湿陷性黄土地区化工工程地基处理探究

湿陷性黄土地区化工工程地基处理探究

张霞

天津市振津石油天然气工程有限公司，天津 300384

摘要：随着西部大开发战略的实施，陕西省深厚湿陷性黄土场地上的化工项目日益增多。然而，深厚湿陷黄土遇水时导致土体强度迅速降低，可能引发建筑物失稳，必须进行地基处理。因此，选择合理的地基处理方法对于结构设计和工程建设尤为重要。本文主要针对湿陷性黄土地基处理范围及处理方法进行了综合分析，确定合理的基础设计方案，以确保基础设计的结构可行性和经济合理性。

关键词：湿陷黄土 地基处理 湿陷量

1. 引言

湿陷性黄土是一种非饱和的欠压土，遇水浸湿时，土的强度显著降低，在附加压力或者自重压力作用下，产生湿陷变形并快速下沉失稳，对建筑结构危害巨大^[1]。建筑地基的平面处理主要有两种方式：整片处理和局部处理^[2]。前者旨在消除全部湿陷量，而后者则仅消除部分湿陷量。

当采用整体处理时，地基下部浸水湿陷后，假定湿陷后的土体与其上面的人工地基脱离，通过空模型挖去这部分土体，比较地基允许最大湿陷面积与浸水产生湿陷面积的大小，确定基处理深度。当采用局部处理方式时，将桩体复合地基看成一个竖向增强体，假定其周围未处理土体湿陷后挂在桩体复合地基上，分析下拉荷载对地基平面处理范围的影响。

由于陕西地区湿陷性土层深厚，地基处理厚度常常高达10m才能满足湿陷性黄土规范对于建设场地剩余湿陷量要求的情况，地基处理费用非常昂贵，其合理性有待商榷。是否需要对深厚的湿陷性土层全部处理，地基处理深度及地基平面处理范围如何确定才能更加科学合理，成为陕西深厚湿陷性黄土场地工程建设亟待解决的问题。

为此，本文针对陕西深厚湿陷性黄土场地特殊地貌，对地基处理范围和方式进行探究，以期为相关工程问题的处理提供一定的参考。

2. 湿陷黄土特性

在我国的黄土当中约有60%左右的为湿陷性黄土，其分布遍及甘肃、陕西、山西省的大部分地区以及河南、宁夏和河北等省（自治区）的部分地区。陕西地区为深厚湿陷性黄土，为缩小东西部经济发展的差距，我国开展西部大开发战略。然而，湿陷性黄土具有多孔性、垂直节理发育、透水性强和湿陷性等特性，导致湿陷性黄土不容易压密实，受水浸湿后黄土的结构迅速破坏，土体强度大幅度减小，并产生明显的沉降变形，这无疑对工程结构产生不利影响，威胁建筑结构的安全。因此，有必要对陕西地区湿陷黄土地基采取处理措施，消除其湿陷性，方可确保建筑施工顺利进行并且能够安全使用。

3. 地基处理措施

3.1灰土垫层法

灰土垫层法适用于地下水位以上湿陷性黄土地基的处理，一般适用于消除1～3m厚土层的湿陷性，是非自重湿陷场地最基本最常用的地基处理方法。一般做法为是将石灰与地基处理范围内原有湿陷性黄土按一定体积比例混合（一般为2：8灰土或3：7灰土），混合均匀后分层夯实，形成灰土垫层，相当于一个硬壳层，这个硬壳层比原有土体的刚度大，使得应力在硬壳层中得到扩散传到硬壳层下部的附加应力减小且分布更加均匀，因此提高地基的承载力和抵抗变形的能力。同时，通过换土从根本上消除了地基表层土体的湿陷性使得原有的湿陷性土层厚度减小，表层的灰土垫层经过处理后密实度很大、透水性比较低，并起到一定的隔水作用，地基相同浸水条件下湿陷变形明显减小，地基抵御湿陷变形的能力增强。为了能够消除浸水湿陷对湿陷性黄土地基的影响，要求处理后地基土层中的湿陷起始压力大于该土层的自重压力和附加压力之和。

