论文导读：陷性黄土地基在设计中的分析及对策，将为结构设计人员提供有益的参考价值。我国湿陷性黄土主要分布在山西、陕西、甘肃的大部分地区，河南西部和宁夏、青海、河北的部分地区，面积达44万km2。因此，在工程设计中，要杜绝湿陷事故的发生，需要建筑设计人员、结构设计人员、工程施工人员及业主多方共同努力。特别是作为结构设计人员，应对事故隐患具有足够的前瞻性。
关键词：湿陷性黄土，地基，基础型式，建筑设计，结构设计，筏板基础
国内外建筑工程事故调查表明，多数工程事故源于地基问题，特别是在软弱地基或不良地基地区，地基问题更为突出。本文以湿陷性黄土为例，结合工程实例的设计心得，探讨湿
陷性黄土地基在设计中的分析及对策，将为结构设计人员提供有益的参考价值。
黄土又可细分为黄土（原生黄土）和黄土状土（次生黄土）；前者是由风力搬运沉积而成，后者则是由其它成因形成。黄土从地质年代的角度来讲，是一种“年轻的”地质土层。它以粉土颗粒为主，富含碳酸盐、硫酸钙等，具有肉眼可见的大孔隙和垂直节理（过去又称“大孔土”），以黄色为基本色调。黄土之所以产生湿陷性，是由于其在形成过程中遇气候干燥，土中所含碳酸盐、硫酸钙等析出时与毛细水或粘着水共同形成具有较好粘性的胶结物，好似形成一道屏障，使土在自重下形成的空隙得不到固结，始终处于欠固结状态。因此黄土虽然在天然干燥的状态下，具有较大的承载力，但是受水浸湿后，在自重或一定荷重的作用下，黄土结构迅速破坏，从而发生显著的附加沉降，致使其上部的建筑物遭到损坏，这种损坏不仅可能发生在建筑物的建造过程中，还可能发生在建筑物的使用过程中。
我国湿陷性黄土主要分布在山西、陕西、甘肃的大部分地区，河南西部和宁夏、青海、河北的部分地区，面积达44万km2。此外，新疆维吾尔自治区、内蒙古自治区和山东、辽宁、黑龙江等省的局部地区亦分布有湿陷性黄土。济南市的部分地区也有湿陷性黄土分布。因为湿陷性黄土是一种非饱和的欠压密土，具有大孔和垂直节理，在天然湿度下，其压缩性较低，强度较高，但遇水浸湿时，土的强度显著降低，在附加压力或在附加压力与上覆土的自重压力下，引起的湿陷变形是一种下沉量大、下沉速度快的失稳性变形，对建筑物危害性大。因此，在湿陷性黄土地区进行建设，应根据湿陷性黄土的特点和工程要求，因地制宜，采取以地基处理为主的综合措施，防止地基受水浸湿引起湿陷对建筑物产生危害。
防止或减小湿陷性黄土地基受水浸湿引起湿陷的综合措施，可分为地基处理、防水措施和结构措施三种。其中，地基处理措施主要用于改善土的物理力学性质，减小或消除地基的湿陷变形；防水措施主要用于防止或减少地基受水浸湿；结构措施主要用于减小和调整建筑物的不均匀沉降，使上部结构适应湿陷性黄土地基的变形。
黄土湿陷事故的起因是多方面的，但基本都与水有关系，因此当发生湿陷事故时，首先要查明引起湿陷的水源来自哪里？一般有两种可能：①地下水位上升；②地面水渗入地下，如雨水或雪水融化后沿地面漫流、山洪、水管泄漏等。只有切断水源，才能有效地阻止或延缓事故的发展，为事故处理或建筑物修复赢得宝贵的时间。因此，在工程设计中，要杜绝湿陷事故的发生，需要建筑设计人员、结构设计人员、工程施工人员及业主多方共同努力。只有这样，才能在各个环节保障安全，避免发生错漏空缺。
作为建筑设计人员，当遇到地基为湿陷性黄土时，要严格按照建筑规范中有关条文进行构造设计、处理：一、建筑物应具有排水通畅的地质条件，并应于室外管道之间保持规范规定的距离。二、当屋面排水采用有组织的外排水时，雨水管宜采用铸铁或其他耐用材料，末端应加弯头。三、建筑物四周需做散水，其横向坡度不得小于0.05，外缘应略高于平整后的场地。当屋面为无组织排水时，檐高8m以下，散水宽为1.5m; 檐高>8m，每增高4.0m，散水增宽为0.25m，但最宽不宜大于2.5 m; 当屋面为有组织的外排水时，非自重湿陷性黄土场地不得小于1.0 m，在自重湿陷性黄土场地应为1.5 m，散水横向6~10 m设伸缩缝一道，但不得设于雨水管处，伸缩缝及散水与建筑物外墙连接处应用柔性防水材料填封。沿散水外缘不得设排水沟。四、经常受水侵蚀或可能积水的室内地面，应做成不漏水的光滑面层，并以0.01的坡度坡向集水点，再用管道排至室外。免费论文网。
