湿陷性黄土地区渠系改造：实现可持续进展！

我国湿陷性土主要分布在北纬33°～47°之间，而以34°～35°间最为发育，其中湿陷性黄土在我国的分布面积估计为38万km2左右，约占我国黄土分布面积的60%以上，遍及甘、陕、晋的大部分地区、西北其他内陆盆地地区以及豫、鲁、冀等部分地区。

（一）湿陷性黄土的特性

湿陷性黄土的颗粒以粉粒（0.05～0.005mm）为主，其含量可达50%～75%，其次为砂粒（＞0.05），约占10%～30%，粘粒（＜0.005mm）约占8%～26%。湿陷性黄土在自重压力或土的附加压力和自重压力共同作用下受水浸湿时，土的结构迅速破坏，并产生急剧而大量的附加下沉，其强度也随着迅速降低，由此造成渠堤或渠系建筑物变形或破坏。

湿陷性黄土的主要特性为：

（1）土色为黄色，通常呈现为黄褐、褐黄、灰黄、棕黄等颜色。

（2）含有可溶盐类。主要是碳酸盐，氯化物等。

（3）粉粒含量高，相对密度通常在2.55～2.85之间。

（4）一般具有多孔性与大孔性。孔隙比一般在0.8～1.24之间，大多数界于0.9～1.1之间。

（5）结构较复杂，有垂直节理等特征，不同方向渗透性差异大。

（6）天然含水量通常在5%～23%之间。当含水量大于23%时，湿陷性基本消失，相应土的压缩性增高。

GBJ25—90《湿陷性黄土地区建筑规范》规定，湿陷性黄土的湿陷性，应按室内压缩试验在一定压力下测定的湿陷系数δS值来判定。

湿陷系数δS计算公式为：

式中：h1为保持天然湿度、结构的土样，在某级压力下，试样变形稳定后的高度，mm；h2为上述加压稳定后的土样，浸水湿陷变形稳定后的高度，mm；h0为土样的原始高度，mm。

当δS＜0.015时，为非湿陷性黄土；

当δS≥0.015时，为湿陷性黄土。

湿陷性黄土地基的分类，可按场地类型，计算自重湿陷量和总湿陷量，按表6-4确定。

表6-4　湿陷性黄土地基湿陷程度等级

（二）湿陷性黄土地区的渠道病害

湿陷性黄土由于其特殊的结构，在水的作用下，因水使土粒间胶结膜破坏和使土颗粒散化的物理化学作用，发生了湿陷，从而造成很大的沉降变形，此变形具有突变性，不连续性和非可逆性特征，给湿陷性黄土地基上的渠系工程造成很大的危害。

1.塌陷

渠道塌陷多数发生在填方渠道。由于渠基湿陷造成堤身不均匀下陷，堤顶高低不平，渠底行水不畅，严重堤段甚至出现窝塌现象。塌陷量从数厘米到数十厘米不等。

2.裂缝(www.xing528.com)

由于渠床纵向不均匀下沉，湿陷变形向横向发展，形成明显的湿陷台阶，造成堤身横向裂缝。裂缝宽度通常数厘米到十多厘米，严重者形成贯穿裂缝，造成渠道漏水甚至决口。

3.渠堤失稳

由于渠床横向不均匀沉陷，造成渠堤边坡失稳，引起滑坡，溜坍。

4.歪斜

渠系建筑物因地基湿陷造成不规则下沉，扭变甚至歪斜，轻则影响建筑物正常使用，重则造成建筑物破坏、垮塌。

（三）湿陷土地区的渠道改造措施

GBJ25—90《湿陷性黄土地区建筑规范》规定了我国房屋等工程建筑物湿陷性处理方法。主要包括垫层法、夯实法（强夯法和重夯法）、挤密法、桩基础法、预浸水法和单液硅化或碱液加固法等6种处理方法，考虑到渠系改造的实际情况，常采用垫层法、夯实法和预浸水法三种处理方法。

