基于西部地区黄土原位测试承载力勘察及地基处理

基于西部地区黄土原位测试承载力勘察
及地基处理
2甘肃省第五建设集团有限责任公司，甘肃天水 741000
摘要：伴随国家对西部地区政策的持续实施，近年来西部地区房屋建筑、道路、桥梁拔地而起，呈现出一片兴兴向荣之景。

然而西部地区黄土分布较广，且黄土层厚度较大，因此对西部地区黄土地基的勘察与加固处理之于建筑物安全应用至关重要。

基于此，本文阐述了原位测试方法，并建立了黄土区桩基础承载力可靠指标。

此外，对影响黄土勘察结果的因素进行了分析，并探讨了黄土地基加固处理办法。

进而为西部地区黄土地基的勘察与处理提供参考依据，并为西部地区基础建设的发展提供理论支撑。

关键词：西部地区；黄土；勘察；地基处理
0引言
随着“一带一路”、“西部大开发”等国家战略的持续实施，西部地区基础建设规模逐步扩大，道路、桥梁以及房屋建设如火如荼，然而项目的开展离不开岩土工程勘察。

西部地区地质复杂，黄土覆盖范围较广。

黄土富含碳酸盐且孔隙较大，严重影响了其对建筑物的承载能力。

建筑物遇黄土地基时，不同从业人员所采取的处理方法存在一定的差异，但在项目开始前均需进行勘察研究。

针对黄土地基的勘察与处理，专业技术人员从不同方面进行了分析。

王瑾[1]根据实际高层建筑黄土地基地质条件，分析了地基工程特点，并提出了相应处理方法。

高海博等[2]结合实际工程就高层建筑湿陷性黄土地基勘察处理所遇关键性问题进行了分析。

王杰等[3]就湿陷性黄土地基勘察中存在的问题进行了阐述，并提出了相应解决办法。

巨智文[4]结合目前研究资料分析了湿陷性黄土地基勘察与处理中的技术要点，并就该要点提出了相应办法。

柏江源[5]就湿陷性黄土特征、勘察技术要点以及不同方面的处理措施进行了阐述。

卢永林等[6]以西安某实际工
程为例，对建筑物地基地貌、构造等方面进行了研究，并进行了室内试验，分析
了地基土层基本物理指标。

蔡怀恩等[7]以实际工程为例，分析了古塔黄土地基基
本性能，并就古塔易倾斜问题以及地基勘察要点进行了阐述。

吕胜江[8]等就黄土
路基基本性能试验进行了阐述，并对黄土路基的施工以及湿陷性黄土的处理办法
进行了研究。

任佳贝[9]结合实际工程探讨了公路路基勘察、湿陷性评估以及地基
处理办法，表明：黄土路基在雨水等自然侵害下容易出现各种病害，严重影响公
路使用性能。

李小海[10]以工程实例为基础，就公路路基黄土基本性能指标的控制
与处理进行了探讨。

张秉来等[11]阐述了钢绳冲击钻进法的工作原理，并结合实际
工程案例分析了钢绳冲击进法在黄土地基勘察中的应用。

然而截至目前，针对西
部地区黄土地基承载力，利用原位测试并建立桩基础可靠指标以及就管理方面对
地基勘察的影响未见文献提及。

本文针对西部黄土地区就建筑物地基承载力测试方法以及影响黄土地基承载
力的因素进行分析，并建立了黄土桩基承载可靠指标。

此外，根据目前岩土勘察
现状从管理与技术两个角度分析了影响岩土勘察结果的因素，以及就黄土地基承
载性能的处理及优化进行了阐述。

进而为西部黄土地区的勘察及地基处理提供理
论参考，并为西部地区基础建设的发展“添光增亮”。

1西部黄土地区承载力分析
1.1黄土承载力及其测试方法
黄土承载力是指单位面积黄土能承受荷载的能力，可用极限承载力和承载力
容许值进行表征。

地基承载力原位测试方法较多，但目前最为精准的是载荷试验。

不同施工团队对载荷试验设备板的选用不同，但是载荷板面积不同时所得到的试
验结果有所差异。

根据实际工程可知，载荷板面积越大所得结果越符合实际情况。

然而在实际试验操作时应视情况而定，例如，公路地基施工时，大部分路段地处
偏远、交通不便且资源不足，难以进行较大面积载荷板的载荷试验，但是对于房
屋建筑地基承载力载荷试验，尽可能增大载荷板面积有利于数据的准确性。

