灰土樁、石灰樁、雙灰樁處理濕陷性黃土地基

□卞智輝 □史利霞 □趙藝如（嵩縣水利電力局）

灰土樁、石灰樁、雙灰樁處理濕陷性黃土地基

□卞智輝 □史利霞 □趙藝如（嵩縣水利電力局）

濕陷性黃土地基處理的方法有多種，本文介紹了灰土樁、石灰樁和雙灰樁在處理濕陷性黃土地基中的應(yīng)用，并簡(jiǎn)單說明這3種方法的加固機(jī)理、適應(yīng)范圍、設(shè)計(jì)和工程實(shí)例。

濕陷性黃土；地基處理；灰土樁；石灰樁；雙灰樁

洛陽市部分地區(qū)屬濕陷性黃土地區(qū)，高階地濕陷性黃土厚度10～15m，具有較強(qiáng)的濕陷性，多為自重濕陷性黃土，濕陷系數(shù)最大為0.081，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ級(jí)自重濕陷均有分布。低階地濕陷性相對(duì)較小，濕陷性黃土層厚度相對(duì)較淺。地基承載力80～50KPa，差別較大。因此，建在此類場(chǎng)地上的建筑物，必須對(duì)地基進(jìn)行處理，以全部或部分地消除地基的濕陷性，達(dá)到減少地基的沉降量，保證建筑物安全的目的。

濕陷性黃土地基處理方法有多種：換土法（又叫墊層法）、夯實(shí)法、擠密法、樁基礎(chǔ)、預(yù)浸水法及化學(xué)法等。根據(jù)結(jié)構(gòu)類型、荷載大小及使用要求，結(jié)合地形，地貌、使用范圍、地層結(jié)構(gòu)、土質(zhì)條件、地下水特征、環(huán)境情況、材料來源、機(jī)具條件、施工進(jìn)度等方面進(jìn)行技術(shù)、經(jīng)濟(jì)分析和對(duì)比，選擇最佳的地基處理方法。

下面就擠密法包括的灰土樁、生石灰樁、雙灰樁處理濕陷性黃土地基談一些理解。

一、灰土樁

（一）擠密機(jī)理

在地基上打孔，填入三七或二八灰土（或素土）分層夯實(shí)，對(duì)樁周圍土體進(jìn)行擠密，破壞原土體的顆粒結(jié)構(gòu)，減小土的空隙比，使土體達(dá)到密實(shí)，消除地基的濕陷性，提高地基承載力。處理后的地基承載力一般可提高50～100%。

（二）適應(yīng)范圍

灰土樁一般適用于地下水位以上，處理深度5～15m的濕陷性黃土、素填土以及雜填土等地基。當(dāng)以消除地基的濕陷性為主要目的時(shí)，宜選用土擠密樁法；當(dāng)以提高地基的承載力或水穩(wěn)定性為主要目的時(shí)，宜選用灰土樁。當(dāng)土的含水量為14～22%時(shí)，擠密效果最好；當(dāng)土的含水量超過23%或飽和度＞0.65時(shí)，不宜采用灰土樁。

（三）灰土樁的設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)前，必須對(duì)場(chǎng)地土質(zhì)情況、濕陷性進(jìn)行勘察，對(duì)于比較重要的建筑物或場(chǎng)地情況復(fù)雜的要進(jìn)行詳細(xì)勘察；對(duì)于場(chǎng)地平坦、土質(zhì)均勻、上部荷載較小或一般建筑物進(jìn)行一般勘察即可。

灰土擠密樁可采用局部處理或整片處理。擠密樁孔位可布置成井字形或三角形，以按正三角形布置最佳。擠密樁的孔徑宜為350～450mm，樁的孔心距可按下式計(jì)算：

式中：x—孔心距；d—擠密樁的直徑;pd—地基擠密前各層土的平均干密度;nc—樁間土的平均擠密系數(shù)，一般不小于0.90。

常用的樁心距系數(shù)為2～2.5。

根據(jù)建筑物的級(jí)別，通過計(jì)算地基處理后的剩余濕陷量來確定樁長(zhǎng)。

乙類建筑在非自重濕陷性黃土地區(qū)，≥壓縮層厚度的2/3；在自重濕陷性黃土地區(qū)，≥濕陷性土層厚度的2/3，并應(yīng)控制未處理濕陷性土層的濕陷量≤20cm。