1.垫层法

垫层法是以素土或灰土做成垫层的处理方法，具有因地制宜、就地取材和施工简便等特点，在湿陷性土地区使用较为广泛。垫层法包括局部垫层和整片垫层两种方法。垫层施工时，应将原湿陷性土基挖出，然后用粘性非湿陷性土作土料，经过筛后，在最优含水率状态下，将其分层回填夯实，每层铺设厚度应根据夯实机具确定，单层铺设厚度不大于30cm，灰土垫层的灰与土的配合比一般为2∶8或3∶7。垫层的压实系数应达到0.93～0.95，当垫层厚度小于3m时其压实系数不得小于0.93，当垫层厚度大于3m时，其压实系数不宜小于0.95。

2.夯实法

夯实法即通过夯击的功能，破坏湿陷性黄土的大孔结构，使其消失大孔隙，达到密实稳定的要求。强夯法处理厚度一般可达3～6m，重夯法处理厚度为1～2m。因此，湿陷性黄土地基上的渠系改造工程，包括建筑物改造和渠堤加固护坡，可根据要求处理的土层厚度选择适当的夯实法。

强夯法改造应注意以下几点要求：

（1）夯锤。湿陷性土地区的夯锤为100～200kN，落距为10～20m，锤底直径为2.3～3.0m，锤底静压力值为25～40kPa。

（2）夯击点布置。夯点一般按正方形或梅花形网格排列，间距应根据试夯时单点的侧向影响范围确定。一般的夯点中心距为夯锤直径的1.5～2.2倍。

（3）单点夯击数。单点夯击次数应通过试夯确定。一般情况下，可按最后一击夯沉量为3～6cm控制。单点总夯击数一般为8～12击。

（4）夯击遍数。一般为2～3遍。第一遍按三角形或隔点夯击，其他各遍的夯点宜满堂布置。最后一遍夯击后，宜以4～6m的落距对表层松土夯实，或用其他机具将其压实。

（5）夯击土的含水量。强夯时，湿陷性土的含水量宜低于塑限含水量1%～3%，当土的含水量低于10%或高于塑限含水量3%时，应在施工前采取增湿或减湿措施。

（6）试夯。施工前，应根据渠系沿线不同土质分别进行试夯。通过试夯，确定消防湿陷性要求的夯锤质量、落距、单点夯击数等参数。

（7）质量检验。夯击过程中或夯实结束，应对已处理的效果进行检验。每个夯点的累计下降量不得小于试夯时各夯点平均下沉量的95%。同时，一般应在500～1000m2的范围内任选一处，自夯面向下每隔50～100cm取一土样，测定土的干密度、湿陷系数等。如未达到设计要求，应调整夯锤质量，或改变落距等参数，再进行试夯和实际夯实，直至满足设计要求。

重夯法改造应注意以下要求：

重夯法夯锤重20～30kN，落距为4～6m，锤底静压力值不宜小于20kPa，锤底直径1.2～1.4m，重夯法通常一夯挨一夯击，亦可采用跳夯法夯击。被夯击土的含水量宜为最优含水量。一般夯击2～3遍，累计夯击次数为10～15击，控制最后2击的平均夯沉量为1～2cm。施工结束后，应对夯后地基进行质量检验，其要求同强夯法处理后的标准。

3.预浸水法

预浸水法的作用机理是通过放水预浸，破坏湿陷性黄土的大孔结构，消除土的自重湿陷性，减少工程建成后的沉降量，达到稳定的目的。施工时首先按设计将湿陷性黄土渠基的土渠开挖成小断面渠道，然后引水入渠，渠内浸水水深始终大于30cm，在恒定水位下连续观测，并记录不同时间的湿陷变形量，直至最后5d的平均湿陷变形量小于5mm，即认为湿陷变形已达到稳定标准。对预浸水法处理的效果应进行检验，评价湿陷性的消除程度。考虑到预浸水场地的土层含水量有逐渐降低的可能，所以在进行检测试验时，应把含水量控制在处理前土的天然含水量条件下进行。