淺談高填土軟黃土地基處理關鍵技術

1 引言

我國黃土分布非常廣泛，面積約64萬km2，其中濕陷性黃土約占四分之三。以黃河中游地區(qū)最為發(fā)育，多分布于甘肅、陜西、山西地區(qū)，在黃土地區(qū)進行工程建設時，應重視對高填土軟黃土地基的處理，避免由于地基發(fā)生沉降導致建筑物存在安全隱患。隨著施工工藝和施工技術的不斷發(fā)展，已出現了很多種處理軟基的技術，根據不同的工程地質狀況，合理地選擇一種或幾種技術對高填土軟黃土地基進行加固處理，可以使路基滿足強度、變形和穩(wěn)定性要求。

2 高填土軟黃土地基處理技術

2.1 堆載預壓法

（1）加固原理

堆載預壓法是指在工程建設之前，用大于或等于設計荷載的填土荷載，促使地基提前固結沉降以提高地基的強度，減少工后沉降。待強度指標達到設計要求數值后再修筑建筑物。經過堆壓預處理后，地基一般不會再產生大的固結沉降。

（2）加固方法

采用堆載預壓法處理高填土軟黃土地基時，應采用分層分級施加荷載，嚴格控制每層的加載量和加載厚度。通過分層分級加載，可以控制加載的速率，避免地基發(fā)生剪切破壞，逐步提高地基的強度。

（3）優(yōu)缺點

堆載預壓法施工簡單，不需特殊的施工機械和材料，節(jié)省投資。但由于這種方法使地基達到設計強度的時間較長，往往會影響施工工期，因此在工期緊張的情況下，應結合其他方法一起使用，或直接使用其他方法。

2.2 強夯法

（1）加固原理

強夯法是用巨錘從高處自由下落對地基施加壓力，使地基土中出現較大沖擊應力，土體產生瞬間變形，迫使土層孔隙壓縮，在夯擊點周圍產生裂縫，形成良好的排水通道，孔隙水和氣體逸出，使土粒重新排列，經時效壓密達到固結，從而提高地基承載力。

（2）加固方法

平整場地，標出首次強夯的夯點位置，強夯機就位進行強夯。根據定位放樣的結果，按照跳點夯擊即梅花型順序夯擊，可分段進行夯實。對每個夯點的每一擊沉降量進行觀測，以最后二擊平均夯沉量作為控制指標。第一遍夯后進行場地平整壓實。根據夯前試驗確定的施工參數，確定夯后間歇時間。以確?？紫端?、氣有充分的時間消散。檢測地基強夯的效果，一般作地基密實度和承載力試驗。在規(guī)定的時間間隔后，按上述步驟逐次完成全部夯擊遍數，最后用低能量滿夯，將場地表層松土夯實，并測量夯后場地高程。并修整好排水設施，不使場地積水。

（3）優(yōu)缺點

強夯法具有效果顯著、設備簡單、施工方便、適用范圍廣、經濟易行、節(jié)省材料和施工工期短等優(yōu)點。但目前仍沒有一套成熟的理論和計算方法，因此只有根據現場的地質條件和工程使用要求，試夯后選用最優(yōu)的強夯參數，才能達到既經濟有效又安全可靠的目的。

2.3 振動沉管碎石樁

（1）加固原理

碎石樁的加固機理一般可分為擠密和置換兩種作用。對飽和粘性土，主要是置換；對砂性土，主要是擠密；對非飽和的粘性土。則同時兼有擠密和置換兩種作用。一般認為，飽和土體的擠密作用隨土中細顆粒含量而減少，置換作用隨細顆粒含量的增加而增加。對砂土、粉土及非飽和粘性土，碎石樁起到了擠密、排水、預振作用。對飽和粘性土，碎石樁的作用則是置換和排水。碎石樁用于地基處理，其本身是由散體材料組成，材料本身沒有粘性強度，樁體的強度主要是靠周圍土體的約束和樁身材料的摩擦維持的，在承受上部荷載時，樁體主要受力集中在樁頂附近4倍左右的樁徑范圍內。同時碎石樁由于設置了反濾性和滲透性都較好的碎石褥墊層，使得土體固結排水路徑大大縮短，固結速度大大提高，土體的強度和對整體的約束能力也得到提高，從而使復合地基的承裁力得到提高。

