湿陷性黄土地基处理技术

PAGEPAGE7湿陷性黄土地基处理技术1、概述湿陷性性黄土地基处处理主要取决决于湿陷性黄黄土的特殊性性质，湿陷性性黄土地基的的变形包括压压缩和湿陷性性两种，当基基底压力不超超过地基土的的容许承载力力时，地基的的压缩变形很很小，大都在在其上部结构构的容许变形形值范围以内内，不会影响响建筑物的安安全和正常使使用。湿陷变变形是由于地地基被水浸湿湿引起的一种种附加变形，往往往是局部和和突然发生，且且不均匀，对对建筑物破坏坏性大，危害害严重，因此此对湿陷性黄黄土地区的建建筑物不论地地基承载力是是否达到容许许承载力，都都应对地基进进行处理，前前者以消除湿湿陷为目的，后后者以提高承承载力为主，同同时应消除黄黄土的湿陷性性。我国湿陷性黄土土分布很广，各各地区黄土的的差别很大，地地基处理时应应区别对待，并并结合以下特特点：1）湿陷性黄黄土的地区差差别，如湿陷陷性和湿陷敏敏感性的强弱弱，承载能力力及压缩性的的大小和不均均匀性的程度度等；2）建筑物的的使用特点，如如用水量大小小，地基浸水水的可能性；；3）建筑物的的重要性和其其使用上对限限制不均匀下下沉的严格程程度，结构对对不均匀下沉沉的适应性；；4）材料及施施工条件，以以及当地的施施工经验。湿湿陷性黄土的的地基处理措措施是采用机机械手段对基基础的湿陷性性黄土进行加加固处理，或或更换另一种种材料改变其其物理性质，达达到消除湿陷陷性、减少压压缩和提高承承载能力的目目的，其中大大多以第一个个目的即消除除湿陷为主。湿陷性黄土的地地基处理，在在处理深度和和处理范围上上区分：1）浅处理，即即消除建筑物物地基的部分分湿陷量；2）深基础处处理，即消除除建筑物地基基的全部湿陷陷量，这种方方法包括采用用桩基础或深深基础穿透全全部的湿陷性性黄土层。在湿陷性黄土地地区设计措施施，主要有地地基处理措施施、防水措施施和结构措施施三种。地基处理的常用用方法有垫层层、重锤夯实实、强夯、土土（或灰土）桩桩挤密和深层层孔内夯扩等等，可以完全全或部分消除除地基的湿陷陷性，或采用用桩基础或深深基础穿透湿湿陷性黄土层层，使建筑物物基础坐落在在密实的非湿湿性土层上，保保证建筑物的的安全和正常常使用。防水措施使用以以防止大气降降水、生产和和生活用水以以及浸入地基基，其中包括括场地排水、地地面的防水、排排水沟和管道道的排水、防防水等，是湿湿陷性黄土地地区建筑物设设计中不可缺缺少的措施。结构措施的作用用是使建筑物物适应或减少少不均匀沉降降所造成的危危害。在湿陷性黄土地地区，国内外外使用较多的的地基处理方方法：重锤表表层夯实、强强夯、垫层、挤挤密桩复合地地基、垫处理、预浸浸水、爆扩桩桩、化学加固固和桩基础等等。近年来，深深层孔内夯扩扩挤、高压旋喷喷注浆法，以以及复合载体体夯扩桩等也也得到推广使使用。目前我国以重锤锤表层夯实、土土（或灰土）垫垫层、强夯、深深层孔内夯扩扩、高压注浆浆固结土（或或灰土）挤密密桩复合地基基、桩基础应应用较多，经经验比较丰富富，对于其他他的处理方法法则应用较少少，或未使用用过。化学加加固则多用于于湿陷事故处处理，从国外外情况来看，与与我国不同，保保加利亚多采采用水泥土垫垫层、混凝土土挤密短桩，俄俄罗斯等国认认为当处理厚厚度大于12m的黄土时，热热处理和预浸浸水与水下爆爆扩相结合都都比桩基础经经济，根据我我国经验，灰灰土垫层、灰灰土（或土）挤挤密桩可分别别适用于处理理3m左右和10m左右厚的湿湿陷性黄土层层的湿陷性，10m以上可采用用深层孔内强强夯以及桩基基础等。预浸浸水法可用于于处理厚度大大、自重湿陷陷性强烈的湿湿陷性黄土场场地，但该方方法处理后距距地表一定深深度内的土层层应具有湿陷陷性，必须采采用其他方法法另作处理。总之，在具体选选用湿陷性黄黄土的处理方方法时，应根根据建筑场地地的湿陷性类类别、湿陷等等级、以及地地区特点，首首先考虑因地地制宜和就地地取材等原则则，并根据施施工技术可能能达到的条件件，经过技术术经济对比予予以选用，必必要时可几种种方法综合考考虑使用。2、湿陷性黄土土的加固机理理2.1湿陷性性黄土的分布布及特征我国湿陷性黄土土的分布面积积约占我国黄黄土总面积的的60%左右，大部部分分布在黄黄河中游地区区，北起长城城附近，南达达秦岭，西自自乌鞘岭，东东至太行山，除除河流沟谷切切割地段和突突出的高山外外，湿陷性黄黄土几乎遍布布本地区，面面积达27万平方公里里，是我国黄黄土的典型分分布。除此以以外，在山东东中部、甘肃肃河西走廊，西西北内陆盆地地、东北松辽辽平原等地有有零星分布，面面积一般较小小，且不连续续，湿陷性黄黄土一般都覆覆盖在下卧的的非湿陷性黄黄土层上，其其厚度为六盘盘山以西地区区较大，最大大达30m，六盘山以以东地区稍薄薄，例如渭河河谷的湿陷性性黄土厚度多多为几米到几几十米，向东东至河南西部部则更小，并并且常有非湿湿陷性黄土层层位于湿陷性性黄土层之间间。