某工程濕陷性黃土的地基處理分析

付 宏

(太原市住宅保障中心，山西 太原 030001)

1 概述

太原市區地形可以狹義的概括為“兩山夾一河”，一河是指汾河，兩山以汾河為中，分為東山和西山。對于巖土工程勘察來講，主要解決的問題是汾河階地的液化問題和兩山范圍內的黃土濕陷性問題。在實際工程中，由于地震發生的概率較小，所以場地土液化問題顯得不是很突出，而黃土濕陷性由于浸水現象時常發生，由此產生的工程事故也相對較多，所以業內有個共識即“輕液化重濕陷”。

近年來，隨著一系列相關事故的發生及隱患的暴露，大家對濕陷性問題的重視程度越來越高。但由于對濕陷性黃土的認識不夠深入，工程中仍然會出現問題，現就結合太原市東山某項目針對濕陷性黃土的地基處理方案進行分析。

2 濕陷性黃土的特點

濕陷性黃土垂直節理發育；有肉眼可見的大孔，孔隙比較大，約為1.0；在天然濕度下，壓縮性低，強度高，結構性強，但遇水浸濕時，其力學性質快速呈現出屈服、軟化、濕陷等性狀。

3 濕陷性黃土地基處理工程案例

3.1 工程地質條件

某項目場地地貌單元屬太原東山黃土丘陵區，基礎位于第①2層素填土和第②層濕陷性粉土上，下臥層為第③層粉質黏土層。各土層具體描述見表1。

表1 地基土分層描述表

3.2 工程概況

地上5層，地下1層，長57.00 m，寬11.00 m。結構為鋼筋混凝土剪力墻結構，基礎采用鋼筋混凝土筏板基礎。

3.3 地基處理方案

先將第①層人工填土全部挖除，采用素土換填，再進行素土擠密樁施工，消除濕陷性。素土擠密樁樁徑400 mm，樁間距900 mm，正三角形布樁，有效樁長6.5 m，共布樁1 971根，擠密樁均超打500 mm，待施工褥墊層時鑿掉至褥墊層底。

3.4 地基處理結果要求

要求消除樁體范圍內地基土的濕陷性。樁體平均壓實系數不小于0.97，最小值不應低于0.93，樁間土經擠密后平均擠密系數不小于0.93，最小擠密系數不小于0.84。

3.5 施工過程及檢測結果描述

3.5.1第一次施工及檢測

施工單位在接到設計圖紙后，未仔細認真研究巖土工程勘察報告，在未先行進行試驗樁施工及檢測的情況下，直接按照太原地區濕陷性場地素土擠密樁的常規做法，采用導桿式柴油打樁錘(型號DD20)成孔，用自行式強夯機(夾桿錘、型號JKL-5)進行夯實回填，連續施工完成整棟樓的全部地基處理工作。后通過探井取土檢測，其擠密樁處理后的樁間土濕陷性、擠密系數以及樁體土的壓實系數均未達到設計要求。通過對檢測結果整理，并和地勘報告所提供的原場地探井數據進行對比，結果顯示擠密樁的擠密效果并未起到明顯作用。

3.5.2第二次試驗樁施工及檢測

由于第一次檢測結果不合格，引起了各方的注意，認為是施工單位在夯填過程中存在偷工減料嫌疑，隨后組織在附近場地另進行了試驗樁施工，本次共分3組試驗區，每個區域布樁7根，梅花形布置，樁徑400 mm，樁間距900 mm(和原先設計相同)。但要求對原先施工方案做了以下調整：

1)對樁體土填料的含水量進行控制，對土樣進行擊實試驗，得出最優含水率，同時采取保濕和增濕的措施，保證在使用時其含水量接近于最優含水率；

2)用強力打樁機(型號JKL-500,1.5 t重錘)更換原自行式強夯機(夾桿錘、型號JKL-5)進行樁體土填料。經第二次探井取土檢測，結果較第一次有所改進，但仍然不滿足設計要求。

3.5.3第三次試驗樁施工及檢測

由于前兩次試驗檢測結果均不合格，建設單位組織參建各方，對之前方案進行梳理，重新安排試驗樁施工，第三次試驗擠密樁的布置形式與前兩次均相同，但對前兩次的施工工藝進行了較大的變動。為了使待處理土體的含水量接近最優含水率，在試驗樁施工前對相應場地采取增濕措施，采用強力打樁機(型號JKL-500,柱錘直徑200 mm)成孔，填碎石后注水，并待其場地土體含水率基本接近最優含水率后，在注水孔位置更換直徑400 mm的重錘進行成孔，后續填料仍按第二次試驗方案執行。經第三次探井取土檢測，擠密效果明顯，各項參數均滿足設計要求。

原場地土及三次處理后的相關參數對比表見表2～表6。

表2 含水率對比表

表3 孔隙比對比表

表4 濕陷系數對比表

表5 樁間土擠密系數對比表

表6 樁體土壓實系數對比表

3.6 原因分析

通過對三次檢測的數據分析以及和地勘報告中原土樣的物理力學指標進行對比，造成該工程多次對濕陷性黃土的消除處理結果不滿足設計要求的情況，總結主要有以下3點原因：

1)原場地土含水率較低，勘察報告中所示介于3.5%～10.1%之間，與該場地土的最優含水率(15.9%)偏差較大，在未采取增濕措施的條件下直接進行了擠密處理，導致樁間土未擠密，濕陷未消除；

2)樁體土夯實所選機械不合理，夾桿錘質量較輕(350 kg)，所產生的能量不足以夯實填料，質量難以保證；

3)樁體土填料不滿足規范要求，現場所取填料均為粉土，在使用前未采取保濕或增濕措施，并長時間在野外暴露，致使填料含水率偏低，實測介于5.0%～11.0%之間，與該粉土的最優含水率(15.2%)偏差較大，導致難以夯實。

4 思考及建議

目前，建筑工地施工運行并不十分健康，存在多方面的問題：

建設單位普遍存在趕進度現象，利用把控付款權限，過多的干涉正常施工程序。例如該項目盲目追趕進度，省略了重要的試樁環節，造成滿樓座擠密樁施工完成后才發現處理結果不滿足設計要求的尷尬局面。

監理單位人員素質參差不齊，對許多施工技術環節不明所以，知之甚少，又迫于建設單位的工期壓力，往往以建設單位的意志為轉移，監理的作用沒有得到充分發揮。例如該項目中實際使用的機械和施工組織方案中的選用機械完全不同，監理單位也許本身對于施工設備的型號類別不甚清楚，或者對施工方案和現場設備未進行仔細核查。

施工單位迫于市場低價中標的現象，為了實現利益最大化，常常會發生各類偷工減料的現象。例如該項目不僅私換輕錘，而且在填料選取方面，就地取材，不加篩選和處理，直接利用。

對于濕陷性黃土，雖然其表征現象大致相同，但由于物理力學指標的差異，往往采取同樣的處理措施，結果會有很大的差異。因此我們相關技術人員不能將處理方法固定化，應該因地制宜，結合實際情況，靈活運用。這就需要相關工程師有較強的專業素養和豐富的經驗，能夠對勘察報告中重要的參數進行準確地遴選提煉，并加深對濕陷性黃土性質的理解，避免盲目自信、奉行經驗至上現象發生。