黄土地区基坑工程土体加固及湿陷控制技术研究

摘要：本文就黄土地区基坑工程中基坑土体加固及湿陷性的控制方法展开论述，具体包括对黄土湿陷性土层特点分析、对黄土湿陷性控制的方法（包括防水、地基处理、化学加固）及基坑土体加固方法（土钉墙加固、桩锚支护加固、内支撑加固），从而对于黄土地区基坑工程而言，为其安全施工及稳定运行提供依据，以抵抗黄土湿陷性的危害，保证工程质量。

关键字：湿陷性黄土 基坑工程 土体加固

引言

伴随着基础设施建设的发展，黄土地区的基坑工程愈来愈多，由于黄土特有的湿陷性给基坑工程造成许多难题及安全隐患，因此在基坑工程实施过程中如何进行土体加固及湿陷性控制就显得尤为重要，直接关系到整个工程的安全性、稳定性和对周围环境的保护。为此需要对黄土地区基坑工程中土体加固和湿陷性的控制办法加以深入探究。

一、湿陷性黄土对基坑安全的影响

湿陷性黄土颗粒主要由粉粒构成，由于该类颗粒的性质使黄土的孔隙比较大，同时天然状态下的黄土一般还具有一定结构强度，一旦遇水后就容易使其结构迅速破坏，在地基中产生显著的附加下沉，影响建筑工程的质量。黄土的湿陷性不但受土层本身干湿度及压缩性的影响，也与黄土层受压后的应变密切相关。一般来讲，当含水量较小的时候，黄土不会产生明显的湿陷现象，但是随着含水量增大，随着湿陷性就有可能被激活。同时黄土的抗剪强度非常低，一旦发生湿陷，抗剪强度将大幅降低。由于黄土的渗透性在垂直方向和水平方向有较大差别，垂直方向大于水平方向，所以做垂直向的土体加固或者排水难度要高于水平向，这一点在考虑土体加固或排水措施时需要注意。

对于基坑工程而言，黄土湿陷性使基坑侧壁土体强度降低，造成支护结构所承受土压力增大，易超出其承载力而造成支护结构失稳；湿陷后黄土边坡抗剪强度减小，易发生滑坡、坍塌等问题，存在较大安全隐患；基坑开挖过程中产生的黄土湿陷引起基坑底部和周边土体变形增大，增加支护结构额外受力情况，出现支护结构开裂、变形等情况，水平位移使得支护结构发生侧向变形，并可能影响到基坑内部结构的稳定性。

二、黄土湿陷性控制方法研究

（一）防水措施

做好防水才能达到控制黄土湿陷性，在黄土地区基坑工程中主要做好地表水的控制。通过基坑周边做截水沟将地表水流向远离基坑的排水管，不让地表水流入基坑引起黄土的浸湿；另外要将场地内积水及时排出，防止积水渗透到地表以下部位，造成黄土浸湿；地下水也是重点控制的对象，采用合理的方法，如深井降水或者轻型井点降水等，使地下水位降低，使地下水不能侵入黄土孔隙中产生浸湿作用；在设置降水系统时需要结合地下水实际勘察情况来明确降水深度及降水范围；在施工中需要注意做好防水帷幕的设计与施工，防水帷幕要有足够的密封性与耐久性，如：用水泥搅拌桩或者高压旋喷桩等工艺形成连续无接缝的整体防水帷幕来阻止地下水沿基坑外侧渗入基坑内。

（二）地基处理方法

（1）强夯法

强夯法是一种有效消除黄土湿陷性的地基处理方法，使用重锤自高处自由下落，产生巨大的冲击力，将黄土地基表层打成碎块状，然后振实达到夯实目的。在强夯法施工前需要进行现场踏勘和试夯，在当地黄土的湿陷性和土层厚度等因素的影响下，正确判断各项参数（包括夯击能、锤重、锤底直径、夯击次数、夯点间距等），如果遇到湿陷性较强的黄土以及较厚的地基，需要增大该地基的夯击能，并且增加该地基的夯击次数；在强夯施工时按规定的夯击顺序进行作业，一般是先周围后中间的顺序进行施工，以免由于夯击中间部分土体向四周挤压而造成整个地基密实不好，同时还要检测夯击效果，根据实际地基土沉降量及密实度等数据来进行判断是否满足加固的要求。