湿陷性黄土的最最大特点是：：在土的自重重压力或土的的附加压力与与自重压力共共同作用下，受受水浸湿时将将产生大量而而急剧的附加加下沉，这种种现象称为湿湿陷，它与自自重湿陷性黄黄土一般土受受水浸湿时所所表现的压缩缩性稍有增加加的现象不同同。由于各地地区黄土形成成时的自然条条件差异较大大，因此其湿湿陷性也有较较大差别，有有些湿陷性黄黄土受水浸湿湿后的土的自自重压力下就就产生湿陷，而而另一些黄土土受水浸湿后后只有在土的的自重压力和和附加压力共共同作用下产产生湿陷。前前者称为自重重湿陷性黄土土，后者称为为非自重湿陷陷性黄土，一一般将黄土开开始湿陷时的的相应压力称为为湿陷起始压压力，可看作作黄土受水浸浸湿后的结构构强度。当湿湿陷性黄土实实际所受压力力等于或大于于土的湿陷起起始压力时，土土就开始产生生湿陷。反之之，如小于这这一压力，则则黄土只产生生压缩变形，而而不发生湿陷陷变形。湿陷变形不同于于压缩变形，通通常压缩变形形在荷载施加加后立即产生生，随着时间间的增长而逐逐渐趋向稳定定。对于大多多数湿陷性黄黄土地基来说说，（不包括括饱和黄土和和新近堆积的的黄土），压压缩变形在施施工期间就能能完成一大部部分，竣工后后三个月到半半年即基本趋趋于稳定。而而湿陷变形的的特点是：变变形量大，常常常超过正常常压缩变形的的几倍甚至几几十倍；发生生快，一般在在浸水1-3小时就开始始湿陷。就一一般的湿陷事事故而言，往往往在1-2天内就可能能产生20-300cm的变形量，这这种量大、速速率快而又不不均匀的变形形往往使建筑筑物发生严重重变形甚至破破坏。而湿陷陷的出现完全全取决于受水水浸湿的机率率，有的建筑筑物在施工期期间即产生湿湿陷事故，而而有的则在几几年甚至几十十年后才出现现湿陷事故。湿陷性黄土湿陷陷变形的主要要指标：湿陷陷系数，湿陷陷的起始压力力和湿陷的起起始含水量，其其中以湿陷系系数最为重要要。湿陷系数数是单位厚度度土样在土自自重压力或自自重压力与附附加压力共同同作用下浸水水所产生的湿湿陷量。它的的大小反映了了黄土对水的的敏感程度，湿湿陷系数越大大，表示土受受水浸湿后的的湿陷量越大大，因而对建建筑物的危害害越大，反之之，则小。湿陷性黄土湿陷陷系数一般通通过室内压缩缩仪进行测试试，并按下式式计算湿陷系系数的：（26.2..1）式中：为土样在在压力p作用时下沉沉稳定后的高高度；为上述述加压稳定后后的土样，在在浸水作用下下，下沉稳定定后的高度；；为土样的原原始高度；为为土样在压力力p作用下下沉沉稳定后的孔孔隙比；为上上述加压稳定定后土样在浸浸水作用下下下沉稳定后的的孔隙比；为为土样的原始始孔隙比。湿陷系数在工程程中主要用于于：1）判别黄土土的湿陷性；；2）鉴别湿陷陷性黄土湿陷陷性的强弱；；3）预估湿陷陷性黄土地基基的湿陷量。对黄土湿陷性的的判别，按现现行黄土规范范，以0.015作为界限值值，大于或等等于0.015，则定为湿湿陷性黄土，小小于0.015则定为非湿湿陷性黄土。利利用湿陷系数数，可大致判判断湿陷性黄黄土湿陷性的的强弱，一般般认为，≤0.03为弱湿陷性性，0.03＜≤0.07为中等湿陷陷性；＞0.07为强湿陷性性。湿陷性黄土在局局部荷载的作作用下，在湿湿陷过程中湿湿陷性黄土地地基不但产生生竖向变形，还还将产生水平平位移。主要要是土在浸水水状态下土的的结构遭受破破坏，抗剪强强度急剧降低低，侧向限制制就大为减弱弱。在双重因因素的影响下下，使地基土土湿陷时产生生了大量的侧侧向挤出，导导致湿陷量扩扩大。对于自自重湿陷性黄黄土，在自重重压力作用下下受水浸湿后后由于其湿陷陷变形区各水水平面上不存存在压力差，没没有侧向挤出出现象，但在在外荷载作用用下，在附加加应力范围内内产生侧向挤挤出。一般最最大水平位移移发生在基础础四个周边的的竖向剖面上上，而且集中中1.0β–1.5β（β为基础宽度度）的深度范范围内，基底底压力或基底底面积大，则则侧向挤出的的水平范围和和影响深度也也大。2.2湿陷性性黄土地基的的各种地基处处理方法的加加固机理及影影响因素湿陷性黄土地区区地基处理，尽尽管在地基处处理技术的应应用上同其他他地区相比在在施工工艺等等方面差别不不大，但其加加固机理及方方法又进一步步体现了湿陷陷性黄土的地地区特征，往往往在提高承承载力的同时时，对黄土的的湿陷性进行行消除。1、重锤表面夯夯实及强夯重锤表面夯实适适用于处理饱饱和度不大于于60%的湿陷性黄黄土地基。一一般采用2.5-33.0t的重锤,落距4.0-44.5m,可以消除基基底以下1.2-11.8m黄土层湿陷陷性。在夯实实层的范围内内，土的物理理、力学性质质获得显著改改善，平均干干重度明显增增大，压缩性性降低，湿陷陷性消除，透透水性减弱，承承载力提高。非非自重湿陷性性黄土地基，其其湿陷起始压压力较大，当当用重锤处理理部分湿陷性性黄土层后，可可减少甚至消消除黄土地基基的湿陷变形形。因此在非非自重湿陷性性黄土场地采采用重锤夯实实的优越性较较明显。