摘 要：本文介紹了濕陷性黃土的特性，提出了判定濕陷性黃土等級的依據，重點闡述濕陷性黃土的四種處理措施，即沖擊碾壓、強夯、灰土擠密樁、石灰土換填，并針對地基土層濕陷情況采用相應處理方案。

　　關鍵詞：高級工程師職稱論文,濕陷性黃土;特性;評價;處理措施

　　一、濕陷性黃土特性

　　濕陷性黃土是我國一種分布較為廣泛的區域性土，它主要分布于我國西部的黃土高原上。濕陷性黃土是第四紀的一種沉積物，它以粉土顆粒為主，富含碳酸鹽，具有大孔隙和垂直節理，以黃色為基本色調，具有濕陷性，在一定荷載作用下并在受水浸濕的情況下，土壤結構迅速破壞，并且失去承載力而發生顯著下沉。

　　試驗研究表明，粗粉粒和砂粒在黃土結構中起骨架作用，由于在濕陷性黃土中砂粒含量很少，而且大部分砂粒不能直接接觸，能直接接觸的大多為粗粉粒，細粉粒通常依附在較大顆粒表面，特別是集聚在較大顆粒的接觸點處與膠體物質一起作為填充材料。作為黃土骨架的砂粒和粗粉粒，在天然狀態下，由于上述膠結物的凝聚結晶作用被牢固地黏結著，使濕陷性黃土具有較高的強度。當遇水時在水的作用下導致各種膠結物軟化，使膠結物失去作用導致土的強度突然下降便產生濕陷。我國濕陷性黃土的顆粒主要為粉土顆粒，占總重量約50%~70%，而粉土顆粒中又以0.05~0.01mm的粗粉土顆粒為多，占總重約40.60%，小于0.05mm的黏土顆粒較少，占總重約14.28%;大于0.01mm的細砂顆粒占總重的5%以內，基本上無大于0.25mm的中砂顆粒。此外，在局部地區的濕陷性黃土中又含有較多的易溶鹽，以固態或半固態形式分布在各種顆粒的表面。黃土是在干旱或半干旱的氣候條件下形成的沉積物，在初期生成過程中土中水分不斷蒸發，在土孔隙中的毛細作用下少量水分逐漸集聚到較粗顆粒的接觸點處。同時細粉粒、黏粒和一些水溶鹽類也不同程度地集聚到粗顆粒的接觸點形成膠結。

　　濕陷性黃土顆粒之所以在一定壓力下受水時產生易著附加下沉，除上述在遇水時顆粒接觸點處膠結物的軟化作用外，還在于土的欠壓密實狀態。在干旱氣候條件下，無論是風積、坡積還是在洪積的黃土層，其水的蒸發量影響深度大于大氣降水的影響深度。在其形成過程中，充分的壓力和適宜的濕度往往不能同時具備，導致土層的壓密欠佳。接近地表2~3m的土層，因受大氣降水的影響，一般具有適宜壓密的濕度，但此時上覆土重很小，土層得不到充公地壓密，便形成了低濕度、高孔隙率的濕陷性黃土。濕陷性黃土在天然狀態下保持低濕和高孔隙率是產生濕陷的充分條件。參考氣象降雨量，我國濕陷性黃土分布地區大部分年平均降雨量小于蒸發量，因而濕陷性黃土的天然濕度一般在塑限含水量左右或者更低一些。

　　三、黃土濕陷性評價

　　1.黃土濕陷性，應按室內浸水(飽和)壓縮試驗，在一定壓力測定的濕陷系數δs進行判定。當濕陷系數δs值小于0.015時，定為非濕陷黃土;當濕陷系數δs值等于或大于0.015時，定為濕陷性黃土。

　　2.濕陷性黃土的程度，可根據濕陷系數δs值的大小分為三種：當0.015≤δs≤0.03時，濕陷性輕微;當0.03<δs≤0.07時，濕陷性中等;當δs>0.07時，濕陷性強烈。

