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一、前言
咸阳市位于陕西关中平原腹地，地处东经107°39′至109°11′，北纬34°9′至35°34′之间，南北长123-145公里，东西宽65-106公里。东邻渭南、铜川，南接西安，西与宝鸡接壤，北同甘肃的庆阳、平凉毗连。咸阳市地势西北高、东南低，呈阶梯状。从地貌类型上可分为五个地貌分区，即：土石山区、黄土丘陵沟壑区、黄土高原沟壑区、黄土台塬区和冲积平原区。以黄土高原沟壑区面积最大，黄土台塬区次之。湿陷性黄土分布面积广。
随着西咸一体化的推进，各种配套基础建设不断增多,要求地基具有较高的承载力与较小的变形,尤其对差异变形有着较高的要求。而咸阳地区黄土或湿陷性黄土分布广泛,黄土在浸水情况下极易产生大幅沉降或不均匀沉降,导致建(构)筑物地基变形,基础拉裂,给工程带来不可估量的损失。另外,地基处理的费用一般占工程总造价的8%左右,甚至更高。因此,地基处理方案的优化对保证工程质量和控制工程造价起着重要作用。因而,当前在分析湿陷性黄土工程特性的基础上,研究湿陷性评价中需注意的问题,总结探索湿陷性黄土地区地基处理方法就有着十分重要的意义。
二、湿陷性黄土的湿陷机理及分类
黄土按其成因分为原生黄土和次生黄土。一般将不具层理的风成黄土称为原生黄土，原生黄土经过流水冲刷、搬迁重新沉积而成的为次生黄土，工程界统称它们为黄土。次生黄土一般具有层理，较原生黄土结构强度要低。黄土在一定压力（土自重或自重压力和外压力）作用下，受水浸湿后结构迅速破坏而发生的显著下沉现象，称之为湿陷。具有湿陷性的黄土称为湿陷性黄土。湿陷性黄土又分为自重湿陷性黄土和非自重湿陷性黄土。中国现行国家标准《湿陷性黄土地区建筑规范》GB50025-2004对湿陷性黄土从工程角度作了明确划分，将湿陷系数δs≥0．015的黄土定义为湿陷性黄土，同时将实测或计算自重湿陷量大于70mm的湿陷性黄土定义为自重湿陷性黄土，将实测或计算自重湿陷量小于或等于70mm的湿陷性黄土定义为非自重湿陷性黄土，并将黄土的湿陷等级划分为轻微（Ⅰ级）、中等（Ⅱ级）、严重（Ⅲ级）、很严重（Ⅳ级）4个级别，这里不再详述。
三湿陷性黄土地基的处理方法
湿陷性黄土地基处理的根本原则是：破坏土的大孔結构，改善土的工程性质，消除或减少地基的湿陷变形，防止水浸入建筑物地基，提高建筑结构刚度。
3.1垫层法土（或灰土）垫层是一种浅层处理湿陷性黄土地基的传统方法，我国已有2000多年的应用历史，在湿陷性黄土地区使用较广泛，具有因地制宜，就地取材和施工简便等特点。实践证明，经过回填压实处理的黄土地基湿陷性速率和湿陷量大大减少，一般表土垫层的湿陷量减少为1～3cm，灰土垫层的湿陷量往往小于1cm，垫层法适用于地下水位以上，对湿陷性黄土地基进行局部或整片处理，可处理的湿陷性黄土层厚度在1～3m，垫层法根据施工方法不同可分为土垫层和灰土垫层，当同时要求提高垫层土的承载力及增强水稳定时，宜采用整片灰土垫层处理。
3.1.1素土垫层法。素土垫层法是将基坑挖出的原土经洒水湿润后，采用夯实机械分层回填至设计高度的一种方法，它与压实机械做的功、土的含水率、铺土厚度、及压实遍数存在密切关系。压实机械做的功与填土的密实度并不成正比，当土质含水量一定时，起初土的密实度随压实机械所做的功的增大而增加，当土的密实度达到极限时，反而随着功的增加而破坏土的整体稳定性，形成剪切破坏，含水率过高的地区形成“橡皮泥”现象。这些都将是影响夯填质量的主要因素。
