李冬雪
新疆伊犁河流域开发建设管理局 新疆乌鲁木齐 830000
摘要：湿陷性黄土是一种结构性较强的特殊土体，含水率较低时，湿陷性黄土通常具有较高的强度和模量，然而在含水率较高时，其结构性丧失，土体承载能力迅速降低，在土层自重荷载或上覆建筑物荷载作用下土体容易产生较大的变形。因此为保障修筑于湿陷性黄土地基上建筑物的安全，在湿陷性黄土地区尤其是深厚湿陷性黄土地区开展项目建设时，须采取必要的措施对其地基进行处理。本文就水利工程中湿陷性黄土基础处理进行了分析。
关键词：水利工程；湿陷性黄土；基础处理措施
1黄土结构特性
1.1黄土微结构特征
黄土主要是以0.05mm~0.01mm的粗粉粒为主，其中含量在>0.05mm以上的砂颗粒较少。简单而言，粗粉粒属于黄土的骨架，在砂颗粒的表面附带胶结物质，包括：黏土、腐殖土等。在特别区域内，会聚集大颗粒的接触点，这些接触点具备较强的溶解性。其形成的溶液与碳酸（硫酸）钙反应，会形成一种胶结性的联结，以此就构成了黄土。在显微镜下观察黄土的机构，发现其存在着明显的区域性变化。西北方向呈现架空接触式结构。在东南方向又呈现镶嵌胶结式结构。黄土之所以在显微镜下呈现地域性变化趋势，与黄土本身的湿陷性具有密切的联系。
1.2黄土骨架颗粒的连接形式
黄土骨架颗粒的连接形式包括面胶结与点接触。其中点接触是直接与颗粒基础，由于其接触面小，在颗粒之间会出现黏土（盐晶）膜。这类连接方式与区域内的气候有着很大的关系，主要集中在西北、兰州区域内。其连接强度主要是，粘聚力、盐晶膜形成的加固凝聚力。由于接触面积性对较小，因此，在水入侵之后，会使得其中的部分盐溶解，在水膜的影响下，会削弱连接强度，减轻其中的残余强度。由于黄土的结构遭到破坏、若是出现接触点断裂、错位的情况下，会出现湿陷、自重湿陷，湿陷速度也会逐渐增加。
面接触的接触范围较大，主要是接触厚度较大的黏土膜、黏土片、盐晶膜。导致这类现象出现的原因为，集粒、颗粒（外包黏土类型）的刚度不足，在外力的影响下，增加了颗粒之间的接触面积。面接触主要集中在中部地区、东南地区。在出现浸水的情况下，残留强度相比点接触较大，因此，不会出现自重湿陷，即便是出现自重湿陷，其自重湿陷的速度也比较缓慢。
1.3黄土骨架的排列方式和孔隙
在黄土骨架中，其空隙主要包括：大孔隙、架空孔隙和粒间孔隙等，通过深入分析发现，孔隙与骨架颗粒排列方式有着密切的关系。其中，大孔隙的壁面上其颗粒多为碳酸钙胶结，结构相对稳定，呈现铜壁状。架空孔隙是由骨架颗粒堆积导致，其孔径相比构成孔隙较大。在水侵入黄土内后，会削弱其中的强度，一旦压力失去稳定性，周围的颗粒会直接掉入孔内，进而形成了湿陷。
2水工建筑工程湿陷性黄土基础处理方式
2.1夯实水泥土桩（坡脚）
2.1.1夯实水泥土桩作用机理
夯实水泥土桩法是采用机械或人工方法成孔，选用相对单一的土质材料，与水泥按一定配比在孔外充分拌合和均匀制成水泥土，分层向孔内回填夯实，制成均匀的水泥土桩。其作用原理为一方面通过设置连续的夯实水泥土桩形成隔水帷幕防止水份侧向渗入路基导致湿陷下沉，另一方面通过夯实水泥土桩的“围箍”加固作用限制基底侧向变形，从而减小路基下沉。
2.1.2夯实水泥土桩施工参数及注意事项
夯实水泥土桩桩径设计为80cm，采用单排搭接布置，桩间距为65cm，搭接长度15cm，桩身长度为延伸至原地表下6~10m；填料拌合采用粉碎机粉碎，按1：9质量比拌合水泥土，土料中有机含量不得超过5%；填料前先用夯机对孔底虚土进行夯实，填料时必须均已填料，采用一击一填的连续成桩工艺，混合料的压实系数不小于0.93；夯实水泥土桩间搭接15cm，成孔采用跳打的方式，先成型两侧孔，在水泥土初凝之前打中间孔。
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2.2水泥土隔水墙
