小議濕陷性黃土地區(qū)高層建筑地基處理方法

冉利紅 王志清

摘 要： 伴隨城市化進(jìn)程的不斷加快，建筑業(yè)規(guī)模迅速擴(kuò)大，且其形式、體型也愈加復(fù)雜化，逐步趨向于綜合性發(fā)展。在建筑工程施工中，濕陷性黃土地基是主要施工難題，直接影響著工程的穩(wěn)定性和施工進(jìn)度。為此，應(yīng)采取有效措施消除黃土地基的濕陷性，提高地基強(qiáng)度。本文以某建筑工程為例，重點(diǎn)分析了建筑濕陷性黃土地基處理中灰土擠密樁的應(yīng)用，以供參考。

關(guān)鍵詞： 濕陷性黃土;高層建筑;灰土擠密樁

一、工程概況

本文以某建筑工程為例，該工程為高層住宅樓，地下一層作為停車場，總建筑面積為8856.33㎡。在施工以前，設(shè)計人員通過實(shí)地勘察，得知該區(qū)域?qū)儆跐裣菪渣S土地基，地基的抗變形和強(qiáng)度性能無法滿足建筑物的實(shí)際需求。通過科學(xué)論證后，設(shè)計出灰土擠密樁復(fù)合地基處理方案，設(shè)計樁長4.5m，樁中心距1200mm，邊緣超出2m作為每邊處理寬度，按照正方形布置灰土擠密樁，預(yù)計需要布置4900根左右。通過調(diào)查分析得知地層為以下結(jié)構(gòu)：第一層含有次生姜石、磚末植物根須及雜色土柱等，屬于黃土狀粉質(zhì)粘土，空隙較大且分布眾多針孔，厚度在大于0.5m且小于3.5m范圍內(nèi);第二層含有鐵錳質(zhì)斑，屬于黃土狀粉質(zhì)粘土，具有較高的韌性和干強(qiáng)度，具有較少的針孔，厚度在大于1.2m且小于3.6m范圍內(nèi);第三層含有鐵錳質(zhì)斑，屬于含姜石粉質(zhì)粘土，承載力特征值為270Kpa，厚度在大于4m且小于7.5m范圍內(nèi)。復(fù)合地基承載力在處理以后必須超過220kpa，壓實(shí)系數(shù)超過0.97。

二、灰土擠密樁作用機(jī)理

1934年前蘇聯(lián)阿別列夫教授首次提出濕陷性黃土地基土樁擠密法，可選取沉管、爆炸及沖擊等方式獲取樁孔，目前該項(xiàng)技術(shù)仍被廣泛用于軟基處理工程中，其主要優(yōu)勢為施工便捷、速度快、成本低、設(shè)備簡單、效率高等。該技術(shù)的作用機(jī)理如下：

1、土的側(cè)向擠密作用。擠壓成孔過程中，樁孔位置土體將產(chǎn)生側(cè)向擠壓現(xiàn)象，提高樁附近相應(yīng)區(qū)域內(nèi)土層密實(shí)度。其中樁間距、土的天然含水量及干密度等為影響土擠密效果的主要因素。

2、灰土性質(zhì)作用。石灰、土為灰土樁的主要構(gòu)成材料，按照一定比例均勻拌和，且通過樁孔夯實(shí)密實(shí)可獲取灰土擠密樁。其不僅能夠提升地基承載力，還能將黃土濕陷性消除，是降低地基沉降量的有效施工方式。

3、樁體作用。相比樁間土變形模量，樁體變形模量較大，能夠?qū)?fù)合地基壓縮變形模量有效提升，能夠消除持力層內(nèi)出現(xiàn)的大量壓縮變形及濕陷變形因素。

三、濕陷性黃土地基處理施工準(zhǔn)備

1、平整施工場地。施工人員在進(jìn)行灰土擠密樁施工前，需要按照施工圖紙徹底清理和平整施工場地地面及基坑內(nèi)部，將各項(xiàng)安全防護(hù)措施認(rèn)真做好。

2、測量和定位樁位。樁位的定位和測量可以通過鋼釬來完成，在土層中將鋼釬打入10—15m左右拔出，隨后灌注石灰粉進(jìn)行定位，并將樁號標(biāo)注好，從而有效測量樁位，測量偏差需要控制在5mm以內(nèi)。

3、準(zhǔn)備施工樁料。生石灰消解3—5天以后，對其進(jìn)行過篩，熟石灰粉粒的粒徑不得超過5mm，石灰質(zhì)量在Ⅱ級以上，氧化鈣和氧化鎂總含量控制在75%以上，將單一的黃土及普通粘性土作為素土料進(jìn)行嚴(yán)格篩選并投入使用。

4、設(shè)計灰土配合比。按照8：2的比例控制石灰和土的體積，通過夯實(shí)檢測能夠看出，灰土最佳含水量為19.9%，最大干密度為每立方1.55g，壓實(shí)系數(shù)為0.96。

四、濕陷性黃土地基處理工藝

1、布點(diǎn)

樁位平面布置選取正三角形（尺寸為80x80cm），縱軸以路線走向?yàn)橹鳌M軸為路基橫斷面，根據(jù)設(shè)計樁數(shù)、詳細(xì)編號等在計算機(jī)CAD內(nèi)進(jìn)行樁位布設(shè)圖的繪制，且在實(shí)地內(nèi)放樣布點(diǎn)。