3.1.2灰土垫层法。灰土垫层法是采用消石灰与土的2∶8或3∶7的体积比配合而成，经过筛分拌合，再分层回填，分层夯实的一种方法，要保证夯实的质量必须要严格控制好灰土的拌制比例，土料的含水率，这对夯填质量起主要的影响因素。在现场施工过程中，只能通过“握手成团，落地开花”的直观测定法来测定，但这种方法对于湿陷性黄土测定范围过于偏大，经过实验测定大致在14%～19%，存在测定偏差，且土质湿润不够均匀，往往有表层土吸水饱和，下层土干燥的现象，给施工带来很大的难度。当处理厚度超过3m时，挖填土方量大，施工期长，施工质量也不易保证，严重影响工程质量和工程进度。所以垫层法存在着施工局限。
3.2挤密法挤密法是利用沉管、爆破、冲击、夯扩等方法在湿陷性黄土地基中挤密填料孔再用素土、灰土、必要时采用高强度水泥土、分层回填夯实以加固湿陷性黄土地基，提高其强度，减少其湿陷性和压缩性。挤密法适用于对地下水位以上，饱和度Sr≤65%的湿陷性黄土地基进行加固处理，可处理的湿陷性黄土厚度一般为5～15m。但通过实践证明：挤密法对土的含水量要求较高（一般要求略低于最优含水率），含水量过高或过低，挤密效果都达不到设计要求，这在施工中很难控制，因为湿陷性黄土的吸水性极强且易达到饱和状态，在湿陷性黄土进行洒水湿润时，表层土质饱和后容易形成积水，下部土质却很难受水接触而呈干燥状态，对于含水量＜10%的地基土，特别是在整个处理深度范围内的含水量普遍偏低的土质中是不易采用的。
3.3强夯法又叫动力固结法。是利用起重设备将80～400 kg的重锤起吊到10～40m高处，然后使重锤自由落下，对黄土地基进行强力夯击，以消除其湿陷性，降低压缩变形，提高地基强度，但强夯法适用对地下水位以上饱和度Sr≤60%的湿陷性黄土地基进行局部或整片处理，可处理的深度在3～12m。土的天然含水率对强夯法处理至关重要，天然含水量低于10%的土，颗粒间摩擦力大，细土颗粒很难被填充，且表层坚硬，夯击时表层土容易松动，夯击能量消耗在表层土上，深部土层不易夯实，消除湿陷性黄土的有效深度小，夯填质量达不到设计效果。当上部荷载通过表层土传递到深部土层时，便会由于深部土层压缩而产生固结沉降，对上部建筑物造成破坏。
3.4桩基础法桩基础既是一种基础形式也可看作是一种地基处理措施，是在地基中有规则的布置灌注桩或钢筋混凝土桩，以提高地基承载能力。桩根据受力不同可分为端承桩和摩擦桩，这种地基处理方法在工业与民用建筑中使用较多，但桩基础仍然存在浅在的隐患，地基一旦浸水，便会引起湿陷给建筑物带来危害。在自重湿陷性黄土中浸水后，桩周土发生自重湿陷时，将产生土相对桩的向下位移对桩产生一个向下的作用力即负摩擦力。而且通过实践证明，预制桩的侧表面虽比灌注桩平滑，但其单位面积上的负摩擦力却比灌注桩大。这主要是由于预制桩在打桩过程中将桩周土挤密，挤密土在桩周形成一层硬壳，牢固的黏附在桩侧表面上，桩周土体发生自重湿陷时不是沿桩身而是沿硬壳层滑移，硬壳层增加了桩的侧表面面积，负摩擦力也随着增加，正是由于这股强大的负摩擦力至使桩基出现沉降，由于负摩擦力的发挥程度不同，导致建筑物地质基础产生严重的不均匀沉降，构成基础的剪切应力，形成剪应力破坏，这也正是导致众多事故发生的主要因素。
3.5预浸水法湿陷性黄土地基预浸水法是利用黄土浸水后产生自重湿陷的特性，在施工前进行大面积浸水使土体预先产生自重湿陷，以消除黄土土层的自重湿陷性，它只适用于处理土层厚度大于10m，自重湿陷量计算值不大于500mm的黄土地基，经预浸法处理后，浅层黄土可能仍具外荷湿陷性，需做浅层处理。
预浸水法用水量大、工期长，一般应比正式工程至少提前半年到一年进行，浸水前沿场地四周修土埂或向下挖深50cm，并设置标点以观测地面及深层土的湿陷变形。预浸水法用水量大，对于缺水少雨、水资源贫乏地区，不易采用，当土层下部存在隔水层时，预浸时间加大，工期延长，都将是影响工程的因素。
3.6深层搅拌桩法深层搅拌桩是复合地基的一种，近几年在黄土地区应用比较广泛，可用于处理含水量较高的湿陷性弱的黄土。它具有施工简便、快捷、无振动，基本不挤土，低噪音等特点。
