試論濕陷性黃土地區高層建筑地基處理措施

高明明 李萌

摘 要：隨著國民經濟的快速增長，建筑工程行業作為國民經濟的重要支撐，其行業的發展對國民經濟的增長起著決定性的作用。地基施工作為建筑工程施工重要組成部分，其施工技術水平高低對建筑工程質量的提升具有重要意義。灰土擠密樁作為濕陷性黃土地基的有效處理措施，具有簡便、經濟、快速等特點，在工程建設施工中得到了廣泛應用。為此，本文在充分了解濕陷性黃土特性的基礎上，結合具體工程案例，通過灰土擠密樁對濕陷性黃土地區高層建筑地基處理相關內容進行了分析與探究。

關鍵詞：濕陷性黃土；高層建筑；灰土擠密樁

1 濕陷性黃土的特性

1）濕陷性。當黃土受到自然地表水的侵蝕時，黃土中的易溶鹽類溶解，會破壞顆粒間的膠合作用力，從而導致土粒懸浮于水中。當再次沉積時，土粒碰到已沉積的土粒，因兩者之間的相互引力大于其重力，土粒會在最初的位置上停留，不再出現下沉現象，從而形成蜂窩狀結構，這為水的進一步侵蝕提供了條件，空隙間通過連通和擴展，會導致大孔隙和陷穴的出現。經過外荷載作用，會破壞土體結構，這樣會造成大量、劇烈變形現象的發生，大大降低了土體結構的強度，從而產生濕陷性。

2）直立性。濕陷性黃土在天然含水量的狀態下具有強度高和壓縮性小的特征，可以將垂直邊支撐起，天然陡壁多呈近90°的邊坡。因此，濕陷性黃土具有直立性的特征。

3）膨縮性。當濕陷性黃土遇到水時，會產生膨脹現象，而干燥后會產生收縮現象，通過多次反復作用，會導致裂紋的形成，然后剝落，這樣會對地基的穩定性產生嚴重地影響。

4）崩解性。當濕陷性黃土浸入水中時，會很快產生崩解現象，這對地基的強度和穩定性會產生較大的影響。

5）難壓實。當濕陷性黃土的最大干密度和最佳含水量較高時，就會難以滿足碾壓密實要求的條件。

6）受含水量影響較大。濕陷性黃土受含水量的影響較敏感。當含水量較小時，易于產生揚塵現象。當含水量大于最佳含水量時，易于產生翻漿現象，而適宜壓實的含水量為最佳含水量的+0.5～-2%。

2 工程概況

本文以某建筑工程為例，該工程為高層住宅樓，地下一層作為停車場，總建筑面積為8856.33㎡。在施工以前，設計人員通過實地勘察，得知該區域屬于濕陷性黃土地基，地基的抗變形和強度性能無法滿足建筑物的實際需求。通過科學論證后，設計出灰土擠密樁復合地基處理方案，設計樁長4.5m，樁中心距1200mm，邊緣超出2m作為每邊處理寬度，按照正方形布置灰土擠密樁，預計需要布置4900根左右。通過調查分析得知地層為以下結構：第一層含有次生姜石、磚末植物根須及雜色土柱等，屬于黃土狀粉質粘土，空隙較大且分布眾多針孔，厚度在0.5m～3.5m范圍內；第二層含有鐵錳質斑，屬于黃土狀粉質粘土，具有較高的韌性和干強度，具有較少的針孔，厚度在1.2m～3.6m范圍內；第三層含有鐵錳質斑，屬于含姜石粉質粘土，承載力特征值為270Kpa，厚度在4m～7.5m。復合地基承載力在處理以后必須超過220kpa，壓實系數超過0.97。

3 灰土擠密樁的加固原理

灰土擠密樁最早產生于前蘇聯，主要用于黃土地基濕陷性消除方面，到20世紀中期才得到了逐步推廣及大量使用。灰土擠密樁是指在地基土上通過沖擊進行擠土成孔，隨后將灰土夯填到孔內以此成樁。成孔過程中，樁孔位置的土將由側邊不斷擠出，進而能夠擠密樁附近的土。灰土擠密樁能夠充分混合各類比例的熟石灰和土，且利用多種方法向孔內夯入灰土。其加固原理為，其一利用成孔與夯實地基土被擠壓成孔，促使樁孔中的土體由側面擠出，此時壓縮、擾動與重塑為樁附近土體的主要狀態，如土體擠密到相應程度，即可消除其濕陷性；其二作為一種氣硬性膠凝物質，石灰是最常用的一種建筑材料。當充分混合熟石灰和土后，就會出現一系列物理化學反應，進而有硅酸鈣等水化物等生成，待其凝結后即可形成具備較高強度的樁體，當樁體與土體（擠密后）相互結合，即可形成復合地基。

