灰土擠密樁在濕陷性黃土地基中的應(yīng)用

楊秋生

1 概述

濕陷性黃土的孔隙比一般在1.0左右或更大，但由于在顆粒間具有較強(qiáng)的聯(lián)結(jié)作用，故在天然干燥的情況下可承受一定的荷重，承載力較高，變形量也較小。當(dāng)黃土浸水后，在自重或一定荷載作用下，土的結(jié)構(gòu)迅速破壞而產(chǎn)生顯著的附加下沉，以致其上的建筑物受損。為了保證濕陷性黃土地區(qū)建筑物的安全和正常使用，在絕大多數(shù)情況下都必須采取處理措施。這些措施包括地基處理措施、防水措施和結(jié)構(gòu)措施。而消除地基的部分濕陷量或全部濕陷量，是從黃土的顆粒結(jié)構(gòu)改變其大孔隙，消除濕陷性，以防止建筑物的不均勻沉降，確保安全。濕陷性黃土地基處理方法有墊層法、強(qiáng)夯法、土或灰土擠密法、預(yù)浸水法和孔內(nèi)深層強(qiáng)夯法等。

灰土擠密樁是一種有效的濕陷性黃土地基處理方法，其加固機(jī)理為3∶7(2∶8)灰土在化學(xué)性能上具有氣硬性和水硬性。由于石灰內(nèi)帶正電荷的鈣離子與帶負(fù)電荷的黏土顆粒相互吸附，形成膠體凝聚，并隨灰土期齡的增長(zhǎng)，土體固化作用提高，使灰土的強(qiáng)度逐漸增大。在力學(xué)性能上，可擠密地基，提高地基承載力，消除濕陷性，減小沉降并使之均勻。

其主要工藝為:1)成孔:采用錘擊和沖搗成孔，主要從三方面來(lái)控制:a.孔徑的正負(fù)偏差不得大于±50 mm和±100 mm;b.孔深的偏差不得大于300 mm，保證加固深度;c.孔身的垂直度偏差不得大于1.5%，使夯錘能自由落下，防止沖壞孔壁，保證夯實(shí)質(zhì)量，成孔時(shí)應(yīng)遵循先外排后里排、同排內(nèi)間隔1孔～2孔的原則。2)填料、夯實(shí):成孔后即可填料夯實(shí)，填料和夯實(shí)的質(zhì)量直接影響到地基擠密的效果，為此我們從兩個(gè)方面保證質(zhì)量。首先嚴(yán)格把好填料質(zhì)量關(guān)，填料采用生石灰塊和砂性土，拌和前將土料和生石灰過(guò)篩，土的粒徑不得大于15 mm，含水量以手捏剛能成團(tuán)為準(zhǔn)，生石灰塊的粒徑不得大于40 mm;灰土比例為2∶8(3∶7)，拌和均勻。其次保證夯實(shí)質(zhì)量，填料拌好后立即回填夯實(shí)，每次回填深度不得超過(guò)300 mm，并夯打密實(shí)。

灰土擠密樁處理后的復(fù)合地基承載力更高且均勻，處理深度可達(dá)15 m，處理黃土濕陷性的效果較為理想，且工程量小，節(jié)約經(jīng)費(fèi);人力施工，操作簡(jiǎn)單，適合在交通不便、場(chǎng)地狹小的場(chǎng)地施工。因此灰土擠密樁法具有廣泛的應(yīng)用。作為一種有效的地基處理方法，灰土擠密樁法的應(yīng)用已較為常見(jiàn)。由此可見(jiàn)，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試研究灰土擠密樁法在消除濕陷性黃土地基的濕陷性、提高地基承載力、改善地基承載性狀以及加固機(jī)理和效果，具有一定的理論及實(shí)際意義。

2 灰土擠密樁技術(shù)在工程中的應(yīng)用

山西某住宅樓地上19層，地下1層，剪力墻結(jié)構(gòu)，筏板基礎(chǔ)，基底壓力350 kPa，基礎(chǔ)埋深4.5 m。擬建場(chǎng)地地貌單元屬黃土丘陵區(qū)。建筑場(chǎng)地類別為Ⅲ類，未見(jiàn)地下水。地基土對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)具弱腐蝕性、對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋具弱腐蝕性。工程樁樁長(zhǎng)深度范圍內(nèi)的地層情況概述如下:

