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【摘要】豫西地区是我国湿陷性黄土发育的主要地区之一，黄土的湿陷性是本地区建筑工程面临的主要危害之一。本文介绍了常用的黄土湿陷性处理措施的原理，结合实践工作中遇到工程问题，梳理了豫西湿陷性黄土地区的工程勘察工作要点，简单探讨豫西地区常用的地基处理措施。
【关键词】豫西；湿陷性黄土；工程勘察；地基处理
湿陷性黄土主要分布在我国的山西、陕西、甘肃、河南、宁夏、青海、河北地区。湿陷性黄土作为一种特殊性土，天然状态下具有较高的土体结构强度，但在遇水浸湿后，原生土体结构遭到破坏，土体强度显著降低。近年来随着各项基础设施建设在豫西地区广泛开展，建筑环境更加复杂，建筑规模更大，此外楼房在后期使用过程中浸水导致发生质量事故时有发生，这对工程勘察、地基处理以及使用维护等提出了更高的要求。
1湿陷性黄土地区的工程危害
湿陷性黄土在天然湿度的状态下有较高的土体强度，但遇水浸湿后其强度会迅速下降，一旦土体中残余强度低于土体结构应力，土体结构会被迅速破坏，并引发严重的沉陷问题。在工程实践中，地基土的湿陷严重危害工程建设，导致建筑地基湿陷引发产生事故的原因基本都与水相关：贮水构筑物或输水管道漏水、工业或生活用水不合理排放、小区绿化用水不当、大气降水下渗或地下水位上升等。这些原因导致的建筑物地基沉陷变形最主要特点是地基沉降的不均匀性，严重者会导致建筑物整体倾斜。工程实践中如果不能及时纠偏，会导建筑物呈结构性拉裂，甚至倾覆。三门峡市某综合楼场区地貌属黄土台塬，场区东侧为黄土台，西侧为河流阶地。经勘察，场区为自重Ⅱ级（中等）湿陷性黄土场地。宿舍楼南北长约35m，东西宽约14m，楼高3层，2002年建成使用。经调查了解，该综合楼在使用过程中，由于地基沉降导致建筑物结构、散水处产生多处裂缝，雨水透过散水裂缝渗透入地基，导致地基下陷，继而出现大面积开裂（见图1、图2），现该楼房因发展成危房已被拆除。
在湿陷性黄土地区进行岩土工程勘察，需要准确评价场区内土的湿陷程度和场地湿陷性等级，其基础是获得天然状态下的原状土样，即《湿陷性黄土地区建筑标准（GB50025—2018）》中所要求的Ⅰ级原状土样。具体到工程实践中，考虑到不同勘探手段对土样的扰动程度，评价湿陷性时应以探井取样为主。为控制土样代表性，竖向取样间距宜为1m。探井的勘探深度应穿透湿陷性黄土层。对于地貌单元过渡区域，应适当加密勘探孔的布置。此外，勘察过程中应注重场区地质环境、水文环境的调查。查明地下水及河、沟、雨水等地表水的汇集及排泄途径。当场区内有深挖方或高填方时，也会对场区地基湿陷性评价产生较大影响，通常经深挖方后地基土湿陷性会较小，高填方后会随着时间推移地基湿陷性有不同程度的变化，通常是增加土体附加应力产生更大的湿陷量。
3黄土地区常见地基处理措施的技术路线
通常情况下，在处理湿陷性黄土地区地基的过程之中，采取的方法主要为填换法、强夯法、挤密法等[2]。受地理环境影响，各地区黄土形成时的自然环境不同，黄土的土质条件、土体状况也有所差异。在工程实践中，各场区选择地基处理方法时应结合场区土质条件、地层特点及区域条件等多重因素，从技术可行、经济合理的角度选择适当的方案。换填法的原理是采用高强度、低渗透性的土体置换掉地基中不满足要求的土层———湿陷性土层。当需要处理的黄土层厚度较小时可采用换填法，该方法通常适用于加固深度不超过3m的场区。实践中可将表层需处理深度范围内的湿陷性黄土挖除，而后采用素土、灰土或水泥土分层压实回填。当地基对承载力要求较高时，宜采用灰土或水泥土，这样可以加大整个地基的承载力度，增强地基水稳性。强夯法的技术原理是将一定重量的重锤以一定落地距离夯击地基，使地基承受冲击和振动，在振动和冲击的作用下，土中的孔隙会被压缩，并且夯击点附近还会形成排水通道，孔隙中的水会沿着通道流出，最终实现增大压实度和改善土壤振动液化条件的目的，湿陷性黄土的缺陷也会得到解决，文献资料表明，在经过夯实后，黏性土的承载力增幅高达1~3倍，强夯法加固地基的原理图见图3。挤密法的原理则是采用人工方法使地基土体受到水平方向的侧向挤压，提高挤密桩孔周围一定范围内的土体密实度，减小地基土体孔隙度，从而达到消除湿陷性、提高地基承载力的效果。实践中挤密法可分为排土挤密和不排土挤密，两种工法适用条件不同，从实践效果来看，不排土挤密法的效果更好，但缺点是需要的夯击能更大，部分场区施工困难。
