灰土擠密樁法在處理濕陷性黃土地基中的應(yīng)用

鄒 忠

濕陷性黃土在我國(guó)分布很廣，主要分布在黃河中游。慶陽(yáng)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(yáng)市第一大原，也是我國(guó)最大最完整的一塊黃土高原，面積910 km2。該地區(qū)建筑物主要分布在地處董志原中部的慶陽(yáng)市區(qū)轄區(qū)內(nèi)。近年來(lái)，隨著城市建設(shè)和建筑業(yè)的迅速發(fā)展，一些體形大、層數(shù)多的高層建筑不斷涌現(xiàn)，這些工程的地基處理中，灰土擠密樁法主要應(yīng)用于該地區(qū)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(chǎng)地上工業(yè)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(qiáng)水穩(wěn)性和減小變形。近年來(lái)，隨著高層建筑的不斷增多，慶陽(yáng)市區(qū)建筑工程灰土擠密樁法處理地基得到了廣泛應(yīng)用。分析總結(jié)近年來(lái)在慶陽(yáng)市建筑工程中灰土擠密樁法處理濕陷性黃土地基的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，就進(jìn)一步提高灰土擠密樁法處理濕陷性黃土地基應(yīng)用的技術(shù)水平，淺談膚淺的認(rèn)識(shí)。

1 應(yīng)用灰土擠密樁地基的工程地質(zhì)條件

根據(jù)有關(guān)地質(zhì)報(bào)告提供的資料，該地區(qū)的黃土有4類(lèi):離石黃土、午城黃土、馬蘭黃土和近代黃土。前兩者稱(chēng)老黃土，一般不具濕陷性。馬蘭黃土又稱(chēng)更新世黃土，簡(jiǎn)稱(chēng)Q3。近代黃土又稱(chēng)全新世黃土，簡(jiǎn)稱(chēng)Q4。慶陽(yáng)市的黃土 Q3，Q4兩種均有，并多系Ⅱ級(jí)，Ⅲ級(jí)自重濕陷性黃土，所以地基處理工作是比較復(fù)雜的。

就工程地質(zhì)所提供的資料來(lái)看，慶陽(yáng)市的地表主要有兩類(lèi):

第一類(lèi)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(lèi)為河谷階地地形。有長(zhǎng)慶橋、慶城縣、鎮(zhèn)原縣等，河谷Ⅰ級(jí)階地，Ⅱ級(jí)階地，此兩級(jí)階地階面開(kāi)闊(由幾十米到幾百米)，延伸長(zhǎng)(從幾百米至幾千米)，地形平坦。地層構(gòu)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(yīng)范圍

1)基本特性。灰土擠密樁法的發(fā)展，具有我國(guó)自己的特點(diǎn)，其施工工藝比較簡(jiǎn)單。由于灰土具有一定的膠凝強(qiáng)度，樁體可分擔(dān)較多基礎(chǔ)荷載，同時(shí)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(chǔ)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(jīng)濟(jì)效果更好。

2)適應(yīng)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(jiàn)的碾壓或夯實(shí)方法，對(duì)土體沿豎向壓實(shí)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(duì)土體橫向擠密，并向樁孔內(nèi)填 2∶8或3∶7灰土，壓實(shí)和擠密的加固原理與技術(shù)效果基本相同，但灰土擠密樁地基一般無(wú)需開(kāi)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(duì)于施工場(chǎng)地狹窄、土方堆放困難的情況下，灰土擠密樁法處理地基優(yōu)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(yīng)用實(shí)例

3.1 概況

該工程建于20世紀(jì)90年代中期，為慶陽(yáng)市當(dāng)時(shí)最高的建筑。工程建筑面積6 500 m2，9層全框鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，擠密樁數(shù)量2 680根，直徑0.4 m，樁深9.6 m，采用打樁機(jī)械東風(fēng)W1-0.6A501型柴油打樁機(jī)2臺(tái)，錘重1.8 t，夯填機(jī) 6臺(tái)。

