对深厚湿陷性黄土地基处理的

对深厚湿陷性黄土地基处理的探讨摘要：湿陷性黄土是西北地区常见的一种工程地质问题。根据水利水电工程实践对几种常用地基处理方法的具体应用以及存在的问题进行了论述，对类似工程的设计具有指导意义。关键字：湿陷性黄土地基处理灌注桩预浸水1黄土分布及概述黄土作为一种常见的工程地基，在世界各地分布很广，面积达1300万km2，约占地球陆地总面积的9．3％。中国黄土主要分布于北纬33°～47°之间，尤以34°～45°之间最为发育。总面积约为63．5万km2，占世界黄土分布的4．9％左右。黄土的堆积厚度为世界之最，其厚度中心在洛河和泾河流域的中下游地区，最大厚度达180～200m。由此向东西两边逐渐减薄。其分布南始于甘肃南部的岷山、陕西的秦岭、河南的熊耳山、伏牛山，北以陕西白于山、河北燕山为界，西起祁连山，东至太行山。湿陷性黄土约占中国黄土分布面积的60％左右，主要分布于黄河中、下游地区，厚度最大达30m左右。并具有自东向西、自南向北其湿陷性逐渐加剧的规律。黄土按其成因分为原生黄土和次生黄土。一般将不具层理的风成黄土称为原生黄土，原生黄土经过流水冲刷、搬迁重新沉积而成的为次生黄土，工程界统称它们为黄土。次生黄土一般具有层理，较原生黄土结构强度要低。黄土在一定压力（土自重或自重压力和外压力）作用下，受水浸湿后结构迅速破坏而发生的显著下沉现象，称之为湿陷。具有湿陷性的黄土称为湿陷性黄土。湿陷性黄土又分为自重湿陷性黄土和非自重湿陷性黄土。中国现行国家标准《湿陷性黄土地区建筑规范》GBJ25－90对湿陷性黄土从工程角度作了明确划分，将湿陷系数δs≥0．015的黄土定义为湿陷性黄土，同时将实测或计算自重湿陷量大于7cm的湿陷性黄土定义为自重湿陷性黄土，将实测或计算自重湿陷量小于或等于7cm的湿陷性黄土定义为非自重湿陷性黄土，并将黄土的湿陷等级划分为轻微（Ⅰ级）、中等（Ⅱ级）、严重（Ⅲ级）、很严重（Ⅳ级）4个级别，这里不再详述。中国黄土按地质形成年代和工程特性基本划分为下列4个地层。（1）早更新世黄土。简称为Q1黄土，形成于距今70～120万年之间。粉粒和粘粒含量比后期黄土要高，质地均匀，致密坚硬，低压缩，无湿陷性；（2）中更新世黄土。简称Q2黄土，形成于距今10～70万年之间。同样具有粉粒和粘粒含量比后期黄土要高，质地均匀，致密坚硬，低压缩性的特点。但其最上部已表现出轻微湿陷性，是西北地区黄土地层的主体；（3）晚更新世黄土。简称Q3黄土，形成于距今0．5～10万年之间。质地均匀，但较疏松，肉眼可见大孔，具湿陷性或强烈湿陷性；（4）全新世黄土。简称Q4黄土，形成于距今5千年内。一般土质疏松，肉眼可见大孔，具湿陷性或强烈湿陷性。通常将早期和中期形成的Q1和Q2黄土统称为老黄土，将其后形成的Q3和Q4黄土称为新黄土，可以看出通常所说的湿陷性黄土指的就是新黄土。2湿陷性黄土地基处理的工程实例中国工程界自解放以来随着对湿陷性黄土的不断认识，先后于1966年、1978年和1990年分别制定了《湿陷性黄土地区建筑规范》，简称为“66黄土规范”、“78黄土规范”以及现在使用的“90黄土规范”，对湿陷性黄土地区的工程设计起到了规范和指导作用。笔者从事水利水电工程10多年来，先后参与了湿陷性黄土地区的供水工程、灌溉工程、泵站及电站工程以及游泳池等工程的设计，多数工程已正常运行多年，期间也出现过一些问题，在这里摘录点滴供大家交流和探讨。2．1大直径空心混凝土灌注桩在处理湿陷性黄土地基中的应用陕西省东雷抽黄续建工程曾是陕西的重点工程，工程总投资15．0亿元，其下寨抽水站是提黄灌溉工程的三级站，笔者有幸参加了该站的设计工作，该项目的设计获得陕西省优秀工程设计一等奖。该站主要建筑物之一出水塔的基础就是深达17．0m的自重湿陷性黄土，湿陷等级为Ⅱ级，塔体重量为4500t。其上游连接的是直径达2．0m的4根厂房出水管道，下游衔接的是渡槽，所以对塔体的基础处理是极为重要的，一旦塔体沉陷，将直接影响上下游建筑物的安全。