濕陷性黃土地區(qū)灰土墊層質(zhì)量問(wèn)題研究

沈大慶 張慧海 于清樺

（機(jī)械工業(yè)勘查設(shè)計(jì)研究院有限公司 陜西西安 710043）

引言

灰土墊層是濕陷性黃土地區(qū)使用最早和最廣泛的地基處理方法之一[1]，采用灰土墊層不僅可改善黃土地基的受力狀況，更重要的是它有較好的抗水防滲能力，是抵御濕陷性黃土地基濕陷變形的良好措施[2]，因而得到了廣泛、普遍的應(yīng)用，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，在陜西省近5年的建筑工程中，有將近1/3使用或聯(lián)合使用了灰土墊層，因此其施工中的質(zhì)量控制對(duì)這一地區(qū)的工程建設(shè)有著重要的意義。本文通過(guò)工程實(shí)例闡述了灰土墊層施工選材和施工環(huán)節(jié)控制的重要性。

1 項(xiàng)目概況

該建筑為主體一層、局部?jī)蓪拥匿摻Y(jié)構(gòu)工業(yè)廠房，地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)等級(jí)為丙級(jí)。地基處理采用3：7灰土墊層，墊層厚度為1.0m，分6匹分層虛鋪，壓路機(jī)碾壓而成，獨(dú)立基礎(chǔ)按條帶通長(zhǎng)處理，基礎(chǔ)邊緣外放1.0m和1.3m。頂面標(biāo)高為-2.0m，總處理面積約為4700m2。

灰土墊層施工完畢13d（此時(shí)大部分混凝土筏板已做好）后場(chǎng)地東邊開始開裂，第14d開始下雨，第17d場(chǎng)地出現(xiàn)多處開裂，第18d后出現(xiàn)較多開裂，并伴有不均勻隆起（圖1），最大高差可達(dá)50mm。開裂處0.10m下有棗樣大的石灰塊（見圖2）。工程被迫停工。

圖1 已完工筏板被頂起

圖2 墊層隆起部位下挖出的灰塊

2 場(chǎng)地土工程地質(zhì)概況

根據(jù)本場(chǎng)地巖土工程勘察報(bào)告，本場(chǎng)地地貌單元屬灃河Ⅰ級(jí)階地，為非自重濕陷性黃土場(chǎng)地，地基濕陷性等級(jí)為Ⅰ級(jí)（輕微）。勘察期間，實(shí)測(cè)本場(chǎng)地地下水位埋深為9.00～10.40m，相應(yīng)高程403.72～405.65m，屬潛水類型，地下水位年變化幅度約為2m。場(chǎng)地地層結(jié)構(gòu)、巖性描述及土的物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)見表1。

表1 場(chǎng)地地層結(jié)構(gòu)、巖性描述及土的物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)

3 質(zhì)量事故原因分析

根據(jù)本場(chǎng)地灰土墊層地基檢測(cè)報(bào)告：本工程3：7灰土墊層壓實(shí)系數(shù)平均值為0.97，極差0.07，達(dá)到設(shè)計(jì)要求并且均勻性較好。造成隆起的主要原因?yàn)椋?/p>

（1）石灰材質(zhì)較差。據(jù)建設(shè)方、施工方及監(jiān)理反映，工地所用石灰由當(dāng)?shù)卮迕窆?yīng)，為散裝灰，石灰中含不少雜質(zhì)且色澤不太均勻。

（2）石灰施工前未過(guò)篩。根據(jù)規(guī)范要求，石灰宜選用新鮮消石灰，其最大粒徑不得大于5mm[3]。由于施工隊(duì)伍質(zhì)量意識(shí)淡漠且監(jiān)管力度不足，石灰在使用前未過(guò)篩，最大直徑約15mm的石灰塊直接與土進(jìn)行拌合，導(dǎo)致已完成的灰土墊層遇水隆起的罪魁禍?zhǔn)拙褪俏礋傅纳覉F(tuán)，施工前倘若按要求過(guò)篩取掉生灰團(tuán)的話，就算小顆粒灰粉中仍有未燒透的灰，其遇水后的膨脹力也比灰團(tuán)遇水后的膨脹力小很多，膨脹應(yīng)力也沒(méi)這么集中，破壞作用會(huì)小很多甚至忽略不計(jì)。

（3）所用石灰未燒透。所用散裝灰由村民供應(yīng)，未經(jīng)過(guò)檢驗(yàn)就直接在施工中使用，相當(dāng)一部分灰未燒透且為團(tuán)塊狀，這樣拌合后灰團(tuán)很難及時(shí)鈣化。未鈣化的灰團(tuán)遇雨水后吸水膨脹，已密實(shí)的墊層在膨脹力的作用下隆起破壞。