2、消解生石灰

熟石灰為灰土樁所需的石灰材料，因該工程需大量石灰材料，如以傳統(tǒng)人工方式消解石灰，則存在諸多缺點(diǎn)，如較大占地面積、較低消解施工效率及極大污染等，為此應(yīng)選取專用石灰粉碎消解機(jī)進(jìn)行施工。

3、成孔

沉管成孔為灰土擠密樁施工成孔的主要方式，要求利用履帶式灰土打樁機(jī)（2.5t錘頭重量）把樁管向土層內(nèi)打入，其深度應(yīng)與設(shè)計深度相符，隨后將樁管拔出，隨即成孔。該方式成孔形狀極為規(guī)整，極易掌握其擠密效果與施工工藝，其缺點(diǎn)為因樁架高度問題成孔深度極易受限。在成孔施工中，其順序?yàn)橛赏鈧?cè)到里面，一排需間隔1到2個孔進(jìn)行施工，防止由于振動擠壓等問題，導(dǎo)致相近孔出現(xiàn)坍塌等現(xiàn)象。

4、夯實(shí)

回填灰土樁樁體施工前期，要求按照夯實(shí)機(jī)配置情況等進(jìn)行壓實(shí)度試驗(yàn)，以此對虛填厚度、夯擊次數(shù)等加以準(zhǔn)確確定。要求將檢測后的壓實(shí)度作為夯實(shí)施工的重要依據(jù)。

（1）控制夯實(shí)機(jī)具。自動回填夾桿錘夯實(shí)機(jī)、人工回填夾桿錘夯實(shí)機(jī)為夯實(shí)機(jī)具的主要類型。在本次施工中，應(yīng)確保其具有良好工作性能，且夯錘提升高度滿足設(shè)計規(guī)定，要求夯擊施工落體狀態(tài)具有豎直、自由等特點(diǎn)。

（2）控制夯實(shí)厚度及夯實(shí)遍數(shù)。根據(jù)10cm虛填應(yīng)用的夯擊次數(shù)進(jìn)行夯實(shí)厚度的準(zhǔn)確確定，具體施工環(huán)節(jié)回填施工以人工位置，虛填5cm為各次回填量，根據(jù)試驗(yàn)得出的結(jié)構(gòu)進(jìn)行夯擊次數(shù)的有效控制。且按照試驗(yàn)進(jìn)行自動回填灰土流量的確定，此時應(yīng)焊牢自動回填機(jī)的出料口，防止因人為問題對灰土流量造成影響。

5、路基含水量控制

一是如果地基含水量在12%以下，而且土質(zhì)堅硬具有較大的擠密難度，嚴(yán)重影響到樁錘施工和沉樁速度，施工人員需要及時進(jìn)行地基增濕，將適量的水引入地基中，使其含水量接近最佳值，從而使樁孔施工難度有效降低;二是如果地基含水量在24%以上，飽和度超過60%，縮頸現(xiàn)象可能出現(xiàn)在樁孔中，造成隆超問題出現(xiàn)在樁孔四周土體中，土體擠密度與設(shè)計要求不相符，加快了樁的沉降。這時如果樁孔出現(xiàn)較輕的縮頸現(xiàn)象，可以使用洛陽鏟削擴(kuò)樁頸，使樁頸與設(shè)計要求相符。如果樁孔出現(xiàn)較大的孔縮現(xiàn)象，則需要將適量的砂土、碎磚渣或者生石灰填入樁孔內(nèi)部，等其穩(wěn)定后重新進(jìn)行成孔作業(yè);三是如果地基含水量在12%—24%范圍內(nèi)，則屬于最佳含水量，一般情況下很少出現(xiàn)縮頸現(xiàn)象，具有良好的擠密效果，不需要采取措施進(jìn)行處理。

6、工程質(zhì)量檢測

完成灰土擠密樁施工以后，需要嚴(yán)格檢測成樁質(zhì)量和地基承載力，確保其符合設(shè)計要求。在工程質(zhì)量檢測過程中，不僅要認(rèn)真檢測負(fù)荷地基承載力和樁體壓實(shí)系數(shù)，而且要深入分析樁間土擠密效果樁間土的濕陷性，同時確保樁頂灰土墊層壓實(shí)系數(shù)能夠滿足設(shè)計要求。本次工程共打灰土擠密樁4900根，灰土立方在13254m3左右，相比其他地基處理技術(shù)，灰土擠密樁處理技術(shù)不僅節(jié)約大量費(fèi)用，而且具有較快的施工工期，且施工相對簡單，具有良好效果。

五、結(jié)束語

綜上所述，近年來，隨著地基處理技術(shù)的不斷發(fā)展，灰土擠密樁因其特有優(yōu)勢被廣泛應(yīng)用于濕陷性黃土地基中，其具有較低的施工成本、較高的承載力以及較好的施工效果等特點(diǎn)，不但能夠使地基的強(qiáng)度大幅提升，而且使地基的特性有效改善，同時所用機(jī)械設(shè)備相對簡單，進(jìn)一步促進(jìn)了建筑工程施工的順利開展，提升了工程整體質(zhì)量和穩(wěn)定性。

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