湿陷性黄土地基的处理及易发事故分析

吕 建 伟

(河北新蔚建筑设计股份合作公司，河北 张家口 075700)

湿陷性黄土地基的处理及易发事故分析

吕 建 伟

(河北新蔚建筑设计股份合作公司，河北 张家口 075700)

介绍了湿陷性黄土的类型，针对湿陷性黄土的力学特点，对湿陷性黄土地基设计施工常见的问题进行了分析，并结合具体的工程事故案例，探讨了相应的处理措施，对工程质量的提高有重要意义。

湿陷性黄土，地基，裂缝，变形

湿陷性黄土是广泛分布于我国北方北纬33°～47°之间，年平均降雨量在250 mm～600 mm之间的干旱和半干旱气候区的具有湿陷性的一种特殊性土，特点是颗粒组成以粉类为主，孔隙比较大，天然含水量较低，饱和度也较低，在北方晋冀鲁豫及陕甘内蒙、新疆都有分布，其中以陇东西、陕北、晋西为重；该地区湿陷性黄土层具有分布广，厚度深于10 m的特点，且多为自重性湿陷性黄土，对建筑工程安全及造价影响较大。实际施工中时常见到由于对其特点认识不清，措施不到位造成的工程事故，值得引以为鉴。

1 湿陷性土的分类

湿陷性土分为湿陷性黄土及非黄土的湿陷性土。不仅黄土可能具有湿陷性，同样在干旱和半干旱地区，尤其在山前洪、坡积扇地貌还可能遇到具有湿陷性的碎石土、砂土，在一定压力下也呈现强烈的湿陷性，属于非黄土的湿陷性土，勘察设计在遇到山区建筑时应注意排查；非黄土的湿陷性土仅岩土工程勘察规范中特殊性岩土一章有所介绍，没有制定专门规范，一般参照湿陷性黄土规范执行，采取以地基处理为主的综合措施，防止地基湿陷。

2 湿陷性黄土的力学特点

1)黄土在未破坏时，呈现出压缩性低、强度高，直立性好的特点，这是由于黄土在沉积过程中土颗粒之间产生了固化链接键，但黄土因为孔隙比较大，一般为1.0～1.1， 且富含易溶于水的碳酸盐类，垂直节理发育，遇水后结构崩解，承载力丧失，产生明显湿陷变形。2)湿陷性黄土性质的判断，先根据黄土室内浸水(饱和)压缩试验得到湿陷系数δs，当不小于0.015时，应定为湿陷性黄土；再根据湿陷量的累计计算值Δzs，自重湿陷性场地大于70 mm。3)特例：在非自重湿陷性黄土场地，地基内各土层的湿陷起始压力值，均大于其附加压力与上覆土的饱和自重压力之和时及地基湿陷量的计算值不大于50 mm时均可按一般地区的规定设计。

3 设计施工常见问题

1)湿陷性黄土场地建筑等级也分为甲、乙、丙、丁四类，但与建筑抗震等级不同，容易混淆，需注意区分。分类依据是根据建筑在使用期间对不均匀沉降限制的严格程度及建筑重要性、地基受水浸湿可能性的大小区分；笔者曾经见到某设计单位设计的4层框架教学楼，非自重湿陷性黄土场地按乙类建筑设计了4 m厚的3∶7灰土垫层，其实按照湿陷性黄土规范GB 50025—2004,4层框架楼的高度一般为16 m左右，完全可定为丙类建筑，按湿陷性黄土规范6.1.1条第2款和6.1.5条第2，3款的要求，处理2.0 m～3 m就可以了。

2)湿陷性黄土场地采用桩基础代价较高，一般用于甲类及部分采用其他方式不经济的乙类建筑，采用桩基础时，桩端必须穿透湿陷性黄土层，进入压缩性较低的非湿陷性黄土层或可靠的岩、土层中。特别需要注意的是当湿陷性黄土层厚度不小于10 m时，采用静载荷浸水试验测定的结果作为桩基础的单桩竖向承载力特征值。我国甘肃刘家峡化肥厂碱洗塔工程，当时未按浸水条件试验，荷载加至3 000 kN，下沉量6 mm；设计使用了一半，按单桩竖向承载力特征值1 500 kN计算；但建成后由于地基浸水产生了严重的湿陷事故，桩基大量的下沉，是一个工程反例。

3)灰土垫层法是湿陷性黄土场地常用的处理方法，价格便宜，效果好，适用于浅层地基处理。曾经有过一段时间由于合格的生石灰产量低，价格高，本地工地用电石渣代替生石灰。电石渣是生产乙炔气后的固体粉状废渣，主要成分与灰土一样，以氢氧化钙为主要成分。建筑灰土垫层要求石灰中活性物质的含量和活性，所以工地最好选生石灰现场制作。电石渣虽成分一致，但由于工艺所限，不能保证新鲜，现场使用效果不佳。

4)本地工地曾经流行过用参照公路部门做法，分层铺填土和灰土后，用农用旋耕机的机具把土和灰土搅匀；经现场开挖验证，铺填250 mm时旋耕机只能搅匀上部200 mm土层，下部往往残留无灰土的素土带，如果机具下压过深，则对已压实的灰土形成扰动破坏，影响灰土强度，施工效果不好，所以经过对比，淘汰了此种工法，仍采用场地外按比例拌好后入槽夯实的工艺。