4 濕陷性黃土地區高層建筑地基處理措施

1）平整施工場地。施工人員在進行灰土擠密樁施工前，需要按照施工圖紙徹底清理和平整施工場地地面及基坑內部，將各項安全防護措施認真做好。

2）測量和定位樁位。樁位的定位和測量可以通過鋼釬來完成，在土層中將鋼釬打入10—15m左右拔出，隨后灌注石灰粉進行定位，并將樁號標注好，從而有效測量樁位，測量偏差需要控制在5mm以內。

3）準備施工樁料。生石灰消解3—5天以后，對其進行過篩，熟石灰粉粒的粒徑不得超過5mm，石灰質量在Ⅱ級以上，氧化鈣和氧化鎂總含量控制在75%以上，將單一的黃土及普通粘性土作為素土料進行嚴格篩選并投入使用。

4）成樁施工技術。（1）準確穩定的設置樁機，樁管位置對應樁孔中心位置，對樁架的牢固性加強重視，防止位移或傾斜現象出現在成樁施工中；（2）在成樁施工中，控制地基土含水量在24%以下，確保其接近最佳含水量。如果地基含水量在12%以下，需要通過人工浸水方式增加其含水量；（3）在成樁施工中，需要按照從里到外的原則，使擠密效果得到提高，避免出現塌孔現象；（4）利用柱錘沖擴地基到樁底的標高，再將尺度醒目的標志設置在地基周圍；（5）在完成樁孔施工后，施工人員需要全面檢查孔徑、深度等參數，確保相關數據符合施工要求。如果有塌陷、縮頸等問題出現在檢查過程中，需要將相關問題的記錄做好，并及時制定應對方案，使灰土擠密樁的質量不斷提高。樁孔直徑一般控制在40cm以上，深度比樁長略大一些。

5）填充夯實灰土。施工時應合理選擇設備，施工人員可選擇操作便捷的四輪車作為灰土夯機，錘底為圓錐形，錘重約1000kg，能夠對樁進行有效夯實。設置夯機，施工人員要準確穩定的設置夯機，樁孔位置必須準確對應夯錘位置，確保夯錘能夠向樁孔底部準確打落。并清理樁孔，在樁孔填料前需要清理干凈樁孔內部雜物，同時多次夯擊樁孔底部。完成上述作業后，即可進行樁孔填料，按照樁孔填夯的檢測結果，對填料的夯擊次數和樁孔數量進行明確，成樁長度控制在大于0.4m且小于0.8m，進行6—8次夯擊以后在樁孔內填入攪拌好的灰土。隨后進行素土封頂，當樁孔填料達到設計標高后，將一層素土壓在填料上方，然后封頂并繼續施工。

6）工程質量檢測。在完成灰土擠密樁施工以后，需要嚴格檢測成樁質量和地基承載力，確保其符合設計要求。在工程質量檢測過程中，不僅要認真檢測負荷地基承載力和樁體壓實系數，而且要深入分析樁間土擠密效果樁間土的濕陷性，同時確保樁頂灰土墊層壓實系數能夠滿足設計要求。本次工程共打灰土擠密樁4900根，灰土立方在13254m?左右，相比其他地基處理技術，灰土擠密樁處理技術不僅節約大量費用，而且具有較快的施工工期，且施工相對簡單，具有良好效果。

5 結束語

綜上所述，隨著社會經濟的快速發展，城市建設力度越來越大，進而推動了建筑行業的快速發展。濕陷性黃土地基作為建筑工程的常見地基類型，在該區域施工工程建設難度大，且對地基承載力的要求較高，為了消除或降低濕陷性黃土地基在施工后因過大荷載導致不均勻沉降問題，就必須加強地基承載力處理，而灰土擠密樁這種復合地基具有易于施工，處理土層效果好，取材經濟等優點故常用來處理濕陷性黃土。

參考文獻

[1]龔貴林.換填法與灰土擠密樁法處理濕陷性黃土地基試驗研究[D]. 蘭州交通大學，2015.