濕陷性黃土地基幾種有效處理方法

何民生 陳越

摘要：濕陷性黃土地基處理中，常采用的地基處理形式有換土墊層法、重錘表層夯實及強夯置換法、擠密灰土樁等，提出各不同方法的適用范圍及應注意的問題。

關鍵詞： 濕陷性黃土 處理方法 灰土擠密樁 地基承載力

1、濕陷性黃土地基幾種有效處理方法

1.1、墊層法

墊層法是先將基礎下的濕陷性黃土一部分或全部挖除，然后用素土或灰土分層夯實，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，可將其分為局部墊層和整片墊層。

1.1.1、局部土墊層的處理寬度超出基礎底邊的寬度較小，地基處理后，地面水及管道漏水仍可能從墊層側向滲入下部未處理的濕陷性土層而引起濕陷，因此，設置局部墊層不考慮起防水、隔水作用，地基受水浸濕可能性大及有防滲要求的建筑物，不得采用局部土墊層處理地基。

1.1.2、整片墊層的平面處理范圍，每邊超出建筑物外墻基礎外緣的寬度，不應小于墊層的厚度，即并不應小于2m。

1.1.3、在地下水位不可能上升的自重濕陷性黃土場地，當未消除地基的全部濕陷量時，對地基受水浸濕可能性大或有嚴格防水要求的建筑物，采用整片土墊層處理地基較為適宜。但地下水位有可能上升的自重濕陷性黃土場地，應考慮水位上升后，對下部未處理的濕陷性土層引起濕陷的可能性。

1.2、強夯法

重錘表層夯實適用于處理飽和度不大于60%的濕陷性黃土地基。一般采用2.5～3.0t的重錘，落距4.0～4.5m，可消除基底以下1.2～1.8m黃土層的濕陷性。在夯實層的范圍內，土的物理、力學性質獲得顯著改善，平均干密度明顯增大，壓縮性降低，濕陷性消除，透水性減弱，承載力提高。非自重濕陷性黃土地基，其濕陷起始壓力較大，當用重錘處理部分濕陷性黃土層后，可減少甚至消除黃土地基的濕陷變形。

強夯法加固地基機理一般認為，是將一定重量的重錘以一定落距給予地基以沖擊和振動，從而達到增大壓實度，改善土的振動液化條件，消除濕陷性黃土的濕陷性等目的。強夯加固過程是瞬時對地基土體施加一個巨大的沖擊能量，使土體發生一系列的物理變化，如土體結構的破壞或排水固結、壓密以及觸變恢復等過程。

1.3、擠密樁法

擠密樁法適用于處理地下水位以上的濕陷性黃土地基，先按設計方案在基礎平面位置布置樁孔并成孔，然后將備好的素土（粉質粘土或粉土）或灰土在最優含水量下分層填入樁孔內，并分層夯（搗）實至設計標高止。通過成孔或樁體夯實過程中的橫向擠壓作用，使樁間土得以擠密，從而形成復合地基。

灰土擠密樁和土樁地基一般適用于地下水位以上含水量14%～22%的濕陷性黃土和人工黃土，處理深度可達5～15米。灰土擠密樁是利用錘擊打入或振動沉管的方法在土中形成樁孔，然后在樁孔中分層填入素土或灰土等填充料，在成孔和夯實填料的過程中，原來處于樁孔部位的土全部被擠入周圍土體，通過這一擠密過程，從而徹底改變土層的濕陷性質并提高其承載力。其主要作用機理分兩部分：

（一）機械打樁成孔橫向加密土層，改善土體物理力學性能

在土中擠壓成孔時，樁孔內原有土被強制側向擠出，使樁周一定范圍內土層受到擠壓，擾動和重塑，使樁周土孔隙比減小，土中氣體溢出，從而增加土體密實程度，降低土壓縮性，提高土體承載能力。

