探析某工程濕陷性黃土地基處理方案比選

仇道健 湯慧卿 牛香玉

摘 要 濕陷性黃土因其遇水濕陷強度降低之故，對工程建設造成危害，在濕陷性黃土上建設工程，必須對其濕陷性進行科學評價，結合工程特點進行地基處理，才能確保工程安全。

關鍵詞 濕陷性黃土;地基處理;灰土擠密樁;孔內強夯

前言

黃土占全球陸地總面積的9.3%，主要分布于中緯度干旱、半干旱地區。我國黃土分布面積約64萬km2，主要分布在山西、陜西、甘肅的大部分地區，河南西部和寧夏、青海、河北的部分地區。此外，新疆維吾爾族自治區、內蒙古自治區和山東、遼寧、黑龍江等省的局部地區亦分布有濕陷性黃土。濕陷性黃土是一種非飽和的欠壓密土，具有大孔和垂直節理，在天然濕度下，其壓縮性較低，強度較高，但遇水浸濕時，土的強度顯著降低，在附加壓力或在附加壓力與上覆土的自重壓力下，引起的濕陷變形是一種下沉量大、下沉速度快的失穩性變形，對建筑物危害性大。因此，在濕陷性黃土地區進行建設，應根據濕陷性黃土的特點和工程要求，因地制宜，采取以地基處理為主的綜合措施，防止地基受水浸濕引起濕陷對建筑物產生危害[1]。

一般地，濕陷性黃土地基處理方法有物理、化學、生物或綜合的處理方法，具體有挖除換填、強夯擠密、預浸水、化學加固、防水、樁基穿透等方法。不同的處理方法有其自身優缺點和適用條件，在選擇處理方法時要遵循經濟、安全的原則，綜合考慮工程地質條件、上部結構、周邊環境等因素做出科學選擇。

1工程概況

洛陽市某高層建筑物位于洛河二級階地上，60.0m×16.0m，地上18層，地下1層，基底埋深-5.0m，框架結構，柱底最大軸力12000kN，安全等級為二級。

2工程地質條件

地基土共分9層，1層為素填土，主要為建筑垃圾，塊徑大小不一，結構疏松，厚度4m～6m，平均厚度5m，在場地范圍內普遍存在，2層為全新統新近沖洪積（Q42al+pl）形成的黃土狀粉土，3層為全新統沖洪積（Q41al+pl）黃土狀粉質粘土，4～9層為第四系上更新統沖洪積（Q3al+pl）黃土狀土、砂性土及碎石土，地層結構具典型二元結構。2～5層為濕陷性黃土，濕陷系數δs在0.015～0.0805之間，屬Ⅱ級非自重濕陷性黃土場地，濕陷性土層的下限深度為6層頂面，平均濕陷深度約20m[2]。

地下水屬孔隙潛水，埋藏深度20.0m～21.3m，賦存于7層底部及8、9層中，以大氣降水和洛河補給為主，水位年變幅1m～3m。

3DDC法工作機理

DDC法是以強夯重錘對孔內深層填料，進行分層強夯或邊填料邊強夯的孔內深層作業，噪音小、公害小，在重量小、壓強高的特制重錘（10～15t）作用下，能產生幾千個kN·m/m2高壓強的動能。由于樁錘直徑小，在相同夯錘重和落距條件下，孔內深層強夯的單位面積夯擊能量比強夯法大很多。施工時由深及淺，自下而上均勻加固地基，最深可達30m。DDC技術樁錘呈尖錐桿狀或呈橄欖狀，夯擊時，對下層填料是深層動力夯、砸、壓密，對上層新填料是動力夯、砸、劈裂和強制側向擠壓密實。通過樁錘的動力夯擊在錘側面上，產生極大的動態被動土壓力，迫使土料向周邊強制擠出，樁間土也被強力擠密加固。

