濕陷性黃土地區(qū)高層建筑地基處理方法分析

黨忠勝 王明偉

摘要：我國地域廣袤，濕陷性黃土分布較廣，濕陷性黃土地基是建筑工程基施工中常見的不良地質(zhì)條件，此類土體具有較高壓縮量，且強(qiáng)度、承載力及穩(wěn)定性差，必須采取相應(yīng)處理措施。技術(shù)施工效率高，地基處理效果良好，能夠達(dá)到最佳基加固效果。在具體施工應(yīng)用中，需充分掌握該項(xiàng)技術(shù)的操作規(guī)范，嚴(yán)格遵循相關(guān)工藝流程，確保建筑地基施工質(zhì)量，提高建筑工程施工的穩(wěn)定性及安全性。

關(guān)鍵詞：濕陷性黃土;高層建筑;特征

為了消除黃土濕陷性對工程建筑地基造成的不良后果，國內(nèi)及國際上的眾多工程技術(shù)人員及學(xué)者在進(jìn)行了大量研究及實(shí)踐后，為消除黃土的濕陷性而發(fā)明了很多地基處理的技術(shù)、方法及措施。其中，灰土擠密樁作為經(jīng)常使用的一種方法及手段，具有效果顯著、施工簡便、造價(jià)低及工期短等諸多優(yōu)點(diǎn)，在工程處理黃土濕陷性時(shí)得到了廣泛應(yīng)用。但灰土擠密樁施工的技術(shù)參數(shù)較多，且各地域黃土的地質(zhì)特征復(fù)雜性及其他影響因素的存在，理論尚未完善，僅按規(guī)范、文獻(xiàn)和以往經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行施工參數(shù)的確定往往出現(xiàn)較大偏差，很難達(dá)到預(yù)期的處理效果。為此，必須按照以往經(jīng)驗(yàn)、相關(guān)規(guī)范的取值要求及標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行施工，做好現(xiàn)場施工準(zhǔn)備工作，規(guī)范施工工藝，從而確保地基處理的質(zhì)量。

一、濕陷性黃土的特征

1.濕陷性。當(dāng)黃土受到自然地表水的侵蝕時(shí)，黃土中的易溶鹽類溶解，會(huì)破壞顆粒間的膠合作用力，從而導(dǎo)致土粒懸浮于水中。當(dāng)再次沉積時(shí)，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(huì)在最初的位置上停留，不再出現(xiàn)下沉現(xiàn)象，從而形成蜂窩狀結(jié)構(gòu)，這為水的進(jìn)一步侵蝕提供了條件，空隙間通過連通和擴(kuò)展，會(huì)導(dǎo)致大孔隙和陷穴的出現(xiàn)。經(jīng)過外荷載作用，會(huì)破壞土體結(jié)構(gòu)，這樣會(huì)造成大量、劇烈變形現(xiàn)象的發(fā)生，大大降低了土體結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度，從而產(chǎn)生濕陷性。

2.直立性。濕陷性黃土在天然含水量的狀態(tài)下具有強(qiáng)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(dāng)濕陷性黃土遇到水時(shí)，會(huì)產(chǎn)生膨脹現(xiàn)象，而干燥后會(huì)產(chǎn)生收縮現(xiàn)象，通過多次反復(fù)作用，會(huì)導(dǎo)致裂紋的形成，然后剝落，這樣會(huì)對地基的穩(wěn)定性產(chǎn)生嚴(yán)重地影響。

4.崩解性。當(dāng)濕陷性黃土浸入水中時(shí)，會(huì)很快產(chǎn)生崩解現(xiàn)象，這對地基的強(qiáng)度和穩(wěn)定性會(huì)產(chǎn)生較大的影響。

5.難壓實(shí)。當(dāng)濕陷性黃土的最大干密度和最佳含水量較高時(shí)，就會(huì)難以滿足碾壓密實(shí)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(dāng)含水量較小時(shí)，易于產(chǎn)生揚(yáng)塵現(xiàn)象。當(dāng)含水量大于最佳含水量時(shí)，易于產(chǎn)生翻漿現(xiàn)象，而適宜壓實(shí)的含水量為最佳含水量的+0.5～-2%。

二、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8856.33m。在施工以前，設(shè)計(jì)人員通過實(shí)地勘察，得知該區(qū)域?qū)儆跐裣菪渣S土地基，地基的抗變形和強(qiáng)度性能無法滿足建筑物的實(shí)際需求。通過科學(xué)論證后，設(shè)計(jì)出灰土擠密樁復(fù)合地基處理方案，設(shè)計(jì)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(yù)計(jì)需要布置4900根左右。通過調(diào)查分析得知地層為以下結(jié)構(gòu)：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(zhì)粘土，空隙較大且分布眾多針孔，厚度在大于0.5m且小于3.5m范圍內(nèi);第二層含有鐵錳質(zhì)斑，屬于黃土狀粉質(zhì)粘土，具有較高的韌性和干強(qiáng)度，具有較少的針孔，厚度在大于1.2m且小于3.6m范圍內(nèi);第三層含有鐵錳質(zhì)斑，屬于含姜石粉質(zhì)粘土，承載力特征值為270Kpa，厚度在大于4m且小于7.5m范圍內(nèi)。復(fù)合地基承載力在處理以后必須超過220kpa，壓實(shí)系數(shù)超過0.97。