特别是作为结构设计人员，应对事故隐患具有足够的前瞻性；应采取慎重的态度、稳妥的措施，同时兼顾业主的使用要求和对工程造价的控制要求，合理选择基础形式；应重视对湿陷性黄土地基处理技术的研究，注意工程经验的积累和总结。
例如某高层综合楼工程，建筑面积18000平方米，钢筋混凝土框架结构，地上11层，局部12层，原设计地下1层，为附属用房。该工程地基为湿陷性黄土，厚度较大，工程勘察报告提示地基承载力标准值fK=140KPa，工程对地基承载力的要求为235KPa。作为结构设计人员，在基础设计时，首先考虑处理湿陷性黄土地基的问题，理论上可以采用的方法有：①强夯法：强夯施工前，应查明场地范围内的地下构筑物和各种地下管线的位置及标高等，并采取必要的措施，以免因强夯施工而造成破坏；当拟建工程的附近有居民住宅楼，强夯引起的振动有可能引起不必要的纠纷和安全隐患时，要慎重使用；②桩基（人工挖孔桩或钻孔灌注桩），由于施工复杂，工程造价较高、工期较长，一般不符合业主的利益要求；③垫层法，挖除湿陷性黄土层，换填一定厚度的灰土或砂石垫层，该工程灰土垫层强度不足，砂石垫层经过经济核算，费用约需20万元，业主认为工程造价过高，希望尽量避免。该工程设计人员在经过反复论证及调查研究并与业主多次协商后，建议业主将地下室由一层改为二层，将拟建的室外地下停车场移至地下二层，采用天然地基筏板基础。这一基础设计方案的优点在于：①基本挖除湿陷性黄土层，消除了地基的湿陷量；②解决了回填问题，方便施工；③可以充分利用补偿性基础设计原理提高地基承载力；④和裙楼相邻部位由于裙楼有一层地下室，而主楼设二层地下室后满足了高层建筑的埋深要求。免费论文网。最终这一方案得到业主及施工单位的认可。
为了使施工单位在施工过程中以及业主在建筑物的使用过程中对湿陷性黄土地基具有足够的警惕，结构设计人员有义务通过基础设计说明的形式、或图纸会审技术交底的形式、或其它书面形式提示有关各方注意以下事项：①因拟建场区的地下管线漏水会导致局部地基土偏软，土质不均，易产生不均匀沉降，所以应建议业主在基础施工前对场区地下管线进行普查，如有漏水部位应妥善处理，确保以后不再漏水。免费论文网。②提醒工程的土建施工及设备安装各专业均应严格遵守《湿陷性黄土地区建筑规范》，土建施工期间要采取可靠措施，确保地表水不流入基槽内；设备安装时，穿墙预留洞尺寸要保证管道顶与洞顶的净空要求。③当采取垫层法消除湿陷性时，应强调其施工质量和控制要求，明确垫层压实系数和控制干容重指标；④提醒施工单位：灰土夯实后3天内基槽不得受水浸泡，垫层竣工后应及时进行基础施工和基坑回填；⑤对重要的建筑物或荷重存在较大不均匀性的建筑物，建议业主进行沉降观测。⑥提醒业主在建筑物的使用期间安排专人定期检查地下管网及可能漏水的部位，杜绝湿陷事故发生。
在工程设计中，业主对建筑物的功能和造价的要求总是紧密相关又彼此矛盾，功能要求是前提，工程造价是保障，两者在此消彼涨的过程中存在着一个使业主、施工单位和设计单位等有关各方均可以接受的平衡点，如何寻找这个合理的平衡点，需要设计人员与有关各方反复磋商、密切合作，本着科学、严谨、负责的工作态度，进行大量艰苦细致的分析、计算、对比、调研等工作，从而取得经济效益和社会效益的双丰收。
参考文献：
[1]罗宇生《湿陷性黄土地基处理》[M] 北京.中国建筑工业出版社. 2008
[2].《建筑设计资料集》编委会《建筑设计资料集》[M] . 北京.中国建筑工业出版社. 1996
[3]江见鲸等《建筑工程事故分析与处理》[M] 北京.中国建筑工业出版社. 1998
|
