大厚度自重濕陷性黃土地基處理深度和剩余濕陷量問(wèn)題的合理控制

（山東方大工程有限責(zé)任公司，山東 淄博 255100）

在黃土地區(qū)進(jìn)行工程建設(shè)時(shí)，施工單位為了解決黃土的濕陷性問(wèn)題必須對(duì)地基進(jìn)行處理。而自重濕陷性的大厚度黃土則對(duì)地基處理技術(shù)提出了更高的要求。在施工實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)行的黃土地基處理規(guī)范對(duì)于地基處理深度以及剩余濕陷量的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與實(shí)際情況存在一定的差異。因此施工單位需要積極總結(jié)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，并通過(guò)開(kāi)展現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)研究等方法來(lái)對(duì)相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行深入的探討，從而在確保工程結(jié)構(gòu)安全的基礎(chǔ)上，優(yōu)化黃土地基處理技術(shù)，提高剩余濕陷量以及地基處理深度控制標(biāo)準(zhǔn)的合理性。

1 黃土地基處理深度和剩余濕陷量控制試驗(yàn)基本情況

為了準(zhǔn)確掌握具有較大厚度的濕陷性黃土地基的處理深度以及剩余濕陷量控制問(wèn)題，選擇在一地勢(shì)較為平坦的黃土區(qū)域開(kāi)展相關(guān)試驗(yàn)。該試驗(yàn)場(chǎng)地內(nèi)的黃土厚度達(dá)到了36 m左右，且具有明顯的自重濕陷性。在試驗(yàn)過(guò)程中，首先對(duì)場(chǎng)地進(jìn)行了注水增濕作業(yè)，然后通過(guò)擠密樁方式來(lái)進(jìn)行不同深度的處理。處理完成后，在試驗(yàn)區(qū)域設(shè)置40個(gè)地表觀測(cè)點(diǎn)、8個(gè)深層觀測(cè)點(diǎn)以及4個(gè)承臺(tái)觀測(cè)點(diǎn)，試驗(yàn)人員在171 d的注水期內(nèi)對(duì)各觀測(cè)點(diǎn)進(jìn)行了連續(xù)的沉降觀測(cè)分析。

2 大厚度自重濕陷性黃土地基處理深度的合理控制分析

2.1 現(xiàn)行黃土地基處理深度規(guī)范要求

在現(xiàn)行的黃土地區(qū)濕陷性黃土地基處理規(guī)范中，乙類(lèi)建筑工程在施工時(shí)應(yīng)將地基處理厚度控制在濕陷性黃土土層厚度的2/3以上，同時(shí)未處理部分的剩余濕陷量應(yīng)控制在150 mm以內(nèi)[1]。而在丙類(lèi)建筑工程的施工中，則應(yīng)將Ⅲ級(jí)以及Ⅳ級(jí)濕陷性黃土地基的處理厚度控制在3～4 m以上，為處理部分的剩余濕陷量則必須控制在200 mm以內(nèi)。該技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與施工實(shí)踐存在一定差異，因此施工單位通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)方式來(lái)加以驗(yàn)證分析。

2.2 黃土地基處理深度試驗(yàn)分析

在試驗(yàn)過(guò)程中，主要通過(guò)注水孔向擠密處理區(qū)進(jìn)行注水的方式來(lái)進(jìn)行觀測(cè)。注水應(yīng)持續(xù)171 d左右，同時(shí)應(yīng)采取精度較高的水準(zhǔn)儀等儀器設(shè)備來(lái)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)各觀測(cè)點(diǎn)沉降量的變化情況。在本次試驗(yàn)中，設(shè)置在地表部分的觀測(cè)點(diǎn)主要是對(duì)土體經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間深層浸水后由于自重因素而產(chǎn)生的濕陷性沉降量進(jìn)行監(jiān)測(cè)。經(jīng)觀測(cè)發(fā)現(xiàn)，黃土地基處理深度控制在6 m左右時(shí)，地表會(huì)產(chǎn)生明顯的沉降。其中在試驗(yàn)場(chǎng)區(qū)東側(cè)的沉降量為245 mm左右，而西側(cè)沉降量則在157 mm左右，二者存在較大的差異，沉降平均值為201 mm左右。這說(shuō)明地基處理深度為6 m時(shí)會(huì)產(chǎn)生明顯的地表沉降。但在室內(nèi)試驗(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，在此處理深度時(shí)的自重濕陷量為約1 057 mm，與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)結(jié)果存在較大的差異[2]。而當(dāng)黃土地基處理深度達(dá)到12 m時(shí)，試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)的平均沉降量下降為126 mm左右，不過(guò)其自重濕陷量仍達(dá)到了約680 mm。在黃土地基處理深度進(jìn)一步增加到15 m時(shí)，沉降量的平均值也隨之降低，而室內(nèi)試驗(yàn)中測(cè)得的自重沉降量則是約486 mm。室內(nèi)外試驗(yàn)結(jié)果的差距達(dá)到了約5倍。造成這種差異的原因主要是傳統(tǒng)試驗(yàn)中檢測(cè)的主要是淺層土體濕陷量，本次試驗(yàn)所測(cè)得的主要是深層土體的濕陷量。

