灰土擠密樁法在處理濕陷性黃土地基中的應用

鄒 忠

濕陷性黃土在我國分布很廣，主要分布在黃河中游。慶陽市地處黃土高原，共12條大原，原面積2 368.4 km2，其中的董志原是慶陽市第一大原，也是我國最大最完整的一塊黃土高原，面積910 km2。該地區建筑物主要分布在地處董志原中部的慶陽市區轄區內。近年來，隨著城市建設和建筑業的迅速發展，一些體形大、層數多的高層建筑不斷涌現，這些工程的地基處理中，灰土擠密樁法主要應用于該地區地下水位以上稍濕的濕陷性黃土和人工填土(雜填土、素填土)場地上工業與民用建筑物地基的處理，以消除地基土的濕陷性、降低土的壓縮性，提高承載力，增強水穩性和減小變形。近年來，隨著高層建筑的不斷增多，慶陽市區建筑工程灰土擠密樁法處理地基得到了廣泛應用。分析總結近年來在慶陽市建筑工程中灰土擠密樁法處理濕陷性黃土地基的經驗教訓，就進一步提高灰土擠密樁法處理濕陷性黃土地基應用的技術水平，淺談膚淺的認識。

1 應用灰土擠密樁地基的工程地質條件

根據有關地質報告提供的資料，該地區的黃土有4類:離石黃土、午城黃土、馬蘭黃土和近代黃土。前兩者稱老黃土，一般不具濕陷性。馬蘭黃土又稱更新世黃土，簡稱Q3。近代黃土又稱全新世黃土，簡稱Q4。慶陽市的黃土 Q3，Q4兩種均有，并多系Ⅱ級，Ⅲ級自重濕陷性黃土，所以地基處理工作是比較復雜的。

就工程地質所提供的資料來看，慶陽市的地表主要有兩類:

第一類為梁、峁、原地形地層。典型的有董志原、早勝原等，黃土高原的黃土厚度約在100 m～200 m，以老黃土為主體，而覆蓋在它上面的濕陷性新黃土一般占厚度的1/10～1/3，地下水約在30 m以下。第二類為河谷階地地形。有長慶橋、慶城縣、鎮原縣等，河谷Ⅰ級階地，Ⅱ級階地，此兩級階地階面開闊(由幾十米到幾百米)，延伸長(從幾百米至幾千米)，地形平坦。地層構造由下至上為:1)基巖;2)沖擊礫石層;3)沖擊礫層;4)黃土狀亞黏土;5)濕陷性黃土。

2 灰土擠密樁地基的特性與適應范圍

1)基本特性。灰土擠密樁法的發展，具有我國自己的特點，其施工工藝比較簡單。由于灰土具有一定的膠凝強度，樁體可分擔較多基礎荷載，同時又能較快地傳布于一定深度的地基土層中，因此，灰土擠密樁地基的基礎效果較好，而且灰土樁的材料主要是白灰和土，可以就地取材，經濟效果更好。

2)適應范圍。加密土體，降低黃土的空隙率是消除濕陷性的一種主要手段。常見的碾壓或夯實方法，對土體沿豎向壓實加密，一般適用于1 m～3 m淺層地基的處理。灰土擠密樁法則是對土體橫向擠密，并向樁孔內填 2∶8或3∶7灰土，壓實和擠密的加固原理與技術效果基本相同，但灰土擠密樁地基一般無需開挖大量土方，屬于原位深層加密處理地基的一種方法，適用于處理厚度較大的自重或非自重濕陷性黃土地基。民用建筑一般在6層以上宜采用灰土擠密樁法處理地基。對于施工場地狹窄、土方堆放困難的情況下，灰土擠密樁法處理地基優越性更大。

3 灰土擠密樁地基在工商銀行西峰支行綜合樓工程應用實例

3.1 概況

該工程建于20世紀90年代中期，為慶陽市當時最高的建筑。工程建筑面積6 500 m2，9層全框鋼筋混凝土結構，擠密樁數量2 680根，直徑0.4 m，樁深9.6 m，采用打樁機械東風W1-0.6A501型柴油打樁機2臺，錘重1.8 t，夯填機 6臺。

