濕陷性黃土地基幾種有效處理方法

何民生 陳越

摘要：濕陷性黃土地基處理中，常采用的地基處理形式有換土墊層法、重錘表層夯實(shí)及強(qiáng)夯置換法、擠密灰土樁等，提出各不同方法的適用范圍及應(yīng)注意的問(wèn)題。

關(guān)鍵詞： 濕陷性黃土 處理方法 灰土擠密樁 地基承載力

1、濕陷性黃土地基幾種有效處理方法

1.1、墊層法

墊層法是先將基礎(chǔ)下的濕陷性黃土一部分或全部挖除，然后用素土或灰土分層夯實(shí)，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，提高地基承載力，可將其分為局部墊層和整片墊層。

1.1.1、局部土墊層的處理寬度超出基礎(chǔ)底邊的寬度較小，地基處理后，地面水及管道漏水仍可能從墊層側(cè)向滲入下部未處理的濕陷性土層而引起濕陷，因此，設(shè)置局部墊層不考慮起防水、隔水作用，地基受水浸濕可能性大及有防滲要求的建筑物，不得采用局部土墊層處理地基。

1.1.2、整片墊層的平面處理范圍，每邊超出建筑物外墻基礎(chǔ)外緣的寬度，不應(yīng)小于墊層的厚度，即并不應(yīng)小于2m。

1.1.3、在地下水位不可能上升的自重濕陷性黃土場(chǎng)地，當(dāng)未消除地基的全部濕陷量時(shí)，對(duì)地基受水浸濕可能性大或有嚴(yán)格防水要求的建筑物，采用整片土墊層處理地基較為適宜。但地下水位有可能上升的自重濕陷性黃土場(chǎng)地，應(yīng)考慮水位上升后，對(duì)下部未處理的濕陷性土層引起濕陷的可能性。

1.2、強(qiáng)夯法

重錘表層夯實(shí)適用于處理飽和度不大于60%的濕陷性黃土地基。一般采用2.5～3.0t的重錘，落距4.0～4.5m，可消除基底以下1.2～1.8m黃土層的濕陷性。在夯實(shí)層的范圍內(nèi)，土的物理、力學(xué)性質(zhì)獲得顯著改善，平均干密度明顯增大，壓縮性降低，濕陷性消除，透水性減弱，承載力提高。非自重濕陷性黃土地基，其濕陷起始?jí)毫^大，當(dāng)用重錘處理部分濕陷性黃土層后，可減少甚至消除黃土地基的濕陷變形。

強(qiáng)夯法加固地基機(jī)理一般認(rèn)為，是將一定重量的重錘以一定落距給予地基以沖擊和振動(dòng)，從而達(dá)到增大壓實(shí)度，改善土的振動(dòng)液化條件，消除濕陷性黃土的濕陷性等目的。強(qiáng)夯加固過(guò)程是瞬時(shí)對(duì)地基土體施加一個(gè)巨大的沖擊能量，使土體發(fā)生一系列的物理變化，如土體結(jié)構(gòu)的破壞或排水固結(jié)、壓密以及觸變恢復(fù)等過(guò)程。

1.3、擠密樁法

擠密樁法適用于處理地下水位以上的濕陷性黃土地基，先按設(shè)計(jì)方案在基礎(chǔ)平面位置布置樁孔并成孔，然后將備好的素土（粉質(zhì)粘土或粉土）或灰土在最優(yōu)含水量下分層填入樁孔內(nèi)，并分層夯（搗）實(shí)至設(shè)計(jì)標(biāo)高止。通過(guò)成孔或樁體夯實(shí)過(guò)程中的橫向擠壓作用，使樁間土得以擠密，從而形成復(fù)合地基。

灰土擠密樁和土樁地基一般適用于地下水位以上含水量14%～22%的濕陷性黃土和人工黃土，處理深度可達(dá)5～15米。灰土擠密樁是利用錘擊打入或振動(dòng)沉管的方法在土中形成樁孔，然后在樁孔中分層填入素土或灰土等填充料，在成孔和夯實(shí)填料的過(guò)程中，原來(lái)處于樁孔部位的土全部被擠入周?chē)馏w，通過(guò)這一擠密過(guò)程，從而徹底改變土層的濕陷性質(zhì)并提高其承載力。其主要作用機(jī)理分兩部分：

（一）機(jī)械打樁成孔橫向加密土層，改善土體物理力學(xué)性能

在土中擠壓成孔時(shí)，樁孔內(nèi)原有土被強(qiáng)制側(cè)向擠出，使樁周一定范圍內(nèi)土層受到擠壓，擾動(dòng)和重塑，使樁周土孔隙比減小，土中氣體溢出，從而增加土體密實(shí)程度，降低土壓縮性，提高土體承載能力。

（二）灰土樁與樁間擠密土合成復(fù)合地基

上部荷載通過(guò)它傳遞時(shí)，由于它們能互相適應(yīng)變形，因此能有效而均勻地?cái)U(kuò)散應(yīng)力，地基應(yīng)力擴(kuò)散得很快，在加固深度以下附加應(yīng)力已大為衰減，無(wú)需堅(jiān)實(shí)的下臥層。