此外，在本次試驗(yàn)中還在處理地基上設(shè)置了承臺(tái)觀測(cè)點(diǎn)，通過(guò)采取堆載方式來(lái)進(jìn)行檢測(cè)分析，以提高試驗(yàn)與實(shí)際情況的一致性。在堆載壓力為200 kPa時(shí)，對(duì)濕陷性土層厚度達(dá)到了36 m的試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行了擠密樁處理，且地基處理厚度分別控制在12 m和15 m左右。經(jīng)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，其實(shí)際沉降量均在200 mm以內(nèi)。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，說(shuō)明濕陷性土層即使厚度很大，對(duì)黃土地基進(jìn)行12～15 m的處理也能夠確保其承載能力基本滿足乙類(lèi)以及丙類(lèi)建筑工程的施工要求[3]。不過(guò)要注意做好相應(yīng)的墊層處理以及防水措施。

3 大厚度自重濕陷性黃土地基剩余濕陷量問(wèn)題的合理控制

為了準(zhǔn)確掌握黃土地基處理后的剩余濕陷量，在試驗(yàn)中分別將觀測(cè)點(diǎn)設(shè)置在不同處理深度的擠密樁下方約1 m處，以觀測(cè)土體深層的實(shí)際沉降情況。在試驗(yàn)時(shí)首先進(jìn)行了持續(xù)的深層浸水，當(dāng)其沉降趨于穩(wěn)定后再對(duì)各觀測(cè)點(diǎn)的沉降量進(jìn)行觀測(cè)，從而了解土體未處理部分的實(shí)際濕陷變形量。

在對(duì)黃土地基進(jìn)行6 m深度處理的測(cè)試區(qū)域觀測(cè)時(shí)發(fā)現(xiàn)，其東側(cè)的沉降量為160 mm左右，西側(cè)沉降量則高達(dá)221 mm左右，沉降量平均在190.5 mm左右，說(shuō)明未處理土體存在較大的剩余濕陷量，同時(shí)沉降總量中的約2/3為70～100 d的沉降發(fā)生量，具有較高的突發(fā)性特點(diǎn)，難以保證工程基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的安全性和穩(wěn)固性。當(dāng)黃土地基的處理深度增加到10 m時(shí)，經(jīng)過(guò)觀測(cè)其總體深層沉降量明顯低于6 m處理深度時(shí)的沉降量。其中設(shè)置在西側(cè)的觀測(cè)點(diǎn)測(cè)得深層沉降量在79 mm左右，而東側(cè)則在87 mm左右，沉降均值在83 mm左右，同時(shí)與自重濕陷量理論值相比，該深層沉降值僅約為其1/9，在沉降控制方面具有明顯的優(yōu)勢(shì)。隨著黃土地基處理深度的進(jìn)一步增加，在15 m深度時(shí)的總體沉降量以及均值均出現(xiàn)了明顯的下降，同時(shí)未處理部分的剩余濕陷量也僅為69 mm左右，明顯低于自重濕陷量計(jì)算值的486 mm。造成黃土地基沉降量計(jì)算值與深層沉降量的實(shí)際發(fā)生值之間差異的主要原因同樣是黃土地區(qū)深層以及淺層土體存在不同濕陷性特點(diǎn)。

此外，為了更加準(zhǔn)確地掌握工程項(xiàng)目實(shí)際的沉降情況，試驗(yàn)中也采取的設(shè)置承臺(tái)觀測(cè)點(diǎn)的方式來(lái)進(jìn)行觀測(cè)分析，同樣發(fā)現(xiàn)計(jì)算值與沉降實(shí)際發(fā)生值之間存在明顯的差異。其原因除了由于土體深度不同而造成的濕陷性差異外，還需要考慮自重濕陷性黃土中的水分滲透深度等因素。

根據(jù)對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的分析發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)行濕陷性黃土地基處理規(guī)范中剩余濕陷量標(biāo)準(zhǔn)與施工實(shí)踐存在一定的差異，因此施工單位應(yīng)積極總結(jié)施工實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，并結(jié)合建筑類(lèi)型特點(diǎn)，根據(jù)不同類(lèi)型建筑對(duì)剩余濕陷量控制的不同要求來(lái)對(duì)該參數(shù)進(jìn)行合理化調(diào)整。施工單位可以引入折減系數(shù)理論，對(duì)剩余濕陷量的計(jì)算值進(jìn)行折算，從而使其與濕陷變形的實(shí)際發(fā)生量相一致，滿足黃土地基處理規(guī)范的要求，保證工程基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的安全。以10 m以上的黃土地基處理深度為例，可以取0.5作為折減系數(shù)來(lái)對(duì)剩余濕陷量進(jìn)行計(jì)算控制；而當(dāng)處理厚度在10 m以內(nèi)時(shí)，則可以根據(jù)0.5的折減系數(shù)來(lái)合理控制剩余濕陷量。

4 結(jié)語(yǔ)

在黃土地區(qū)開(kāi)展工程項(xiàng)目的施工建設(shè)時(shí)，施工單位必須對(duì)自重濕陷性大厚度黃土不同土體深度的濕陷性特點(diǎn)有充分的認(rèn)識(shí)，要積極開(kāi)展相關(guān)的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，并根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果以及工程項(xiàng)目類(lèi)型的不同來(lái)對(duì)相關(guān)的黃土地基處理規(guī)范的相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，科學(xué)的將黃土地基處理深度以及剩余濕陷量等指標(biāo)參數(shù)控制在合理區(qū)間，保證工程施工的質(zhì)量安全能夠達(dá)到設(shè)計(jì)要求。