紅河油田濕陷性黃土的地基處理

中國石化河南石油工程設計有限公司

紅河油田濕陷性黃土的地基處理

黃錦珍中國石化河南石油工程設計有限公司

根據建筑物的結構、荷載、規模等特點以及地區建筑經驗分析比較，對乙類建筑物建議采用灰土擠密樁整片處理，處理厚度需達到地面以下14.70m，工程實踐證明，復合地基承載力特征值可達200 kPa。對于丙類建筑可采用灰土擠密樁法進行處理，樁頂標高以上應設置300～500mm厚的灰土墊層，壓實系數不應小于0.95。根據地基土特性和建筑物特點，從技術、經濟、適用的角度，對地基處理方法進行對比分析研究，最終得出結論，灰土擠密樁法和墊層法較為適宜。

紅河油田；濕陷性黃土；地基處理；樁基礎；灰土擠密樁法；墊層法

紅河油田特定的地理位置及氣候條件，形成了較厚的濕陷性黃土，主要為自重濕陷性黃土，在上覆土自重壓力作用下，受水浸濕后結構迅速破壞而發生顯著附加下沉，致使建筑物發生嚴重變形，破壞性極大，危害嚴重。紅河油田天然地基不能保證建筑物的安全與正常使用，應進行地基的加固處理，改變其物理力學性質或換填性能穩定、強度較高的材料，消除濕陷性，提高承載力，使變形和強度均滿足設計要求。地基處理應根據以下特點進行處理：①黃土的濕陷類型、濕陷等級、承載能力、壓縮性、均勻性等土質條件；②建筑物的重要性、結構荷載、地基浸水的可能性，對不均勻沉降的適應能力和要求；③根據當地的施工條件、施工經驗選擇不同的地基處理方法。

1 土(灰土)墊層法

將基底下需處理的濕陷性黃土挖去，用基坑內的黃土或灰土（體積比2∶8或3∶7）在最優含水量狀態下分層回填夯（壓）實至設計標高。當以消除濕陷性為目的時，宜采用土墊層，同時要求提高土的承載力，宜采用灰土墊層。

墊層法有利于土中應力的擴散，增強地基的穩定性，阻止基底下土側向擠出，從而減小或消除地基的濕陷變形，防止水從室內外滲入地基，保護整個建筑物范圍內下部未經處理的濕陷性黃土層不致受水浸濕，具有隔水效果。平面上分局部和整片處理兩種，如果基礎寬度較大，地基受水浸濕的可能性也較大，需要全部消除地基的濕陷性，宜采用整片灰土墊層。整片墊層超出外墻基礎外緣寬度不應小于其厚度的一半，并不得小于2m，如寬度太小，地基受水浸濕后不能有效地防止土的側向擠出，濕陷變形仍然較大。

墊層質量由壓實系數控制，墊層厚度小于等于3m時，壓實系數不應小于0.95；墊層厚度大于3m時，超過3m的部分壓實系數不應小于0.97。實踐證明，施工質量符合工程要求，可降低土的滲透性，消除基礎底面下1～3m土層的濕陷性，減少地基壓縮性，提高地基承載力。經土(灰土)墊層處理后的地基，尚應采取結構措施和檢漏防水措施。

2 灰土（土）擠密樁法

灰土（土）擠密樁適用于加固地下水以上的濕陷性黃土地基。利用沖擊、沉管、夯擴或爆擴等方法，在土中成樁孔，然后填入素土（或灰土）分層夯實而成。在成孔和夯實過程中，原處于樁孔部位的土全部擠入周圍土層中，使樁周一定范圍內的土得到擠密，從而消除土的濕陷性并提高承載力。

