基沉降的不均勻性，嚴重者會導致建筑物整體傾斜。工程實踐中如果不能及時糾偏，會導建筑物呈結構性拉裂，甚至傾覆。三門峽市某綜合樓場區地貌屬黃土臺塬，場區東側為黃土臺，西側為河流階地。經勘察，場區為自重Ⅱ級（中等）濕陷性黃土場地。宿舍樓南北長約35m，東西寬約14m，樓高3層，2002年建成使用。經調查了解，該綜合樓在使用過程中，由于地基沉降導致建筑物結構、散水處產生多處裂縫，雨水透過散水裂縫滲透入地基，導致地基下陷，繼而出現大面積開裂（見圖1、圖2），現該樓房因發展成危房已被拆除。
在濕陷性黃土地區進行巖土工程勘察，需要準確評價場區內土的濕陷程度和場地濕陷性等級，其基礎是獲得天然狀態下的原狀土樣，即《濕陷性黃土地區建筑標準（GB50025—2018）》中所要求的Ⅰ級原狀土樣。具體到工程實踐中，考慮到不同勘探手段對土樣的擾動程度，評價濕陷性時應以探井取樣為主。為控制土樣代表性，豎向取樣間距宜為1m。探井的勘探深度應穿透濕陷性黃土層。對于地貌單元過渡區域，應適當加密勘探孔的布置。此外，勘察過程中應注重場區地質環境、水文環境的調查。查明地下水及河、溝、雨水等地表水的匯集及排泄途徑。當場區內有深挖方或高填方時，也會對場區地基濕陷性評價產生較大影響，通常經深挖方后地基土濕陷性會較小，高填方后會隨著時間推移地基濕陷性有不同程度的變化，通常是增加土體附加應力產生更大的濕陷量。
3黃土地區常見地基處理措施的技術路線
通常情況下，在處理濕陷性黃土地區地基的過程之中，采取的方法主要為填換法、強夯法、擠密法等[2]。受地理環境影響，各地區黃土形成時的自然環境不同，黃土的土質條件、土體狀況也有所差異。在工程實踐中，各場區選擇地基處理方法時應結合場區土質條件、地層特點及區域條件等多重因素，從技術可行、經濟合理的角度選擇適當的方案。換填法的原理是采用高強度、低滲透性的土體置換掉地基中不滿足要求的土層———濕陷性土層。當需要處理的黃土層厚度較小時可采用換填法，該方法通常適用于加固深度不超過3m的場區。實踐中可將表層需處理深度范圍內的濕陷性黃土挖除，而后采用素土、灰土或水泥土分層壓實回填。當地基對承載力要求較高時，宜采用灰土或水泥土，這樣可以加大整個地基的承載力度，增強地基水穩性。強夯法的技術原理是將一定重量的重錘以一定落地距離夯擊地基，使地基承受沖擊和振動，在振動和沖擊的作用下，土中的孔隙會被壓縮，并且夯擊點附近還會形成排水通道，孔隙中的水會沿著通道流出，最終實現增大壓實度和改善土壤振動液化條件的目的，濕陷性黃土的缺陷也會得到解決，文獻資料表明，在經過夯實后，黏性土的承載力增幅高達1~3倍，強夯法加固地基的原理圖見圖3。擠密法的原理則是采用人工方法使地基土體受到水平方向的側向擠壓，提高擠密樁孔周圍一定范圍內的土體密實度，減小地基土體孔隙度，從而達到消除濕陷性、提高地基承載力的效果。實踐中擠密法可分為排土擠密和不排土擠密，兩種工法適用條件不同，從實踐效果來看，不排土擠密法的效果更好，但缺點是需要的夯擊能更大，部分場區施工困難。
4豫西地區濕陷性黃土地基處理措施
4.1換填（墊層）法。豫西地區濕陷性黃土多為沖—洪積成因，地理分布上多與河流相關。所處地貌單元不同，場區濕陷等級也不同。以三門峽湖濱區為例，多為自重Ⅱ級、Ⅲ級濕陷性黃土場地，對于單層或多層建筑，大多數可采用換填法進行地基處理。該方法是傳統的淺層處理濕陷性黃土的方法，易于就地取材，施工方便。當地基處理以防水為主要目的時，可采用素土墊層；當需要提高地基承載力時，可采用灰土或水泥土作為墊層材料。采用墊層法換填以后，如果地基下仍存在濕陷性黃土層時，墊層材料不應采用透水性材料；如果地基下已無濕陷性黃土層或地下水無影響時，也可采用透水材料。工程實踐中可根據場區地質條件進行調整。換填墊層法在工程實踐中，可將上部土層全部挖出后，采用素土、2:8（也可3:7）灰土或水泥土進行分層回填夯（壓）實；地基平面處理范圍均應采用整片處理，其處理范圍應大于建筑底層平面的面積。地基處理后，基礎形式可采用擴展基礎，并應采取結構措施和基本防水措施。
4.2強夯加固法。使用該方法的過程中，必須使用的一個設備就是重型設備。通過發揮這些設備的作用，吊起夯錘設備，達到一定高度后，讓夯錘自由落下，不斷循環上述流程，直到地基被加固為止。該方法的優勢是施工簡便，工期較短，缺點是對場區施工條件有要求，能夠配合大型設備進場施工，且施工質量控制難度較大。對于發育在河流階地上的黃土場地，當濕陷性黃土層厚度較小可采用該方法處理。在工程實踐中，通常用于廠房等對地基變形要求較低的建筑物。
4.3擠密樁方案。擠密樁方案在濕陷性黃土地區有廣泛的應用。對于大范圍、連續均勻分布的濕陷性黃土場地，地基處理深度超過5m時，該方法有良好的應用效果。根據本地區的工程經驗，受現階段工程設備施工能力限制，擠密法處理深度一般不宜超過25~28m。在處理濕陷性黃土地基時，運用灰土擠密樁法較素土擠密樁法擠密效果更好。究其原因，灰土中的石灰在成樁后吸濕過程中，會產生輕微的體積膨脹，對樁側土體產生良好的擠密效果；其次可以通過灰土樁和樁間擠密土現場的復合地基具有更大的應力擴散角，在上部荷載傳遞過程中，應力可以在地基內部均勻地擴散，從而大幅減弱加固深度下的附加應力，減小地基沉降變形。工程實踐中，擠密樁的布置常采用等邊三角形的形式。相比正方形布置，三角形布置的擠密效果更加均勻，每根樁的影響半徑（或者工作半徑）較為接近，可達到良好的擠密效果。
5結語
筆者結合豫西地區工程勘察實踐經驗及案例，分析濕陷性黃土場地的工程危害，梳理濕陷性黃土場地勘察工作的要點，最后總結本地區常用的地基處理措施及其適用情況。筆者認為黃土濕陷性危害嚴重，工程實踐中應詳細調查場地地質條件、水文條件，結合場地條件及建設工程需要，有針對性地提出最佳方案。
參考文獻
[1]羅影，林瑤.大厚度濕陷性黃土巖土工程勘察與地基處理方法探究[J].冶金叢刊，2018（14）：232-233.
[2]姜亭亭，李先印.濕陷性黃土地區巖土工程勘察和地基處理要點探討[J].工程技術，2017（5）：389.
[3]楊麗娜.濕陷性黃土地區巖土工程勘察和地基處理措施探討[J].科技創新與應用，2019（33）：130-131.
[4]王靖.濕陷性黃土地區巖土工程勘察和地基處理要點[J].山西建筑，2018，41（7）：78-79.
作者:郝彥猛 楊海雨 單位:河南省地質礦產勘查開發局第四地質勘查院
