“橡皮土”地基的預防、處理分析

瞿小洪 中國成達工程有限公司 成都 610041

地基開挖后，基底土壤遭受碾壓出現(xiàn)此伏彼脹，即基底土呈波浪形不穩(wěn)定狀態(tài)的特征，稱之為“橡皮土”。在地基基礎施工過程中，“橡皮土”是經常遇到的工程問題，它常發(fā)生在溝渠或河道旁及低洼地帶。在施工過程中，遭到雨淋的填土在重型機械或施工車輛的碾壓后常會出現(xiàn)。本文以筆者參與執(zhí)行的某項目為例，對“橡皮土”的預防和處理進行闡述。

該項目位于天山山脈博格達峰北麓準噶爾盆地南緣的頭屯河、烏魯木齊河及東山水系匯合交互沉積的山前沖洪積平原下段，場地整平前的原始地表形態(tài)以荒地和農田為主，場地土為粉質黏性土。場地東北向西南有一條天然排洪溝，場地平整時將其回填，為日后地基基礎施工過程中出現(xiàn)“橡皮土”的情況埋下了隱患；場地大部分都進行了不同能級的強夯處理。

1 “橡皮土”產生的原因

基底土壤全部或局部含水量很大，黏性土地基在反復的碾壓和夯實過程中，原有土體結構較之前發(fā)生了變化，土體中所含水分在外力的作用下被揉進土顆粒中，密封在更加封閉的固體空隙中難以排出，阻礙了土體水分的正常散發(fā)和滲透，造成土體含水率分布不均，含水過多的地方，土體承載力會突然下降，形成“橡皮土”。

2 “橡皮土”的特征

“橡皮土”踩上去有顫動的感覺。主要有以下幾個方面的特征：

(1)土體的含水量比液限要低，比最佳含水量大。

(2)土體己受到外力擾動，在外力作用下，土體中所含水分被揉進土顆粒中封閉在密閉的固體空隙中難以排出。

(3)土體表面甚至半硬化成堅硬的外層，形成表面固結的現(xiàn)象。

(4)能承受一定范圍內的荷載；在施工初期，作用荷載低于堅硬表層的承載力時，土體結構幾乎沒有明顯變化。隨著施工的不斷深入，夯實壓力的不斷變化再有水的浸入，土顆粒將會由固體狀態(tài)變?yōu)樗苄誀顟B(tài)，漸漸呈現(xiàn)“橡皮土”的特征。

3 “橡皮土”的預防措施

(1)在基坑開挖前，應詳細了解土層的性質和含水量，作出合理的預測方案，用試驗確定的最優(yōu)含水量來控制填土的含水率。

(2)對于含水量大的黏性土地基，在地基處理時和基礎施工過程中應盡量減少對原狀土的擾動。

(3)在施工時間安排上，要盡量避開在雨期或雨天進行施工。

(4)當基底標高位于地下水位以下時，在基坑開挖前，應在基坑周圍設置排水井，降低地下水位后方能進行基坑的開挖。

4 該項目現(xiàn)場在不同情況下出現(xiàn)“橡皮土”的處理措施

4.1 自然晾曬

在工期允許的情況下，暫停施工，在自然條件下使土中的含水量逐漸降低。為了達到快速晾曬的效果，可時常將基坑上一定厚度范圍內的土層翻起進行晾曬，在“橡皮土”現(xiàn)象不是特別嚴重時，新疆地區(qū)采用晾曬的方法來處理“橡皮土”,效果很好，經濟實用。

4.2 挖除換填

(1)面積不大，厚度和其下高含水量的潮濕土層的深度不大于1m時，可將“橡皮土”全部挖掉，新疆地區(qū)常采用級配戈壁料換填；在換填時應加快施工進度，并做好防水措施，避免雨水進入再次發(fā)生“橡皮土”。例如項目廠前區(qū)宿舍樓獨立基礎施工時，地基土在融化雪水的浸泡下，再加上機械開挖擾動后形成局部“橡皮土”，就采用此方法處理，為工程進度贏得了時間。