樁徑宜為300～450mm，并可根據(jù)所選用的成孔設(shè)備或成孔方法確定；

樁距可為樁徑的2.0～2.5倍；

樁頂標(biāo)高以上應(yīng)設(shè)置300～500mm厚的2：8灰土，其壓實(shí)系數(shù)不小于0.95；

灰土擠密樁和土擠密樁復(fù)合地基承載力特征值：《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》JGJ79-2002規(guī)定應(yīng)通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)單樁或多樁復(fù)合地基載荷試驗(yàn)確定。初步設(shè)計(jì)當(dāng)無(wú)試驗(yàn)資料時(shí)，可按當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)確定，但對(duì)灰土擠密樁復(fù)合地基的承載力特征值，不宜大于處理前的2倍，并不大于250kpa；對(duì)于土擠密樁復(fù)合地基承載力特征值，不宜大于處理前的1.4倍，并不宜大于180kpa。

用靜載荷試驗(yàn)可測(cè)定單樁和樁間土的承載力，也可測(cè)定單樁復(fù)合地基或多樁復(fù)合地基承載力。處理后復(fù)合地基的載荷試驗(yàn)，應(yīng)按《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》JGJ79-2202中附錄A的要求進(jìn)行。

對(duì)高層建筑或更重要的建筑工程，應(yīng)盡量通過(guò)載荷試驗(yàn)確定處理后復(fù)合地基承載力特征值和變形模量，這樣不僅安全可靠，而且還不受規(guī)范中承載力特征值的限制，拓寬土擠密樁、灰土擠密樁地基的使用范圍。

1.4、樁基礎(chǔ)

樁基礎(chǔ)既不是天然地基，也不是人工地基，屬于基礎(chǔ)范疇，是將上部荷載傳遞給樁側(cè)和樁底端以下的土（或巖）層，采用挖、鉆孔等非擠土方法而成的樁，在成孔過(guò)程中將土排出孔外，樁孔周?chē)恋男再|(zhì)并無(wú)改善。但設(shè)置在濕陷性黃土場(chǎng)地上的樁基礎(chǔ)，樁周土受水浸濕后，樁側(cè)阻力大幅度減小，甚至消失，當(dāng)樁周土產(chǎn)生自重濕陷時(shí)，樁側(cè)的正摩阻力迅速轉(zhuǎn)化為負(fù)摩阻力。因此，在濕陷性黃土場(chǎng)地上，不允許采用摩擦型樁，設(shè)計(jì)樁基礎(chǔ)除樁身強(qiáng)度必須滿(mǎn)足要求外，還應(yīng)根據(jù)場(chǎng)地工程地質(zhì)條件，采用穿透濕陷性黃土層的端承型樁（包括端承樁和摩擦端承樁），其樁底端以下的受力層：在非自重濕陷性黃土場(chǎng)地，必須是壓縮性較低的非濕陷性土（巖）層；在自重濕陷性黃土場(chǎng)地，必須是可靠的持力層。這樣，當(dāng)樁周的土受水浸濕，樁側(cè)的正摩阻力一旦轉(zhuǎn)化為負(fù)摩阻力時(shí)，便可由端承型樁的下部非濕陷性土（巖）層所承受，并可滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，以保證建筑物的安全與正常使用，在實(shí)際應(yīng)用中常采用素土擠密樁消除黃土部分濕陷量，再采用樁基礎(chǔ)提高承載力。

2、工程實(shí)例（灰土樁處理濕陷性黃土地基的應(yīng)用實(shí)例）

2.1、工程概況及處理方案

某工程地基處理采用灰土擠密樁，加固處理面積為1705.39m2，處理深度6.0m，處理深度范圍內(nèi)的地層⑵、⑶、⑷層分別為黃土狀土及黃土。該場(chǎng)地屬于自重濕陷場(chǎng)地，地基濕陷等級(jí)為Ⅱ級(jí)（中等）

2.2、設(shè)計(jì)要求

采用灰土擠密樁（DDC樁）復(fù)合地基，樁徑0.40m，有效樁長(zhǎng)6.0m，樁距為0.90m，排距0.78m，呈等邊三角形布置，地基處理目的是改善地基均勻性，消除地基濕陷性，提高地基承載力。設(shè)計(jì)要求灰土擠密樁（DDC樁）復(fù)合地基承載力特征值fspk≥200kPa。擠密后樁間土平均擠密系數(shù)不小于0.93，樁體灰土壓實(shí)系數(shù)不小于0.97。

2.3、灰土擠密樁加固機(jī)理

2.3.1、成孔擠密作用

由于灰土樁的施工采用的是震動(dòng)沉管樁成孔，對(duì)樁間土產(chǎn)生擠密作用，從而可部分消除地基土的濕陷性。

2.3.2、結(jié)晶作用

樁身周?chē)亩嘤嗟腃a（OH）2吸收樁

間土的水分，絕大部分飽和的Ca（OH）2自

行結(jié)晶，形成熟石灰結(jié)晶，提高復(fù)合地基的抗剪強(qiáng)度

3、結(jié)束語(yǔ)

本文主要介紹濕陷性黃土幾種有效的處理方法，以實(shí)例驗(yàn)證擠密樁法在工程實(shí)際中的應(yīng)用。從施工檢測(cè)效果來(lái)看，該工程采用灰土擠密樁處理地基，消除了地基土濕陷性，由于材料造價(jià)低廉，施工工藝簡(jiǎn)便，在處理地基土濕陷性方便有著比較大的市場(chǎng)和競(jìng)爭(zhēng)力。

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