地基处理先后对可能采用的灰土挤密桩、碎石震冲桩、静压桩、混凝土灌注桩以及沉井等方案进行了逐一比较，灰土挤密桩和碎石震冲桩存在的问题是处理深度不够和造价较高，采用混凝土灌注桩则造价更高。为了降低造价，项目组邀请了陕西省水电工程局，陕西省水利工程建设管理局等施工单位的专家进行共同探讨，就工程施工方案的可行性进行分析，最后通过了项目组推荐的混凝土灌注桩方案。为了降低造价提高单桩承载力，设计拟采用空心混凝土灌注桩外加端部扩头来提高单桩的承载力，经过对不同桩径的反复试算，最后采用了8根桩径为2．0m，壁厚0．3m，桩端扩头直径3．6m的空心混凝土灌注桩，桩深30m，桩距6．0m。负摩阻力系数取1．55t／m2，正摩阻力系数取3．5t／m2，桩端标准承载力21t／m2，修正后为79．8t／m2，单桩承载力812．4t。当时查到的国内最大桩径为1．6m，该桩的桩径已达到国内同类工程的最大桩径。工程实施已近10a，一直运行正常。2．2宁夏扬黄扩灌工程十一泵站厂房湿陷性黄土基础的处理域宁夏纪扬黄扩灌牢工程十一膜泵站主副况厂房总长螺度闭7晶7位．租5宇m弟，主厂房站宽演13现m心，副厂房悠宽即1合4站．库5防m志。其基础徐为自重湿腥陷性黄土醒，厚度挥达帽3陆6品．浙5然m绿，自重湿裂陷等级变为跨Ⅲ枪～截Ⅳ份级，湿陷缠评价为严欢重～很严绑重。由于航基础湿陷锁等级太高播，而且厚靠度很大，顷面又广，欠经过多方梯比较，基芹础处理方点案定为采梦用预浸水霸处理消除未基础黄土僻的湿陷性轧。设计在叮建筑物周脂边外窜放垮5数～贫10味m微范围内视（灰80m旷×40糟m赢）布置么了判6忙个攀20m会×20晚m助的浸水畦卵块，浸水阻坑财深凑80c性m奔，然后在兴坑内用洛悄阳铲挖浸和水孔，孔古径箭8c亿m敬，孔受深像23倦m务，孔乔距卡5碧．喘0滥m尼，孔内填她入碎石或菜砂砾石。续浸水时，变水深保持愁在淹没浸签水愉孔斑0稼．布5淋m柳以上。经慰过呜224赛d毙的持续观颠测（其中评浸水观乒测裂162炮d枪，停水观熄测惕62采d慈）。坑内爷停水前沉厅降量隆为机12辜7霞．毫5岛～律18陵8个．抹6c咬m筝，平伐均眠16层7趣．炮7c搭m惠，停水后悲沉降量共为蔽1纪6萌．确2留～肤8眼5败．插3c崖m牧，平辆均魔16岭7伶．乡7c删m把。浸水前逮后累计平币均沉降量功为狭21亦5藏．撒1c隶m暮。单位面币积耗水改量亲3丛3彻．睛6木t老／鱼m蜓3伸。柱浸水迹停业止宋4例个月后，拍在现场布劫置探应坑拒3霸个，探坑臂深金度川13搜m低，在探坑罪深度范围纠内每米取夹样吊1厚件，进行钳室内常规渔土工试验投。探坑开色挖后发现璃，泰13燥m让以下的土继层仍呈饱贞和状态，角不能宜取样。根搜据土工试万验结果，洋在饱和自释重压力下厅的自重湿芽陷性系数羞（夕δ鹿z宝s邮）均小倦于奖0渡．友01感5攻，计算自坐重湿陷枪量录△有z猎s乱＝颤1事．头9c亮m飞，小范于箱7c梅m树。俯200食kP折a毛压力下的脊最大湿陷虾系数吃（南δ绕）也小冷于设0想．粘01绘5冷，计算总妹湿陷桂量抵△甘＝侦6蚊．痰0c蜘m辫。说明基斤础黄土的旨湿陷性已迟基本消除名。会实际毒施工中存幸在的问题拒是浸水处管理后的泵管站场地上扮层土层，通仍呈中～期高压缩性辣，以中压荒缩性为主碌，其承载油力标准值摇为忙13度0驻～趁150带kP坝a袭。另外，呈预浸水后忍基础土层犹含水量过驰高，接近芳于饱和状字态致使后希续工作无跨法正常进快行，这也栽正是预浸财水处理的械弊端。根蝶据以往工疑程的经验妄，预浸水感处理耗时栋较长，一霉般停水后是要崖1监a递左右的时标间才能使冠土层的含煎水量降低网到最初状宋态，因此裳在采用预辫浸水处理练时一定要很充分考虑明工期问题沙。另外预辆浸水处理外只能消除倘地农表谅6错m盲以下土层貌的湿陷性条，对于表陕层昏6耀m斑范围内的骄土层还具同高压缩性讯，应结合食使用换填概等其他办犹法消除其锋高压缩的鬼外荷湿陷券性。在该画工程中施稳工单位最面后对表暗层记8栗m导范围内的屿土层采用笛了水泥粉嘱喷桩处理吩。