（二）灰土樁與樁間擠密土合成復合地基

上部荷載通過它傳遞時，由于它們能互相適應變形，因此能有效而均勻地擴散應力，地基應力擴散得很快，在加固深度以下附加應力已大為衰減，無需堅實的下臥層。

樁徑宜為300～450mm，并可根據所選用的成孔設備或成孔方法確定；

樁距可為樁徑的2.0～2.5倍；

樁頂標高以上應設置300～500mm厚的2：8灰土，其壓實系數不小于0.95；

灰土擠密樁和土擠密樁復合地基承載力特征值：《建筑地基處理技術規范》JGJ79-2002規定應通過現場單樁或多樁復合地基載荷試驗確定。初步設計當無試驗資料時，可按當地經驗確定，但對灰土擠密樁復合地基的承載力特征值，不宜大于處理前的2倍，并不大于250kpa；對于土擠密樁復合地基承載力特征值，不宜大于處理前的1.4倍，并不宜大于180kpa。

用靜載荷試驗可測定單樁和樁間土的承載力，也可測定單樁復合地基或多樁復合地基承載力。處理后復合地基的載荷試驗，應按《建筑地基處理技術規范》JGJ79-2202中附錄A的要求進行。

對高層建筑或更重要的建筑工程，應盡量通過載荷試驗確定處理后復合地基承載力特征值和變形模量，這樣不僅安全可靠，而且還不受規范中承載力特征值的限制，拓寬土擠密樁、灰土擠密樁地基的使用范圍。

1.4、樁基礎

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。因此，在濕陷性黃土場地上，不允許采用摩擦型樁，設計樁基礎除樁身強度必須滿足要求外，還應根據場地工程地質條件，采用穿透濕陷性黃土層的端承型樁（包括端承樁和摩擦端承樁），其樁底端以下的受力層：在非自重濕陷性黃土場地，必須是壓縮性較低的非濕陷性土（巖）層；在自重濕陷性黃土場地，必須是可靠的持力層。這樣，當樁周的土受水浸濕，樁側的正摩阻力一旦轉化為負摩阻力時，便可由端承型樁的下部非濕陷性土（巖）層所承受，并可滿足設計要求，以保證建筑物的安全與正常使用，在實際應用中常采用素土擠密樁消除黃土部分濕陷量，再采用樁基礎提高承載力。

2、工程實例（灰土樁處理濕陷性黃土地基的應用實例）

2.1、工程概況及處理方案

某工程地基處理采用灰土擠密樁，加固處理面積為1705.39m2，處理深度6.0m，處理深度范圍內的地層⑵、⑶、⑷層分別為黃土狀土及黃土。該場地屬于自重濕陷場地，地基濕陷等級為Ⅱ級（中等）

2.2、設計要求

采用灰土擠密樁（DDC樁）復合地基，樁徑0.40m，有效樁長6.0m，樁距為0.90m，排距0.78m，呈等邊三角形布置，地基處理目的是改善地基均勻性，消除地基濕陷性，提高地基承載力。設計要求灰土擠密樁（DDC樁）復合地基承載力特征值fspk≥200kPa。擠密后樁間土平均擠密系數不小于0.93，樁體灰土壓實系數不小于0.97。

2.3、灰土擠密樁加固機理

2.3.1、成孔擠密作用

由于灰土樁的施工采用的是震動沉管樁成孔，對樁間土產生擠密作用，從而可部分消除地基土的濕陷性。

2.3.2、結晶作用

樁身周圍的多余的Ca（OH）2吸收樁

間土的水分，絕大部分飽和的Ca（OH）2自

行結晶，形成熟石灰結晶，提高復合地基的抗剪強度

3、結束語

本文主要介紹濕陷性黃土幾種有效的處理方法，以實例驗證擠密樁法在工程實際中的應用。從施工檢測效果來看，該工程采用灰土擠密樁處理地基，消除了地基土濕陷性，由于材料造價低廉，施工工藝簡便，在處理地基土濕陷性方便有著比較大的市場和競爭力。

參考文獻

[1] 羅宇生，濕陷性黃土地基處理，中國建筑工業出版社，2008。

[2]馮志焱，濕陷性黃土地基，科學出版社，2009。

[3]龔曉南，地基處理手冊（第三版），中國建筑工業出版社，2008。