(2)面積較大的“橡皮土”層及其下潮濕土層深度較大，厚度大于3m，或者由于某些原因無法將“橡皮土層”下的潮濕土層全部挖除時，可采用挖除部分深度內的“橡皮土”和潮土在未挖完的潮濕土上整平、穩(wěn)壓后鋪設一定厚度的級配戈壁料墊層的處理方法。一般墊層厚度應大于50cm，分一層或數層填筑壓實。填筑高度接近原地表時，在戈壁料墊層上做防水封層，避免有水進入已處理基坑。例如項目綜合倉庫區(qū)在基坑開挖時，發(fā)現(xiàn)大面積“橡皮土”，用挖掘機局部開挖2米后，仍有潮濕土層；經與各方商定采用換填800mm厚級配戈壁料分層壓實處理，換填最下層戈壁料粒徑較大。

(3)在項目廠區(qū)道路施工過程中，由于雨水浸泡及施工車輛的反復碾壓，路基出現(xiàn)不同程度的“橡皮土”現(xiàn)象，均采用以上兩種方式進行換填處理。

4.3 摻加干石灰粉

根據“橡皮土”的嚴重程度，將一定厚度范圍內的土層翻起并粉碎均勻，摻加干石灰粉末。干石灰粉不僅能吸收土中的水分熟化，同時在土中的一些物質相互作用下，改變了原有的土層結構體系，形成了具有一定強度和水穩(wěn)性的“灰土墊層”。這種處理辦法適用于“橡皮土”現(xiàn)象特別嚴重以及氣候條件不利于晾曬的情況。

4.4 直接填筑

4.4.1 直接填筑法常規(guī)施工及注意事項

直接填筑是指對“橡皮土”層不進行處理，在其上直接用填料填筑的處理方法。一般情況下，對于填土高度大于3m，而出現(xiàn)“橡皮土”面積較大，并且其下層土含水量小于塑限，“橡皮土”層及其下層高含水量土層厚度總共不超過2m時，可在“橡皮土”層上直接填筑，而不必對“橡皮土”層進行處理。特別對運距遠，棄方量大，堆放困難的情況下，直接填筑具有明顯的經濟效益。但施工時應注意：

(1)選擇合適的填料，盡可能在填料含水量接近最佳含水量時壓實(偏差±2%以內)。

(2)嚴格控制填土分層厚度，對在橡皮土層上填筑的第一層填料，壓實厚度以30～40cm為宜，采用大噸位壓實機械壓實。對于工期緊、雨季施工或對含水量較大的土，晾曬時間較長，不能滿足施工要求時，處理時應盡可能用大壓實功率的機械對第一填土層進行壓實，盡最大可能加大填筑層厚度，確保第一個填土層不受下層“橡皮土”的影響。

4.4.2 采用直接填筑法在“橡皮土”層填筑上層填料的施工方法

(1)應對“橡皮土”層表面被破壞的部分適當整平，用壓實功率小的鋼輪壓路機對整平部分穩(wěn)壓，使其壓實。

(2)采用小噸位運輸車輛運送填料。上層填料整平后，壓實過程中注意觀察上層填料有無發(fā)生“軟彈”現(xiàn)象。若有，應分析原因，予以處理。在填筑一定高度后(一般約1.0～1.4m)，應停止填筑，對填筑路基進行沉降觀測，確認其沉降變形完成后，再繼續(xù)進行上層填筑。

5 結語

綜上所述，通過該項目實例，對“橡皮土”的預防、分析處理總結如下：

(1)基坑開挖過程中，要深入了解基坑土質和地下水情況，要防止碾壓過度出現(xiàn)“橡皮土”。

(2)“橡皮土”處理的關鍵是降低土體中過高的含水率，提高“橡皮土”承載力。

(3)自然晾曬對新疆地區(qū)“橡皮土”處理效果好，經濟實用。

由于工程所處的地質狀況、水文條件、施工季節(jié)及施工工藝的不同，各處的“橡皮土”嚴重程度和危害程度也有較大差異。根據施工技術條件和經濟比較，區(qū)別各工程的具體情況，往往采用兩種以上的方法相結合的方案進行處理，才能做到既經濟又合理地保證施工質量和施工進度。只有事前對可能產生“橡皮土”的情況做好預測、資料搜集和分析判斷，事中確定出合理的處理辦法，才能最大限度地滿足設計要求。