[科普中国]-预浸水法

湿陷性黄土广泛分布于我国东北、西北、华中和华东部分地区，宁夏主要分布在南部山区，并以马兰黄土为主。在湿陷性黄土地基上进行工程建设时，必须考虑因地基湿陷引起的附加沉降对工程可能造成的危害，选择适宜的地基处理方法，避免或消除因地基的湿陷所造成的危害。湿陷性黄土地基常用的处理方法有垫层法、强夯法、挤密法和预浸水法，这些方法在工业及民用建筑中已普遍采用，而在水利工程尤其是库坝坝基的湿陷性黄土处理中因认识不足或资金短缺等原因，应用的较少。早期未对湿陷性黄土坝基处理的土坝在运行过程中，由于坝基黄土沉陷导致坝体开裂横缝是屡见不鲜的，管理单位只能采取出现裂缝对其进行灌浆处理，可以说年年灌，年年裂，部分土坝甚至到库容基本淤没进行除险加固时仍发生上述现象，稍有不慎导致土坝决口水毁的也有发生。近年来我区有关部门逐渐认识到湿陷性黄土坝基处理的重要性，开始探索对其处理的有效方法。预浸水法是湿陷性黄土坝基处理中的一种常用方法，宜用于处理湿陷性黄土层厚度大于10m、自重湿陷量的计算值不小于500mm的场地，对处理面积大、厚度深的坝基具有投资低、效果好的优点。2002年在宁夏海原县棉山湾水库工程建设中首次应用预浸水法对左坝肩一级阶地湿陷坝基进行处理，取得了良好的效果。1

预浸水法处理湿陷性黄土坝基具有操作简便，处理范围广、深度大，可消除湿陷危害，费省效宏等优点。同时对陷穴、鼠洞、墓坑、暗缝等隐患可及时发现及早处理。

预浸水法缺点是工期长、耗水量大，浸水后地基土的强度降低以及上部一定厚度的土层具有二次和外荷湿陷性等。1

1.预浸水法宜用于处理湿陷性黄土层厚度大于10m，自重湿陷量的计算值不小于500mm的场地。浸水前宜通过现场试坑浸水试验确定浸水时间、耗水量和湿陷量等。

2.浸水坑边缘至既有建筑物的距离不宜小于50m，并应防止由于浸水影响附近建筑物和场地边坡的稳定性。

3.浸水坑的边长不得小于湿陷性黄土层的厚度。当浸水坑的面积较大时，可分段进行浸水。

4.浸水坑内的水头高度不宜小于300mm，连续浸水时间以湿陷变形稳定为准，其稳定标准为最后5d的平均湿陷量小于1mm/d。

5.地基预浸水结束后，在基础施工前应进行补充勘察工作，重新评定地基土的湿陷性，并应采用垫层或其他方法处理上部湿陷性黄土层。1

根据试坑浸水试验结果表明：面积较大的试坑具有较大的自重湿陷量，面积相近的试坑，其湿陷量基本相近，试坑的形状对湿陷量影响较小。当浸水坑尺寸大小等于湿陷性土层厚度时，由于消除了侧边土阻力的影响，方可使自重湿陷充分发生，即试坑的最佳尺寸应等于湿陷性土层的厚度且不小于10m。

根据试坑浸水实验成果显示：面积较大的试坑，其湿陷速率要比面积较小的试坑为快，土层湿陷速率的峰值一般出现在浸水后的第2-3昼夜。此前，由于水的浸入深度逐渐加大，土的加固性结构逐渐被破坏，故湿陷速率逐渐加快：此后，由于土又不断密实，深层浸水的影响相对较小，湿陷速率又逐渐减小，直至达到稳定或呈现缓慢的蠕变变形。

根据有关资料，浸水时间愈长，耗水量愈多，湿陷量亦愈大，但湿陷速率却愈来愈小，昼夜单位面积耗水量亦逐渐减小。

根据有关资料，试坑在浸水1-2昼夜时，坑边向外0.3-1.0m处出现第一道环形裂缝，随后在外围相继出现新的裂缝。裂缝呈同心圆状分布，最外边处的裂缝距坑边的距离约等于试坑的直径。2

浸水面积应包括湿陷坝基与两侧辐射区域，辐射区域确定为：从坝基边缘按1:1坡比向外往地下延伸至湿陷界限处。

根据地形条件布置开挖浸水坑，浸水坑挖成之后，用钻机在坑内打砂井，成井后及时用粗砂和碎石灌填，最后在坑内连续放水浸泡。

湿陷观测包括地层湿陷、地表变形观测和耗水量变化观测等内容。预浸水前，在坝右岸离浸水坑60m远位置埋设一水泥桩作为永久性水准点，先观测1次，浸水开始后，每天都定时观测1次，同时准确记录注水时间、注水量和沉降量，并及时整理观测资料，逐坑绘制昼夜耗水量与浸水时间曲线、湿陷速率曲线。3

浸水坑应根据地形条件开挖，当地形较陡时，面积可小些，地形平缓时，面积可大些，但一般面积控制在200 ～ 500 m为宜。浸水坑坑内要平整，边埂要拍实，顶宽应大于 50cm，以利人行走。

当同时用两台钻机钻孔时，孔距应相距10m以上，成孔之后，应及时用洗净的碎石或粗砂充填密实，以防孔壁坍塌。在浸水过程中，如发现砂井内碎石下沉，应及时进行填充。

在浸泡时，如发现某个砂井或几个相邻砂井渗水迅速、渗水量大且砂井孔径逐渐扩大时，应判断可能有地穴存在，此时应停比浸泡，改用泥浆灌填砂井，当灌填到泥浆从砂井上升时，证明地穴已灌满，泥浆灌填即可结束，继续用水浸泡。3

根据各水库资料分析，目前存在注重浸水期资料的观测与整理，缺乏浸水结束后沉降量的观测，个别甚至浸水期结束同时停止观测。浸水后期筑坝阶段由于目前缺乏有效的监测手段，所以无法了解土层在后续加荷阶段的沉降变化。今后应加强这方面的工作，以期逐步形成完善的理论体系，指导工程建设。