擬建綜合服務(wù)樓采用筏板基礎(chǔ)，基礎(chǔ)埋深為4.5 m，第③層黃土狀粉質(zhì)黏土以上土層承載力均較低，且具有濕陷性，不能滿足設(shè)計(jì)要求，采用夯實(shí)水泥土樁和灰土擠密樁復(fù)合地基。灰土擠密樁的參數(shù)為:樁徑400 mm，有效樁長(zhǎng)10.0 m，等邊三角形布樁，樁的間距900 mm。設(shè)計(jì)要求消除灰土擠密樁樁長(zhǎng)范圍內(nèi)的地基土的濕陷性，樁間土的平均擠密系數(shù)不小于0.90，樁體的平均壓實(shí)系數(shù)不小于0.96。

3 試驗(yàn)及結(jié)果分析

為了確定樁間土的濕陷性消除情況和樁間土的改善情況能否滿足工程要求，工程結(jié)束后進(jìn)行了樁體及樁間土探井取樣試驗(yàn)。

3.1 樁間土擠密效果

本次檢測(cè)工作按照隨機(jī)抽樣的原則，共布設(shè)取土探井4個(gè)。取樣探井布置在相鄰兩樁之間，進(jìn)行樁間土濕陷性消除效果和常規(guī)物理力學(xué)性質(zhì)試驗(yàn)的取樣從樁頂標(biāo)高下開(kāi)始，每間隔1.0 m取樣一件，直至達(dá)到樁底，樁間土平均干密度的取樣自樁頂下起，每1.0 m不應(yīng)少于2點(diǎn)(1組)，即樁孔外100 mm處1點(diǎn)，樁孔之間1/2處1點(diǎn)。

3.2 灰土樁樁體成樁質(zhì)量檢驗(yàn)

本次檢測(cè)工作隨機(jī)地對(duì)4根灰土樁進(jìn)行抽檢，抽檢工作采取了灰土樁樁體的土試樣，測(cè)試樁體干密度數(shù)值的試樣采自樁頂中心處和距樁外緣50 mm處，采樣從樁頂下0.50 m處開(kāi)始，有代表性的在同一深度處取試樣2件，在室內(nèi)進(jìn)行了灰土干密度的平行試驗(yàn)，將樁頂中心處和距樁外緣50 mm處土樣的干密度取平均值作為該深度處的代表值。對(duì)每一根灰土樁將其樁長(zhǎng)深度范圍內(nèi)的干密度值進(jìn)行平均后，取平均值作為該根樁的灰土干密度代表值，并與其2∶8灰土的最大干密度值進(jìn)行對(duì)比，對(duì)樁體的壓實(shí)系數(shù)進(jìn)行評(píng)價(jià)。

所取樁體土試樣送試驗(yàn)室測(cè)定其含水量、密度、干密度，樁間土試樣除進(jìn)行常規(guī)項(xiàng)目試驗(yàn)外，還進(jìn)行了濕陷性試驗(yàn)，浸水壓力為200 kPa。另對(duì)現(xiàn)場(chǎng)所取的樁間土土樣進(jìn)行了輕型標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)試驗(yàn)，確定其最大干密度和最優(yōu)含水量，本次檢測(cè)室內(nèi)土工試驗(yàn)均按GB/T 50123-1999土工試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)的有關(guān)要求進(jìn)行操作和試驗(yàn)。

檢測(cè)結(jié)果表明，經(jīng)灰土擠密樁處理后，樁長(zhǎng)處理深度范圍內(nèi)地基土的濕陷系數(shù)和自重濕陷系數(shù)均小于0.015，地基土的濕陷性已得到消除。根據(jù)本次灰土干密度試驗(yàn)的結(jié)果，對(duì)每一根灰土樁樁體的干密度值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，灰土擠密樁的平均壓實(shí)系數(shù)為0.96，滿足設(shè)計(jì)要求。經(jīng)統(tǒng)計(jì)地基處理后樁身長(zhǎng)度范圍內(nèi)地基土的干密度、壓縮模量等都較處理前有所提高，擠密效果明顯。

4 結(jié)語(yǔ)

灰土擠密樁法可以有效消除地基濕陷性、提高地基承載力和壓縮模量。值得注意的是，樁的承載力發(fā)揮程度因場(chǎng)地土的性質(zhì)不同而異，主要與土的滲透系數(shù)有關(guān)。另外，灰土擠密樁法對(duì)承載力的提高尚有不足之處，有待進(jìn)一步研究改進(jìn)提高。

[1] GB 50025-2004，濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范[S].

[2] JGJ 79-2002，建筑地基處理技術(shù)規(guī)范[S].

[3] 陳希哲.土力學(xué)地基基礎(chǔ)[M].第3版.北京:清華大學(xué)出版社，2002.

[4] 陳方明.灰土擠密樁試驗(yàn)研究[J].巖土工程界，2002(3):56-57.