深层搅拌桩的固化材料有石灰、水泥等，一般都采用后者作固化材料。其加固机理是将水泥掺入粘土后，与粘土中的水分发生水解和水化反应，进而与具有一定活性的粘土颗粒反应生成不溶于水的稳定的结晶化合物，这些新生成的化合物在水中或空气中发生凝硬反应，使水泥有一定的强度，从而使地基土达到承载的要求。
应用粉喷桩的土层中含水量应超过30%，在饱和土层或地下水位以下的土层中应用更好。对于土的天然含水量过高或过低时都不允许采用。
3.7 CFG桩与挤密桩形成的组合式复合地基法 当常规的单一地基处理方案不能满足上部荷载要求时，而地基要求不仅要消除地基土的湿陷性，同时处理后的地基强度还要满足上部荷载要求。常规的地基处理方案难以满足消除湿陷性并达到设计基底压力的要求。可采用CFG桩与挤密桩形成的组合式复合地基，先采用灰土挤密桩对场区湿陷性黄土进行挤密，消除地基湿陷性，同时可以有效提高桩间土、桩侧土的侧阻力及端阻力。根据工程经验，其侧阻力和端阻力比挤密前能增加1.5~2.0倍；而后再施工CFG桩。从而达到提高地基承载力并减小地基变形量的目的。上述组合式复合地基方案是一种新的地基处理技术，在咸阳地区已开始应用，达到了较好的效果。
四结语
上述几种湿陷性黄土地基的处理方法，近年来在咸阳地区的工程建设中被广泛使用，都取得了良好的效果。咸阳地区应根据不同的地基土质和不同的结构物，对地基处理选用不同的处理方法。在勘察阶段，经过现场取样，以试验数据进行分析，判定属于自重湿陷性黄土还是非自重湿陷性黄土，以及湿陷性黄土层的厚度、湿陷等级、类别等重要地质参数，通过经济分析比较，综合考虑工艺环境、工期等诸多方面的因素。最后选择一个最合适的地基处理方法，经过优化设计后，确保满足处理后的地基具有足够的承载力和变形条件的要求。而不能一味的追求经济利益，对工程质量视而不见，终将导致无可挽回的后果。文中的一些看法是基于几年来在工程建设中的见闻积累，文中有不妥之处，望行业同仁指正。
咸阳市位于陕西关中平原腹地，地处东经107°39′至109°11′，北纬34°9′至35°34′之间，南北长123-145公里，东西宽65-106公里。东邻渭南、铜川，南接西安，西与宝鸡接壤，北同甘肃的庆阳、平凉毗连。咸阳市地势西北高、东南低，呈阶梯状。从地貌类型上可分为五个地貌分区，即：土石山区、黄土丘陵沟壑区、黄土高原沟壑区、黄土台塬区和冲积平原区。以黄土高原沟壑区面积最大，黄土台塬区次之。湿陷性黄土分布面积广。
随着西咸一体化的推进，各种配套基础建设不断增多,要求地基具有较高的承载力与较小的变形,尤其对差异变形有着较高的要求。而咸阳地区黄土或湿陷性黄土分布广泛,黄土在浸水情况下极易产生大幅沉降或不均匀沉降,导致建(构)筑物地基变形,基础拉裂,给工程带来不可估量的损失。另外,地基处理的费用一般占工程总造价的8%左右,甚至更高。因此,地基处理方案的优化对保证工程质量和控制工程造价起着重要作用。因而,当前在分析湿陷性黄土工程特性的基础上,研究湿陷性评价中需注意的问题,总结探索湿陷性黄土地区地基处理方法就有着十分重要的意义。
二、湿陷性黄土的湿陷机理及分类
黄土按其成因分为原生黄土和次生黄土。一般将不具层理的风成黄土称为原生黄土，原生黄土经过流水冲刷、搬迁重新沉积而成的为次生黄土，工程界统称它们为黄土。次生黄土一般具有层理，较原生黄土结构强度要低。黄土在一定压力（土自重或自重压力和外压力）作用下，受水浸湿后结构迅速破坏而发生的显著下沉现象，称之为湿陷。具有湿陷性的黄土称为湿陷性黄土。湿陷性黄土又分为自重湿陷性黄土和非自重湿陷性黄土。中国现行国家标准《湿陷性黄土地区建筑规范》GB50025-2004对湿陷性黄土从工程角度作了明确划分，将湿陷系数δs≥0．015的黄土定义为湿陷性黄土，同时将实测或计算自重湿陷量大于70mm的湿陷性黄土定义为自重湿陷性黄土，将实测或计算自重湿陷量小于或等于70mm的湿陷性黄土定义为非自重湿陷性黄土，并将黄土的湿陷等级划分为轻微（Ⅰ级）、中等（Ⅱ级）、严重（Ⅲ级）、很严重（Ⅳ级）4个级别，这里不再详述。
