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机场场道工程湿陷性黄土地基处理方法探析

发表时间：2020/10/29 来源：《基层建设》2020年第21期作者：席昊

[导读] 摘要：湿陷性黄土是机场场道工程施工中，非常常见的一种地质问题，其具备承载性能低、高压缩性、浸水后易湿陷等特点，当地基工程施工完成后，极易出现沉降问题，影响机场场道工程的整体质量。

        西部机场集团有限公司陕西咸阳 712000
        摘要：湿陷性黄土是机场场道工程施工中，非常常见的一种地质问题，其具备承载性能低、高压缩性、浸水后易湿陷等特点，当地基工程施工完成后，极易出现沉降问题，影响机场场道工程的整体质量。因此，为降低黄土地基发生湿陷性问题，文章重点探讨了机场场道工程湿陷性黄土地基处理方法，以供参考借鉴。
        关键词：机场；场道；工程；湿陷性；黄土；地基；处理；方法
        1.湿陷性黄土的特点
        当土壤浸没在水中时，因自重、非自重、附加压力的影响，而发生快速沉降的问题被称为湿陷。一般具有湿陷性的黄土被称为湿陷性黄土，湿陷性黄土的颜色以黄色居多，偶见灰黄、棕黄和褐黄色等，它们中的盐分含量较高，其中比重占比较高的是碳酸盐，另外，二氧化硅、像氯化物、金属钙镁、硫酸盐、氧化铝也占据较大含量，矿物主要由石英构成。
        一些湿陷性黄土在遇水变湿后，单单受自身重力的作用，就会发生沉陷，此类黄土被称为自重湿陷性黄土；部分湿陷性黄土在遇水受潮后，在土体自重和附加应力的共同作用下发生的沉陷，被称为非自重湿陷性黄土；通过大量调查发现，若质地均匀的黄土层覆盖厚度非常大，在地下水位非常低的情况下，极易发生自重湿陷问题，在地下水位不断降低的情况下，处于埋藏状态的黄土层会在自重影响下不断沉陷，仅在地势平坦的地区，在工程建设前进行预处理，才能保障工程的质量。
        2.湿陷性黄土地基的处理方法
        由于处理湿陷性黄土地基的方式众多，因此应结合各地区的特点、工程特点、湿陷性黄土种类、等级和土层厚度等，科学对处理方式进行确定。文章重点探讨了处理常见湿陷性黄土地基的方式，并对作用机理、特点和应用范围进行了分析。
        2.1换填垫层法
        换填垫层法主要是全部或者部分移除工程地基下方的湿陷性黄土层，将其用经筛分处理且含水量较大的素土或灰土替代，并分层进行压实处理。因此，换填垫层法土层厚度多是基础宽度的1-2倍，另外要求更换土的干密度不应比1.6t / m小。
        应用范围：换填垫层法常应用在处理厚度为1 m至3 m厚度的湿陷性黄土地基中；如果在施工中深度开挖太大，不仅会使得施工难度加大，而且会增加施工费用；但在施工中若替换层的厚度比50 cm小，则会降低处理效果。因此，不难看出，换填垫层法比较适合用在地下水位以上的局部位置或者面积较大的湿陷性黄土地基处理工程中。
        2.2重锤务实法和强夯法
        2.2.1重锤夯实法
        重锤夯实法主要利用2t至3t的重锤从4m到6m的高空中自由下落，并反复进行操作以使土壤致密而坚硬，以对土基进行加固，此处理方法主要用在对1m至2m厚度的湿陷性黄土进行处理。利用重锤夯实法，可以有效对土体性质进行改善，以消除黄土自身的湿陷性，使得黄土干密度得到提升，降低其压缩性和透水性。坚固的锤击压缩可有效改善土壤特性，消除碎屑崩塌，增加碎屑的干密度，降低土壤可压缩性和渗透性。
        应用范围：重锤夯实法主要用于对地下水位以上、饱和度S<60％的湿陷性黄土进行处理。而在非自重湿陷性黄土方面，其处理效果非常显著，这是由于非自重湿陷性黄土地基湿陷初始压力过大造成的，利用重锤夯实法可以很容易处理解决黄土地基的湿陷变形问题。
        2.2.2强夯法
        强夯法在行业内也被称为固结法，一般通过把80kN到400kN的重锤上升提高到10m到40m的高空中，然后使重锤自由下落，通过其下落产生的压力夯实地基土体，以有效对土体承载能力进行改善，从而使得黄土的强度得到提高，降低其压缩性。强夯法的优点是施工便捷、耗费的费用较少、施工速度快、应用面广等，被广泛用于处理湿陷性黄土地基。
        适用范围：多被用于对地下水位以上、饱和度S高于60％的湿陷性黄土地进行处理，且处理效果非常明显。
        2.3挤密法
        挤密法主要是采用一些方法挤密土体，以使土体的孔隙比得到降低，最大程度提高土体内部结构的强度，减少黄土发生湿陷问题的几率。