　　3.濕陷性黃土場地的濕陷類型，應按自重濕陷量的實測值Δ'zs或計算值Δzs判定：當自重濕陷量的實測值Δ'zs或計算值Δzs小于或等于70mm時,應定為非自重濕陷性黃土場地;;當自重濕陷量的實測值Δ'zs或計算值Δzs大于70mm時,應定為自重濕陷性黃土場地。

　　四、處理措施

　　濕陷性黃土地基處理的主要目的：一是消除其全部濕陷量，使處理后的地基變為非濕陷黃土地基，或采用樁基礎穿透全部濕陷黃土層，使上部荷載通過樁基礎傳遞至壓縮性低或較低的非濕陷性黃土(巖)層上，防止地基產生濕陷，當濕陷性黃土層厚度較薄時，也可直接將基礎設置在非濕陷性黃土(巖)層上;二是消除地基的部分濕陷量，控制下部未處理濕陷性黃土層的剩余濕量或濕陷起始壓力值符合規定數值。

　　山西省運城市區域內廣泛分布有第四紀新近堆積黃土，厚度在5~22.5m之間，多具有強濕陷性。在公路建設過程中，往往由于處理措施不當而造成黃土浸水失穩，從而在地表形成平面為圓型或橢圓型的蝶形濕陷坑，導致濕陷范圍內的路基、路面和橋涵產生變形、開裂、沉陷等病害。

　　以山西省河津~運城高速公路地基處理為研究對象，結合對黃土地基濕陷性破壞機理的研究，提出了沖擊碾壓、強夯、灰土擠密樁及石灰土換填等地基處理方案。通過對試驗段施工效果的檢測，論證了處理方案是合理可行的。

　　1、沖擊碾壓

　　沖擊碾壓處理方案適用于Ⅰ、Ⅱ級非自重濕陷性黃土，處理后地表以下1m內的土層壓實度應大于90%，且該深度內土層濕陷性消除。

　　沖擊碾壓一般采用25KJ沖擊式壓路機，處理長度不小于150m，處理寬度為路基占地界。沖擊碾壓時牽引車行駛速度在12～20km/h之間，以輪跡重疊1/2布滿表面為1遍。最佳沖擊碾壓遍數根據現場試驗確定。

　　試驗段進行沖擊碾壓，分別碾壓10、20、30、40、50遍，依次測量各遍地基沉降量及壓實。沉降量采用水準儀測量，壓實度采用灌砂法檢測。

　　試驗段地基碾壓20遍后，地基沉降量可顯著減少，40遍后沉降量變化很小，且沖擊碾壓對提高地基壓實度效果較為明顯。沖擊40遍時，地基沉降量平均約19cm，地表以下1m內土層平均壓實度達到91%。處理后地基土層濕陷系數約為0.003<0.015,可判定地表以下1m范圍內土層濕陷性基本消除，滿足濕陷性黃土淺層處理要求。

　　2、強夯

　　強夯處理方案適用于Ⅱ級及以上等級的自重濕陷性黃土填方路段，可消除地表以下5-6m內土層濕陷性。強夯處理要求主夯最后2擊的平均夯沉量不大于5cm，單點夯擊次數不小于5擊。

　　根據土層濕陷等級、濕陷深度和路基填土高度的不同，分別采取不同能級的強夯進行全幅滿夯。處理長度不小于50m，處理寬度為路基占地界。

　　強夯一般分為三遍進行，主夯2遍，排夯1遍。其中主夯按夯錘直徑D的2.5-3.5倍間距方格網跳夯實，最后一遍排夯(單點夯擊能600kN.m)，互相搭夯不小于1/2夯錘直徑。