三湿陷性黄土地基的处理方法
湿陷性黄土地基处理的根本原则是：破坏土的大孔結构，改善土的工程性质，消除或减少地基的湿陷变形，防止水浸入建筑物地基，提高建筑结构刚度。
3.1垫层法土（或灰土）垫层是一种浅层处理湿陷性黄土地基的传统方法，我国已有2000多年的应用历史，在湿陷性黄土地区使用较广泛，具有因地制宜，就地取材和施工简便等特点。实践证明，经过回填压实处理的黄土地基湿陷性速率和湿陷量大大减少，一般表土垫层的湿陷量减少为1～3cm，灰土垫层的湿陷量往往小于1cm，垫层法适用于地下水位以上，对湿陷性黄土地基进行局部或整片处理，可处理的湿陷性黄土层厚度在1～3m，垫层法根据施工方法不同可分为土垫层和灰土垫层，当同时要求提高垫层土的承载力及增强水稳定时，宜采用整片灰土垫层处理。
3.1.1素土垫层法。素土垫层法是将基坑挖出的原土经洒水湿润后，采用夯实机械分层回填至设计高度的一种方法，它与压实机械做的功、土的含水率、铺土厚度、及压实遍数存在密切关系。压实机械做的功与填土的密实度并不成正比，当土质含水量一定时，起初土的密实度随压实机械所做的功的增大而增加，当土的密实度达到极限时，反而随着功的增加而破坏土的整体稳定性，形成剪切破坏，含水率过高的地区形成“橡皮泥”现象。这些都将是影响夯填质量的主要因素。
3.1.2灰土垫层法。灰土垫层法是采用消石灰与土的2∶8或3∶7的体积比配合而成，经过筛分拌合，再分层回填，分层夯实的一种方法，要保证夯实的质量必须要严格控制好灰土的拌制比例，土料的含水率，这对夯填质量起主要的影响因素。在现场施工过程中，只能通过“握手成团，落地开花”的直观测定法来测定，但这种方法对于湿陷性黄土测定范围过于偏大，经过实验测定大致在14%～19%，存在测定偏差，且土质湿润不够均匀，往往有表层土吸水饱和，下层土干燥的现象，给施工带来很大的难度。当处理厚度超过3m时，挖填土方量大，施工期长，施工质量也不易保证，严重影响工程质量和工程进度。所以垫层法存在着施工局限。
3.2挤密法挤密法是利用沉管、爆破、冲击、夯扩等方法在湿陷性黄土地基中挤密填料孔再用素土、灰土、必要时采用高强度水泥土、分层回填夯实以加固湿陷性黄土地基，提高其强度，减少其湿陷性和压缩性。挤密法适用于对地下水位以上，饱和度Sr≤65%的湿陷性黄土地基进行加固处理，可处理的湿陷性黄土厚度一般为5～15m。但通过实践证明：挤密法对土的含水量要求较高（一般要求略低于最优含水率），含水量过高或过低，挤密效果都达不到设计要求，这在施工中很难控制，因为湿陷性黄土的吸水性极强且易达到饱和状态，在湿陷性黄土进行洒水湿润时，表层土质饱和后容易形成积水，下部土质却很难受水接触而呈干燥状态，对于含水量＜10%的地基土，特别是在整个处理深度范围内的含水量普遍偏低的土质中是不易采用的。
3.3强夯法又叫动力固结法。是利用起重设备将80～400 kg的重锤起吊到10～40m高处，然后使重锤自由落下，对黄土地基进行强力夯击，以消除其湿陷性，降低压缩变形，提高地基强度，但强夯法适用对地下水位以上饱和度Sr≤60%的湿陷性黄土地基进行局部或整片处理，可处理的深度在3～12m。土的天然含水率对强夯法处理至关重要，天然含水量低于10%的土，颗粒间摩擦力大，细土颗粒很难被填充，且表层坚硬，夯击时表层土容易松动，夯击能量消耗在表层土上，深部土层不易夯实，消除湿陷性黄土的有效深度小，夯填质量达不到设计效果。当上部荷载通过表层土传递到深部土层时，便会由于深部土层压缩而产生固结沉降，对上部建筑物造成破坏。
