张同凯
（新疆伊犁河水利水电投资开发（集团）有限公司，新疆乌鲁木齐 830000）
新疆某干渠工程主要由明渠、隧洞、水闸、矩形槽、渡槽及交叉建筑物等组成，总长128 km，设计流量60～20 m3/s，工程为Ⅰ等大（1）型工程。明渠工程某段布置于山坡斜坡上，纵坡1/10 000，梯形断面，渠深4.7 m，该段渠道建基面表层粉土多来源北部丘陵区的黄土，属次生黄土，具有湿陷性，累计总长度约27 km。渠道南侧北山坡坡下有高速、国道、农田、居民区及工厂等重要保护对象，因此，处于湿陷性土层内的北山坡渠段基础均需进行处理。
渠道沿线多沟梁相间的“W”型地形，多分布冲洪积含土碎石层及粉土，坡面为低液限粉土、粉土质砂，厚度由坡顶向沟底逐渐变厚，夹碎石层，具有明显水流搬运痕迹。分布于沟底的粉土层厚10.0～20.0 m，两岸斜坡粉土层厚5.0～10.0 m。轻微湿陷性黄土的湿陷系数为0.015～0.030，多位于地表以下5.0～7.0 m，局部达11.0 m；
中等湿陷性黄土的湿陷系数为0.030～0.070，多位于地表以下2.0～3.0 m，少部分为地表以下4.0～5.0 m，局部达9.5 m。经分析，北山坡区的表层粉土多来源于北部丘陵区的黄土，地表向深部延伸的湿陷系数呈逐渐变小的趋势，由强湿陷性土逐渐变为中等湿陷、轻微湿陷、非湿陷土层。工程区湿陷性土岩性为低液限粉土、含砂低液限粉土，少部分为粉土质砂，3 种岩性中均含有部分粘粒，含量为0.1%～4.8%，但塑性指数为7.2～13.9，不均匀系数为1.3～6.9，曲率系数为0.6～2.4，表层3.0～5.0 m 范围内湿陷系数为0.016 4～0.145 4。北山坡段粉土天然含水率分布很不均匀，且随季节变化，天然含水率最大值为25.1%，最小值为0.7%，平均值为5.8%，大部分天然含水率为1.3%～13.0%，约占总量的92.0%。
3.1 土基翻填或置换
翻填是将存在湿陷性的黄土挖掉，但挖除的土仍具备作为填筑料使用的条件，其在制备场地进行晾晒或洒水制备后，再分层回填至基坑作为垫层。施工中应加强控制土体含水率，宜控制在最优含水率的0%～3.0%以内，经现场压实度碾压试验，该种湿陷性土最优含水率为15.0%左右。置换与翻填施工原理基本相同，仅在填筑介质上发生了改变，即弃用开挖土基，采用砂砾料、砾石土、灰土、水泥土、物理结构性质更好的黄土作为回填料分层填筑基坑[2]。置换对周边施工环境影响较小，机械设备的组织及施工工艺简单，且对湿陷性土基的处理效果明显，但施工投资较高，尤其现今砂砾料原材成本较前期增加明显。因此，垫层土料翻填或置换方案适用于小范围和浅湿陷性的基础处理部位，如用在湿陷性土层厚小于2.0 m 及其他特殊部位的处理，特别是在水闸、排洪涵等重要建筑物湿陷性黄土基础处理中，通过采用物理结构性质更好的介质进行回填以增加基础稳定性，可起到较为明显的效果。
3.2 强夯
强夯法进行地基处理是将一定重量的重锤附加一定落距，将重锤自由落下，对土体施加一个巨大的冲击力和能量，挤密土体间空隙，使土体发生物理变化，以提高地基强度，并由此改善土的液化条件，消除湿陷性。该方法一般有效处理深度达到3.0～7.0 m，但对土体的天然含水率有一定要求，土体天然含水量低于塑限含水量1.0%～3.0%时，需进行补水增湿，土体天然含水量大于塑限含水量3.0%时，宜对土进行晾干处理。施工中，首先确定地基有效加固深度及处理后地基土的强度、湿陷性和承载力，再确定合适的夯击能、夯锤尺寸和落距等施工参数，最后通过现场试验来确定夯点间距、夯击次数、夯击遍数、最后两击夯沉量和间隔时间等设计参数。