閱讀 8895 次 淺析濕陷性黃土地基處理

淺析濕陷性黃土地基處理

姚乃怡

（西部建筑抗震勘察設(shè)計(jì)研究院 710054 西安）

一. 濕陷性黃土的定義

    我國(guó)地域遼闊，從沿海到內(nèi)陸，由山區(qū)到平原，分布著多種多樣的土類(lèi)。某些土類(lèi)，由于不同的地理環(huán)境、氣候條件、地理成因、歷史過(guò)程、物質(zhì)成分和次生變化等原因，而各具有與一般土顯然不同的特殊性質(zhì)。當(dāng)其作為建筑物地基時(shí)，如果不注意到這些特性，就會(huì)造成事故。人們把具有特殊工程性質(zhì)的土類(lèi)叫做特殊土。各種天然形成的特殊土的地理分布，存在著一定規(guī)律，表現(xiàn)出一定的區(qū)域性，所以有區(qū)域性特殊土之稱(chēng)。我國(guó)區(qū)域性特殊土主要有濕陷性黃土、軟土、膨脹土、紅粘土等。其中濕陷性黃土主要分布在陜北、關(guān)中地區(qū)，以及甘肅、山西、河南、寧夏、青海等地區(qū)。其中甘肅和陜北地區(qū)自重濕陷性黃土分布廣泛，濕陷性黃土厚度通常大于10m，地基濕陷性等級(jí)為Ⅲ和Ⅳ級(jí)。

    濕陷性黃土是黃土的一種，屬于一種特殊土，它的特殊性主要表現(xiàn)在它的結(jié)構(gòu)性，欠固結(jié)性和濕陷性三方面，其中濕陷性表現(xiàn)在該類(lèi)土具有較大的孔隙率和較小的干密度，在天然濕度下其壓縮性較低，強(qiáng)度較高，但遇水浸濕時(shí)，土的強(qiáng)度顯著降低，在自重壓力或基底附加壓力作用下會(huì)產(chǎn)生濕陷變形，是一種下沉量大，下沉速度快的失穩(wěn)性變形，對(duì)建筑物危害相當(dāng)大。

    黃土是否具有濕陷性，以及濕陷性的強(qiáng)弱程度如何，用濕陷系數(shù)δs來(lái)判斷，濕陷系數(shù)δs由室內(nèi)壓縮試驗(yàn)測(cè)定。δs=hp-hp’/ho

    hp為在壓縮儀中將原狀試樣逐級(jí)加壓到規(guī)定的壓力p，等壓縮穩(wěn)定后測(cè)得的試樣高度，hp’為加水浸濕下沉后的高度，ho為土樣的原始高度。δs＜0.015時(shí),定義為非濕陷性, δs≥0.015時(shí),定義為濕陷性。

    當(dāng)自重濕陷量計(jì)算值△zs小于或等于70mm時(shí)，應(yīng)定為非自重濕陷性黃土，△zs大于70mm時(shí)，應(yīng)定為自重濕陷性黃土。其中△zs的計(jì)算公式見(jiàn)《濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范》（GB 50025-2004）。

二. 濕陷性黃土地基的處理方法

    在濕陷性黃土地區(qū)，為消除或減輕土體濕陷性對(duì)建筑物的危害，

    需要采用地基處理。地基處理，其目的在于破壞濕陷性黃土的大孔結(jié)構(gòu)，以便全部或部分消除地基的濕陷性，從根本上避免或削弱濕陷現(xiàn)象的發(fā)生。常用的濕陷性黃土地基處理方式有：墊層法，強(qiáng)夯法，預(yù)浸水法，擠密法等。

    墊層法是將基礎(chǔ)下的濕陷性黃土的一部分或全部挖除，然后用素土或灰土分層夯實(shí)作成墊層，以便消除地基的部分或全部濕陷量并可減小地基的壓縮變形，提高地基的承載力，僅要求消除基地下1~3m濕陷性黃土的濕陷量時(shí)，宜采用局部或整體土墊層進(jìn)行處理，當(dāng)同時(shí)要求提高承載力或增強(qiáng)水穩(wěn)定性時(shí)法宜采用局部或整體灰土墊層進(jìn)行處理，需注意的是，不論地基的濕陷性等級(jí)如何，都不能采用砂土這樣的透水性材料做墊層，以免地基被水浸濕。

    強(qiáng)夯法是通過(guò)起重機(jī)將大噸位夯錘吊到高處自由下落，產(chǎn)生很強(qiáng)的沖擊能，讓濕陷性黃土中出現(xiàn)很大的應(yīng)力和沖擊波，將濕陷性黃土土體強(qiáng)力夯實(shí)，壓縮黃土土中的孔隙，黃土土體的局部液化，降低濕陷性黃土的壓縮性，提高濕陷性黃土地基的強(qiáng)度。適用范圍為