3.2 工程地質條件

本工程位于慶陽市市區中心，場地為Ⅱ級自重濕陷性黃土，且從自然地坪以下2.5 m～4.8 m為素填土(包括新近堆積土)，地基土的承載力僅為110 kPa，不宜作天然地基使用，再往下4.8 m～6.2 m原黃土狀土，地基承載力為160 kPa，再往下馬蘭黃土(Ⅱ)和離石黃土承載力為 190 kPa，濕陷土層厚度為9.1 m左右(由地表算起)。

3.3 地基處理方法

為消除部分自重濕陷量和提高承載力，采用2∶8灰土樁擠密進行地基處理，但由于場地局部地段地下水管線問題，造成場地局部地段含水量超過24%，所以在施工中出現了縮樁，對這部分采取了 1∶1的砂灰樁進行處理。工程采用大開挖至-3.4 m，再采用灰土擠密樁處理深度為9.6 m，樁孔直徑為40 cm，排距為85 cm，行距為 74 cm，呈三角形布置。擠密樁完成后，將樁頂松動層清除厚度60 cm，然后采用3∶7灰土分層碾壓。

3.4 地基處理后效果

1)2∶8灰土樁身的檢驗。樁身物理學試驗可以說明，2∶8灰土樁身強度大、無濕陷性、壓縮性較低、成樁效果較好。2)樁間土的檢驗。采用擠密法進行處理濕陷性黃土地基，不僅對樁身土有著嚴格的要求，而且對樁間土也要通過成孔側向擠密，使其消除濕陷性，降低壓縮性，增強其強度。從各項指標來看，樁間土經成孔擠密，濕陷性消除，壓縮性降低，而且在不同深度的擠密效果差異較小。對樁間土進行了無側限抗壓強度試驗，其結果樁間土的側限抗壓強度為180 kPa，與其承載力值比較接近。3)載荷試驗情況。根據載荷試驗結果2∶8灰土樁的承載力為360 kPa，1∶1灰土樁的承載力為340 kPa。穩定時間為7 h，沉降量為1.459 1 cm，每小時的沉降差為0.009 57 cm，達到了相對穩定的標準。

從場地地基處理的情況看，樁徑為400 mm樁中心距為0.85 m，經計算樁間土面積與樁身土面積之比為:0.312 8 m2/0.062 8 m2=3.98。可見載荷試驗所占的樁間土的面積小于地基處理的樁間土面積。這樣，載荷試驗所確定的地基承載力必然偏大，為了準確的確定地基處理后的承載力，按0.85的系數進行修正，使之合乎于實際情況，其結果2∶8灰土樁承載力為 360 kPa，1∶1灰砂樁承載力為289 kPa。

設計地基處理后灰土擠密樁地基承載力特征值為240 kPa，經地基擠密處理后地基承載力均大于設計要求。工程竣工后經沉降觀測記錄反映，完全在規范允許范圍內。

4 施工中應值得注意的幾個問題

1)在擠密樁施工中由于機械振動危及周圍建筑物的現象是很有限的，對一般磚混結構幾乎沒有影響，例如施工的慶陽交警支隊辦公樓地基的處理，擠密樁距慶陽市交通局兩層磚混結構樓房縱墻不到3 m，擠密樁施工后對工程無任何影響。但對部分舊土坯建筑和簡易房屋有時會出現掉皮或墻體開裂現象，影響的因素不單純與距離有關。2)場地內外施工機械運行的道路應暢通無阻，施工前應做好場地平整工作，清理地上和地下的障礙物，以利于機械運行，保證施工質量和機械運行安全。3)擠密成孔施工時應防止漏孔或錯孔，在成孔后及時進行其施工質量檢查，認真做好記錄，當沉管成孔和拔管有困難時，在樁尖與樁管連接處可加設寬5 cm，厚1.2 cm左右環箍，能減輕沉管和拔管的困難。4)嚴格灰土的配合比，配合比應符合設計要求，成熟的石灰粉、土都應過篩，灰土應拌和均勻至顏色一致后，及時回填夯實，不宜隔日使用。5)樁孔填料的夯實，一定要認真負責，施工時可通過夯填試驗，確定合理的分次填料數量和夯擊次數，確保夯填質量。

[1] 馬小鋒.淺談軟土地基處理方法[J].山西建筑，2008，34(1):121-122.