湿陷性黄土地基处理

1、湿陷性黄土地基处理一、黄土的分布及特征黄土分布广泛，在欧洲、北美、中亚等地均有分布面积达1300万km2,占 地球面积2.5%以上。我国是黄土分布面积最大的国家，总面积约64万km2。西 北、华北、山东、内蒙古及东北等地均有分布。黄河中游的陕、甘、宁及山西、 河南等省黄土面积广、厚度大，属黄土高原。黄土是以粉粒为主，含碳酸盐，具有大孔隙，质地均一，无明显层理而有 显著垂直节理的黄色陆相沉积物。典型黄土具备以下特征：Q颜色为淡黄、褐黄和灰黄色。Q以粉土颗粒(0.0750.005 mm)为主，约占60%70%。Q含各种可溶盐，主要富含碳酸钙，含量达10%30%，对黄土颗粒有一定 的胶结作用，常以钙

2、质结核的形式存在，又称姜石。Q结构疏松，孔隙多且大，孔隙度达33%64%，有肉眼可见的大孔隙、虫 孔、植物根孔等。Q无层理，居柱状节理和垂直节理，天然条件下稳定边坡近直立。Q具有湿陷性。二、黄土的成因及分类黄土按成因分为原生黄土和次生黄土，一般认为不具层理的风成黄土为原生 黄土。原生黄土经过流水冲刷、搬运和重新沉积而形成的为次生黄土，具有层理， 并含有较多的砂砾和细砾。黄土一般分为湿陷性黄土、非湿陷性黄土。在一定压力下受水浸湿，土结构 迅速破坏，并产生显著附加下沉的黄土称之为湿陷性黄土；在一定压力下受水浸 湿，无显著附加下沉的黄土称之为非湿陷性黄土。湿陷性黄土又分为自重湿陷性 黄土、非自重湿陷

3、性黄土。由于各地区黄土形成时的自然条件差异较大，因此其 湿陷性也有较大差别，有些湿陷性黄土受水浸湿后的土的自重压力下就产生湿陷， 而另一些黄土受水浸湿后只有在土的自重压力和附加压力共同作用下产生湿陷， 前者称为自重湿陷性黄土，后者称为非自重湿陷性黄土。一般将黄土开始湿陷时 的相应压力称为湿陷起始压力，可看作黄土受水浸湿后的结构强度。当湿陷性黄 土实际所受压力等于或大于土的湿陷起始压力时，土就开始产生湿陷。反之，如 果小于这一压力，则黄土只产生压缩变形，而不发生湿陷变形。三、湿陷性黄土的工程性质湿陷性黄土是一种特殊性质的土，在一定的压力下，下沉稳定后，受水浸湿， 土结构迅速破坏，并产生显著附加下

4、沉，故在润陷性黄土场地上进行建设，应根 据建筑物的重要性、地基受水浸湿可能性的大小和在使用期间对不均匀沉降限制 的严格程度，采取以地基处理为主的综合措施，防止地基湿陷对建筑产生危害。1、湿陷性黄土的颗粒组成我国湿陷性黄土的颗粒主要为粉土颗粒，占总重量约60%70%，而粉土颗 粒中又以0.005mm0.01mm的粗粉土颗粒为多，占总重约40.60%，小于0. 005mm 的粘土颗粒较少，占总重约14.28%，大于0. 01m的细砂颗粒占总重在5%以内， 基本上无大于0.25mm的中砂颗粒。我国湿润陷性黄土的颗粒从西北向东南有逐 渐变细的规律。黄土是干旱或半干旱气候条件下的沉积物，在生成初期，土中

5、水分不断蒸发， 土孔隙中的毛细作用，使水分逐渐集聚到较粗颗粒的接触点处。同时，细粉粒、 粘粒和一些水溶盐类也不同程度的集聚到粗颗粒的接触点形成胶结。粗粉粒和砂 粒在黄土结构中起骨架作用，由于在湿陷性黄土中砂粒含量很少，而且大部分砂 粒不能直接接触，能直接接触的大多为粗粉粒。细粉粒通常依附在较大颗粒表面， 特别是集聚在较大颗粒的接触点处与胶体物质一起作为填充材料。粘粒以及土体 中所含的各种化学物质如铝、铁物质和一些无定型的盐类等，多集聚在较大颗粒 的接触点起胶结和半胶结作用，作为黄土骨架的砂粒和粗粉粒，在天然状态下， 由于上述胶结物的凝聚结晶作用被牢固的粘结着，故使湿陷性黄土具有较高的强 度，而

