濕陷性黃土地基處理方式及工程實例

牛欣欣

(西安鐵路職業技術學院，西安 710600)

濕陷性黃土地基處理方式及工程實例

牛欣欣

(西安鐵路職業技術學院，西安 710600)

本文主要探討了濕陷性黃土地基處理的原則，提出了灰土墊層法、強夯法、灰土樁擠密法、化學加固法及樁基礎、預浸水法，并對其進行了詳細闡述，以保證建筑物的安全和正常使用。最后用實例說明了濕陷性黃土地基處理方法的應用。

黃土的特性；濕陷性黃土；地基；處理方法

我國濕陷性黃土的分布面積約占黃土分布面積的 60%，大部分分布在黃河中游地區。黃土在一定壓力作用下受水浸濕, 土結構迅速破壞而產生顯著附加下沉的稱為濕陷性黃土, 否則就稱為非濕陷性黃土。濕陷性黃土在其自重壓力下受水浸濕不發生濕陷的, 稱為非自重濕陷性黃土。在土的自重壓力下受水浸濕發生濕陷的稱為自重濕陷性黃土。當濕陷性黃土作為建筑地基時，浸水后在自重及外荷載作用下易發生顯著沉陷，從而引起建筑物不均勻沉降，是造成黃土地區地基發生事故的主要原因，如果不根據其特點采取相應的治理措施，就會造成工程事故。本文針對濕陷性黃土的工程特性，從實踐中加以總結，提出地基處理的相應方法，以供參考。

1 濕陷性黃土的特性

1.1 濕陷性黃土的顆粒組成

我國濕陷性黃土的顆粒主要為粉土顆粒,占總重量約50%～70%,而粉土顆粒中又以0.05%～0.01mm的粗粉土顆粒為多,占總重約40%～60%,小于0.005的粘土顆粒較少,占總重約14%～28%,大于0.1的細砂顆粒占總重在5%以內,基本上無大于0.25的中砂顆粒。

試驗研究表明,粗粉粒和砂粒在黃土結構中起骨架作用,由于在濕陷性黃土中砂粒含量很少,而且大部分砂粒不能直接接觸,能直接接觸的大多為粗粉粒。細粉粒通常依附在較大顆粒表面,特別是集聚在較大顆粒的接觸點處與膠體物質一起作為填充材料。膠結物的凝聚結晶作用被牢固的粘結著,故使濕陷性黃土具有較高的強度,而遇水時,水對各種膠結物的軟化作用,土的強度突然下降便產生濕陷。

1.2 土的濕度和密度

濕陷性黃土之所以在一定壓力下受水時產生顯著附加下沉,除上述在遇水時顆粒接觸點處膠結物的軟化作用外,還在于土的欠壓密狀態,干早氣候條件下,無論是風積或是坡積和洪積的黃土層,其蒸發影響深度大于大氣降水的影響深度,在其形成過程中,充分的壓力和適宜的濕度往往不能同時具備,導致土層的壓密欠佳。接近地表2～3米的土層,受大氣降水的影響,一般具有適宜壓密的濕度,但此時上覆土重很小,土層得不到充分的壓密,便形成了低濕度、高孔隙率的濕陷性黃土。濕陷性黃土在天然狀態下保持低濕和高孔隙率是其產生濕陷的充分條件。我國濕陷性黃土分布地區大部分年平均降雨量約在250～500，而蒸發量卻遠遠超過降雨量,因而濕陷性黃土的天然濕度一般在塑限含水量左右,或更低一些。

2 濕陷性黃土地基處理的原則

對于濕陷性黃土地基處理的方法選擇,除按照《建筑地基處理技術規范》執行外,還必須符合《濕陷性黃土地區建筑規范》的有關規定。首先了解建筑物的結構形式、基礎類型、使用功能及環境狀況,當建筑物地基的壓縮變形、濕陷變形或強度不能滿足設計要求時,根據不同場地土質條件和建筑物類別,確定在地基壓縮層或濕陷性土層內采取工程措施進行地基處理,處理范圍和處理后的標準要達到既滿足要求又經濟。了解本地區的地基處理經驗、施工條件以及其他地區類似場地上同類工程的地基處理經驗和使用情況等,根據結構類型、荷載大小及使用要求,結合地形地貌、地層結構、土質條件、地下水特征、環境情況和對臨近建筑物的影響等因素,初步選定幾種可供考慮的地基處理方案。

