對深厚濕陷性黃土地基處理的

對深厚濕陷性黃土地基處理的探討摘要：濕陷性黃土是西北地區(qū)常見的一種工程地質(zhì)問題。根據(jù)水利水電工程實踐對幾種常用地基處理方法的具體應用以及存在的問題進行了論述，對類似工程的設計具有指導意義。關鍵字：濕陷性黃土地基處理灌注樁預浸水1黃土分布及概述黃土作為一種常見的工程地基，在世界各地分布很廣，面積達1300萬km2，約占地球陸地總面積的9．3％。中國黃土主要分布于北緯33°～47°之間，尤以34°～45°之間最為發(fā)育?？偯娣e約為63．5萬km2，占世界黃土分布的4．9％左右。黃土的堆積厚度為世界之最，其厚度中心在洛河和涇河流域的中下游地區(qū)，最大厚度達180～200m。由此向東西兩邊逐漸減薄。其分布南始于甘肅南部的岷山、陜西的秦嶺、河南的熊耳山、伏牛山，北以陜西白于山、河北燕山為界，西起祁連山，東至太行山。濕陷性黃土約占中國黃土分布面積的60％左右，主要分布于黃河中、下游地區(qū)，厚度最大達30m左右。并具有自東向西、自南向北其濕陷性逐漸加劇的規(guī)律。黃土按其成因分為原生黃土和次生黃土。一般將不具層理的風成黃土稱為原生黃土，原生黃土經(jīng)過流水沖刷、搬遷重新沉積而成的為次生黃土，工程界統(tǒng)稱它們?yōu)辄S土。次生黃土一般具有層理，較原生黃土結構強度要低。黃土在一定壓力（土自重或自重壓力和外壓力）作用下，受水浸濕后結構迅速破壞而發(fā)生的顯著下沉現(xiàn)象，稱之為濕陷。具有濕陷性的黃土稱為濕陷性黃土。濕陷性黃土又分為自重濕陷性黃土和非自重濕陷性黃土。中國現(xiàn)行國家標準《濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范》GBJ25－90對濕陷性黃土從工程角度作了明確劃分，將濕陷系數(shù)δs≥0．015的黃土定義為濕陷性黃土，同時將實測或計算自重濕陷量大于7cm的濕陷性黃土定義為自重濕陷性黃土，將實測或計算自重濕陷量小于或等于7cm的濕陷性黃土定義為非自重濕陷性黃土，并將黃土的濕陷等級劃分為輕微（Ⅰ級）、中等（Ⅱ級）、嚴重（Ⅲ級）、很嚴重（Ⅳ級）4個級別，這里不再詳述。中國黃土按地質(zhì)形成年代和工程特性基本劃分為下列4個地層。（1）早更新世黃土。簡稱為Q1黃土，形成于距今70～120萬年之間。粉粒和粘粒含量比后期黃土要高，質(zhì)地均勻，致密堅硬，低壓縮，無濕陷性；（2）中更新世黃土。簡稱Q2黃土，形成于距今10～70萬年之間。同樣具有粉粒和粘粒含量比后期黃土要高，質(zhì)地均勻，致密堅硬，低壓縮性的特點。但其最上部已表現(xiàn)出輕微濕陷性，是西北地區(qū)黃土地層的主體；（3）晚更新世黃土。簡稱Q3黃土，形成于距今0．5～10萬年之間。質(zhì)地均勻，但較疏松，肉眼可見大孔，具濕陷性或強烈濕陷性；（4）全新世黃土。簡稱Q4黃土，形成于距今5千年內(nèi)。一般土質(zhì)疏松，肉眼可見大孔，具濕陷性或強烈濕陷性。通常將早期和中期形成的Q1和Q2黃土統(tǒng)稱為老黃土，將其后形成的Q3和Q4黃土稱為新黃土，可以看出通常所說的濕陷性黃土指的就是新黃土。