磚渣擠淤法在地基處理中的應用

摘要：某工程場地處于輕微濕陷性黃土上，設計采用3:7灰土墊層換填法處理濕陷性黃土，由于墊層底部位于地下水位交接處，同時，基坑開挖后連續降雪，造成基底原土及回填土料含水率過大，形成橡皮土現象，為確保地基處理工作的工期和質量，在經過反復討論對比后，采用磚渣擠淤法處理橡皮土，從而確保了3:7灰土墊層的正常施工。

關鍵詞：磚渣擠淤法 地基處理 應用

1 場地的工程地質狀況

本工程場地地形較為平坦，地貌單元為沖洪積平原。基底所位于的土層具有輕微濕陷性。設計采用1m厚3：7灰土墊層換填法，灰土墊層底部土的工程特性見下表

本工程地下水位距灰土墊層底部約0.6-1m。在水位變化幅度內。

2 橡皮土的成因分析

2.1 橡皮土產生的機理

“橡皮土”是指因土含水量高于達到規定壓實度所需要的含水量而無法壓實的粘性土體。它往往具備以下特性：

①土體內含水量比壓實所需含水量要高，但比液限低，超出最佳含水量6～8%。

②外力擾動土體，使土體內的水分揉進土顆粒內，在密閉的固體空隙內將其封閉，不易排出。

③土體表面發生固結、半硬化，構成的土殼體較堅硬。

④能適度的承受荷載，若表層殼體的承載力超出作用荷載，則土體的變化不顯著。施工初期，橡皮土現象不會發生。施工過程中，壓力變化頻繁，加之水的注入，漸呈“橡皮土”，嚴重時發生液化。

2.2 橡皮土產生的原因

①受內因土的天然含水率過大和外因持續降雪的影響，土的含水率超過了土的最優含水率，已不適宜采用作為3：7灰土回填的條件。

②基底土處于毛細帶內，地下水位的升降變化使基底土無法排干毛細水，而在未采取任何中和毛細水措施的情況下，由于業主急于趕工，要求施工單位進行墊層回填，造成土層擾動。原有土的孔隙結構被破壞，土體內水、空氣無法排除，造成橡皮土。

3 方案的選擇和對比

常規處理橡皮土的方法是在出現橡皮土的區域內全部挖出，然后再回填灰土，但對于本工程并不適用。受業主委托，總包單位與業主、設計院、監理公司提出以下方案進行對比：

方案設計1

針對現場3:7灰土回填現狀及試驗報告依據，擬采用清底換填改良地基的處理方法，地基晾曬12小時后，清表碾壓，換填50cm厚孔隙比及強度較為優良的磚渣與土混合均勻后，采用18t振動碾壓機進行碾壓，碾壓后，如局部部位達不到補強效果，可進行局部加厚二次回填碾壓磚渣，確保達到補強效果。補強完畢后，及時申請各相關單位進行查驗檢測，合格后，及時進行3:7灰土上方碾壓。

方案設計2

將橡皮土清除，刮平機整平后表面鋪灰（15Kg/m2），穩壓、刮平再重壓，測定含水率，滿足最優含水率后再填灰土。

方案設計3

底土深翻30cm，整平、晾曬24小時后，測定含水率，滿足最優含水率后再填灰土。

方案設計4

將目前出現橡皮土的部位全部挖除，換填30cm級配砂石墊層，然后再填灰土。

針對方案2，其指導思想是采用石灰對水進行中和，但基地土含水率無法減低的條件下摻灰，實際上起不到中和含水率的要求，只是加厚了灰土墊層厚度。若要采用石灰，則必須用生石灰回填，且要待石灰與土中水分充分發生化學反應后再碾壓，既拖延了時間，同回填磚渣相比費用也高。

方案3實際上是破壞現有橡皮土結構，通過自然干躁法使其達最優含水率，但對于處于地下水變化范圍內的基土，該方案可操作性不強。可能造成無法自然干燥地基土而使處理失敗，拖延工期。