2.2.1水泥土隔水墙作用机理
隔水墙是地基防水、阻水常用的技术措施，具有施工简单、设备要求低且对周边影响小的特点，特别是在湿陷性黄土地区受施工场地小或周边居民区干扰时被广泛应用。本次水泥土隔水墙主要用于沉降较小且存在较大浸水湿陷隐患的路段，目的在于阻断周边农田灌溉水渗入地基。
2.2.2水泥土隔水墙施工参数及注意事项
水泥土隔水墙设计深2m，厚80cm，采用1：9水泥土（质量比）回填，墙体压实度要求不小于93%。施工时采用分段开挖、分层夯填；迎水面布设500g/m2的隔水土工布。
2.3高压旋喷桩
2.3.1高压旋喷桩的作用机理
高压旋喷桩是利用钻机将旋喷注浆管及喷头钻置于桩底设计高程，将预先配置好的浆液通过高压发生装置使浆液获得巨大能量后，直接破坏土体，喷射过程中，钻杆边旋转边提升，使浆液与土体充分搅拌混合，在土中形成一定直径的柱状固结体，从而使地基达到加固。
2.3.2高压旋喷桩的补桩方案
在进行基础处理中可以采用梅花布桩，设计桩径为60cm，桩长8~15m，打入原地面以下7~14m，嵌入路堤1m；大、中桥台背处治长度为50m，小桥、通道台背处治长度为20m。靠近大、中桥台背20m范围桩间距为1.5m，远离台背30m范围桩间距为2m；靠近小桥、通道台背10m范围桩间距为1.5m，远离台背10m范围桩间距为2m；一般路段桩间距2m。
2.3.3高压旋喷桩施工参数
采用水灰比为1：1的水泥浆液，每米桩长水泥喷浆量不小于240L；强度等级为42.5级。旋喷桩采用单管法，浆液压力为20~40MPa，旋转速度为20r/min，提升速度0.2~0.25m/min，喷嘴直径2~3mm，浆液流量60~70L/min。
2.3.4高压旋喷桩施工注意事项
施工中一般分为两个工作流程，即先钻后喷，再下钻喷射，然后提升搅拌，保证每米桩浆土比例和质量；当提升至路床顶面时，保持各项参数不变，把喷头重新下入距路床顶面1~1.5m进行复喷；施工时，宜按照由外侧到内侧的顺序进行，即靠近边坡和台背位置的旋喷桩优先施工；冒浆量小于注浆量20%者属于正常现象，超过20%或完全不冒浆时应查明原因并采取相应措施；若地层中有较大空隙引起的不冒浆，可在浆液中惨加适量的速凝剂，缩短固结时间，使浆液在一定范围内凝结。
2.4化学固结技术
化学固结技术主要利用化学材料与湿陷性黄土进行反应，以实现地基排水固结，提高地基稳定性。在实际应用的过程中，深层搅拌桩法是常用的一种方法。通过特制的深层搅拌机械，在地基中就地将软黏土和固化剂强制拌和，使软黏土硬结成具有整体性、水稳性和足够强度的地基土，以此来提高地基强度和硬度。在具体的使用过程中，施工单位须严格控制水泥与地基之间发生的化学反应，并加强管理，避免施工过程中出现不均匀沉降等问题，保证施工质量。
结束语
黄土类土质呈松散堆积状态，这种黄土性质较为特殊，在干燥时强度较高，但是遇水后会具有极强的湿陷性，这主要是由黄土内部结构所决定，而在水利工程中，黄土也就呈湿陷性。湿陷性黄土由于自身强度和结构稳定性都较低，在进行水利工程施工，特别是大坝出水塔等水工建筑物施工中，会影响整体工程质量，进而引发施工质量事故问题。
参考文献：
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[4]屈耀辉，李奋，庄德华，米维军，武小鹏.湿陷性黄土区高铁路基沉降控制综合技术研究[J].重庆交通大学学报（自然科学版），2017，36（03）：54-59+64.
论文作者:李冬雪
论文发表刊物:《防护工程》2018年第13期
论文发表时间:2018/9/25
标签：黄土论文; 水泥论文; 地基论文; 夯实论文; 颗粒论文; 浆液论文; 孔隙论文; 《防护工程》2018年第13期论文;