（4）灰土拌合不均勻。事故出現(xiàn)后挖開部分隆起比較明顯的部位，發(fā)現(xiàn)這些部位灰團(tuán)大都比較集中，這樣灰團(tuán)多的地方遇水后膨脹力大，灰團(tuán)少的地方遇水后膨脹力小，從而引起不均勻的膨脹隆起。

4 處理措施及效果

4.1 處理措施

事故發(fā)現(xiàn)后，建設(shè)方立即召集勘察、設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)理、檢測(cè)等多方專家進(jìn)行論證。各方論證后給出如下處理意見：

（1）對(duì)全場(chǎng)地進(jìn)行標(biāo)高監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)部位不僅包括隆起的墊層頂面，還包括隆起的筏板頂面，通過(guò)一段時(shí)間的持續(xù)觀測(cè)，看隆起是否進(jìn)一步發(fā)展，發(fā)展到什么程度。

（2）觀測(cè)結(jié)束后，對(duì)隆起部位進(jìn)行開挖，觀察隆起最大影響深度，本著經(jīng)濟(jì)與安全兼顧的原則，盡量避免墊層全部挖掉，而是開挖影響深度范圍內(nèi)的墊層，然后換用合格的袋裝灰配成3：7灰土重新壓實(shí)。

（3）換填墊層應(yīng)進(jìn)行干密度跟蹤檢測(cè)，壓實(shí)系數(shù)達(dá)到設(shè)計(jì)要求后方可鋪設(shè)下一層，全部換填完成后選有代表性的位置進(jìn)行靜載試驗(yàn)。

（4）處理后基礎(chǔ)要提高防水等級(jí)，避免下部未處理厚度范圍墊層遇水后發(fā)生同樣問(wèn)題。

4.2 處理效果

專家論證會(huì)后，通過(guò)15天的觀測(cè)（采用全站儀進(jìn)行的，期間下過(guò)四天中雨），隆起現(xiàn)象進(jìn)一步發(fā)展了8mm后基本停止。通過(guò)開挖發(fā)現(xiàn)，第六層灰土墊層基本均在影響深度范圍內(nèi)，第五層部分在影響深度范圍內(nèi)，安全起見，采用換填第五、第六層墊層的處理方法。

每換填一層均進(jìn)行干密度跟蹤檢測(cè)，壓實(shí)系數(shù)達(dá)到設(shè)計(jì)要求后再鋪設(shè)另一層，全部處理完畢后，選取了有代表性的6個(gè)點(diǎn)（S1～S3三個(gè)點(diǎn)在原隆起比較明顯部位，S4～S6三個(gè)點(diǎn)在幾乎沒(méi)什么隆起的部位）進(jìn)行了靜載荷試驗(yàn)，S1～S3最終沉降在3.38～4.33mm之間，S4～S6最終沉降在3.55～4.30mm之間，由此可見隆起部位靜載點(diǎn)與未隆起部位靜載點(diǎn)最終沉降無(wú)明顯差別，結(jié)果比較理想。

基礎(chǔ)全部做完后進(jìn)行了嚴(yán)格的防水手段，防水范圍擴(kuò)展到基礎(chǔ)外線3m范圍。

截止到2018年3月，本廠房已經(jīng)投入使用近7年，至今未發(fā)現(xiàn)不良情況，由此可見對(duì)于問(wèn)題灰土墊層的處理效果比較理想。

5 結(jié)語(yǔ)

灰土墊層處理濕陷性黃土地基是一種以土治土，原位處理地基的辦法[4]，其使用普遍且原理看似簡(jiǎn)單，施工質(zhì)量容易受忽視。通過(guò)本工程可以看出，灰土墊層施工工藝和施工控制遠(yuǎn)不像人們想象的那么簡(jiǎn)單，影響其質(zhì)量的因素較多，我認(rèn)為應(yīng)從以下幾個(gè)方面對(duì)工程質(zhì)量加強(qiáng)把控：

（1）灰土墊層中石灰的質(zhì)量好壞直接決定了灰土墊層的穩(wěn)定性和耐久性，因此施工中必須嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)，嚴(yán)禁不合格石灰進(jìn)入施工場(chǎng)地，從源頭上把好質(zhì)量關(guān)。

（2）工程中監(jiān)理、建設(shè)單位要加強(qiáng)工程管理，從管理層面上設(shè)置好質(zhì)量安全防線。

（3）工程技術(shù)人員要做好本職工作，對(duì)灰的質(zhì)量、配比等各個(gè)環(huán)節(jié)都要嚴(yán)格控制，把質(zhì)量安全當(dāng)作生命線。