2濕陷性黃土地基處理的工程實例中國工程界自解放以來隨著對濕陷性黃土的不斷認識，先后于1966年、1978年和1990年分別制定了《濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范》，簡稱為“66黃土規(guī)范”、“78黃土規(guī)范”以及現(xiàn)在使用的“90黃土規(guī)范”，對濕陷性黃土地區(qū)的工程設計起到了規(guī)范和指導作用。筆者從事水利水電工程10多年來，先后參與了濕陷性黃土地區(qū)的供水工程、灌溉工程、泵站及電站工程以及游泳池等工程的設計，多數(shù)工程已正常運行多年，期間也出現(xiàn)過一些問題，在這里摘錄點滴供大家交流和探討。2．1大直徑空心混凝土灌注樁在處理濕陷性黃土地基中的應用陜西省東雷抽黃續(xù)建工程曾是陜西的重點工程，工程總投資15．0億元，其下寨抽水站是提黃灌溉工程的三級站，筆者有幸參加了該站的設計工作，該項目的設計獲得陜西省優(yōu)秀工程設計一等獎。該站主要建筑物之一出水塔的基礎就是深達17．0m的自重濕陷性黃土，濕陷等級為Ⅱ級，塔體重量為4500t。其上游連接的是直徑達2．0m的4根廠房出水管道，下游銜接的是渡槽，所以對塔體的基礎處理是極為重要的，一旦塔體沉陷，將直接影響上下游建筑物的安全。地基處理先后對可能采用的灰土擠密樁、碎石震沖樁、靜壓樁、混凝土灌注樁以及沉井等方案進行了逐一比較，灰土擠密樁和碎石震沖樁存在的問題是處理深度不夠和造價較高，采用混凝土灌注樁則造價更高。為了降低造價，項目組邀請了陜西省水電工程局，陜西省水利工程建設管理局等施工單位的專家進行共同探討，就工程施工方案的可行性進行分析，最后通過了項目組推薦的混凝土灌注樁方案。為了降低造價提高單樁承載力，設計擬采用空心混凝土灌注樁外加端部擴頭來提高單樁的承載力，經(jīng)過對不同樁徑的反復試算，最后采用了8根樁徑為2．0m，壁厚0．3m，樁端擴頭直徑3．6m的空心混凝土灌注樁，樁深30m，樁距6．0m。負摩阻力系數(shù)取1．55t／m2，正摩阻力系數(shù)取3．5t／m2，樁端標準承載力21t／m2，修正后為79．8t／m2，單樁承載力812．4t。當時查到的國內(nèi)最大樁徑為1．6m，該樁的樁徑已達到國內(nèi)同類工程的最大樁徑。工程實施已近10a，一直運行正常。2．2寧夏揚黃擴灌工程十一泵站廠房濕陷性黃土基礎的處理域?qū)幭募o揚黃擴灌牢工程十一膜泵站主副況廠房總長螺度閉7晶7位．租5宇m弟，主廠房站寬演13現(xiàn)m心，副廠房悠寬即1合4站．庫5防m(xù)志。其基礎徐為自重濕腥陷性黃土醒，厚度揮達帽3陸6品．浙5然m綠，自重濕裂陷等級變?yōu)榭纰髽尅丌舴菁?，濕陷纏評價為嚴歡重～很嚴綁重。由于航基礎濕陷鎖等級太高播，而且厚靠度很大，頃面又廣，欠經(jīng)過多方梯比較，基芹礎處理方點案定為采夢用預浸水霸處理消除未基礎黃土僻的濕陷性軋。設計在叮建筑物周脂邊外竄放垮5數(shù)～貧10味m微范圍內(nèi)視（灰80m曠×40糟m贏）布置么了判6忙個攀20m會×20晚m助的浸水畦卵塊，浸水阻坑財深湊80c性m奔，然后在興坑內(nèi)用洛悄陽鏟挖浸和水孔，孔古徑箭8c億m敬，孔受深像23倦m務，孔喬距卡5碧．喘0濫m尼，孔內(nèi)填她入碎石或菜砂礫石。續(xù)浸水時，變水深保持愁在淹沒浸簽水愉孔斑0稼．布5淋m柳以上。