毕3精湿陷性汇黄土地基原处理的方淋法探讨顷中国元在解放后污对于湿陷王性黄土地竿基处理的煤实践已有泊几十年了吸，具体方免法也很多萌，但归纳赚起来其基主本思路不浴外乎以下加几种：茎库（拦1救）基本消射除基础已惰有土层的峰湿陷性；摘其常用方般法有强夯改、换土、际挤密桩等搭。这是对设于土层较斥薄挺（雕10守m粗以内）时殿采用的办得法。当土葬层深厚时知，常用办棕法就是预产浸水处理庆。这类办咳法是通过谎工程措施测，针对湿沫陷土层本灾身进行处道理，改善妻其土壤结躬构和基本踏特性，以平达到消除雹其湿陷性撒的目的。翻这种方法改的缺点是位对于深厚勿湿陷性黄妇土来说，饼耗时太长恋，往往影喝响工期。然优点是施屋工方便，灭费用较低攀；肤杜（骗2滋）使建筑止物基础穿食透湿陷性摆黄土层，虽传力于湿蒸陷土层以榜下的持力魄土层上，牲达到躲过课湿陷性黄炮土层的目爪的。常用摊方法就是绸桩基，尤燃以灌注桩降为主。这毅种方法避赔过了湿陷绘性土层，畅使基础传招力于湿陷隶土层以下吃的持力土登层上，相俯对来说比烘较安全可正靠，所以抽被广泛应要用于比较翠重要的独猎立建筑物果的基础处陪理。缺点睡是投资费察用较大；色扬（趴3核）充分作边好建筑物枣基础的隔堪水层，使合基础湿陷纪性黄土地炒基无法浸浇水，以达草到避免地书基湿陷的猴目的。常脏用的隔水尸材料有灰亦土、油毡虎以及各摸种典PV酱C劝和咽P况E矩膜。这种虹方法常常荡用于对基捷础承载力母要求不高芒的设施，裁如游泳池懒、供水管贝床、渠道柿等。遗另外帮，值得探烟讨的是，干对于大厚字度湿陷性卡黄土是否岸一定要消着除其湿陷席性？笔者戒在工程实括际中遇到裹过类似的奇问题。潜在宁蛙夏扬黄扩适灌工程设姨计中，通株过调查发荒现当地很碧多建筑物店其基础虽觉然较深，秩但并没有掠对基础作绵特殊处理占，运行多葱年也未发龙现湿陷问顾题。过后帆通过调查雹分析发现逃，原因在肆于该地区按常年降雨伴量很小，毛在外18筛0袄～麦400宝m盖m营之间，而犬蒸发量却段达递到活180纺0卸～许220矛0m锡m于，蒸发量长相当于降晨雨量腰的倾5籍～异1壤0楚倍，即便译是发生大搅暴雨，雨另水也无法隙浸透深厚调的湿陷土犬层。据宁盖夏自治区这水电设计沉院地质勘推测队对原展固海老灌耐区地下水茫变化的大聪量调查发鸟现，老灌练区十多年杜来的灌溉推运行并没嘱有影响到右地下水位剖的变化，供且大量的物灌溉水量豆仅仅只能第引起地多表置10池m冠范围内的披土壤含水棋量发生变贱化凡，家10败m愉以下土层扫含水量保但持在稳定次状态。另缺据原建工钳部建筑科瞒学研究院蒸和西安市结自来水公肾司等单位紧曾在西安争韩森寨一酸带进行的腹管道漏水经影响范围撒的试验，朝连续漏掩水口2阀3容～积153扶d让，漏水嫂量座60妻0更～回140县0云t刊，试验结翁果，最大雷浸湿范围燥为酬5庄．砍0离～目7向．中3糕m挣。同时脾用元350m哀m活的混凝土敬管做试验虹，漏木水勉32龙d沈后，浸湿杏范围基本羡稳定，最糠大影响半玻径旅为员5探．刑0粮m宣。这也就跑引起了思录考，对于防大厚度湿帮陷性黄土孟是否一定扯要彻底消刷除其湿陷链性？笔者军认为这个申问题很值稀得研究，粮尤其在西挡北地区，好因为该地客区湿陷土适层较厚，毁经常少在具20凶m棉以上，甚禽至象前面贱提到就的阻3宝6旦．晃5肝m曾深。完全伤消除这些赞土层的湿鲜陷性或彻刷底穿透湿料陷土层往牧往要花很将大代价，炒所以对这捞一问题的百深入研究养具有直接剩的经济效直益，能够结大量节约对工程投资津，缩短工旷程工期。世此时应对手建筑物使摔用条件和甲所处的周嫂边环境作乐适当调查馋，具体问艘题具体分垫析，只要雄建筑物的犁基础承载愉力满足要翻求，外界顷来水又无撞法浸湿湿笋陷性地基差时，完全资可以考虑鼻将建筑物驻基础坐落据于湿陷土岔层上。事恶实上，很法多游泳池颜、输水渠锦（管）道巷也就建在睬湿陷性土惭层上。对妥于基础承饮载力要求宫较高的较光大型的建泡筑物，当限基础埋深垦较大如箱简基等，其味地基承载喘力常常是