建筑工程濕陷性地基加固技術研究

孟經

（臨猗縣建筑工程質量服務站，山西 運城 044100）

0 引言

濕陷性黃土具備著欠壓實性以及濕陷性等特征。當濕陷性黃土受到水的浸入后，在上覆土層的重壓、自身的重力或者外界環境因素的影響下，會迅速發生沉陷破壞。據相關研究顯示，當建筑物底部的濕陷性黃土地基加固不到位時，建筑漏水、地下水位上漲等各類因素均有可能導致地基濕陷，進而對建筑物、周邊環境、地下管線等造成嚴重的威脅。由此可見，在濕陷性土質地區開展工程建設時，應首先對地基采取妥當的加固措施，待土質力學性能得到改善、濕陷性被消除之后，方可開展上部建筑物的施工。

1 濕陷性黃土的特點及濕陷機理

1.1 黃土特點

黃土隸屬于第四紀大陸的松散堆積物，可以細分為濕陷性以及非濕陷性黃土。其中，濕陷性黃土顏色為黃色或黃褐色、土體呈粉粒狀，土體中存在著較大的孔隙。依據地層特征的不同，黃土可以被劃分為新近堆積黃土、新黃土以及老黃土。其中新近堆積黃土中蟲孔較多，且蟲孔直徑高達0.55～2cm，土體較為松軟；新黃土土質較為均勻，土體結構對比新近堆積黃土較為密實；新近堆積黃土以及新黃土均存在著濕陷性的問題；老黃土土質較為密實，一般不存在濕陷性的問題。

1.2 黃土濕陷機理

黃土濕陷具備多種多樣的原因，其機理也大不相同。歸納來看，黃土濕陷的原因主要如下：①在雨水等環境因素的作用下，粉粒黃土被粘聚在一起，土顆粒相互凝結，在含水率增加的同時，黃土的有效重度被極大削減，直接導致了黃土在自重作用下的壓密性減弱。而當黃土上部存在建筑物時，則會導致土體濕陷加劇，進而引發地基中“毛細血管”的“爆破”，使得黃土的濕陷性愈發嚴重。②黃土中可溶鹽所占比例較高，導致了黃土結構松散、孔隙率高、強度低，直接導致地基承載性能薄弱，引發濕陷問題。③黃土中的部分土料表面附有結合水膜，在黃土遇水時，水膜會吸水并導致土料之間發生滑動，削弱了土體的抗剪強度，引發濕陷。④黃土中的土料大部分以單粒的形式存在，土料之間連接薄弱，未形成強有力的整體，在外力作用下極易發生濕陷。

2 濕陷性黃土條件下的地基加固技術

2.1 換填墊層加固技術

換填墊層是指將較為軟弱的地基部分挖除，并利用水穩定性好、強度高、密度大的回填材料予以回填。對于濕陷性地基，應依據設計厚度將濕陷性土層挖除，進一步填筑灰土或素土，并待填筑材料處于最佳含水率時予以碾壓。一般情況下將墊層厚度控制為基礎寬度的一至兩倍。在換填過程中，應控制回填料的密度在1.6t/m3以內。換填墊層地基加固技術可以將1～3m 以內的濕陷性地基消除，且施工耗費較少。

2.2 重錘夯實加固技術

重錘夯實加固技術是指利用2～3t 的重錘反復夯實地基土，以改善濕陷性、增強地基的干密度，進一步削減地基的透水性、提高地基的承載性能，該技術適用于飽和度Sr<60%且位于地下水位以上的濕陷性地基。一般來說，該技術可以將1.0～2m 厚度范圍內的地基濕陷性消除。考慮到非自重濕陷性黃土具備較大的濕陷起始壓力，重錘夯實加固技術在該種地基中的功效顯著。

2.3 強夯法加固技術

強夯法加固技術，又稱為動力固結法加固技術，其英文全稱為“dynamic consolidation or dynamic compaction”。該技術是指利用80～400kN的重錘自10～40m 的高空自由下落并夯擊于地基。該技術起源于法國，由L·梅納研發，在1978 年傳入我國并被廣泛運用。與重錘夯實地基加固技術類似，強夯法適用于適用于飽和度Sr<60%且位于地下水位以上的濕陷性地基。