4豫西地区湿陷性黄土地基处理措施
4.1换填（垫层）法。豫西地区湿陷性黄土多为冲—洪积成因，地理分布上多与河流相关。所处地貌单元不同，场区湿陷等级也不同。以三门峡湖滨区为例，多为自重Ⅱ级、Ⅲ级湿陷性黄土场地，对于单层或多层建筑，大多数可采用换填法进行地基处理。该方法是传统的浅层处理湿陷性黄土的方法，易于就地取材，施工方便。当地基处理以防水为主要目的时，可采用素土垫层；当需要提高地基承载力时，可采用灰土或水泥土作为垫层材料。采用垫层法换填以后，如果地基下仍存在湿陷性黄土层时，垫层材料不应采用透水性材料；如果地基下已无湿陷性黄土层或地下水无影响时，也可采用透水材料。工程实践中可根据场区地质条件进行调整。换填垫层法在工程实践中，可将上部土层全部挖出后，采用素土、2:8（也可3:7）灰土或水泥土进行分层回填夯（压）实；地基平面处理范围均应采用整片处理，其处理范围应大于建筑底层平面的面积。地基处理后，基础形式可采用扩展基础，并应采取结构措施和基本防水措施。
4.2强夯加固法。使用该方法的过程中，必须使用的一个设备就是重型设备。通过发挥这些设备的作用，吊起夯锤设备，达到一定高度后，让夯锤自由落下，不断循环上述流程，直到地基被加固为止。该方法的优势是施工简便，工期较短，缺点是对场区施工条件有要求，能够配合大型设备进场施工，且施工质量控制难度较大。对于发育在河流阶地上的黄土场地，当湿陷性黄土层厚度较小可采用该方法处理。在工程实践中，通常用于厂房等对地基变形要求较低的建筑物。
4.3挤密桩方案。挤密桩方案在湿陷性黄土地区有广泛的应用。对于大范围、连续均匀分布的湿陷性黄土场地，地基处理深度超过5m时，该方法有良好的应用效果。根据本地区的工程经验，受现阶段工程设备施工能力限制，挤密法处理深度一般不宜超过25~28m。在处理湿陷性黄土地基时，运用灰土挤密桩法较素土挤密桩法挤密效果更好。究其原因，灰土中的石灰在成桩后吸湿过程中，会产生轻微的体积膨胀，对桩侧土体产生良好的挤密效果；其次可以通过灰土桩和桩间挤密土现场的复合地基具有更大的应力扩散角，在上部荷载传递过程中，应力可以在地基内部均匀地扩散，从而大幅减弱加固深度下的附加应力，减小地基沉降变形。工程实践中，挤密桩的布置常采用等边三角形的形式。相比正方形布置，三角形布置的挤密效果更加均匀，每根桩的影响半径（或者工作半径）较为接近，可达到良好的挤密效果。
5结语
笔者结合豫西地区工程勘察实践经验及案例，分析湿陷性黄土场地的工程危害，梳理湿陷性黄土场地勘察工作的要点，最后总结本地区常用的地基处理措施及其适用情况。笔者认为黄土湿陷性危害严重，工程实践中应详细调查场地地质条件、水文条件，结合场地条件及建设工程需要，有针对性地提出最佳方案。
参考文献
[1]罗影，林瑶.大厚度湿陷性黄土岩土工程勘察与地基处理方法探究[J].冶金丛刊，2018（14）：232-233.
[2]姜亭亭，李先印.湿陷性黄土地区岩土工程勘察和地基处理要点探讨[J].工程技术，2017（5）：389.
[3]杨丽娜.湿陷性黄土地区岩土工程勘察和地基处理措施探讨[J].科技创新与应用，2019（33）：130-131.
[4]王靖.湿陷性黄土地区岩土工程勘察和地基处理要点[J].山西建筑，2018，41（7）：78-79.
作者:郝彦猛 杨海雨 单位:河南省地质矿产勘查开发局第四地质勘查院