3.2 工程地質(zhì)條件

本工程位于慶陽(yáng)市市區(qū)中心，場(chǎng)地為Ⅱ級(jí)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(jìn)行地基處理，但由于場(chǎng)地局部地段地下水管線問(wèn)題，造成場(chǎng)地局部地段含水量超過(guò)24%，所以在施工中出現(xiàn)了縮樁，對(duì)這部分采取了 1∶1的砂灰樁進(jìn)行處理。工程采用大開(kāi)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(dòng)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(yàn)。樁身物理學(xué)試驗(yàn)可以說(shuō)明，2∶8灰土樁身強(qiáng)度大、無(wú)濕陷性、壓縮性較低、成樁效果較好。2)樁間土的檢驗(yàn)。采用擠密法進(jìn)行處理濕陷性黃土地基，不僅對(duì)樁身土有著嚴(yán)格的要求，而且對(duì)樁間土也要通過(guò)成孔側(cè)向擠密，使其消除濕陷性，降低壓縮性，增強(qiáng)其強(qiáng)度。從各項(xiàng)指標(biāo)來(lái)看，樁間土經(jīng)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(duì)樁間土進(jìn)行了無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，其結(jié)果樁間土的側(cè)限抗壓強(qiáng)度為180 kPa，與其承載力值比較接近。3)載荷試驗(yàn)情況。根據(jù)載荷試驗(yàn)結(jié)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(wěn)定時(shí)間為7 h，沉降量為1.459 1 cm，每小時(shí)的沉降差為0.009 57 cm，達(dá)到了相對(duì)穩(wěn)定的標(biāo)準(zhǔn)。

從場(chǎng)地地基處理的情況看，樁徑為400 mm樁中心距為0.85 m，經(jīng)計(jì)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(jiàn)載荷試驗(yàn)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(yàn)所確定的地基承載力必然偏大，為了準(zhǔn)確的確定地基處理后的承載力，按0.85的系數(shù)進(jìn)行修正，使之合乎于實(shí)際情況，其結(jié)果2∶8灰土樁承載力為 360 kPa，1∶1灰砂樁承載力為289 kPa。

設(shè)計(jì)地基處理后灰土擠密樁地基承載力特征值為240 kPa，經(jīng)地基擠密處理后地基承載力均大于設(shè)計(jì)要求。工程竣工后經(jīng)沉降觀測(cè)記錄反映，完全在規(guī)范允許范圍內(nèi)。

4 施工中應(yīng)值得注意的幾個(gè)問(wèn)題

1)在擠密樁施工中由于機(jī)械振動(dòng)危及周?chē)ㄖ锏默F(xiàn)象是很有限的，對(duì)一般磚混結(jié)構(gòu)幾乎沒(méi)有影響，例如施工的慶陽(yáng)交警支隊(duì)辦公樓地基的處理，擠密樁距慶陽(yáng)市交通局兩層磚混結(jié)構(gòu)樓房縱墻不到3 m，擠密樁施工后對(duì)工程無(wú)任何影響。但對(duì)部分舊土坯建筑和簡(jiǎn)易房屋有時(shí)會(huì)出現(xiàn)掉皮或墻體開(kāi)裂現(xiàn)象，影響的因素不單純與距離有關(guān)。2)場(chǎng)地內(nèi)外施工機(jī)械運(yùn)行的道路應(yīng)暢通無(wú)阻，施工前應(yīng)做好場(chǎng)地平整工作，清理地上和地下的障礙物，以利于機(jī)械運(yùn)行，保證施工質(zhì)量和機(jī)械運(yùn)行安全。3)擠密成孔施工時(shí)應(yīng)防止漏孔或錯(cuò)孔，在成孔后及時(shí)進(jìn)行其施工質(zhì)量檢查，認(rèn)真做好記錄，當(dāng)沉管成孔和拔管有困難時(shí)，在樁尖與樁管連接處可加設(shè)寬5 cm，厚1.2 cm左右環(huán)箍，能減輕沉管和拔管的困難。4)嚴(yán)格灰土的配合比，配合比應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求，成熟的石灰粉、土都應(yīng)過(guò)篩，灰土應(yīng)拌和均勻至顏色一致后，及時(shí)回填夯實(shí)，不宜隔日使用。5)樁孔填料的夯實(shí)，一定要認(rèn)真負(fù)責(zé)，施工時(shí)可通過(guò)夯填試驗(yàn)，確定合理的分次填料數(shù)量和夯擊次數(shù)，確保夯填質(zhì)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.