灰土（土）擠密樁是一種柔性樁，上部荷載由樁和樁間土共同承擔，形成復合地基。通過樁往下傳遞時應力要擴散，而且比天然地基擴散得更快，在加固深度以下，附加應力將大大減少。灰土（土）擠密樁的加固處理效果與樁距、處理的土層厚度和寬度有關。當處理寬度不足時，可能使基礎產生較大的下沉，甚至喪失穩定性。局部處理時，在自重濕陷性黃土場地，如要求加固后地基土的濕陷性完全消除，則處理寬度要超過基礎寬度兩邊各0.75倍，不小于1m。當整片處理時，每邊超出建筑物外墻基礎外緣的寬度，宜大于處理厚度的一半，且不應小于2m，處理厚度一般為3～15m。

灰土（土）擠密樁質量由樁間土的擠密系數控制，對甲、乙類建筑物不宜小于0.88，對其他建筑物不宜小于0.84。當利用擠密樁處理時，在基底下宜設置0.5 m厚的灰土（土）墊層。根據施工經驗，當樁身灰土壓實系數不小于0.97，樁間土的平均擠密系數不小于0.93。樁頂標高以上灰土墊層小于3.0m時，壓實系數不小于0.95；大于3.0m時，其超過3.0m的部分壓實系數不小于0.97，復合地基承載力特征值可達200 kPa。

施工時應注意施工順序，局部處理時宜從外向里，整片處理時隔排跳打。孔底應夯實，當地基土的含水量≥24%，飽和度＞65%時不宜打孔。紅河油田地基土含水量為16.24%～19.31%，飽和度為46.3%～63.02%，故較為適用。

3 樁基礎

當地基處理不能滿足設計要求，或對整體傾斜有嚴格要求，或主要受水平力和上拔力作用的建筑宜采用樁基礎。在自重濕陷性黃土場地，樁應穿透濕陷性黃土層，樁底端支承在可靠的持力層中，地基受水浸濕后能保證建筑物的安全。

樁基礎一般采用打入樁、靜壓樁、鉆孔或人工挖孔灌注樁以及沉管灌注樁等，使用較多的為鉆孔（或人工挖孔）灌注樁、靜壓樁以及沉管灌注樁。

場地地基土古土壤層底部含有鈣質結核，若采用預制樁時，可能會發生沉樁困難，故不宜選用。建議采用鉆孔灌注樁，樁端穿透濕陷性黃土層，進入古土壤或離石黃土層。

工程實踐證明，自重濕陷性黃土地基中，樁基多出現負摩擦力，負摩擦力就是浸水后，土的下沉速率大于樁的下沉速率，土對樁側表面產生向下作用的摩擦力。單樁豎向承載力計算時應考慮樁側的負摩擦力影響。樁基施工工藝復雜，處理費用較高，一般建筑物不宜采用。

4 結論及建議

紅河油田建筑物少部分屬乙類建筑，主要為丙類建筑，部分屬丁類建筑。根據建筑物的結構、荷載、規模等特點以及地區建筑經驗分析比較，對乙類建筑物建議采用灰土擠密樁整片處理，處理厚度需達到地面以下14.70m，工程實踐證明，復合地基承載力特征值可達200 kPa。

對于丙類建筑可采用灰土擠密樁法進行處理，樁頂標高以上應設置300～500mm厚的灰土墊層，壓實系數不應小于0.95。樁體的壓實系數不應小于0.97。灰土擠密樁達到地面以下9.70m，即可滿足下部未處理土層的剩余濕陷量不大于200 mm的要求。對于丁類建筑物建議采用灰土墊層法，當壓實系數不小于0.97時，換填厚度1.00～3.00m，灰土墊層的承載力特征值可達200 kPa。經灰土墊層處理地基后，尚應采取結構措施和基本防水措施；也可不進行地基處理，但應采取結構措施和檢漏防水措施。

根據地基土特性和建筑物特點，從技術、經濟、適用的角度，對地基處理方法進行對比分析研究，最終得出繩索論，灰土擠密樁法和墊層法較為適宜。

（欄目主持 焦曉梅）

10.3969/j.issn.1006-6896.2015.1.050