3.4桩基础法桩基础既是一种基础形式也可看作是一种地基处理措施，是在地基中有规则的布置灌注桩或钢筋混凝土桩，以提高地基承载能力。桩根据受力不同可分为端承桩和摩擦桩，这种地基处理方法在工业与民用建筑中使用较多，但桩基础仍然存在浅在的隐患，地基一旦浸水，便会引起湿陷给建筑物带来危害。在自重湿陷性黄土中浸水后，桩周土发生自重湿陷时，将产生土相对桩的向下位移对桩产生一个向下的作用力即负摩擦力。而且通过实践证明，预制桩的侧表面虽比灌注桩平滑，但其单位面积上的负摩擦力却比灌注桩大。这主要是由于预制桩在打桩过程中将桩周土挤密，挤密土在桩周形成一层硬壳，牢固的黏附在桩侧表面上，桩周土体发生自重湿陷时不是沿桩身而是沿硬壳层滑移，硬壳层增加了桩的侧表面面积，负摩擦力也随着增加，正是由于这股强大的负摩擦力至使桩基出现沉降，由于负摩擦力的发挥程度不同，导致建筑物地质基础产生严重的不均匀沉降，构成基础的剪切应力，形成剪应力破坏，这也正是导致众多事故发生的主要因素。
3.5预浸水法湿陷性黄土地基预浸水法是利用黄土浸水后产生自重湿陷的特性，在施工前进行大面积浸水使土体预先产生自重湿陷，以消除黄土土层的自重湿陷性，它只适用于处理土层厚度大于10m，自重湿陷量计算值不大于500mm的黄土地基，经预浸法处理后，浅层黄土可能仍具外荷湿陷性，需做浅层处理。
预浸水法用水量大、工期长，一般应比正式工程至少提前半年到一年进行，浸水前沿场地四周修土埂或向下挖深50cm，并设置标点以观测地面及深层土的湿陷变形。预浸水法用水量大，对于缺水少雨、水资源贫乏地区，不易采用，当土层下部存在隔水层时，预浸时间加大，工期延长，都将是影响工程的因素。
3.6深层搅拌桩法深层搅拌桩是复合地基的一种，近几年在黄土地区应用比较广泛，可用于处理含水量较高的湿陷性弱的黄土。它具有施工简便、快捷、无振动，基本不挤土，低噪音等特点。
深层搅拌桩的固化材料有石灰、水泥等，一般都采用后者作固化材料。其加固机理是将水泥掺入粘土后，与粘土中的水分发生水解和水化反应，进而与具有一定活性的粘土颗粒反应生成不溶于水的稳定的结晶化合物，这些新生成的化合物在水中或空气中发生凝硬反应，使水泥有一定的强度，从而使地基土达到承载的要求。
应用粉喷桩的土层中含水量应超过30%，在饱和土层或地下水位以下的土层中应用更好。对于土的天然含水量过高或过低时都不允许采用。
3.7 CFG桩与挤密桩形成的组合式复合地基法 当常规的单一地基处理方案不能满足上部荷载要求时，而地基要求不仅要消除地基土的湿陷性，同时处理后的地基强度还要满足上部荷载要求。常规的地基处理方案难以满足消除湿陷性并达到设计基底压力的要求。可采用CFG桩与挤密桩形成的组合式复合地基，先采用灰土挤密桩对场区湿陷性黄土进行挤密，消除地基湿陷性，同时可以有效提高桩间土、桩侧土的侧阻力及端阻力。根据工程经验，其侧阻力和端阻力比挤密前能增加1.5~2.0倍；而后再施工CFG桩。从而达到提高地基承载力并减小地基变形量的目的。上述组合式复合地基方案是一种新的地基处理技术，在咸阳地区已开始应用，达到了较好的效果。
四结语
上述几种湿陷性黄土地基的处理方法，近年来在咸阳地区的工程建设中被广泛使用，都取得了良好的效果。咸阳地区应根据不同的地基土质和不同的结构物，对地基处理选用不同的处理方法。在勘察阶段，经过现场取样，以试验数据进行分析，判定属于自重湿陷性黄土还是非自重湿陷性黄土，以及湿陷性黄土层的厚度、湿陷等级、类别等重要地质参数，通过经济分析比较，综合考虑工艺环境、工期等诸多方面的因素。最后选择一个最合适的地基处理方法，经过优化设计后，确保满足处理后的地基具有足够的承载力和变形条件的要求。而不能一味的追求经济利益，对工程质量视而不见，终将导致无可挽回的后果。文中的一些看法是基于几年来在工程建设中的见闻积累，文中有不妥之处，望行业同仁指正。