强夯法处理湿陷陷性黄土地基基，是在上述述重锤夯实的的基础上发展展起来的一种种地基处理方方法，其优点点为施工简单单、效率高、工工期短、对湿湿陷性黄土湿湿陷性消除的的深度较大，缺缺点是振动和和噪音较大，我我国目前在湿湿陷性黄土地地区应用强夯夯进行地基处处理，取得较较成功的经验验，夯击能量量已超过8000KKN.m，其对地基基的影响深度度按梅纳公式式进行计算：：（26.22.2）式中：H为影响响深度，m；Q为重锤，KN；h未落距，m；γ为修正系数数，据不同条条件（地质、物物理力学性能能、孔隙率等等）可取0.3～0.77;g为重力加速速度。在湿陷性黄土场场地各夯击点点的夯击数可可按最后一击击夯沉量等于于3-6cm来确定，一一般达6-9击，稍湿的的湿陷性黄土土没有或有很很少自由水，在强强夯过程中不不存在孔隙水水压力消散的的问题。无需需像夯击饱和和土那样要采采用间歇多变变的夯击方式式，可以在一一个夯位上连连续夯到所需需击数，而后后在移到下一一个夯位上，依依次一遍夯实实，强夯对湿湿陷性黄土土土湿陷性的消消除效果明显显，一般可达达8-10m。2、土（灰土）垫垫层在湿陷性黄土地地基上设置土垫层层，在我国是是一种传统的的地基处理方方法，已有近近两千年的历历史，目前被被广泛推广采采用。将处理理范围内的湿湿陷黄土挖去去，用素土（多多用原开挖黄黄土）或灰土土（灰土比一一般为3：7或2：8）在最优含含水量状态下下分层回填（压压）实。采用用土垫层或灰灰土垫层处理理湿陷性黄土土地基，可用用于消除基础础底面1-3m土层的湿陷陷性，（目前前也有6m以上换填，主主要做法是下下部用素土换换填，分层碾碾压，上部采采用灰土垫层层），减少地地基的压缩性性，提高地基基的承载力，降降低土的渗透透性（或起隔隔水作用），往往往以消除湿湿陷作为地基基处理的目的的。另外在灰灰土挤密桩或或深层孔内夯夯扩法处理湿湿陷性黄土地地基时，往往往在上部采用用灰土垫层。就其处理范围来来说，土垫层层分为建筑物物基础（独立立基础和条形形基础）底面面下的土（或或灰土）垫层层和建筑物范范围内的整片片土（或灰土土）垫层两种种。在下列情情况下宜采用用整片灰土垫垫层：1）地基受水水浸湿的可能能性较大的建建筑；2）湿陷性黄土土层厚度较大大的自重湿陷陷性黄土场地地，需要全部部消除地基的的湿陷性采用用其他方法较较困难时，可可与其他方法法结合使用（主主要起隔水作作用），在其其他情况下，经经技术经济对对比认为合理理时也可使用用。工程实践践证明，采用用土（灰土）垫垫层处理湿陷陷性黄土地基基，只要施工工质量符合工工程要求，一一般都能收到到良好的效果果，在非自重重湿陷性黄土土地基上尤为为突出。但需需指出的是，当当灰土（或土土）垫层质量量不符合工程程质量要求时时，所发生的的湿陷事故与与未进行地基基处理的湿陷陷性黄土同样样严重。在独立基础或条条形基础下设设置一定宽度度的灰土垫层层，有利于途途中应力的扩扩散，增强地地基的稳定性性，阻止基底底下土侧向挤挤出，从而减减小或消除地地基的湿陷变变形。在土层层相同的湿陷陷性黄土场地地上所做灰土土（或土）垫垫层载荷试验验表明，垫层层的宽度超过过基础底面宽宽度太小，地地基受水浸湿湿后不能有效效地防止土的的侧向挤出，湿湿陷变形仍然然较大。因此此，垫层每边边超出基础底底面的宽度不不得小于垫层层厚度的一半半，其超过宽宽度按下式计计算：B=b+2zttanθ+c（26.2..3）式中:B为需处处理土层底面面的宽度,m;b为条形(或矩形)基础短边的的宽度，m；z为基础底面面至处理土层层底面的距离离；c为考虑施工工机具影响而而外设的附加加宽度，宜为为20cm；θ为地基压力力扩散线与垂垂直线的夹角角，宜为22-30度，用素土土处理宜取小小值，用灰土土处理宜取大大值。设置整片灰土（土土）垫层是为为了消除基础础底面以下部部分黄土的湿湿陷性，同时时借助于整片片灰土（土）垫垫层的隔水效效果，可与防防水从室内外外渗入地基，保保护整个建筑筑物范围内下下部未经处理理的湿陷性黄黄土层不致受受水浸湿，所所以整片垫层层超出外墙基基础外缘宽度度不应小于其其厚度，并不不得小于2米。当仅要求消除基基地下处理土土层的湿陷性性时，宜采用用局部和整片片的土垫层，当当同时要求提提交土的承载载力或水稳性性时，宜采用用局部或整片片灰土垫层。垫层质量由压实实系数控制，并并应符合下列列要求：垫层厚度不大于于3米时，其压压实系数不得得小于0.93垫层厚度大于33米时，其压压实系数不宜宜小于0.953、灰土（土）挤挤密桩复合地地基及孔内深深层夯扩桩复复合地基灰土（土）挤密密桩适用于加加固地下水以以上的湿陷性性黄土地基，它它是利用打入入钢套管，或或振动沉管或或爆扩等方法法，在土中成成桩孔，然后后在孔中分层层填入素土（或或灰土）并夯夯实而成。在在成孔和夯实实过程中，原原处于桩孔部部位的土全部部挤入周围土土层中，使距距桩周一定距距离内的天然然土得到挤密密，从而消除除桩间土的湿湿陷性并提高高承载力。