根据强夯试验和经济比对，湿陷性土层厚2.0～3.0，3.0～4.0，4.0～5.0，5.0 m 以上时，宜分别采用3 000，4 000，5 000，7 000 kN·m 夯击能。强夯法所用设备较为简单，原理直观，在大范围的土基处理施工中适用范围广泛，对于湿陷性黄土处理具有投资较低、加固速度快、施工简便、效果好等优点，但施工中对周边环境的影响较为明显，3 000 kN·m 夯击能就对80.0 m 范围内的土木房屋、果林等产生较为明显的震感。尤其临近重要建筑物（如高速公路、铁路、厂房等周边）施工时，需提前测算强夯影响范围和影响程度，采取一定措施增加安全距离或防护措施，确保不影响建筑物使用安全。
3.3 挤密法
挤密法是采用挤土成孔或非挤土成孔方式在地基土中成孔，通过分层填料，夯实或夯扩成孔，挤密过程发生在成孔、成桩过程中。挤密法使桩间土性得到改良，增加土体密实度及承载力。该施工方法处理湿陷性基础深度一般为5.0～15.0 m，适用于松散状砂土、粘性土、粉土等地基，当土的含水量低于12.0%，需要通过增湿对土层进行处理[3]。此方法在施工过程中对周边环境影响较小，对土基的处理深度较深，在应对特殊结构物地基具有湿陷性需要处理时有较好的效果。但其在施工质量控制方面较为繁琐，质量检测较为复杂，且施工工期长、投资较大，不适用于大范围的建筑物土基处理。
3.4 预浸水处理
预浸水处理法是利用黄土地基浸水后自重湿陷的特征，在基础处理过程中对地基进行大面积地充分浸水，使土体在自重的作用下湿陷，从而达到消除地表下黄土的自重湿陷性。在进行预浸水处理时，需先通过现场的浸水试验以确定耗水量、浸水时间及湿陷处理效果。一般情况下，预浸水处理湿陷性黄土法对地表黄土层6.0 m 以下的地基有较好的效果，可大幅度减小土基湿陷性，但表土层部位因自重压力偏低导致湿陷性处理不甚理想，浸水后表土层须换填处理。此外，预浸水处理需重点考虑施工的安全距离，浸水坑边缘至已建建筑物或居民区的距离不宜小于50.0 m，并应做好浸水施工对周边场地边坡稳定性的测算和防范。采用预浸水法处理湿陷性黄土地基，土体的湿陷性有很大变化和改善，在应对较大范围的深度湿陷性地基处理时效果显著，施工功法简便、投资少。但预浸水处理在施工前应着重考虑施工区的安全距离，在临近居民区、重要工矿设施、高速公路等设施时，预浸水处理将受到很大限制，应加强防范附近地表可能产生开裂、下沉对建筑物产生的影响。预浸水处理法的耗水量大，需要充足的水源供给，表层土要二次处理方可彻底消除湿陷性。在该渠道工程中，因临近居民区和高速，且水源较少，因此未采用此工法。
结合上文分析可知，当工程地基存在大范围湿陷性黄土需处理时，采用强夯、预浸水法在有效地节约建设资金投入的同时，对消除地基湿陷性起到较好的效果；
当建筑物工程较为重要，对地基湿陷性的处理效果要求较高，亦或在施工中受限于周边环境影响，可采用土基翻填或置换、挤密法来消除地基湿陷性，以确保工程安全可靠。
新疆某干渠工程规模大、外部环境复杂，尤其是北山坡渠段渠基为粉土，大多具有湿陷性，如若处理不到位，对输水明渠尤其是工程中的建设物会造成极大的安全隐患，因此，对地基湿陷性展开处理具有重要意义。上文中列举的土基翻填或置换、强夯等在该工程的湿陷性黄土地基处理中多有运用，且起到了较好的效果。除挤密法、预浸水处理外，湿陷性黄土地基的处理方法还有防渗墙、排水法等。在实际的工程运用中，要本着安全可靠、施工便捷、投资合理，并结合施工环境影响、基础处理的必要深度等多重因素，选择适用的基础处理方案。
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