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通过挤密法处理土体所用的换填填料有以下几种，即土、渣土、砂、灰土、石灰等，应用最为频繁和广泛的为土和灰土。
        2.3.1土挤密桩和灰土挤密桩
        土挤密桩和灰土挤密桩主要是通过对沉管、冲击、爆炸等方式进行利用，以在地基中打一个直径在28-60 cm的桩孔，接下来用素土或者灰土等进行回填，以形成土挤密桩或灰土挤密桩，对湿陷性黄土地基进行加固。土挤密桩和灰土挤密桩都可以显著增加土体的承载能力和稳定性，降低黄土地基发生湿陷性问题的概率，在工程中应用这两种方式，效果无太大差异，但灰土挤密桩处理黄土地基的效果会更胜一筹。
        应用范围：土挤密桩和灰土挤密桩多被用于对地下水位以上、深度为5nl至15nl、含水量数值在14％至23％的湿陷性黄土地基进行处理。若是土体饱和度比65％高，含水量比24％高，则此方法的处理效果不显著，且会使工程施工难度大大增加。
        2.3.2 DDC桩法
        DDC桩法是近年来新研发的一种挤密桩法，在业内也被称为孔内深层强夯桩法，是使用机具完成成孔施工，把土、砂石、混凝土等换填材料均匀分层放在桩孔内，然后使用重锤冲击挤压填料，以使地基的承载力得到提高。
        应用范围：因为土挤密桩法和灰土挤密桩法在处理土基深度和承载能力方面具有较大的局限性，因此，在对深度较厚的湿陷性黄土地基进行处理时，一些研究人员研究出一种新型方式，即DDC桩法，此方式可以更好对厚度大于15m的湿陷性黄土地基进行处理，其效果非常显著。
        2.4预浸水法
        预浸水法结合湿陷性黄土的湿陷特点，大面积浸湿黄土地基，让土体完全吸收水分，并在自重情况下湿陷，以使黄土的湿陷性完全消失。在应用此方法对湿陷性黄土地基进行处理时，对水的需求量较大，且施工花费的时间较长，通常需要3到6个月的时间。
        应用范围：预浸水法一般被用于Ⅲ，Ⅳ级深度不超过6nl的湿陷性黄土地基工程中，另外，还被用于土层深度比10m大、自重湿陷量△z≥50的湿陷性黄土工程中。
        2.5灌注（预制）桩基础法
        灌注（预制）桩基础法是将桩基灌注在湿陷性黄土地基上，当桩周围的土壤在遇水后变湿产生自重性湿陷时，桩基础在此时会产生一定摩擦阻力，防止土体向下陷。在对湿陷性黄土进行处理时，多使用端承桩和摩擦端承桩，在应用时，应对其进行荷载试验或者结合施工经验对桩基础长度、入土深度、承载力进行确定。
        应用范围：适用于对土层厚度不超过30 m的湿陷性黄土地基进行处理，如果其厚度大于30m，则会耗费大量材料，降低工程应用经济性。
        3.湿陷性黄土地基处理方法的优选原则
        由于处理湿陷性黄土地基的方法较多，每种方法具有不同的特点和应用范围，在机场场道工程中应用这些方法，对湿陷性黄土进行处理时，同时可能应用到多个处理方法，因此，必须结合机场场道工程现场的实际情况和每种处理方式的优缺点，科学对湿陷性黄土地基的处理方式进行选择。在对湿陷性黄土地基处理方法进行选择时，首先应深入机场场道工程的内部进行初步实际勘察，将来自各方面的影响因素综合考虑在内，如地基地质条件、土层厚度、地下水位、湿陷性黄土类型、建设面积、场地大小、工期、建设企业实力、投资费用、造价、机械设备及材料配置情况等，然后基于此进行分析研究，确定最符合实际情况的处理方式。
        结束语
        随着社会经济的不断发展，科学技术取得了较好的进步，处理湿陷性黄土地基的方式越来越多，因此在机场场道工程施工中，处理湿陷性黄土地基的方法选择余地比较广，想要最大限度规避黄土地基湿陷问题，必须结合工程的实际情况，科学对处理方式进行选择，从而保证机场场道工程的整体质量。
        参考文献：
        [1]朱亚平，公路工程中处理湿陷性黄土地基的方法研究[J]，建材与装饰，2018（3）
        [2]赵义彦，灰土挤密桩在高速公路工程湿陷性黄土地基处理中的应用[J]，内蒙古煤炭经济，2018（6）
        [3]丁旭东，吴国辉，在建筑湿陷性黄土地基工程中灰土挤密桩处理方法的应用，[J]，卷宗，2017（24）