三、濕陷性黃土地基處理施工準(zhǔn)備

1.平整施工場地。施工人員在進(jìn)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(nèi)部，將各項(xiàng)安全防護(hù)措施認(rèn)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(jìn)行定位，并將樁號(hào)標(biāo)注好，從而有效測量樁位，測量偏差需要控制在5mm以內(nèi)。

3.準(zhǔn)備施工樁料。生石灰消解3-5天以后，對其進(jìn)行過篩，熟石灰粉粒的粒徑不得超過5mm，石灰質(zhì)量在Ⅱ級(jí)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(jìn)行嚴(yán)格篩選并投入使用。

四、濕陷性黃土地基處理工藝

1.布點(diǎn)

樁位平面布置選取正三角形（尺寸為80×80cm），縱軸以路線走向?yàn)橹鳌M軸為路基橫斷面，根據(jù)設(shè)計(jì)樁數(shù)、詳細(xì)編號(hào)等在計(jì)算機(jī)CAD內(nèi)進(jìn)行樁位布設(shè)圖的繪制，且在實(shí)地內(nèi)放樣布點(diǎn)。

2.消解生石灰

熟石灰為灰土樁所需的石灰材料，因該工程需大量石灰材料，如以傳統(tǒng)人工方式消解石灰，則存在諸多缺點(diǎn)，如較大占地面積、較低消解施工效率及極大污染等，為此應(yīng)選取專用石灰粉碎消解機(jī)進(jìn)行施工。

3.成孔

沉管成孔為灰土擠密樁施工成孔的主要方式，要求利用履帶式灰土打樁機(jī)（2.5t錘頭重量）把樁管向土層內(nèi)打入，其深度應(yīng)與設(shè)計(jì)深度相符，隨后將樁管拔出，隨即成孔。該方式成孔形狀極為規(guī)整，極易掌握其擠密效果與施工工藝，其缺點(diǎn)為因樁架高度問題成孔深度極易受限。在成孔施工中，其順序?yàn)橛赏鈧?cè)到里面，一排需間隔1到2個(gè)孔進(jìn)行施工，防止由于振動(dòng)擠壓等問題，導(dǎo)致相近孔出現(xiàn)坍塌等現(xiàn)象。

4.夯實(shí)

回填灰土樁樁體施工前期，要求按照夯實(shí)機(jī)配置情況等進(jìn)行壓實(shí)度試驗(yàn)，以此對虛填厚度、夯擊次數(shù)等加以準(zhǔn)確確定。要求將檢測后的壓實(shí)度作為夯實(shí)施工的重要依據(jù)。

（1）控制夯實(shí)機(jī)具。自動(dòng)回填?yuàn)A桿錘夯實(shí)機(jī)、人工回填?yuàn)A桿錘夯實(shí)機(jī)為夯實(shí)機(jī)具的主要類型。在本次施工中，應(yīng)確保其具有良好工作性能，且夯錘提升高度滿足設(shè)計(jì)規(guī)定，要求夯擊施工落體狀態(tài)具有豎直、自由等特點(diǎn)。

（2）控制夯實(shí)厚度及夯實(shí)遍數(shù)。根據(jù)10cm虛填應(yīng)用的夯擊次數(shù)進(jìn)行夯實(shí)厚度的準(zhǔn)確確定，具體施工環(huán)節(jié)回填施工以人工位置，虛填5cm為各次回填量，根據(jù)試驗(yàn)得出的結(jié)構(gòu)進(jìn)行夯擊次數(shù)的有效控制。且按照試驗(yàn)進(jìn)行自動(dòng)回填灰土流量的確定，此時(shí)應(yīng)焊牢自動(dòng)回填機(jī)的出料口，防止因人為問題對灰土流量造成影響。

五、結(jié)束語

綜上所述，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，城市建設(shè)力度越來越大，進(jìn)而推動(dòng)了建筑行業(yè)的快速發(fā)展。濕陷性黃土地基作為建筑工程的常見地基類型，在該區(qū)域施工工程建設(shè)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(dǎo)致不均勻沉降問題，就必須加強(qiáng)地基承載力處理，而灰土擠密樁這種復(fù)合地基具有易于施工，處理土層效果好，取材經(jīng)濟(jì)等優(yōu)點(diǎn)故常用來處理濕陷性黃土。

參考文獻(xiàn)：

[1]張峰.灰土擠密樁處理濕陷性黃土地基的工程實(shí)例及分析[J].甘肅科技，2011（23）.