丙類建筑未處理土層的濕陷量≤30cm。

樁長(zhǎng)應(yīng)根據(jù)以上要求確定，一般為5～8m。

二、生石灰樁

（一）加固機(jī)理

在土中打入生石灰樁后，生石灰和水產(chǎn)生化學(xué)變化，發(fā)熱、膨脹，對(duì)周圍土體產(chǎn)生擠密作用。石灰分解后和摻入的骨料及周圍的土體進(jìn)一步凝結(jié)固化，可同時(shí)達(dá)到樁間地基加固和樁體強(qiáng)度增強(qiáng)兩個(gè)目的。

生石灰消解后，體積膨脹，同時(shí)產(chǎn)生大量的熱量，樁心溫度可達(dá)200℃，樁間土的溫度達(dá)到50℃。每千克生石灰可吸水0.32kg，可降低含水量10～30%。

用石灰樁加固的地基，工程地質(zhì)有明顯的改善，凝聚力（C）和無側(cè)限抗壓強(qiáng)度提高40～70%，增加土體穩(wěn)定性，防止邊坡滑動(dòng)，提高地基承載力。

（二）生石灰樁加固法有以下幾個(gè)特點(diǎn)

1.適用于地下水位以上，滲透系數(shù)小，含水量大的地基加固工程。

2.地基加固完畢后，即可產(chǎn)生加固效果，工期相對(duì)較短。

（三）石灰樁的設(shè)計(jì)

根據(jù)工程荷載、地形、土質(zhì)情況來確定樁的直徑、樁心距和樁長(zhǎng)。樁徑一般為20～40cm，孔中心距為2.5～4倍樁徑。根據(jù)需要處理的地基深度來確定樁的直徑：處理深度1～5m時(shí)樁徑為20cm，3～15m時(shí)為 30cm，3～25m時(shí)為 40cm。

填充料以生石灰為主，摻入適量的砂子。成孔方式有機(jī)械成孔和人工成孔兩種。

三、雙灰樁

雙灰樁是用生石灰、粉煤灰按適當(dāng)?shù)呐浜媳?，拌合后分層夯?shí)于樁孔內(nèi)，形成粉煤灰、石灰樁復(fù)合地基。

（一）作用機(jī)理

生石灰遇水消解膨脹，軟弱地基被擠壓密實(shí)，土體脫水固結(jié)，強(qiáng)度提高。在石灰中加入粉煤灰，可使兩種材料吸水后，生成水化硅酸鈣等膠結(jié)物質(zhì)，增加了樁身強(qiáng)度，避免了石灰樁常出現(xiàn)的軟心現(xiàn)象。

（二）適用范圍

雙灰樁適用于地下水位以上，承載力較低的新近堆積黃土和雜填土等軟弱地基。

（三）使用效果

雙灰樁加固后，地基承載力可提高50～100%，含水量一般降低10～30%，孔隙比縮小10～30%，壓縮模量提高40～50%。

（四）施工技術(shù)要點(diǎn)

施工質(zhì)量是保證雙樁效果的關(guān)鍵。選料生石灰必須是塊狀的，加工成≤5cm的小塊；粉煤灰不能太濕；生石灰和粉煤灰應(yīng)拌和均勻，填料時(shí)要分層夯實(shí)。樁頂預(yù)留30cm，用三七灰土封頂；樁體封頂后，清除表層的土層，作50cm厚的三七灰土墊層，使復(fù)合地基與灰土墊層形成整體作用，上部荷載通過灰土墊層均勻的傳到地基中去。

雙灰樁的吸水量和膨脹量都大于摻骨料的石灰樁，但其強(qiáng)度提高卻不及摻骨料的石灰樁。當(dāng)?shù)鼗筇岣咭欢◤?qiáng)度，而石灰樁又能滿足的情況下，采用雙灰樁不是很經(jīng)濟(jì)。

2010-05-14