    地下水位以上，Sr≤60%的濕陷性黃土，可處理黃土層厚度為3~12m。

    優(yōu)點(diǎn)是：施工簡(jiǎn)單，效率高，工期短。缺點(diǎn)是：振動(dòng)和噪聲較大。

    預(yù)浸水法是利用黃土浸水后產(chǎn)生自重濕陷的特性，在施工前進(jìn)行大面積浸水使土體預(yù)先產(chǎn)生自重濕陷，以消除黃土土層的自重濕陷性，它只適用于處理土層厚度大于10m，自重濕陷不大于500mm的黃土地基，經(jīng)預(yù)浸法處理后，淺層黃土可能仍具外荷濕陷性，需做淺層處理，由于預(yù)浸水法用水量大，對(duì)于缺水少雨，水資源貧乏的地區(qū)，不宜采用。

    擠密樁法，擠密樁是處理大厚度濕陷性黃土地基的常用方法，加固深度可達(dá)10~15m，適用于地下水位以上，含水量小于24%,飽和度小于65%的濕陷性黃土地基的處理。擠密法是利用沉管、爆破、沖擊、夯擴(kuò)等方法在濕陷性黃土地基中擠密填料孔，再用素土、灰土，必要時(shí)采用高強(qiáng)水泥土，分層回填夯實(shí)以加固濕陷性黃土地基，提高其強(qiáng)度，減少其濕陷性和壓縮性。其中擠密孔內(nèi)填料為灰土的樁為灰土擠密樁，灰土擠密樁地基為復(fù)合地基，上部荷載通過(guò)它往下傳遞時(shí)應(yīng)力要擴(kuò)散，而且比天然地基擴(kuò)散的更快，在加固深度以下，附加應(yīng)力將大大減小了，灰土擠密樁對(duì)地基的加固效果不僅與樁距有關(guān)，還與所處理的厚度和寬度有關(guān)，擠密孔的孔位宜按三角形布置。優(yōu)點(diǎn)：技術(shù)可靠，施工簡(jiǎn)單，工期短，機(jī)械設(shè)備或熟練工人用量少，適應(yīng)性強(qiáng)且就地取材，費(fèi)用較低施工質(zhì)量易于控制和檢測(cè)。實(shí)踐證明：擠密樁法對(duì)土的含水量要求較高（一般要求略低于最優(yōu)含水率），含水率過(guò)高或過(guò)低，擠密效果都不佳。

    工程實(shí)例：

    1）工程概況

    陜北某高層小區(qū)位于洛川縣縣城內(nèi)，為地下一層，地上十一~十五層，框-剪結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)采用梁筏，基礎(chǔ)埋深-5.50m,復(fù)合地基承載力特征值300KPa。

    場(chǎng)地地形整體較為平坦,場(chǎng)地土層由黃土(位于水位以上,土層厚度9m,濕陷系數(shù)介于0.05~0.074,干密度平均值13.4KN/m3,地基承載力特征值為175KPa)、古土壤組成。勘察報(bào)告顯示,該場(chǎng)地為Ⅲ、Ⅳ級(jí)自重濕陷性黃土（自重濕陷量為500mm），本場(chǎng)地20m以?xún)?nèi)不存在可液化地層，且地下水埋藏較深。地基土的含水量為W=15.7%~16.7%,飽和度為Sr=42.4%~57.8%。

    2）地基處理設(shè)計(jì)

    對(duì)于地基處理除了要消除濕陷性，還有承載力的問(wèn)題，所以開(kāi)始考慮將擠密樁內(nèi)填料換成高強(qiáng)水泥土，但是填料換成高強(qiáng)水泥土后，在現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)難度很大，很難達(dá)到設(shè)計(jì)要求且不經(jīng)濟(jì)，最后決定將擠密樁內(nèi)填料改為采用3：7灰土，地基采用沉管擠密成孔和孔內(nèi)強(qiáng)夯樁（DDC法）進(jìn)行處理，樁直徑φ400，成樁直徑不小于φ550，等邊三角形布置，樁孔之間中心距為850，樁長(zhǎng)為13m~14.8m,要求樁間土的平均擠密系數(shù)不小于0.93，樁體內(nèi)的壓實(shí)系數(shù)不小于0.97，處理后的復(fù)合地基承載力特征值不小于300KPa。

    3）處理效果檢測(cè)

    施工完后對(duì)復(fù)合地基、樁間土的濕陷性消除情況及樁間土的擠密情況進(jìn)行了檢驗(yàn)。得出結(jié)論：樁間土濕陷性已消除，承載力也滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。

三. 結(jié)束語(yǔ)

    綜上述，濕陷性黃土在我國(guó)分布較廣，各地區(qū)積累的經(jīng)驗(yàn)也不盡相同，在具體選用濕陷性黃土的處理方法時(shí)，應(yīng)根據(jù)建筑場(chǎng)地的濕陷性類(lèi)別，濕陷等級(jí)以及土體厚度等特點(diǎn)，遵循技術(shù)先進(jìn)，經(jīng)濟(jì)合理，安全適用，確保質(zhì)量的原則，首先考慮因地制宜和就地取材等，并根據(jù)施工技術(shù)可能達(dá)到的條件。經(jīng)過(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)對(duì)比予以選用，必要時(shí)也可以幾種方法綜合考慮來(lái)使用。

依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)及參考文獻(xiàn)：

    1.《濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范》（GB 50025-2004）

    2.《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》 （JGJ 79-2012）

(本文來(lái)源：陜西省土木建筑學(xué)會(huì)  文徑網(wǎng)絡(luò)：呂琳琳 尹維維 編輯  文徑 審核)