5)湿陷性黄土场地也常采用强夯法消除地基湿陷性，强夯法又名动力固结法，20世纪60年代由法国Menard公司首创，是用高处(一般为6 m～40 m)自由落下的重锤(一般100 kN～400 kN)给地基以冲击能和振动。它适合加固各类地基土。强夯法不仅能降低地基压缩性，而且还能改善地基抵抗液化的能力和消除黄土的湿陷性。提高地基的强度，强夯在土体中产生纵波(压缩波)和横波(剪切波)，纵波破坏土体骨架结构，使土粒间产生位移，而横波破坏土粒间的联结，使土体骨架产生新的沉降和压密，土体局部液化，在夯击点周围产生裂隙，形成良好的排水通道，孔隙水和气体逸出，使土料重新排列，经时效压密达到固结，从而提高地基承载力，降低地基压缩性。

6)单液硅化法和碱液加固法一般用于地基浸水引起湿陷，需要阻止湿陷继续发展的建筑物及设备基础，属事故处理加固措施，施工时浆液灌注速度不宜过快，且应进行沉降观测，当发现建筑物或设备基础的沉降突然增大或出现异常情况时，应立即停止灌注溶液，待查明原因后，再继续灌注。

4 事故分析

某工程位于某市市郊，由某房开公司开发，设计方为某市勘察设计公司，为住宅小区，6层砖混结构，采用墙下混凝土条基，地基为坡地回填场地，山坡为东西走向，西高东低，回填土厚约10 m，厚度不匀；其下为湿陷性黄土场地。地基处理采用强夯，夯击能3 000 kN·m,采用20 t锤吊至15 m自由落下，第一、二遍点夯，单夯点间距3 m×3 m(梅花形)，每点夯击4击，夯击能量均为3 000 kJ。第一遍点夯结束后，夯坑回填、整平后，进行第二遍点夯；第二遍点夯结束后，夯坑回填、整平后，进行第三遍满夯；第三遍满夯夯击能量为1 000 kJ，每点夯击2遍，夯锤搭接宽度不小于1/3锤径。设计要求处理后地基承载力不小于180 kPa,变形模量不小于15 MPa,地基变形值不大于60 mm。工程竣工，业主入住后墙体陆续出现裂缝，排除其他因素后确定为地基变形导致裂缝；经查阅资料，以往没有类似案例发生。事故的后果是严重的，导致了住户群体上访，最后由政府出面，异地安置，危楼拆除重建。本工程事故原因有多种因素，其中最主要的是基础选型错误，坡地高回填地区，最好选用桩基穿透，桩持力层落到下层非湿陷土层。或者选用带挤土效果的地基处理方案，虽然造价高一些，但能保证处理深度，基底压力能传递到可靠持力层。强夯处理适用于地势平坦，土层坡度变化不大的场地，本例中，按修正后的梅那公式H=Mh=8 m，基底仍有部分土层未处理；加上坡地建筑，土层坡度变化大，原土与回填土的压缩模量差别明显，累计变形量过大，是导致事故的主要原因。现场图见图1。

某国办中学实验楼，建于1994年，砖混3层结构，大开间，地基属二级非自重湿陷性黄土，黄土地基承载力130 kPa,基础下设整片3∶7灰土地基，2010年普查学校危房时查明两年前即2008年因地沟内暖气管破裂，跑过一次水，发现时地沟已存水，上部结构有水渍，说明已经渗漏了一段时间了。当时采取的处理措施是抽水补漏，加强观察。事隔两年，建筑物除局部地方有裂缝外，基本完好，裂缝不属典型沉降裂缝。该次事故中，密闭地沟防止水大量渗流到地基，整片3∶7灰土地基起到了隔水作用，避免了地基破坏，是一个成功的例子。

5 结语

湿陷性黄土地区建筑物的设计施工，关键在于采取必要的防水措施，对可能渗漏的水源足够重视，不仅雨水还有暖气水及消防用水，尽量采用防水隔漏地沟；采用桩基础穿透，基底做灰土垫层等一系列行之有效的措施，另外加强日常维护，建立巡查制度，及时修复，发现异常及时切断水源，避免事态进一步恶化。

[1] GB 50007—2011，建筑地基基础设计规范[S].

[2] GB 50025—2004，湿陷性黄土地区的建筑规程[S].

[3] 杨先友.湿陷性黄土旋挖钻桩基施工技术研究[J].山西建筑，2014，40(1)：106-107.

[4] 工程地质手册编委会.工程地质手册[M].第4版.北京：中国建筑工业出版社，2010.

[5] JGJ 79—2012，建筑地基处理技术规范[S].

Analysis on collapsible loose foundation treatment and easily-happening accidents

Lv Jianwei

(HebeiXinweiBuildingDesignCooperationCompany,Zhangjiakou075700,China)

With an introduction of the collapsible loose types, in light of mechanical features of collapsible loose, the paper analyzes common collapsible loose foundation design construction problems. Combining with specific engineering accidents cases, it explores corresponding processing measures, which has significant meaning for improving engineering quality.

collapsible loose, foundation, crack, deformation

2015-01-23

吕建伟(1974- )，男，工程师

1009-6825(2015)10-0082-02

TU475.3

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