灰灰土（土）桩桩是一种柔性性桩，灰土（土土）挤密桩地地基，其上部部荷载由桩和和桩间土共同同承担，挤密密后的地基为为复合地基，类类似垫层一样样工作，上部部荷载通过他他往下传递时时应力要扩散散，而且比天天然地基扩散散的更快，在在加固深度以以下，附加应应力将大大减减少，灰土（土土）挤密桩对对地基的加固固处理效果，不不仅与桩距有有关，还与所所处理的厚度度与宽度有关关。当处理宽宽度不足时（尤尤其在未消除除全部黄土的的湿陷性的情情况下），可可能使基础产产生较大的下下沉，甚至尚尚失稳定性，根根据《湿陷性性黄土地区建建筑规范》（GBJ255-90）要求，当当为局部处理理时，在非自自重湿陷性黄黄土场地，处处理宽度两端端要超过基础础宽度的0.25倍，并不应应小于0.5米，在自重重湿陷性黄土土场地，如要要求加固后地地基土的湿陷陷性完全消除除，则处理宽宽度要超过基基础宽度两边边各0.75倍，不小于1米。如果湿湿陷性黄土地地基处理为整整片处理时，每每边超出建筑筑物外墙基础础外缘的宽度度，宜大于处处理厚度的一一半，处理厚厚度根据建筑筑物对地基的的要求，地基基的湿陷类型型和湿陷等数数、湿陷性黄黄土层的厚度度以及施工机机械能力综合合考虑，必要要时，应采用用防水措施和和结构措施。并并根据现行规规范，对非自自重湿陷性黄黄土场地和自自重湿陷性黄黄土场地，根根据建筑物的的重要性程度度区别对待。桩桩间土的挤密密系数，对甲甲、乙类建筑筑物不宜小于于0.88，对其它建建筑物不宜小小于0.84。孔内填料料应采用素土或或灰土，分层层进行回填夯夯实。其压实实系数对甲、乙乙类建筑不宜宜小于0.95，对其它建建筑物不宜小小于0.93。当利用挤密桩对对湿陷性黄土土地基进行整整片处理时，宜宜设置0.5米厚的灰土土（土）垫层层。深层孔内夯扩桩桩近些年在湿湿陷性黄土地地区也开始进进行应用，用用螺旋钻孔，孔孔径一般为40cm。夯锤重量量一般为20-300KN，孔内填料料一般为素土土或灰土，或或建筑物垃圾圾和废料。在在湿陷性黄土土地区建筑地地基应用中，成成孔后，孔内内分层夯填时时，对孔周围围土体进行挤挤密，其挤密密的影响范围围，与夯锤的的夯击能量有有关，在消除除孔周围土体体湿陷性的同同时提高地基基土的承载力力，其受力与与灰土（土）挤挤密桩地基相相似，所不同同的是灰土（土土）挤密桩地地基，在成孔孔过程中对桩桩间土的挤密密已完成绝大大部分，而孔孔内夯扩桩对对桩间土的挤挤密则在孔内内充填土料的的过程中完成成。其对地基基的处理深度度较深，可达达20米左右，无无地下水的限限制，在湿陷陷性黄土地基基处理时的要要求，一般参参考灰土（或或土）挤密桩桩地基。4、桩基础在湿陷性黄土地地区采用桩基基础，将桩穿穿透湿陷性黄黄土层，在非非自重湿陷性性黄土地区，桩桩底端应支承承在压缩性较较低的非湿陷陷性土层中。对对自重湿陷性性黄土场地，桩桩底端应支承承在可靠的持持力层中。经经30多年的工工程实践证明明，如桩穿透透湿陷性土层层，支承于可可靠的持力层层上，则地基基受水浸湿后后完全能保证证建筑物的安安全，反之会会导致湿陷事事故。湿陷性黄土地区区桩基础一般般采用打入桩桩、静压桩、钻钻孔或人工挖挖孔灌注桩以以及沉管灌注注桩等，近年年来使用较多多的为钻孔（或或人工挖孔）灌灌注桩、静压压桩以及沉管管灌注桩，在在兰州等湿陷陷性黄土湿陷陷较强烈的地地区大多为端端承桩，西安安河南等湿陷陷性相对较弱弱的地区大多多为端承摩擦擦桩或摩擦端端承桩。近年年来所作的复复合载体夯扩扩桩主要也是是提高桩进入入非湿陷性土土层时桩端的的端承力。与其他地区所用用桩基础不同同的是，在湿湿陷性黄土土土层中不但不不能考虑桩的的摩擦力，还还应在桩的承承载能力上减减去桩的负摩摩擦力。所谓谓负摩擦力，就就是浸水后的的自重湿陷性性黄土层，土土的下沉速率率大于桩的下下沉速率时，土土对桩侧表面面产生向下作作用的摩擦力力。在一般情情况下，地基基土的竖向位位移越大，则则负摩擦力越越大。实验表表明，二者之之间并不成正正比发展，负负摩擦力受土土的抗剪强度度影响，虽然然桩土之间的的相对位移较较大，但浸水水后降低的抗抗剪强度不足足以支承外侧侧饱和土的自自重，因而悬悬附范围是有有限的。通常常认为，桩基基的负摩擦力力只出现在自自重湿陷性黄黄土地基中，而而非自重湿陷陷性黄土地基基中的桩基则则不需考虑，但但多年来湿陷陷性黄土地基基桩基的工程程经验证明，非非自重湿陷性性黄土地基，浸浸水后的桩基基仍然可能产产生负摩擦力力，虽然负摩摩擦力数值比比自重湿陷性性黄土地区要要小得多，在在有些情况下下也不应忽视视。自重湿陷性黄土土层浸水后将将产生湿陷，但但桩在荷载作作用下也将产产生一定下沉沉。在桩的上上部，土层的的下沉大于桩桩的位移，因因而产生负摩摩擦力；在桩桩的下部，土土的下沉小于于桩的位移，将将产生正摩擦擦力。在负摩摩擦力过渡为为正摩擦力处处，有一个“中性点”，该点处桩桩的位移与土土的下沉相等等，因而摩擦擦力为零。计计算负摩擦力力时，只考虑虑中性点以上上部分，也就就是负摩擦力力的计算深度度。