1.2黄土地基承载力影响因素
不同地区黄土承载力的差异较大，究其原因主要是不同地区黄土厚度与含水
率不同。

环境湿润地区黄土厚度小、含水率高，粗土颗粒较少、粘土颗粒较多，
可溶成分较少，因此遇水敏感性相对较低，对建筑物承载力较小。

而西部地区环
境干旱，黄土厚度大、含水率低，粗颗粒较多、粘土颗粒较少，可溶成分较大，
对建筑物承载力大，但是其遇水敏感性较高。

黄土是干旱、较干旱地区特有的土体，当黄土含水量低时对建筑物表现出较大的承载力，且土结构稳定。

但是黄土
长时间受水浸湿后，含水量增大严重影响土体结构稳定性，进而失去了其原有的
承载力而导致建筑物失稳。

1.3黄土地区桩基础承载力可靠指标的建立
桩基承载力主要来源于桩端土层支撑力与桩侧摩阻力，因此桩基础承载力如
式（1）：
（1）
式中：F C为桩基础承载力（kN）；F D为桩端土层承载力（kN）；F M为桩侧摩
阻力（kN）。

令桩基所受活荷载为f l，恒荷载为f h，则在桩基础极限承载状态时可得（2）式：
（2）
桩基础所受荷载具有一定的不稳定性，恒荷载主要由材料尺寸、结构自重等
决定，其不稳定性小于活荷载不稳定性。

令第n根桩基承载力相对于其均值偏差
系数为a n，恒荷载相对于其均值偏差系数为b n，活荷载相对于其均值偏差系数为
c n。

令桩基础极限承载力为F CJ桩基承载力可靠度可用公式（3）表示：
（3）
式中：α为可靠指标；为桩基础极限承载力平均值（kN）；为桩基础所
受活荷载平均值（kN）；为桩基础所受恒荷载平均值（kN）；为桩基础极限
承载力标准差；为桩基础所受活荷载标准差；为桩基础所受恒荷载标准差。

令R为桩基础安全系数，则，同时令，则（3）式可转换为：
（4）
根据实际工程设计要求，能得知与值，进而求得γ，同时根据工程设计
能得知R、a n、b n及c n值，进而计算桩基础承载力可靠指标。

2黄土勘察结果的影响因素
2.1管理层面重视度的缺乏
伴随基础建设的发展，行业内竞争愈加激烈。

大部分企业只注重眼前利益，
缺乏一定的社会责任心。

这些企业以经济利益最大化为目的，以降低生产成本为
手段，致使在岩土勘察过程中投入的资源不足，无法满足正常的岩土勘察需要。

此外，部分企业对岩土勘察认识存在严重的不足，认为不同地区黄土性能指标、
承载力、遇水敏感性等均相似，所以在项目开始前仅参考其他企业对其他地区的
黄土试验数据作为岩土勘察结果，与实际拟建项目地基黄土性能指标存在较大的
差异，进而严重威胁建筑物的服役寿命。

