灰土擠密樁在濕陷性黃土地基中的應用

楊秋生

1 概述

濕陷性黃土的孔隙比一般在1.0左右或更大，但由于在顆粒間具有較強的聯結作用，故在天然干燥的情況下可承受一定的荷重，承載力較高，變形量也較小。當黃土浸水后，在自重或一定荷載作用下，土的結構迅速破壞而產生顯著的附加下沉，以致其上的建筑物受損。為了保證濕陷性黃土地區建筑物的安全和正常使用，在絕大多數情況下都必須采取處理措施。這些措施包括地基處理措施、防水措施和結構措施。而消除地基的部分濕陷量或全部濕陷量，是從黃土的顆粒結構改變其大孔隙，消除濕陷性，以防止建筑物的不均勻沉降，確保安全。濕陷性黃土地基處理方法有墊層法、強夯法、土或灰土擠密法、預浸水法和孔內深層強夯法等。

灰土擠密樁是一種有效的濕陷性黃土地基處理方法，其加固機理為3∶7(2∶8)灰土在化學性能上具有氣硬性和水硬性。由于石灰內帶正電荷的鈣離子與帶負電荷的黏土顆粒相互吸附，形成膠體凝聚，并隨灰土期齡的增長，土體固化作用提高，使灰土的強度逐漸增大。在力學性能上，可擠密地基，提高地基承載力，消除濕陷性，減小沉降并使之均勻。

其主要工藝為:1)成孔:采用錘擊和沖搗成孔，主要從三方面來控制:a.孔徑的正負偏差不得大于±50 mm和±100 mm;b.孔深的偏差不得大于300 mm，保證加固深度;c.孔身的垂直度偏差不得大于1.5%，使夯錘能自由落下，防止沖壞孔壁，保證夯實質量，成孔時應遵循先外排后里排、同排內間隔1孔～2孔的原則。2)填料、夯實:成孔后即可填料夯實，填料和夯實的質量直接影響到地基擠密的效果，為此我們從兩個方面保證質量。首先嚴格把好填料質量關，填料采用生石灰塊和砂性土，拌和前將土料和生石灰過篩，土的粒徑不得大于15 mm，含水量以手捏剛能成團為準，生石灰塊的粒徑不得大于40 mm;灰土比例為2∶8(3∶7)，拌和均勻。其次保證夯實質量，填料拌好后立即回填夯實，每次回填深度不得超過300 mm，并夯打密實。

灰土擠密樁處理后的復合地基承載力更高且均勻，處理深度可達15 m，處理黃土濕陷性的效果較為理想，且工程量小，節約經費;人力施工，操作簡單，適合在交通不便、場地狹小的場地施工。因此灰土擠密樁法具有廣泛的應用。作為一種有效的地基處理方法，灰土擠密樁法的應用已較為常見。由此可見，通過現場測試研究灰土擠密樁法在消除濕陷性黃土地基的濕陷性、提高地基承載力、改善地基承載性狀以及加固機理和效果，具有一定的理論及實際意義。

2 灰土擠密樁技術在工程中的應用

山西某住宅樓地上19層，地下1層，剪力墻結構，筏板基礎，基底壓力350 kPa，基礎埋深4.5 m。擬建場地地貌單元屬黃土丘陵區。建筑場地類別為Ⅲ類，未見地下水。地基土對混凝土結構具弱腐蝕性、對鋼筋混凝土結構中的鋼筋具弱腐蝕性。工程樁樁長深度范圍內的地層情況概述如下:

擬建綜合服務樓采用筏板基礎，基礎埋深為4.5 m，第③層黃土狀粉質黏土以上土層承載力均較低，且具有濕陷性，不能滿足設計要求，采用夯實水泥土樁和灰土擠密樁復合地基。灰土擠密樁的參數為:樁徑400 mm，有效樁長10.0 m，等邊三角形布樁，樁的間距900 mm。設計要求消除灰土擠密樁樁長范圍內的地基土的濕陷性，樁間土的平均擠密系數不小于0.90，樁體的平均壓實系數不小于0.96。

3 試驗及結果分析

為了確定樁間土的濕陷性消除情況和樁間土的改善情況能否滿足工程要求，工程結束后進行了樁體及樁間土探井取樣試驗。

3.1 樁間土擠密效果

本次檢測工作按照隨機抽樣的原則，共布設取土探井4個。取樣探井布置在相鄰兩樁之間，進行樁間土濕陷性消除效果和常規物理力學性質試驗的取樣從樁頂標高下開始，每間隔1.0 m取樣一件，直至達到樁底，樁間土平均干密度的取樣自樁頂下起，每1.0 m不應少于2點(1組)，即樁孔外100 mm處1點，樁孔之間1/2處1點。

3.2 灰土樁樁體成樁質量檢驗

本次檢測工作隨機地對4根灰土樁進行抽檢，抽檢工作采取了灰土樁樁體的土試樣，測試樁體干密度數值的試樣采自樁頂中心處和距樁外緣50 mm處，采樣從樁頂下0.50 m處開始，有代表性的在同一深度處取試樣2件，在室內進行了灰土干密度的平行試驗，將樁頂中心處和距樁外緣50 mm處土樣的干密度取平均值作為該深度處的代表值。對每一根灰土樁將其樁長深度范圍內的干密度值進行平均后，取平均值作為該根樁的灰土干密度代表值，并與其2∶8灰土的最大干密度值進行對比，對樁體的壓實系數進行評價。

所取樁體土試樣送試驗室測定其含水量、密度、干密度，樁間土試樣除進行常規項目試驗外，還進行了濕陷性試驗，浸水壓力為200 kPa。另對現場所取的樁間土土樣進行了輕型標準擊實試驗，確定其最大干密度和最優含水量，本次檢測室內土工試驗均按GB/T 50123-1999土工試驗方法標準的有關要求進行操作和試驗。

檢測結果表明，經灰土擠密樁處理后，樁長處理深度范圍內地基土的濕陷系數和自重濕陷系數均小于0.015，地基土的濕陷性已得到消除。根據本次灰土干密度試驗的結果，對每一根灰土樁樁體的干密度值進行統計，灰土擠密樁的平均壓實系數為0.96，滿足設計要求。經統計地基處理后樁身長度范圍內地基土的干密度、壓縮模量等都較處理前有所提高，擠密效果明顯。

4 結語

灰土擠密樁法可以有效消除地基濕陷性、提高地基承載力和壓縮模量。值得注意的是，樁的承載力發揮程度因場地土的性質不同而異，主要與土的滲透系數有關。另外，灰土擠密樁法對承載力的提高尚有不足之處，有待進一步研究改進提高。

[1] GB 50025-2004，濕陷性黃土地區建筑規范[S].

[2] JGJ 79-2002，建筑地基處理技術規范[S].

[3] 陳希哲.土力學地基基礎[M].第3版.北京:清華大學出版社，2002.

[4] 陳方明.灰土擠密樁試驗研究[J].巖土工程界，2002(3):56-57.