在湿陷性性黄土场地的的实验证明，中中性点的位置置基本位于湿湿陷性黄土层层与其下非湿湿陷性黄土层层的交界部位位。因此，负负摩擦力的计计算深度应等等于桩在湿陷陷性黄土层中中的全部桩长长。正负摩擦擦力的大小，宜宜通过现场试试验确定。在在桩基础施工工时，特别是是灌注桩成孔孔后，必须将将孔底清理干干净，以免影影响桩的端承承力，造成事事故。5、化学加固法法在我国湿陷性黄黄土地区地基基处理应用较较多，并取得得实践经验的的化学加固方方法包括硅化化加固法和碱碱液加固法，其其加固机理如如下：硅化加固湿陷性性黄土的物理理化学过程，一一方面基于浓浓度不大的、粘粘滞度很小的的硅酸钠溶液液顺利地渗入入黄土的孔隙隙中，另一方方面溶液与土土的互相凝结结，土起着凝凝结剂的作用用。单液硅化系由浓浓度10%~~15%的硅硅酸钠溶液加加入2.5%%的氯化钠组组成。溶液进进入土中后，由由于溶液中的的钠离子与土土中水溶液盐盐类中的钙离离子（主要为为CaSO4）产生互换换的化学反应应，即在土颗颗粒表面形成成硅酸凝胶薄薄膜，从而增增强土粒间的的连接，填塞塞粒间孔隙，使使土具有抗水水性、稳定性性，减少土的的渗水性，消消除湿陷，同同时提高地基基的承载能力力，其化学反反应式如下：：Na2O.ｎSSiO2+CaSSO4+mH2O→ｎSiO2.(m-1)H2O+Naa2SO4+Ca(OOH)2在反应初期，硅硅酸凝胶薄膜膜的厚度很小小，只有几微微米，因而它它不妨碍以后后压入溶液的的渗透流动，但但相隔几小时时后，由于凝凝胶大量生成成，土中孔隙隙被硅酸凝胶胶充填，毛细细管通道被堵堵塞，使土的的透水性降低低。尽管硅酸酸凝胶薄膜的的厚度很小，但但是它有足够够的强度，能能使土在溶液液饱和的初期期，不会由于于外荷作用而而产生过大附附加下沉。随随着胶膜逐渐渐加厚和硬化化，土的强度度也随着时间间而增长。在在加固后前半半个月，土的的强度增长速速度最大，而而且在一年以以后仍有所增增长，当土样样在水中浸泡泡时，仍可观观察到黄土在在继续硬化。硅硅化加固中，由由于黄土中钙钙、镁离子参参加反应，生生成硅酸凝胶胶，但土体达达到一定强度度，为了提高高加固土体的的早期强度，以以减少加固过过程中附加下下沉，可采用用加气硅化法法，加气硅化化一般用COO2和氨气，一一般使用COO2较多。即首首先在地基中中注入CO2气体，使土土中空气部分分被CO2占据，使土土活化，然后后灌入水玻璃璃溶液，再灌灌CO2，由于碱性性水玻璃强烈烈吸收CO2，形成自真真空作用，促促进浆液均匀匀分布于土中中，并渗透到到土的微孔内内，可使955%~97%%的孔隙被浆浆液充填，加加固土体的透透水性大大降降低，地基经经过加固后，浸浸水后的附加加下沉量极其其微小，湿陷陷性已完全消消除，其地基基层缩变形量量很小，与天天然地基相比比，其变形模模量，以及地地基承载力大大大提高。碱液加固：利用用NaOH溶液液加固湿陷性性黄土地基在在我国始于220世纪60年代，其其加固原则为为；NaOHH溶液注入黄黄土后，首先先与土中可溶溶性和交换性性碱土金属阳阳离子发生置置换反应，反反应结果使土土颗粒表面生生成碱土金属属氢氧化物，例例如：2NaOH+CCa2+→2Na++Ca((OH)2↓2NaOH+Ca2+(土粒)→2Na+(土粒)+CCa(OH))2↓这种反应是在溶溶液渗入土中中瞬间完成的的，它所消耗耗的NaOHH仅占加固土土所用的一小小部分。土中呈游离状态态的SiO2和Al2O3,以及土的微微细颗粒（铝铝硅酸盐类）与与NaOH作用用后产生溶液液状态的钠硅硅酸盐和钠铝铝酸盐，如：：2NaOH+ｎｎSiO2→Na2O+ｎSiO2+H2O2NaOH+mmAl2O3→Na2O.mAll2O3+H2O在氢氧化钠溶液液作用下，土土粒（铝硅酸酸盐）表面会会逐渐发生膨膨胀和软化，相相邻土粒在这这一过程中更更紧密地相互互接触，并发发生表面的相相互溶合。但但仅有NaOOH的作用，土土粒之间的这这种溶合胶结结（钠铝硅酸酸盐类胶结）是是非水稳性的的，只有在土土颗粒周围存存在Ca(OOH)2的条件下，才才能使这种胶胶结物转化为为强度高且具具有水硬性的的钙铝硅酸盐盐的络合物。依依靠这些混合合物的生成，使使土粒相互牢牢固地胶结在在一起，强度度大大提高，并并且有充分的的水稳性。上上述反应是在在固—溶相间进行行，常温下反反应速率较慢慢，而提高温温度则能大大大加快反应的的进行。当土中可溶性和和交换性钙、镁镁离子含量较较高时，灌入入NaOH溶液液即可得到满满意的加固效效果，如土中中的这类离子子含量较少，为为了取得有效效的加固效果果，可以采用用双液法，即即在灌完NaaOH溶液后后，再灌入NNaCl溶液液。这时，后后者与土中部部分NaOHH发生作用，生生成Ca(OOH)2，部分CaCCl2也直接与钠钠铝硅酸盐络络合物生成水水硬性的胶结结物，其化学学反应如下：：2NNaOH+CaCl22→2NaCll+Ca((OH)2Na2O.SiiO2.mAll2O3.XH2O+CaaCl2→CaO.