6、遇水时，水对各种胶结物的软化作用，土的强度突然下降便产生湿陷。2、湿陷性黄土的湿度和密度湿陷性黄土之所以在一定压力下受水时产生显著附加下沉，除上述在遇水时 颗粒接触点处胶结物的软化作用外，还在于土的欠压密状态，干旱气候条件下， 无论是风积或是坡积和洪积的黄土层，其蒸发影响深度大于大气降水的影响深度， 在其形成过程中，充分的压力和适宜的湿度往往不能同时具备，导致土层的压密 欠佳。接近地表2-3米的土层，受大气降水的影响，一般具有适宜压密的湿度， 但此时上覆土重很小，土层得不到充分的压密，便形成了低湿度、高孔隙率的湿 陷性黄土。湿陷性黄土在天然状态下保持低湿和高孔隙率是其产生湿陷的充分条 件。3、

7、湿陷性黄土的压缩性压缩性反映地基土在外荷载作用下产生压缩变形的大小。对湿陷性黄土地基 而言，压缩变形是指地基土在天然含水量条件下受外荷载作用时所产生的变形， 它不包括地基土受水浸湿后的湿陷变形。一般在中更新世末期和晚更新世早期形成的湿陷性黄土多为中等偏低，少量 为低压缩性土；晚更新世末期和全新世黄土多为中等偏高，有的甚至为高压缩性 土，新近堆积黄土的压缩性多数较高。4、黄土的抗剪强度黄土的抗剪强度主要取决于土的含水量和密实程度。当含水量越低，密实程 度越高，则抗剪强度越大。当黄土的天然含水量低于塑限时，水分变化对强度影 响最大，随含水量的增加，土的内摩擦角和黏聚力都降低较多，但当天然含水量 大

8、于塑限时，含水量对抗剪强度的影响减小，而超过饱和含水量时，抗剪强度变 化不大。当土的含水量相同，则密实程度越大，即土的干重度越大，抗剪强度越 大。在浸水过程中，黄土湿陷处于发展状态，此时，土的抗剪强度降低最多，但 当黄土的湿陷压密过程已基本结束，此时土的含水量虽然很高，但抗剪强度却高 于湿陷过程。因此，湿陷性黄土处于地下水位变动带时，其抗剪强度最低，而处 于地下水位以下的黄土，抗剪强度反而高些。四、湿陷性黄土地基的处理原则湿陷性黄土地区建筑规范(GB 50025-2004)对湿陷性黄土地区建筑物 的设计和施工按建筑物的类别及场地的湿陷类型、等级相应提出了不同的措施要 求。其中设计措施分为地基处

9、理措施、防水措施和结构措施。各类建筑物的设计 应根据建筑物的分类和场地土的湿陷类型、湿陷等级采取以地基处理为主的综合 措施。地基处理措施主要用于改善土的物理学性质，减少或消除地基的湿陷变形； 防水措施和结构措施一般用于地基不处理或用于消除地基部分湿陷量的建筑，以 弥补地基处理的不足。对地基受水浸湿可能性大或对不均匀沉降有一定限制的一般工业与民用建 筑物，即乙类建筑物，设计措施的原则是当地基发生湿陷时，能保证主体结构安 全，次要部位易于修复。在II级,111级自重湿陷性黄土地基上的乙类建筑及丙类建 筑物，若以地基处理为主时，其处理厚度应控制剩余湿陷量分别小于20 cm和30 cm，并且应采取适当

10、的防水措施和结构措施；如以防水措施为主时，仍不能忽视 地基处理的重要性，尽量减少地基的剩余湿陷量，以保护防水措施免遭破坏。甲律 A KA r&LlaXtfa曰曰P5 财以 JQO-i五、湿陷性黄土地基处理的方法湿陷性黄土地基处理的方法很多，在不同的地区，根据不同的地基土质和不 同的结构物，地基处理应选用不同的处理方法。在勘察阶段，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、类别后，通过经济分析比较，综合考虑工艺环境、 工期等多方面的因素。最后选择一个最合适的地基处理方法，经过优化设计后， 确保满足处理后的地基具有足够的承载

11、力和变形条件的要求。湿陷性黄土地基的处理方法依据湿陷性黄土地区建筑规范(GB50025-2004) 推荐有换填垫层法、重锤表面夯实法、强夯法、预浸水法、挤密法、桩基础法 等。1、换填垫层法换填垫层法适用于浅层软弱地基及不均匀地基的处理，应根据建筑体型、结 构特点、荷载性质、岩土工程条件、施工机械设备及填料性质和来源等进行综合 分析，进行换填垫层的设计和选择施工方法。该法是将基础底面以下一定深度范 围内的软弱土层挖去，然后以质地坚硬、强度较高、性能稳定、具有抗侵蚀性的 填料分层填充，并同时以人工或机械方法分层压、夯、振动，使之达到要求的密 实度，成为良好的人工地基。垫层可以选用的填料有砂石（包括