3 地基處理方法

① 土墊層法

灰土墊層法是先將基礎下的濕陷性黃土一部份或全部挖除,然后用素土或灰土分層夯實做成墊層,以便消除地基的部分或全部濕陷量,并可減小地基的壓縮變形,提高地基承載力。

② 夯法

強夯法又名動力固結法，是將很重的錘(一般100KN～400KN)從高處自由落下(一般為6m～40m)，給地基以沖擊能和振動。國外最大的夯擊能曾達到50MN·m。它適合加固從礫石到不飽和粘性土的各類地基土。強夯法不僅能提高地基的強度，降低其壓縮性，而且還能改善其抵抗液化的能力和消除黃土的濕陷性。

③ (或灰土)擠密樁法

此法通常用于處理非飽和的濕陷性黃土地基、雜填土地基和欠壓實的填土地基,其處理深度一般為5～10m,最大處理深度可達15m以上,處理后的地基承載力比地基處理前:土擠密樁可提高0.4～ 1.0倍;灰土擠密樁可提高2.0倍以上,其變形大大減小。

④ 學加固法

濕陷性黃土地區較常用的化學加固法,有硅化加固法和堿液加固法。硅化加固法一般通過打入的金屬灌注管網,在一定的壓力下將硅酸鈉(俗稱水玻璃)溶液注人土中或將硅酸鈉和抓化鈣兩種溶液先后輪番注入土中。

⑤ 基礎

樁基礎既不是天然地基，也不是人工地基，屬于基礎范疇，是將上部荷載傳遞給樁側和樁底端以下的土(或巖)層，采用挖、鉆孔等非擠土方法而成的樁，在成孔過程中將土排出孔外，樁孔周圍土的性質并無改善。但設置在濕陷性黃土場地上的樁基礎，樁周土受水浸濕后，樁側阻力大幅度減小，甚至消失，當樁周土產生自重濕陷時，樁側的正摩阻力迅速轉化為負摩阻力。

⑥ 浸水法

對于自重濕陷性黃土，可在施工前在建筑場地構筑小埝，圍成淺塘，向塘中注水并保持一定的水深，讓水充分浸入土中，使土產生自重濕陷。若土層很厚，可先在土層中鉆孔，填以粗砂和碎石形成砂井，然后在塘內放水浸泡，水深保持0.3m～0.5m。預浸水法要注意濕陷觀測，包括地層濕陷、地表變形觀測和耗水量變化觀測等內容。預浸水法處理地基方法簡單、投資低，但需要一定的浸水時間才能施工，而且因上部 4m～5m土體的自重小，不足以消除濕陷性，需采取其他處理措施。

4 濕陷性地基處理實例

4.1 工程概況及地質條件

寶雞第二發電廠位于陜西省寶雞市鳳翔縣石頭坡，是國家重點建設工程，總投資60億元，由四臺30萬KW氣輪發電機組組成的國家大型發電廠，該電廠建于千河左岸屬Ⅳ級自重濕陷性黃土地基上，濕陷厚度20m，屬大厚度濕陷性黃土，由于冷卻水塔地基要求較嚴，該自重濕陷性黃土遠不能滿足設計要求，需對冷卻水塔下20m內自重濕陷性黃土地基進行處理。

設計院和建設單位經過對多種地基處理方案在技術、質量、工期和造價等方面比較后，決定采用孔內深層強夯（DDC）技術對該地基進行處理。

4.2 地基處理的目的和要求

1、Ⅳ級自重濕陷性全部消除；2、處理后地基承載力fk≥250Kpa。

4.3 地基處理方法

1、采用孔內深層強夯（DDC）灰土樁；

2、成孔直徑φ400mm，平均成樁直徑φ600mm,樁深20m；3、樁體填料為灰土（白灰+施工現場廢棄土）。

4.4 處理效果

經建設單位委托第三方國家級檢測單位進行檢測，檢測結論為：Ⅳ級自重濕陷性全部消除，復合地基承載力fk≥250Kpa，滿足設計要求。

4.5 結論

專家們認為：寶雞第二發電廠的Ⅳ級自重濕陷性地基，在我國西部大面積濕陷性黃土地基中極具有代表性，如此厚（20m）自重濕陷性黃土全部消除濕陷，在質量、技術、工期及造價上是其它地基處理技術無法比擬的。

[1]鄭曉嬌; 張力佳; 王經．濕陷性黃土地基處理常用方案及工程實例 [J]．土工基礎，2013（5）

[2]張大利; 徐云博．某工程濕陷性黃土地基處理方案比選 [J]．四川建材，2012（4）

TU75

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1007-6344（2015）09-0277-01

牛欣欣（1983-）女，陜西西安人，工程碩士學位，西安鐵路職業技術學院土木工程系講師，研究方向：建筑工程技術教學研究。