ｎSiO2.mAll2O3.XH2O+2NaaCl碱液加固的适适用范围，自自重湿陷性黄黄土地基能否否采用碱液加加固，取决于于其对湿陷的的敏感性。自自重湿陷敏感感性强的地基基不宜采用碱碱液加固。对对自重湿陷不不敏感的黄土土地基经过试试验认可并拟拟采用碱液加加固时，应采采用卸荷或其其他措施以减减少灌液时可可能引起的较较大附加下沉沉。当土中可可溶性和交换换性的钙、镁镁离子含量较较高（大于110mgcqq/100gg干土）时，可可只采用碱液液一种溶液加加固，否则，需需用碱液和CCaCl2两种溶液进进行加固。经经技术经济比比较，也可采采用碱液与生生石灰桩的混混合加固方法法。但对下列列情况不宜采采用碱液加固固：①对于地下水水位或饱和度度大于80%%的黄土地基基；②已渗入沥青青、油脂和其其他石油化合合物的黄土地地基。6、预浸水法法预浸水法是在修修建建筑物前前预先对湿陷陷性黄土场地地大面积浸水水，使土体在在饱和自重压压力作用下，发发生湿陷产生生压密，以消消除全部黄土土层的自重湿湿陷性和深部部土层的外荷荷湿陷性。上上部土层（一一般为距地表表以下4~55m内）仍具具有外荷湿陷陷性，需要作作处理预浸水水的浸水坑的的边长不得小小于湿陷性土土层的厚度。当当浸水坑的面面积较大时，可可分段进行浸浸水，浸水坑坑内水位不应应小于30ccm，连续浸浸水时间以湿湿陷度变形稳稳定为准。其其稳定标准为为最后5天的平均湿湿陷量小于55mm。地基基预浸水结束束后，在基础础施工前应进进行补充勘查查工作，重新新评定地基的的湿陷性，并并采用垫层法法或强夯法等等处理上部湿湿陷性土层。预浸水法一般适适用于湿陷性性黄土厚度大大、湿陷性强强烈的自重湿湿陷性黄土场场地。由于浸浸水时场地周周围地表下沉沉开裂，并容容易造成“跑水”穿洞，影响响附近建筑物物的安全，所所以在空旷的的新建地区较较为适用。在在已建地区采采用时，浸水水场地与已建建建筑物之间间要留有足够够的安全距离离浸水试坑与与已有建筑物物的净距，当当地基内存在在隔水层时，应应不小于湿陷陷性黄土层厚厚度的3.00倍；当不存存在隔水层时时，应不小于于湿陷性黄土土层厚度的11.5倍。此此外，还应考考虑浸水时对对场地附近边边坡稳定性的的影响。预浸水法用水量量大，工期长长。处理1mm2面积至少需需用水5t以上。在在一般情况下下，一个场地地从浸水起至至下沉稳定以以及土的含水水量降低到一一定要求时所所需的时间，至至少需要一年年左右。因此此，预浸水法法只能在具备备充足水源，又又有较长施工工准备时间的的条件下才能能采用。7、其他的加固固方法高压注浆固结法法、CFG法等的的加固机理与与别的地区基基本相同，参参考其他有关关章节，另外外在饱和的黄黄土地区，近近几年来也采采用粉喷桩法法和深层搅拌拌法，其加固固机理见相关关章节。2.3湿陷性性黄土地基处处理的施工工工艺湿陷性黄土地基基处理的常用用手段，大多多同国内地基基处理手段的的施工方法和和施工工艺相相似，所不同同的是在加固固机理上有一一定区别。2.3.1灰土土（或素土）垫垫层施工灰土（或素土）垫垫层施工时，先先将处理范围围内的湿陷性性黄土全部挖挖出，并对底底部进行夯实实或压实。然然后将就地挖挖出的粘土配配成相当于最最优含水量的的土料，根据据选用的碾压压（或夯实）机机械，按一定定厚度分层铺铺土，分层碾碾压（或夯实实）直到设计计标高为止。在在大面积的施施工范围内，可可采取分段开开挖，分段碾碾压（夯实）上上下面层应避避免竖向接缝缝，其错距离离不应小于00.5m。在在施工缝两侧侧0.5m范围围内，应增加加碾压（或夯夯实）遍数。土垫层所用土料料不得采用有有机质含量大大于8%的种植土土、建筑垃圾圾和冻土等。灰灰土的土料应应预过筛，其其粒径不得大大于15mmm，石灰宜用用熟石灰经过过筛后使用，粒粒径不得大于于5mm，且不不得夹有未熟熟化的生石灰灰块粒。施工工时所用的机机械一般采用用重锤、压路路机、羊足碾碾、蛙式夯机机等。其每层层铺土厚度以以及灰土或土土料的含水量量，根据选用用的施工机械械确定。选用用的含水量应应接近最优含含水量，最优优含水量一般般通过击实试试验确定，垫垫层施工质量量检测应在每每层表面下22/3厚度处处取样，检测测土的干密度度，取样数量量不应小于下下列规定：①整片垫层，每每100m2每层3处；②矩形（或方方形）基础底底面下的垫层层，每层2处；③条形（包括括管道）基础础底面下的垫垫层，每300m每层2处。2.3.2硅硅化加固硅化加固主要要材料为水玻玻璃，主要设设备为注浆管管、打孔机（带带脚架或其他他机械成孔机机）分配器、溶溶液罐、注浆浆泵、胶皮管管（带压）压压力表和滑轮轮等。注浆孔孔的布置原则则，应能使被被加固墙体在在平面和深度度范围内能造造成一个整体体。