12、碎石、卵石、圆砾、砾砂、粗砂、中砂或 石屑，应级配良好，不含植物残体、垃圾等杂质）、粉质粘土（用于湿陷性黄土 的粉质粘土垫层，土料中不得夹有砖、瓦和石块）、灰土（土料宜用粉质粘土， 石灰用新鲜的消石灰，其颗粒不得大于5哑，体积配合比宜为2： 8或3： 7）、粉 煤灰、矿渣（指高炉重矿渣，可分为分级矿渣、混合矿渣及原状矿渣）、其他工 业废渣（要求质地坚硬、性能稳定、无腐蚀性和放射性危害）、土工合成材料等。经该方法处理过的人工地基或垫层，可以把上部荷载扩散到下面的下卧层， 以满足上部建筑所需的地基承载力和减少沉降量的要求。当垫层下面有较软土层 时，也可以加速软弱土层的排水固结和强度的提高。此法用于

13、湿陷性黄土地基可 以消除地基的湿陷性。2、重锤表面夯实法重锤表层夯实是在基坑内的基础底面标高以下待夯实的天然土层上进行的。 它与换填土垫层法相比，可少挖土方工程量，而且不需要回填，其夯实土层与土垫 层的作用基本相同。重锤表层夯实加固原理是将1830KN的重锤提高到45m后自由落下，并如 此重复夯打，使土的密度增大，土的物理力学性质改善，以减少或消除地基的变 形。在重锤夯实区域附近有建筑物以及正在进行砌筑工程或浇筑混凝土时，应注 意防止建筑物、砌体和混凝土因受振动而产生裂缝，应采取适当的措施。3、强夯法强夯法的加固原理是利用夯锤自由落下产生的冲击波使地基密实。这种冲击 引起的振动在土中以波的形式

14、向地下传播。这种振动波可分为体波和面波两大类。强夯理论认为：压缩波大部分通过液相运动，使孔隙水压力增大，同时使土 粒错位，土体骨架解散，而随后的剪切波使土颗粒处于更加密实的状态。现在一般的看法是，地基经强夯后，其强度提高过程可分为:夯击能量转化， 同时伴随强制压缩或振密；土体液化或土体结构破坏；排水固结压密；触变恢复 并伴随固结压密。4、预浸水法采用预浸水法处理地基，应符合下列规定：（1）浸水坑边缘至既有建筑物的距离不宜小于50m，并应防止由于浸水影响附 近建筑物和场地边坡的稳定性。（2）浸水坑的边长不得小于湿陷性黄土土层的厚度，当浸水坑的面积较大时， 可分段进行浸水。（3）浸水坑内的水头高度

15、不宜小于300mm，连续浸水时间以湿陷变形稳定为准， 其稳定标准为最后5d的平均湿陷量小于1 mm/d。（4）预浸水法宜用于处理湿陷性黄土层厚度大于10m，自重湿陷量的计算值不 小于500mm的场地。浸水前宜通过现场试坑浸水试验确定浸水时间、耗水量和湿 陷量等。5、挤密法灰土挤密桩或土挤密桩通过成孔过程中的横向挤压作用，桩孔内的土被挤向 周围，使桩间土得以挤密，然后将备好的灰土或素土（粘性土）分层填入到桩孔 内，并分层捣实至设计标高。用灰土分层夯实的桩体，称为灰土挤密桩；用素土 分层夯实的桩体，称为土挤密桩。二者分别与挤密的桩间土组成复合地基，共同 承受基础的上部荷载。夯实水泥土桩也属于挤密桩

16、灰土挤密桩和土挤密桩，在消除土的湿陷性和减小渗透性方面，其效果基本 相同或差别不明显，但土挤密桩地基的承载力和水稳性不及灰土挤密桩。6、桩基础法可使用各种类型的桩穿透湿陷性土层，把上部结构的荷载通过桩尖（或扩大 头）传到非湿陷性土层上。桩基础起着向深处传递荷载的作用，而不在于消除土 体本身的湿陷性。湿陷性黄土浸水后桩身与土之间的摩擦力大大降低，在自重湿 陷性黄土中还会产生负摩擦力。爆扩桩一般适用于穿透不大于8m的湿陷性黄土 层。对非自重湿陷性黄土地基，其扩大头应支撑在压缩性较低的非湿陷性土层上， 对自重湿陷性黄土地基则应支撑在密实的非湿陷性土层上。机械或人工成孔的灌 注桩和预制桩可用于穿透厚度较大的湿陷性黄土层。扩底灌注桩的支撑条件应与 爆扩桩的要求相同。不扩底的灌注桩和预制桩应支撑密实的非湿陷性土层或岩层 上。六、建议上述几种湿陷性黄土地基的处理方法，近年来在工程建设中被广泛使用，都 取得