采用DDC法加固的樁體，由于采用高能量的高壓夯擊和動態沖、砸、擠壓的強力壓實和擠密作用，不僅使樁體十分密實，受到很大夯擊能后緩慢釋放，不斷對樁周土施加向擠壓力，而樁周土受到的側向強力擠密應力，成樁后慢釋放，對樁體產生很大的側向約束的“抱緊”作用，使樁體有剛、柔性樁的特點。對于分層地基或軟硬不均土層，樁體施工擠密過程中，會形成串珠狀體，有利于樁與樁側土的密“咬合”，增大了側壁摩阻力，使加固后的樁與樁間土成一個密實整體，處理后的復合地基不僅剛度均勻，而且承性狀顯著改善[3]。

4質量檢測

（1）質量檢測的方法。質量檢測視加固目的不同而有所不同，以消除濕陷性為目的，可側重擠密和消除濕陷性檢測，以提高承載力為主可采用靜載荷試驗進行檢測。

（2）檢測內容。質量檢測內容包括樁體檢測、樁間土檢測和復合地基檢測三部分。

（3）樁體檢測。①樁徑檢測。在各施工地段，隨機抽檢樁徑，設計樁徑450mm，但夯擴擠密作用下，實際樁徑一般在500mm～550mm。②剖樁檢測。在各施工地段，隨機進行剖樁抽檢，主要檢測樁體的垂直度及樁體不同深度的干密度。抽檢結果表明：樁體的垂直度基本滿足規范要求，樁體干密度的最大值為2.05g/cm3，最小值為1.98g/cm3，平均干密度為2.01g/cm3。

③樁體壓實系數檢測。樁體壓實系數檢測采用深層小環刀及重型動力觸探試驗兩種方法，均在施工過程中隨機抽檢。

環刀抽檢結果表明：最小壓實系數為0.97，最大壓實系數為1.03，平均壓實系數0.98，滿足設計要求。

樁體重型動力觸探試驗是在夯填成樁后48小時內進行。根據試驗實測動力觸探試驗錘擊數（N63.5）和相應壓實系數（Dr）繪制N63.5-Dr關系曲線圖，確定“合格錘擊數”標準來判定樁體的壓實系數。當動力觸探試驗每10cm的錘擊數不小于13擊時，樁體的壓實系數即達到0.97。經隨機抽檢，全部合格。

綜合上述檢測成果，樁體密實度較高、連續性好，樁身強度較均勻，滿足設計要求。

（4）樁間土檢測。樁間土擠密效果的檢測，是在三角形布樁形心處（擠密效果最弱處）取原狀樣，以確定樁間土的各項物理力學性質指標。各檢測區域均挖探井取樣，一般沿深度每隔1.0m取一件試樣，經統計將檢測結果見表1。

分析檢測結果可以看出，地基土的濕陷性全部消除，且濕陷起始壓力均大于200kPa，樁間土的干密度較天然土有很大提高，平均擠密系數均大于0.9。

綜合上述檢測成果，樁間土擠密效果總體比較好，滿足設計要求。

（5）復合地基檢測。本次共進行了6組靜載荷試驗，其荷載——位移關系（p～s）曲線見圖1（見文末）。

根據p～s曲線，按相對變形法取s/d=0.012判定復合地基承載力特征值均為352kPa。

綜合上述檢測結果，DDC渣土樁復合地基全部消除了地基濕陷性，承載力滿足了設計要求，達到了預期的效果。

5結束語

在處理濕陷性黃土地基時，必須根據場地濕陷程度、濕陷等級、濕陷厚度等實際情況，結合建筑物上部結構特征和現場環境條件等綜合判斷，合理比選論證，選擇經濟安全科學的處理方案。

參考文獻

[1] 濕陷性黃土地區建筑規范：GB50025-2004[S].北京：中國建筑工業出版社出版，2004.

[2] 孔內深層強夯技術規程，中國工程建設標準：CECS197：2006[S].北京：中國標準出版社，2006.

[3] 佚名.某高層建筑巖土工程勘察報告[ED/OL].https：//wenku.baidu.com/view/dd26ec65fc0a79563c1ec5da50e2524de418d092.html，2019-9-11.

作者簡介

仇道健（1971-），男;職稱：高級工程師，注冊土木工程師（巖土），現就職單位：黃河勘測規劃設計研究院有限公司，研究方向：巖土工程。