2.2设计与勘察单位缺乏沟通且监管力度欠缺
实际工程中岩土勘察应与设计相结合，在岩土勘察时应充分了解拟设计方案，从而结合拟建项目进行针对性勘察任务。

另外，设计者应与勘察专业人员进行沟通，充分了解勘察数据并进行针对性设计。

然而在实际工程中，设计人员与勘察
人员缺乏交流，导致勘察与设计衔接性较差，严重影响工程质量及进度。

此外，
在岩土勘察业务承接时，部分企业资质不足，技术不成熟，导致岩土勘察数据缺
乏真实性。

然而对此现象，目前监管力度严重不足，间接对建筑物埋下了安全隐患。

2.3试验误差较大
黄土遇水敏感性高，在受到雨水长时间浸湿后，土结构产生严重的变化，进
而发生湿陷现象，令建筑物产生不均匀沉降，威胁建筑物安全。

因此对拟建项目
黄土地基进行准确的勘察是建筑物安全应用的保障。

但是西部地区黄土厚度较大，试验钻孔深度不足，严重影响数据的可靠性，此情况下往往采用原位测试进行黄
土勘察。

然而利用原位测试进行黄土承载力试验时，相比于载荷试验，旁压、静
力触探等试验存在明显的缺点。

但是载荷试验也存在较多不足。

载荷板面积较大时，试验数据更具有可靠性，但是因地形地貌、物质资源的投入等问题，载荷板
面积缺乏统一性，从而影响了试验数据的可靠性。

此外，在实际试验时，因各种
可控、不可控因素导致原状土受到了扰动，改变了其孔隙比、压缩特性等重要指标，从而使试验数据可靠性降低。

3黄土地基处理办法
我国黄土分布范围较广，尤其是西部地区，主要以黄土为主。

西部地区较干旱，黄土含水率较低，且黄土厚度较大，遇水敏感性较高，若不加以处理不利于
建筑物的安全应用。

为了建筑物安全长久应用，应避免黄土湿陷带来的危害。

首
先可减轻建筑物自身重量，并使建筑物带来的荷载均匀分布于地基。

此外，针对
黄土湿陷特性，应注意防水排水措施，避免施工过程以及建筑物使用过程黄土地
基长期受水浸湿。

除了减轻建筑物重量等外在条件，针对黄土还需进行有效的加固处理。

当湿
陷性黄土层较薄时，可采用换土垫层法。

对于湿陷性黄土层较厚地基，可采用一
种或多种方法进行地基加固处理。

目前针对湿陷性黄土的有效加固办法主要有夯
实法、冲击碾压法以及挤密桩法。

其中夯实法是指利用起重设备将夯锤提起后使
其自由落下，使黄土密实度增大、湿陷性减小。

在夯实之前首先应对地下水为进
行确定，进而选择合适的夯锤重量，但是当黄土含水量超过一定值后不宜采用夯
实法。

冲击碾压法是指利用冲击压路机对黄土进行提升加固的办法，但是在加固
之前需设计试验段获取相应试验参数。

挤密桩法是指在原有黄土地基上进行钻孔，然后在孔中填充灰土并进行夯实。

在夯实灰土过程中，灰土桩对周围黄土地基会
产生侧向挤压力，从而达到提升黄土承载力、降低其湿陷性的目的。

目前常用的
黄土地基加固技术熟练，但对于不同区域黄土地基，加固之前需设置试验段获取
符合拟建项目地基的加固参数。

4结束语
近年来，为响应国家政策，西部地区基础建设规模逐步增大。

但是西部地区
黄土分布范围较广，若不进行严肃处理，将严重威胁建筑物的安全应用。

因黄土
的特殊性，进行室内试验势必造成原状土的扰动，进而严重影响试验数据的可靠性，所以应采用原位测试进行黄土地基勘察。

而旁压、静力触探等原位测试相比
于载荷试验存在明显的确定，因此利用载荷试验进行黄土承载力试验可靠性较高。

桩基础对于高层建筑的安全应用具有举足轻重的地位，所以黄土地基桩基础承载
力的精准计算及承载力可靠指标的建立对高层建筑建设意义重大。

而目前黄土地
基勘察存在的不足之处较多，需进一步完善。

此外，黄土地基需加固处理，虽然
现有处理手段较为成熟，但因不同地域黄土性能存在一定的差异，因此加固处理
前需设置相应试验段。

针对西部地区黄土地基勘察与处理，只有严肃、严格、严
谨对待每一环节，才能使西部地区基础建设安全发展。

参考文献
[1]王瑾. 湿陷性黄土土岩组合地基重要工程勘察论述——以太原新沟村恒
大山水城为例[J].华北自然资源, 2022(01):19-22+26.
[2]高海博, 李芍颖, 高鹏, 等. 湿陷性黄土区复杂地基上高层建筑岩土勘
察设计要点浅析[J].矿产勘查, 2021, 12(10):2132-2136.
[3]王杰, 李维, 翟洁. 湿陷性黄土地区岩土勘察中存在的问题及解决措施[J]. 地下水, 2022, 44(03):185-186.
[4]巨智文. 湿陷性黄土地区岩土工程勘察和地基处理要点分析[J]. 江西建材, 2021(06):94-95.
[5]柏江源. 湿陷性黄土地区岩土工程勘察的相关问题探讨[J]. 南方农机, 2020, 51(07):248.
[6]卢永林, 胡华伟, 杨真俨, 等. 陕西某黄土场地工程条件勘察研究[J]. 甘肃水利水电技术, 2018, 54(08):38-42.
[7]蔡怀恩, 张继文, 刘帅, 等. 黄土地区古塔地基勘察要点与主要病害成因[J]. 岩土工程技术, 2022, 36(02):135-139.
[8]吕胜江, 张敏. 黄土地区公路路基勘察设计研究[J]. 建材与装饰, 2018(49):275-276.
[9]任佳贝. 黄土地区公路路基勘察设计问题探讨[J]. 黑龙江交通科技, 2021, 44(08):69-70.
[10]李小海. 黄土地区公路路基勘察设计问题探讨[J]. 交通世界,
2020(31):39-40.
[11]张秉来, 刘备, 刘宇平. 钢绳冲击钻进法在黄土地区勘察中的应用[J]. 西部探矿工程, 2019, 31(10):45-46+49.
作者简介：马瑞君，1979.04，女，甘肃省定西市陇西县，工程师，现从事工程勘察工作。