对深厚湿陷性黄土地基处理的探讨

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1、对深厚湿陷性黄土地基处理的探讨-基础理论摘要：湿陷性黄土是西北地区常见的一种工程地质问题。根据水利水电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了论述，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灌注桩预浸水1　黄土分布及概述　　黄土作为一种常见的工程地基，在世界各地分布很广，面积达1300万km2，约占地球陆地总面积的9．3％。中国黄土主要分布于北纬33°～47°之间，尤以34°～45°之间最为发育。总面积约为63．5万km2，占世界黄土分布的4．9％左右。黄土的堆积厚度为世界之最，其厚度中心在洛河和泾河流域的中下游地区，最大厚

2、度达180～200m。由此向东西两边逐渐减薄。其分布南始于甘肃南部的岷山、陕西的秦岭、河南的熊耳山、伏牛山，北以陕西白于山、河北燕山为界，西起祁连山，东至太行山。湿陷性黄土约占中国黄土分布面积的60％左右，主要分布于黄河中、下游地区，厚度最大达30m左右。并具有自东向西、自南向北其湿陷性逐渐加剧的规律。　　黄土按其成因分为原生黄土和次生黄土。一般将不具层理的风成黄土称为原生黄土，原生黄土经过流水冲刷、搬迁重新沉积而成的为次生黄土，工程界统称它们为黄土。次生黄土一般具有层理，较原生黄土结构强度要低。黄土在一定压力（土自重或自重压力和外压力）作用下，受水浸湿后结

3、构迅速破坏而发生的显著下沉现象，称之为湿陷。具有湿陷性的黄土称为湿陷性黄土。湿陷性黄土又分为自重湿陷性黄土和非自重湿陷性黄土。中国现行国家标准《湿陷性黄土地区建筑规范》GBJ25－90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7cm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7cm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，这里不再详述。　　中国黄土按地质形成年代和工程特性基本划分为

4、下列4个地层。　　（1）早更新世黄土。简称为Q1黄土，形成于距今70～120万年之间。粉粒和粘粒含量比后期黄土要高，质地均匀，致密坚硬，低压缩，无湿陷性；　　（2）中更新世黄土。简称Q2黄土，形成于距今10～70万年之间。同样具有粉粒和粘粒含量比后期黄土要高，质地均匀，致密坚硬，低压缩性的特点。但其最上部已表现出轻微湿陷性，是西北地区黄土地层的主体；　　（3）晚更新世黄土。简称Q3黄土，形成于距今0．5～10万年之间。质地均匀，但较疏松，肉眼可见大孔，具湿陷性或强烈湿陷性；　　（4）全新世黄土。简称Q4黄土，形成于距今5千年内。一般土质疏松，肉眼可见大孔，具

5、湿陷性或强烈湿陷性。　　通常将早期和中期形成的Q1和Q2黄土统称为老黄土，将其后形成的Q3和Q4黄土称为新黄土，可以看出通常所说的湿陷性黄土指的就是新黄土。2　湿陷性黄土地基处理的工程实例　　中国工程界自解放以来随着对湿陷性黄土的不断认识，先后于1966年、1978年和1990年分别制定了《湿陷性黄土地区建筑规范》，简称为“66黄土规范”、“78黄土规范”以及现在使用的“90黄土规范”，对湿陷性黄土地区的工程设计起到了规范和指导作用。笔者从事水利水电工程10多年来，先后参与了湿陷性黄土地区的供水工程、灌溉工程、泵站及电站工程以及游泳池等工程的设计，多数工程已

6、正常运行多年，期间也出现过一些问题，在这里摘录点滴供大家交流和探讨。2．1　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，笔者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17．0m的自重湿陷性黄土，湿陷等级为Ⅱ级，塔体重量为4500t。其上游连接的是直径达2．0m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

7、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2．0m，壁厚0．3m，桩端扩头直径3．6m的空心混凝土灌注桩，桩深30m，桩距6

8、．0m。负摩阻力系数取1．55t／m2，正摩阻力系数