加固1mm3土体的溶液液用量Q(L/m33)可按下式式计算：Q==Vn–Vw=VVn–ωγd式中：Vn为加加固前1m3土的孔隙体体积，L;Vw为加固前1m3土的土体中中水的体积，L;γd为加固前地基土体平均干重度Kn/m3;ω为加固前土体的平均含水量，%。硅化加固湿陷性性黄土地基的的施工，可分分以下几个步步骤：（1）成孔打入入注浆管。硅硅化施工一般般从天然地面面或基础底面面以上1.00~1.5mm的覆盖层层开始，按照照设计的注浆浆孔放线定位位。注浆管的的打入可采取取分批、分段段流水作业，自自外向里间隔隔进行。当加加固深度超过过1.5m时，宜宜分层进行注注浆，注浆次次序自上而下下进行，即先先将注浆管打打入第一加固固层，注入浆浆液，完毕后后再将其打入入第二加固层层，以此类推推，直至设计计规定的深度度为止。（2）浆液配置置当水玻璃（硅硅酸钠）溶液液的浓度大于于硅化加固要要求的浓度时时，应加水稀稀释，稀释11L硅酸钠溶溶液的加水量量x(LL)可按下下式计算:式中：a1为稀稀释前的硅酸酸钠（水玻璃璃）溶液比重重，一般为11.45~11.53；a2为加水稀释释后硅酸钠溶溶液的比重，采采用单液硅化化时，一般为为1.13~~1.15。浆液配料时，先先将未稀释的的水玻璃溶液液盛入容器内内，把2.55%的氯化钠钠溶液和按上上式算出的用用水量徐徐到到入容器，搅搅拌均匀，用用比重计检查查其浓度，符符合要求时即即要将配好的的溶液盛入注注浆用的容器器内，并立即即使用，放置置时间不宜超超过4h,以免沉沉淀和形成凝凝胶。每注浆管加固一一层土所需的的水玻璃溶液液用量V(LL)可按下式式计算：V=ππR2LQ式中：R为加固固半径，m;L为加固固一层土的厚厚度；Q为加固1m3土体的溶溶液用量，LL/m3。（3）往地基内内注浆。注浆浆与打注浆孔孔的程序相同同，一般自上上而下分层进进行，注浆管管打入设计标标高以后，应应及时连接注注浆设备，向向土中注入浆浆液。接管及及注浆时，不不得将注浆管管摇动，以防防管壁与周围围土由于松动动而产生缝隙隙，造成冒浆浆，注浆压力力一般为1~~2Mpa,,注浆速度为为2~5L//min。在在注浆过程中中，也可根据据具体情况逐逐渐增大或减减少灌注压力力和注浆速度度，浆液冒出出地面时，应应立即停止灌灌注，将注浆浆管周围的表表层土翻松夯夯实或采取其其他有效措施施处理后方可可继续灌注。整个注浆孔注浆浆完毕后，应应及时拔出注注浆管，用热热水冲洗干净净，所有注浆浆孔宜用水泥泥砂浆填塞，如如用素土或灰灰土填塞应分分层捣实。2.3.3碱碱液加固碱液加固设备备和工艺均较较为简单。用用洛阳铲或钢钢管打到预定定的加固深度度，孔径为55~7cm，孔孔中填入2~~4cm粒径径的小石子至至注浆管下端端的标高处，然然后将Φ20mm钢管管插入孔中，再再用0.5~~2.0cmm粒径的小石石子填入管子子四周约200~30cmm高，其上用用素土填实直直到地表。碱液注入灌注桶桶中，溶液在在桶中可用蒸蒸汽管加热或或在桶底直接接用火加热。桶桶底部焊一带带阀门直径为为20mm的管管嘴，外接直直径25mmm胶皮管，注注碱液时将胶胶皮管与注液液管连接，开开启阀门，溶溶液即以自流流方式渗入注注浆孔周围，形形成加固体。碱液加固时的氢氢氧化钠消耗耗量主要取决决于土对它的的吸收能力，是是由土中钙、镁镁离子和有机机物含量中细细颗粒含量吸吸收这些成分分与氢氧化钠钠反应的能力力所决定，一一般每加固11m3黄土所需氢氢氧化钠的用用量约为355~45kgg，相当于干干土重3%左右。为为了使更多的的氢氧化钠被被土吸收，也也可先灌较浓浓溶液（1220~1300g/L）,后灌较稀稀溶液（700~80gg/L）。当当溶液带入土土中的水量较较多时，容易易使湿陷性黄黄土地基产生生较大的附加加下沉，因而而不宜采用更更稀浓度的溶溶液。注浆孔孔一般应在基基础两侧或周周围各布置一一排，孔距视视对地基加固固的要求而定定。2.3.4预浸浸水施工浸水场地的面积积应根据建筑筑物的平面尺尺寸和湿陷性性黄土层的厚厚度确定。对于平面为矩形形的建筑物，浸浸水场地的宽宽度不应小于于湿陷性黄土土层的厚度，并并根据建筑物物的平面尺寸寸，沿短边加加宽2~4mm，沿长边加加宽5~8mm。对平面为为方形或圆形形的建筑物，浸浸水场地的边边长或直径应应大于湿陷性性黄土层的厚厚度，并按建建筑物尺寸外外延3~5mm。当浸水场地面积积较大时，预预浸水应分段段进行，每段段50米左右。浸浸水前沿场地地四周挖土或或修筑土埂，高高0.5米，并并设置地面标标点和深标点点。浸水后定定期观测标点点下沉，至下下沉稳定为止止。自重湿陷性黄土土场地一般土土质疏松，而而且常有裂缝缝和孔洞分布布，在浸水过过程中容易发发生“跑水”，给予浸水水法施工造成成困难，影响响处理效果，因因此，从一开开始注水就仔仔细观察，如如发现有裂隙隙或孔洞“跑水”现象，需及及时填土堵塞塞。浸水初期期，水位不宜宜过高，待周周围地表形成成环形裂缝时时在将水位适适当提高，“跑水”一般发生在在开始浸水的的时候，在第第一周内要加加强观察。