（2）挤密法

挤密法就是指灰土挤密桩和土挤密桩等，它是在套管内的桩体挤密作用下降低黄土孔隙比，使黄土密度增大，消除湿陷性的施工方法。其关键是施工时要正确选择合适的桩间距、桩的直径与深度。如果桩间距太小，则桩间土挤密效果不好；如果太大，则不能起到消减湿陷性的作用。如对于湿陷性较严重地区的黄土，可取桩间距较小，桩径较大或增加桩的深度。桩体施工时应保持垂直，并注意保证桩体的质量，以达到良好地挤密的效果。

（三）化学加固方法

化学加固法是在黄土中灌注化学浆液，使黄土的物理化学性能得到改善，从面达到控制湿陷性的目的。常用的化学浆液有水泥浆液、水玻璃浆液等。以水泥浆液为例，水泥浆液注入到黄土中，水泥与黄土中的水分发生水化作用，生成的水化产物将黄土孔隙填满，增大了黄土强度，提高了抗湿陷性。在化学加固时，还需要考虑浆液配比的问题。根据黄土的特性和工程的要求（例如：含水量、孔隙比等），结合具体工程进行试验，并对浆液配比进行选择；其次，还要注意控制好注入压力和注入量。如果注浆压力过大，会导致浆液扩散不均或者造成地基破坏；反之，如果注入量不够，那么所起的作用也是有限的。

三、黄土地区基坑工程中的土体加固方法

（一）土钉墙加固

土钉墙是黄土地区基坑工程常见的土体加固方法，它是用土钉把土体和土钉本身组成复合土体，来共同承担土体压力，其加固作用由黏土本身的特性来决定，黄土特性的差异使加固的形式也有所不同。根据黄土的特点，必须重视地层特性，在较长的土钉及合理的土钉之间搭接位置，在一定程度上提高了复合土体的抗剪能力。另外，在钻孔的过程中要保护黄土结构不受破坏，若黄土结构被破坏，其抗剪能力也将随之下降。另外，还要确保土钉与土体之间的黏结力，可以通过在土钉表面涂布适当的黏合剂或者特殊构造的方法达到预期目的。

（二）桩锚支护加固

桩锚支护技术应用到黄土地区基坑工程上较为广泛。桩体用于桩锚支护体系挡土作用；锚杆为桩体提供锚固力。桩体在选择时，需按照当地的黄土地基承载力和基坑深度等数据来确定是否采用钻孔灌注桩。若为黄土地基承载力小且基坑深度较大，则应采取此方法，因为此方法承载能力大、适应性强；若地基为较硬的黄土，则可采用地质承载力大的基岩锚杆，但是此种情况下需要满足锚杆的长度、直径以及锚固段长度等相关设计要求；另外，在黄土地区由于黄土粘结能力相对较低，需将锚杆锚固段增加一定长度才能满足足够的抗拔能力要求，并严格控制锚杆施工质量，包括锚杆钻孔、注浆及张拉等过程。

（三）内支撑加固

内支撑加固是在基坑内用支撑加固基坑边坡的方法来控制土体变形的一种做法，在黄土地区应根据黄土本身的变形特性考虑内支撑的布置形式，黄土的湿陷性使得黄土受压易发生较大变形，这就要求内支撑要有足够的刚度来抵抗在黄土湿陷过程中产生的变形。另外，也要考虑到当地的地质情况及设计规范选用合适的内支撑材料。就工程实际和经济适用原则，有的工程选择采用钢支撑，因其便于安装与可多次使用的特点；也有工程采用混凝土地撑，因其刚度与稳定性较高的特点。因此应确保内支撑在施工过程中的安装精度以及连接可靠，避免支撑结构出现变形或失效导致土体失稳。

四、结束语

对于黄土地区的基坑工程而言，基坑工程中土体加固以及湿陷性的控制是非常重要且困难的问题。对于湿陷性黄土，可以通过防水方式来减少其被水侵入的可能性，从而达到控制湿陷性的目的；而地基处理方式可以从根源上改变黄土的状态，使其不再具有湿陷性，或者将黄土的湿陷性弱化、消除。另外，在极端情况下也可以使用化学加固的方法对黄土加以改进，在土体加固过程中会应用到土钉墙、桩锚支护、内支撑加固等方法来提高土体的稳定性。

参考文献：

[1] 刘汉露，白琴琴.土钉墙在黄土地区基坑工程中的应用[J].福建质量管理， 2018， 000（007）：116.

[2] 郑志军.大厚度黄土地区挤密桩预支护基坑开挖施工技术[J].绿色科技， 2023， 25（22）：200-203.