式中， 为灰土垫层下湿陷性黄土层的湿陷起始压力； 为自重压力； 为附加压力。

灰土垫层的宽度要考虑附加应力扩散的需要和垫层的厚度综合考虑，按下式计算：

式中， 为灰土垫层的宽度； 为基础的宽度； 为基础底面到垫层底面的距离； 为地基的应力扩散角，一般为22～33°，可根据垫层的刚度选取； 为考虑施工影响所增加的附加宽度，计算时一般为0.2m。

3.2重锤夯实法

重锤夯实法就是用重物夯实地基，是一种传统且简单的方法。它与灰土垫层相比可以减少土方工程量，夯实后的地基与垫层的作用基本是一样的。重锤夯实的加固原理为将18～30kN的重锤提高到一定高度后自由落下，通过重锤反复的夯击力作用，使地基土体的密度增大，压缩性、透水性等物理力学性质发生改变，消除地基土的湿陷性，达到地基处理的目的。其主要适用于处理饱和度小于等于60%的湿陷性黄土特别是非自重湿陷性黄土地基。

3.3 强夯法

强夯地基处理方法更加适用于湿陷性在Ⅱ级中等水平到Ⅲ级严重水平范围内的自重湿陷性黄土地区。强夯法处理湿陷性黄土地基要求土体的饱和度不大于60%，一般的处理深度可达8～10m。强夯时保持一定的安全距离，为避免强夯对附近的建筑和道路造成影响，在强夯之前对距离地基不足150m处的建筑应设立隔振沟，隔振沟应当保证深度超过或等于2m。相邻夯击遍数之间的间歇时间一般以夯击作用后孔隙水压力消散的时间来确定，间歇时间过小，孔隙水压力还没有完全消散夯击效果差；间歇时间过长，夯击没有连续性处理效果不好且增加工期。

3.4灰土挤密桩法

黄土产生湿陷性主要是由于其大孔隙、欠压密性和土体颗粒间胶结物质的可溶性，灰土桩地基处理方法主要通过机械设备和人力使地基土体侧向挤密，消除其大孔隙和欠压密性特点，达到提高地基承载力并消除黄土地基湿陷性的目的。灰土桩方法相对于灰土垫层法等对于湿陷性黄土地基的处理深度更大，一般能够达到15m，而且地基处理过程中不用进行土体的换填，在原有位置上就可以进行施工，施工材料为常见的灰土，所以，综合来看是湿陷性黄土场地的一种比较好的地基处理方法^[3]。该方法在我国西北地区的应用已经非常广泛。处理宽度，在非自重湿陷性黄土地区，挤密地基每边超出基础边缘的尺寸对于灰土挤密地基来说为0.25B（B为基础底宽）且不小于0.3m，；在自重湿陷性黄土地区，如处理深度为整个湿陷性土层，则挤密地基每边超出基础边缘的宽度不小于0.5B且不小于0.75m。条形基础下的桩孔排数以2～3排为宜。桩间距是一个非常重要的技术参数，桩间距太小施工难度增加而且不经济，桩间距太大则桩间土很难达到工程要求的挤密效果。

4. 结束语

综上所述，陕西深厚湿陷黄土对建筑物的安全性和稳定性的影响不容忽视。为避免对建筑施工质量的影响，应合理科学地选择地基处理方式，确定地基处理范围和深度，保证建筑结构的安全性，同时兼顾地基处理技术的可行性和经济性。基于此，为西部大开发战略顺利实施提供技术保障。

参考文献

[1]苏忍,张恒睿,张稳军,张高乐.兰州地铁大厚度湿陷性黄土地层的现场浸水试验研究[J].土木工程学报,2020(S01):186-193.

[2]张春霞.湿陷性黄土地区建筑物地基处理及基础设计问题探索与研究[J].中国房地产业, 2012, 000(011):452-452.

[3]曾春飞.湿陷性黄土地区某框架结构不均匀沉降的事故分析与处理 [D].兰州理工大学，2018.