“跑水”严重时要停停止浸水，以以便处理。由于湿陷性黄土土地区湿陷黄黄土的特点，除除进行正常和和必需的地基基处理外，防防水措施也是是保证湿陷性性黄土地基上上建筑物安全全和正常使用用的重要措施施之一。由于湿陷性黄土土浸水后产生生湿陷变形的的特点，防止止水对地基浸浸湿而产生变变形，对湿陷陷性黄土地区区的建筑物而而言，显得较较为重要，在在自重湿陷性性黄土地区，当当湿陷性土层层较厚时，限限于施工技术术条件，或进进行经济对比比认为不合理理，而采取消消除地基的部部分湿陷量，难难于达到控制制剩余湿陷量量的目的，就就需要加强防防水措施，采采取严格的防防水措施，辅辅以地基处理理，这样可以以消除上部处处理土层的湿湿陷性，减少少地基的湿陷陷量，而且可可以减少下部部土层的湿陷陷几率。而对对于非自重湿湿陷性黄土地地基上的一般般建筑物，当当地基的湿陷陷量较小时，可可以不进行地地基处理，而而以防水措施施为主，辅以以结构措施，这这样做不致产产生较严重的的湿陷事故，这这也是在非自自重湿陷性黄黄土地基上的的习惯做法，有有一定成功经经验。另外还有结构措措施，即在湿湿陷性黄土地地基上的建筑筑物在结构设设计时应考虑虑当地基发生生湿陷时建筑筑物仍能保持持其整体性和和稳定性，减减少建筑物的的不均匀下沉沉，并减轻建建筑物的损坏坏程度。其结构措施的主主要内容为：：①选择合理的的结构和基础础形式，以适适应不均匀下下沉；②加强结构的的整体性和空空间刚度，以以减少不均匀匀下沉；③外墙建筑部部件（结构）的的强度，减轻轻湿陷的损害害；④预留适当净净空，以适应应湿陷变形。2.4结语目前在我国湿陷陷性黄土地区区最常用的地地基处理方法法包括：土（或或灰土）垫层层、重锤夯实实和强夯、土土（或灰土）桩桩挤密和桩基基础等。化学学加固法由于于造价高，一一般仅用于湿湿陷事故处理理。高压旋喷喷注浆固结法法用于新建湿湿陷性黄土地地基处理的实实例较少，钻钻孔夯扩桩在在湿陷性黄土土地区近几年年来应用较多多，在湿陷性性黄土不同地地区使用时其其孔内充填材材料有所不同同。除上述几几种方法外，预预浸水、热加加固、水下爆爆扩及电火花花加固等也曾曾用于湿陷性性黄土地基处处理，预浸水水法可以消除除大厚度黄土土地基的自重重湿陷性，但但其缺点是需需水量大，要要有一定的水水源保证，工工期较长，至至少需要提前前一年进行，浸浸水后尚需结结合其他地基基处理方法处处理上层土，因因而其广泛使使用受到限制制，我国目前前使用也不是是很多。热加加固法可以完完全消除部分分黄土的湿陷陷性，大大提提高土的承载载能力，但加加固土体的设设备较复杂，加加固后土体的的强度不够均均匀，我国在在20世纪五六十十年代曾有过过应用，并取取得较好加固固效果。水下下爆扩加密土土的方法可用用于处理饱和和黄土地基或或者与预浸水水法相结合，在在处理自重湿湿陷性黄土地地基时可提高高消除湿陷性性的效果，加加速湿陷的完完成。电火花花法国外已取取得成功的经经验，但目前前国内还没有有使用.实例：强夯法处理湿陷陷性黄土施工工技术（高速公路）强夯法施工原理理强夯法又称动力力固结法，是是利用重力机机械将重8~30t的夯锤起吊吊一定高度后后，突然释放放，重锤从高高处自由下落落对地基产生生强大的冲击击能，在地基基土中产生巨巨大的应力波波来破坏土体体原有的大孔孔隙结构，使使土体局部发发生液化，并并产生许多裂裂隙，增强排排水通道，使使孔隙水逸出出，待孔隙水水压力消散后后，土体重新新固结，承载载力提高。同同时，强夯还还提高了土层层的均匀程度度，减少路基基的差异沉降降。强夯法施工控制制参数在大面积开工前前，先试夯，在在试验现场沿沿夯击点等距距离的不同深深度以及等深深度的不同距距离埋设双管管封闭式孔隙隙水压力仪或或钢弦式孔隙隙水压力仪。在在夯击作用下下进行对孔隙隙水压力沿深深度和水平距距离的增长和和消散的分布布规律研究，从从而确定强夯夯的有效加固固深度，夯点点布置及间距距、夯击次数数及遍数等施施工参数，以以便控制施工工。（1）有效加固固深度H式中K——有效加固深深度修正系数数，一般取0.5M—锤重，ｋＮＮh—落距，m..（2）夯击点布布置夯点布置一般采采用等边三角角形或正方形形网格布设，夯夯点中心距离离由夯锤尺寸寸、夯锤边缘缘外土最大液液化宽度确定定。①②①②①②②①②①②①①②①②①②②①②①②①先夯击标有1的的夯点，再夯夯击标有2的夯点，经经不同时间测测试，通过综综合分析，在在两夯点间挖挖坑取样，进进行密度检测测，看是否达达到设计要求求；若不符合合要求进行第第二遍夯击，一一般黄土夯击击2~3遍即可。（3）夯点间距距夯点间距一般采采用下列公式式进行计算d=1..69β(γ+0.3885Z)式中Z——设计液化深深度，mγ—夯锤底面半半径，m;β—经验系数，一一般取0.65～０.80；d—设计夯点中中心距离，ｍｍ。（４）夯点的夯夯击次数夯点的夯击击次数按现场场试夯得到的的夯击次数与与夯沉量关系系曲线确定，同同时满足下列列几点要求。1