对深厚湿陷性黄土地基处理的探讨 薛世明

对深厚湿陷性黄土地基处理的探讨薛世明

发表时间：2018-01-24T20:25:25.837Z 来源：《基层建设》2017年第32期作者：薛世明

[导读] 摘要：湿陷性黄土是常见的一种工程地质。根据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论述，对类似工

程的设计具有指导意义。

鄂尔多斯市国源矿业开发有限责任公司内蒙古自治区鄂尔多斯市 010300

摘要：湿陷性黄土是常见的一种工程地质。根据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论述，对类似工程

的设计具有指导意义。

关键词：湿陷性黄土地基处理

一、湿陷性黄土的性质和分类

我国现行国家标准《湿陷性黄土地区建筑规范》GB50025—2004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7 cm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7 cm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。

二、湿陷性黄土地基处理的工程实例

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，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17．0 m的自重湿陷性黄土，湿陷等级为Ⅱ级，塔体重量为4 500 t。其上游连接的是直径达2．0 m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2．0 m，

壁厚0．3 m，桩端扩头直径3．6 m的空心混凝土灌注桩，桩深30 m，桩距6．0 m。负摩阻力系数取1．55 t／m2，正摩阻力系数取3．5 t

／m2，桩端标准承载力21 t／m2，修正后为79．8 t／m2，单桩承载力812．4 t。当时查到的国内最大桩径为1．6 m，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10 a，一直运行正常。

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，宁夏扬黄扩灌工程十一泵站主副厂房总长度77．5 m，主厂房宽13 m，

副厂房宽14．5 m。其基础为自重湿陷性黄土，厚度达36．5 m，自重湿陷等级为Ⅲ～Ⅳ级，湿陷评价为严重～很严重。由于地基土湿陷等级太高，而且厚度很大，面又广，经过多方比较，基础处理方案定为采用预浸水处理消除基础黄土的湿陷性。浸水前后累计平均沉降量为215.1 cm。在现场布置探坑3个，探坑深度13 m，在探坑深度范围内每米取样1件，进行室内常规土工试验。探坑开挖后发现，13 m以下的土层仍呈饱和状态，不能取样。根据土工试验结果，在饱和自重压力下的自重湿陷性系数（δzs）均小于0．015，计算自重湿陷量△zs＝1．9 cm，小于7 cm。200 kPa压力下的最大湿陷系数（δ）也小于0．015，计算总湿陷量△＝6．0 cm。说明基础黄土的湿陷性已基本消除。实际施工中存在的问题是浸水处理后的泵站场地上层土层，仍呈中～高压缩性，以中压缩性为主，其承载力标准值为130～150 kPa。

另外，预浸水后基础土层含水量过高，接近于饱和状态致使后续工作无法正常进行，这也正是预浸水处理的弊端。根据以往工程的经验，

预浸水处理耗时较长，一般停水后要1年左右的时间才能使土层的含水量降低到最初状态，因此在采用预浸水处理时一定要充分考虑工期

。

三、湿陷性黄土地基处理的方法探讨

1、基本消除基础已有土层的湿陷性；其常用方法有强夯、换土、挤密桩等。这是对于土层较薄（10m以内）时采用的办法。当土层深厚时，常用办法就是预浸水处理。这类办法是通过工程措施，针对湿陷土层本身进行处理，改善其土壤结构和基本特性，以达到消除其湿

陷性的目的。这种方法的缺点是对于深厚湿陷性黄土来说，耗时太长，往往影响工期。优点是施工方便，费用较低：

2、使建筑物基础穿透湿陷性黄土层，传力于湿陷土层以下的持力土层上，达到躲过湿陷性黄土层的目的。常用方法就是桩基，尤以

灌注桩为主。这种方法避过了湿陷性土层，使基础传力于湿陷土层以下的持力土层上，相对来说比较安全可靠，所以被广泛应用于比较重

要的独立建筑物的基础处理。缺点是投资费用较大；

3、充分作好建筑物基础的隔水层，使基础湿陷性黄土地基无法浸水，以达到避免地基湿陷的目的。常用的隔水材料有灰土、油毡以

及各种PVC和PE膜。这种方法常常用于对基础承载力要求不高的设施，如游泳池、供水管床、渠道等。另外，值得探讨的是，对于大厚度

湿陷性黄土是否一定要消除其湿陷性？在工程实际中存在类似的问题。在宁夏扬黄扩灌工程设计中，通过调查发现当地很多建筑物其基础

虽然较深，但并没有对基础作特殊处理，运行多年也未发现湿陷问题。过后通过调查分析发现，原因在于该地区常年降雨量很小，在 180

～400 mm之间，而蒸发量却达到1 800～2 200mm，蒸发量相当于降雨量的5～10倍，即便是发生大暴雨，雨水也无法浸透深厚的湿陷土层。据宁夏自治区水电设计院地质勘测队对原固海老灌区地下水变化的大量调查发现，老灌区十多年来的灌溉运行并没有影响到地下水位

的变化，且大量的灌溉水量仅仅只能引起地表10 m范围内的土壤含水量发生变化，10 m以下土层含水量保持在稳定状态。另据原建工部建筑科学研究院和西安市自来水公司等单位曾在西安韩森寨一带进行的管道漏水影响范围的试验，连续漏水23～153 d，漏水量600～1 400

t，试验结果，最大浸湿范围为5．0～7．3 m。同时用350mm的混凝土管做试验，漏水32 d后，浸湿范围基本稳定，最大影响半径为5．0 m。这也就引起了思考，对于大厚度湿陷性黄土是否一定要彻底消除其湿陷性？这个问题很值得研究，尤其在华北、西北地区，因为该地

区湿陷土层较厚，经常在20 m以上，甚至象前面提到的36．5 m深。完全消除这些土层的湿陷性或彻底穿透湿陷土层往往要花很大代价，

所以对这一问题的深入研究具有直接的经济效益，能够大量节约工程投资，缩短工程工期。此时应对建筑物使用条件和所处的周边环境作

适当调查，具体问题具体分析，只要建筑物的基础承载力满足要求，外界来水又无法浸湿湿陷性地基时，完全可以考虑将建筑物基础坐落

于湿陷土层上。事实上，很多游泳池、输水渠（管）道也就建在湿陷性土层上。对于基础承载力要求较高的较大型的建筑物，当基础埋深

较大如箱基等，其地基承载力常常是可以满足要求的，此时就可以考虑不消除其地基土层的湿陷性，只要作好隔水处理即可。这样处理可

以节约大量资金和工期，对于中小型深基坑厂房很值得借鉴。