　　試驗段地基的統計數據結果表明，地基土層隨夯次數的增加而逐步密實，第1擊沉降量最大，隨后各擊沉降量逐漸減小，6擊以后沉降量基本保持在5 cm以內，滿足設計要求。

　　試驗段采用單點夯擊次數8擊強夯時，夯擊前、后地基土層深度與密度和濕陷性系數的關系表明強夯后土層深度增加、濕陷性系數顯著減小。土層深度為6.5m-7m區間強夯前后數值較為接近。地表下6m范圍內土層濕陷性系數在0.001-0.013之間，均小于0.015,判定已完全消除濕陷性，達到地基處理要求。

　　注意：強夯處理時土基的天然含水量宜低于塑限含水量1%-3%。當土基天然含水量小于10%時，夯擊過程中表層土容易松動，夯分泌質量達不到設計效果;當土基含水量過大時，施工中應采取方格網點等間距挖孔填埋生石灰的辦法，將處理深度范圍內土的含水量有效降至最優含水量范圍，再進行強夯處理。

　　3.灰土擠密樁(多用于橋涵地基處理)

　　灰土樁擠密樁法是利用成孔時的側向擠壓作用，使樁間土得以擠密;隨后將樁孔用灰土分層夯填密實，稱為灰土擠密法。灰土擠密樁法與夯實、碾壓等豎向加密方法不同，屬于橫向加密土層。施工中當套管打入地層時，管周地基土受到了較大的水平向擠密作用，使管周圍一定范圍內的地基土的工程物理性質得到改善，其密實度增加、壓縮性降低、濕陷性全部或部分消除。灰土樁擠密地基屬于人工復合地基，其上部荷載由樁體和樁間擠密土共同承擔。灰土樁法具有原位處理、深層擠密和以土治土的特點，用于處理厚度較大的濕陷性黃土或填土地基時，可獲得顯著地技術經濟效益。工程實例：山西運城沃爾瑪商場采用灰土樁擠密樁法處理。土樁和灰土樁法使用于處理地下水位以上的濕陷性黃土、素填土或雜填土地基。處理深度宜為5~15m。

　　灰土樁擠密樁法處理地基時的面積，應大于基礎或建筑物底層平面的面積，并應符合下列規定。

　　(1)當采用局部處理時，超出基礎底面的寬度：對非自重濕陷性黃土、雜填土和素土等地基，每邊不應小于基底寬度的0.25倍，并不應小于0.50m;對自重濕陷性黃土地基，每邊不應小于基底寬度的0.75倍，并不應小于1.00m。

　　(2)當采用整片處理時，超出建筑物外墻基礎底面外緣的寬度，每邊不宜小于處理土層厚度的1/2，并不應小于2m。

　　(3)樁孔直徑宜為300~450mm，并可根據所選用的成孔設備或成孔方法確定。樁孔宜按三角形布置，樁孔間的中心距離，可為樁孔直徑的2.0~2.5倍。

　　4、石灰土換填

　　石灰土換填適用于挖方段。當挖方深度超過地基土層濕陷深度時，認為基底已不具備濕陷性，不進行處理。當挖方深度小于土層濕陷深度時，采取開挖80cm路床、沖擊碾壓基底后換填6%石灰土的處理方法，消除路床范圍內土層濕陷性，并形成灰土封閉層，避免匯水滲入基底導致濕陷。

　　換填石灰土處理方案，開挖及回填土方數量較大，施工周期長，易受雨水影響，應周密安排施工環節，確保施工質量。

　　五、結語

　　沖擊碾壓、強夯、灰土擠密樁、石灰土換填、水泥攪拌樁等處理方案能夠有效消除不同濕陷等級和處理深度范圍內黃土濕陷性。在公路建設過程中，應針對地基土層濕陷情況采用相應處理方案，做到有的放矢、對癥下藥。

　　參考文獻：

　　1、 GB 50025-2004《濕陷性黃土地區建筑規范》

　　2、 GB 50202-2002 《建筑地基基礎工程施工質量驗收規程》

　　3、JGJ79-2002，J220-2002《建筑地基處理技術規范》