2.4 擠密樁加固技術

土擠密樁和灰土擠密樁是指在濕陷性地基中形成樁孔，開孔方式包含沖擊、沉管或者爆破等，樁孔直徑一般控制在280～600mm 范圍內，待樁孔開設完成后，向孔內填筑素土或灰土，進而產生土擠密樁或灰土擠密樁。該技術適用于5～15m 深度范圍內的濕陷性地基，且地基的含水率應在14%～23%范圍內。當地基的含水率或者飽和度過大時，使用該技術極易造成樁孔隆起或縮頸，進而導致擠密效果削弱。擠密樁加固技術的加固原理可以歸納如下：①開孔過程中樁孔部位的原狀土被側向擠壓密實。②樁孔內的回填材料會與原狀土發生物理以及化學反應，進而產生強度較高的土擠密樁或者灰土擠密樁。在施工過程中，應首先濕潤地基，將地基含水率調整至最佳含水率ωop±4%左右，進一步開設樁孔，以取得最佳的擠密效果。此外，在濕潤過程中應及時關注附加濕陷量對周邊環境以及建構筑物造成的影響。

2.5 DDC 樁加固技術

考慮到擠密樁法處置地基深度不超過15m，且加固后的復合地基承載力一般無法超過250kPa，DDC 樁加固技術應運而生。DDC 樁加固技術又被成為孔內深層強夯樁法，該技術可以大幅度提高復合地基承載性能，也可以運用于深厚濕陷性地基的加固。該技術的原理為：采用鉆孔或沖孔的方式開孔，進一步在孔內分層填筑填料，并利用重錘予以壓實。填筑填料包含砂石、混凝土塊、土、工業廢料等。對于包含濕陷性黃土、飽和軟土、淤泥層的復雜地基，可以在軟土層對應的樁孔高度內填筑素混凝土，對其他樁孔高度填筑一般填料，以形成復合樁體，提高樁身整體強度、避免樁體在側向土壓力作用下發生變形。

2.6 堿液加固技術

堿液加固技術是指將NaOH 溶液加熱至設計溫度，并利用無壓自流的方法將溶液灌注進入濕陷性地基，進而使得地基中的土粒與NaOH 溶液發生化學發應，在土粒表面生成具備較高強度的鈣鋁酸鹽絡合物，堿液法加固技術的加固深度最高可達5m。在施工之前，應進行試驗以確定該技術是否適用于特定環境下的濕陷性地基。值得注意的是，該技術不適用于pH＞9、受污染嚴重以及有機質含量過高的地基，因為在此類地基中，NaOH 溶液會受到雜質的阻礙而無法與土粒發生化學反應。

2.7 預浸水加固技術

預浸水加固技術即在濕陷性地基中開挖一定規模的基坑并浸水，使得地基發生自重濕陷，進而消除濕陷性。該技術耗水量較大，且施工周期長達3-6 月。該技術的適用于厚度≥10m、自重濕陷量Δzs≥50cm 的濕陷性地基。在加固過程中應關注如下要點：①應控制浸水基坑的邊沿與建筑物的距離在50m 以上，避免地基浸潤影響周邊環境及建構筑物。②應確保浸水基坑的邊長大于濕陷性地基的厚度，對于較大面積的浸水基坑應采取分段浸水的處理方式。③應確保浸水基坑的水頭高度在300mm以上，并依據濕陷變形穩定控制浸水時間，當連續五天的平均濕陷量在1mm/d 以內時，方可結束浸水。此外，在建筑基礎施工之前，應妥善開展勘察作業，科學的評定地基濕陷性，評定合格后方可開展基礎施工。

3 結語

國內地域富饒，不同的地區具備迥異的地形地貌以及水文情況，而建筑物尤其是高層建筑物對地基土的要求較高，所以務必要重視濕陷性黃土地基對建筑物造成的危害。本文客觀的分析了濕陷性黃土的特點及濕陷機理，并研究了具體的地基加固技術，以期作為后續濕陷性地基加固施工的指導。