方案4能解決中和含水率的問題，但級配砂石墊層與上層的灰土墊層不能有效地協調地基變形，將改變基礎的結構形式，使問題處理復雜化。

綜上，我們最終選用磚渣回填方式并進行了試壓，經現場試壓，能起到中和含水率、保護地基土不受擾動的效果，在回填磚渣過程中，也未有新的橡皮土現象的產生。在此，對此法命名為磚渣擠淤法。

4 磚渣擠淤法基本原理

通過以上分析及工程實踐，磚渣擠淤法的基本原理如下：

4.1 利用高孔隙率的磚渣，重構毛細帶。使地基土內含水率減低從而達到壓實效果。

在地下水位上升時，由于粘土滲透系數低，水分在土面晾曬的情況下散發緩慢，若用薄膜覆蓋，不能有效降低地基土內的含水率；在地下水位下降時不能排除土內大量的懸著毛細水。由于平行于土的層面方向的滲透能力大于垂直于土層面方向。采用磚渣等大孔材料后，基土內的水分向磚內滲流，從而起到中和地基土含水率的作用。

4.2 由于磚渣中和了土內的水分，再碾壓土與磚渣混合料時土體與磚渣均能有效擠密，從而形成一道硬殼層使下層土不再受擾動。

5 磚渣擠淤法施工控制要點

5.1 材料要求：選用磚廠新出磚的下腳料，強度不低于200Kgf/cm，吸水率不超過15%~25%。

5.2 施工設備要求：根據地質報告的地基承載力限制，選用小型施工機械，在實施中，我們用了0.3m3小型挖土機、和農用車運料，采用非震動的光輪壓路機碾壓。

5.3 工藝流程：基坑晾曬、清表→換填≥30cm厚磚渣→靜壓→

局部二次換填補強→見證交檢→3:7灰土回填、碾壓。

5.4 施工要點：

①基底晾曬、清表

在基底晾曬過程中，確認基底表土能上重載機械且不粘泥后，及時上推土機進行清表，將基底土面約30cm左右的表土進行揭除并運離施工現場。

②換填30cm厚磚渣及靜壓

完成基坑清表后，及時組織孔隙比及強度較為優良的磚渣。進場修緝入坑便道并回填，回填過程中應先近后遠推進法進行回填，回填完畢后，采用18t振動碾進場進行渣面靜壓，靜壓以三遍為宜。

③局部二次換填及補強

30cm厚磚渣回填碾壓完畢后，18t振動碾進行弱振試車，如局部部位發現較大沉降或翻層，應進行局部二次補強，繼續回填磚渣，直到基底不發生沉降、翻層為止。

④見證交檢

在磚渣換填補強完畢后，及時組織相關單位進行見證交檢，驗證換填質量。

⑤換填碾壓過程中，嚴禁重型機械反復碾壓；

⑥施工過程中若遇雨雪天氣，現場應全部覆蓋，待雨雪過后及時進行灰土回填及基礎施工。

6 處理結果

通過大面積回填，目前，磚渣擠淤法已在本工程取得成功，已進行灰土回填工作，灰土墊層施工順利進行。

7 經驗總結

通過對該工程橡皮土處理的實踐，我們得出以下經驗：

7.1 設計采用墊層法處理地基時，必須根據工程地質勘察報告分析墊層底原土層的工程性質，結合具體土情給定處理方法，保證人工地基底部質量，保證與人工地基接觸的基土不受擾動。

7.2 水對人工地基施工是否順利進行具有重要作用，各類換填墊層法施工前必須確定底土及填料的最優含水率。從而順利開展施工，而對于處于地下水位邊緣的粘土層在施工前猶為重要，否則將會造成橡皮土的產生。

7.3 對于處于地下水位邊緣的粘土層地基土產生的橡皮土現象，僅靠簡單的挖出和補強回填不但不能解決問題，還可能造成更深范圍的土產生橡皮土或被擾動。而如何中和土體天然含水率是解決這類問題的根本途徑。磚渣來源廣泛，價格較低廉，吸水性能較好，不失為解決這類問題的有效辦法。

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