（2）加固方法

平整場地，在平整后的場地上鋪填1m厚的碎石土碾壓密實，碎石樁選用含泥量不大于10%且粒徑在2～5cm的碎石作為材料。施工順序一般采用由里向外，由一邊推向另一邊，可以擠走部分軟土，而對于抗剪強度低的粘性土地基。為減少制樁對原土基的擾動，則應采用間隔跳打方式。打樁機就位后開始振動沉管至設計標高，將碎石從進料口加入，填料時要分批加入，不宜一次加料過多。每拔管3～5m時應下沉振動一次，以確保碎石振搗密實。應控制好拔管的速度，不能過快或過慢，過快容易造成樁徑過小或縮徑、斷樁；過慢則易造成離析。

（3）優(yōu)缺點

采用振動沉管碎石樁加固高填土軟黃土地基，具有技術可靠、設備簡單、操作技術易于掌握等優(yōu)點。但是在制樁過程中，由于土層的天然結構受到擾動，使土的強度下降，壓縮系數增大，壓縮模量降低，短期內難以恢復。

2.4 水泥粉噴樁

（1）加固原理

水泥粉噴樁是以水泥作為固化劑，將水泥用機械拌入軟粘土中，當水泥拌入軟粘土遇到土中的水，即發(fā)生水化和水解反應。水泥的各種水化物生成后，有的自身繼續(xù)硬化，形成水泥石骨架，有的則與其周圍具有一定活性的粘土顆粒發(fā)生離子交換、團粒化作用、硬凝反應和碳酸化反應，生成新的化合物，使軟土硬結成具有整體性、水穩(wěn)定性和一定強度的樁體，并與樁間土共同作用組成復合地基，對提高軟黃土地基承載能力、減少地基的沉降量及保證高填土穩(wěn)定性具有明顯的效果。

（2）加固方法

場地平整、清除障礙，施工場地不能滿足機械行走要求時，應鋪設砂土或碎石墊層，若地表過軟，則應采取防止機械失穩(wěn)措施；進行機械組裝、試運轉后就位；預攪下沉至設計標高；攪拌提升，同時噴干水泥粉(32.5級普通硅酸鹽水泥)至地面以下0.5m處(設計樁頂)；在樁上部的3～5m長范圍內重復攪拌一次；重復攪拌提升，直到離地面下0.5m，上部回填5%灰土(或水泥土)并壓實。

（3）優(yōu)缺點

由于該方法是以水泥作為加固料，不需向地基另加水分，可以充分地吸收地下水，因此加固后的地基柱體承載力與相類似的漿噴柱相比要高，其固結效果要好；該方法加固水泥土柱與周圍土體形成復合地基，不需要預壓即可獲得較高的復合地基承載力及復合變形模量，加固土柱體的壓縮量僅為0.6%左右，下臥層的沉降量一般情況下也能減少地基沉降總量的1/3至2/3；施工時低壓操作，安全可靠，無污染、振動和噪聲，對周圍環(huán)境及建筑物無不良影響。水泥粉噴樁的施工工藝應根據設計要求的配合比和實測的各項施工參數通過試樁來確定。試樁一般為5根，通過試樁來確定滿足設計噴入量的各種技術參數，如鉆進速度、提升速度、攪拌速度、噴氣壓力、單位時間噴粉量。

2.5 土工格室

土工格室能延緩或切斷地基破壞的滑動面，從而使地基承載能力提高，與此同時，土工格室還能對處于格室內的土粒給予三維約束，使土粒與格室成為一個剛度遠大于地基的整體，能較好分布施加在它上面的荷載，使地基受力較為均勻，從而提高地基承載力。土工格室施工簡單，不需要特殊設備，原材料可以采用回收的舊橡膠、塑料制品，因此也有利于環(huán)保，具有較高地推廣價值。

3 結束語

針對高填土軟黃土地基的特點，在地基處理時，采用堆載預壓、強夯、振動沉管碎石樁、水泥粉噴樁、土工格室等技術，可以有效地提升軟黃土地基的承載力。以上方法可以單獨使用，也可以幾種技術結合使用，以達到更好的處理效果。