經(jīng)慰過嗚224賽d斃的持續(xù)觀顛測（其中評浸水觀乒測裂162炮d槍，停水觀熄測惕62采d慈）?？觾?nèi)爺停水前沉廳降量隆為機12辜7霞．毫5島～律18陵8個．抹6c咬m箏，平伐均眠16層7趣．炮7c搭m惠，停水后悲沉降量共為蔽1紀6萌．確2留～膚8眼5?。?c崖m牧，平輛均魔16嶺7伶．鄉(xiāng)7c刪m把。浸水前逮后累計平幣均沉降量功為狹21亦5藏．撒1c隸m暮。單位面幣積耗水改量親3叢3徹．睛6木t老／魚m蜓3伸。柱浸水跡停業(yè)止宋4例個月后，拍在現(xiàn)場布劫置探應坑拒3霸個，探坑臂深金度川13搜m低，在探坑罪深度范圍糾內(nèi)每米取夾樣吊1厚件，進行鉗室內(nèi)常規(guī)漁土工試驗投。探坑開色挖后發(fā)現(xiàn)璃，泰13燥m讓以下的土繼層仍呈飽貞和狀態(tài)，角不能宜取樣。根搜據(jù)土工試萬驗結果，洋在飽和自釋重壓力下廳的自重濕芽陷性系數(shù)羞（夕δ鹿z寶s郵）均小倦于獎0渡．友01感5攻，計算自坐重濕陷槍量錄△有z獵s亂＝顫1事．頭9c亮m飛，小范于箱7c梅m樹。俯200食kP折a毛壓力下的脊最大濕陷蝦系數(shù)吃（南δ繞）也小冷于設0想．粘01繪5冷，計算總妹濕陷桂量抵△甘＝偵6蚊．痰0c蜘m辮。說明基斤礎黃土的旨濕陷性已遲基本消除名。會實際毒施工中存幸在的問題拒是浸水處管理后的泵管站場地上扮層土層，通仍呈中～期高壓縮性辣，以中壓荒縮性為主碌，其承載油力標準值搖為忙13度0駐～趁150帶kP壩a襲。另外，呈預浸水后忍基礎土層猶含水量過馳高，接近芳于飽和狀字態(tài)致使后希續(xù)工作無跨法正常進快行，這也栽正是預浸財水處理的械弊端。根蝶據(jù)以往工疑程的經(jīng)驗妄，預浸水感處理耗時棟較長，一霉般停水后是要崖1監(jiān)a遞左右的時標間才能使冠土層的含煎水量降低網(wǎng)到最初狀宋態(tài)，因此裳在采用預辮浸水處理練時一定要很充分考慮明工期問題沙。另外預輛浸水處理外只能消除倘地農(nóng)表諒6錯m盲以下土層貌的濕陷性條，對于表陜層昏6耀m斑范圍內(nèi)的驕土層還具同高壓縮性訊，應結合食使用換填概等其他辦猶法消除其鋒高壓縮的鬼外荷濕陷券性。在該畫工程中施穩(wěn)工單位最面后對表暗層記8栗m導范圍內(nèi)的嶼土層采用笛了水泥粉囑噴樁處理吩。畢3精濕陷性匯黃土地基原處理的方淋法探討頃中國元在解放后污對于濕陷王性黃土地竿基處理的煤實踐已有泊幾十年了吸，具體方免法也很多萌，但歸納賺起來其基主本思路不浴外乎以下加幾種：莖庫（攔1救）基本消射除基礎已惰有土層的峰濕陷性；摘其常用方般法有強夯改、換土、際擠密樁等搭。這是對設于土層較斥薄挺（雕10守m粗以內(nèi)）時殿采用的辦得法。當土葬層深厚時知，常用辦棕法就是預產(chǎn)浸水處理慶。這類辦咳法是通過謊工程措施測，針對濕沫陷土層本災身進行處道理，改善妻其土壤結躬構和基本踏特性，以平達到消除雹其濕陷性撒的目的。翻這種方法改的缺點是位對于深厚勿濕陷性黃婦土來說，餅耗時太長戀，往往影喝響工期。然優(yōu)點是施屋工方便，滅費用較低攀；膚杜（騙2滋）使建筑止物基礎穿食透濕陷性擺黃土層，雖傳力于濕蒸陷土層以榜下的持力魄土層上，牲達到躲過課濕陷性黃炮土層的目爪的。常用攤方法就是綢樁基，尤燃以灌注樁降為主。這毅種方法避賠過了濕陷繪性土層，暢使基礎傳招力于濕陷隸土層以下吃的持力土登層上，相俯對來說比烘較安全可正靠，所以抽被廣泛應要用于比較翠重要的獨獵立建筑物果的基礎處陪理。缺點睡是投資費察用較大；色揚（趴3核）充分作邊好建筑物棗基礎的隔堪水層，使合基礎濕陷紀性黃土地炒基無法浸澆水，以達草到避免地書基濕陷的猴目的。常臟用的隔水尸材料有灰亦土、油氈虎以及各摸種典PV醬C勸和咽P況E矩膜。這種虹方法常常蕩用于對基捷礎承載力母要求不高芒的設施，裁如游泳池懶、供水管貝床、渠道柿等。遺另外幫，值得探煙討的是，干對于大厚字度濕陷性卡黃土是否岸一定要消著除其濕陷席性？筆者戒在工程實括際中遇到裹過類似的奇問題。潛在寧蛙夏揚黃擴適灌工程設姨計中，通株過調(diào)查發(fā)荒現(xiàn)當?shù)睾鼙潭嘟ㄖ锏昶浠A雖覺然較深，秩但并沒有掠對基礎作綿特殊處理占，運行多蔥年也未發(fā)龍現(xiàn)濕陷問顧題。過后帆通過調(diào)查雹分析發(fā)現(xiàn)逃，原因在肆于該地區(qū)按常年降雨伴量很小，毛在外18篩0襖～麥400寶m蓋m營之間，而犬蒸發(fā)量卻段達遞到活180紡0卸～許220矛0m錫m于，蒸發(fā)量長相當于降晨雨量腰的傾5籍～異1壤0楚倍，即便譯是發(fā)生大攪暴雨，雨另水也無法隙浸透深厚調(diào)的濕陷土犬層。據(jù)寧蓋夏自治區(qū)這水電設計沉院地質(zhì)勘推測隊對原展固海老灌耐區(qū)地下水茫變化的大聰量調(diào)查發(fā)鳥現(xiàn)，老灌練區(qū)十多年杜來的灌溉推運行并沒囑有影響到右地下水位剖的變化，供且大量的物灌溉水量豆僅僅只能第引起地多表置10池m冠范圍內(nèi)的披土壤含水棋量發(fā)生變賤化凡，家10敗m愉以下土層掃含水量保但持在穩(wěn)定次狀態(tài)。另缺據(jù)原建工鉗部建筑科瞞學研究院蒸和西安市結自來水公腎司等單位緊曾在西安爭韓森寨一酸帶進行的腹管道漏水經(jīng)影響范圍撒的試驗，朝連續(xù)漏掩水口2閥3容～積153扶d讓，漏水嫂量座60妻0更～回140縣0云t刊，試驗結翁果，最大雷浸濕范圍燥為酬5莊．砍0離～目7向．中3糕m掙。同時脾用元350m哀m活的混凝土敬管做試驗虹，漏木水勉32龍d沈后，浸濕杏范圍基本羨穩(wěn)定，最糠大影響半玻徑旅為員5探．刑0糧m宣。這也就跑引起了思錄考，對于防大厚度濕幫陷性黃土孟是否一定扯要徹底消刷除其濕陷鏈性？筆者軍認為這個申問題很值稀得研究，糧尤其在西擋北地區(qū)，好因為該地客區(qū)濕陷土適層較厚，毀經(jīng)常少在具20兇m棉以上，甚禽至象前面賤提到就的阻3寶6旦．晃5肝m曾深。完全傷消除這些贊土層的濕鮮陷性或徹刷底穿透濕料陷土層往牧往要花很將大代價，炒所以對這撈一問題的百深入研究養(yǎng)具有直接剩的經(jīng)濟效直益，能夠結大量節(jié)約對工程投資津，縮短工曠程工期。世此時應對手建筑物使摔用條件和甲所處的周嫂邊環(huán)境作樂適當調(diào)查饞，具體問艘題具體分墊析，只要雄建筑物的犁基礎承載愉力滿足要翻求，外界頃來水又無撞法浸濕濕筍陷性地基差時，完全資可以考慮鼻將建筑物駐基礎坐落據(jù)于濕陷土岔層上。事惡實上，很法多游泳池顏、輸水渠錦（管）道巷也就建在睬濕陷性土慚層上。對妥于基礎承飲載力要求宮較高的較光大型的建泡筑物，當限基礎埋深墾較大如箱簡基等，其味地基承載喘力常常是