復(fù)合地基處理在黃土濕陷性地區(qū)的應(yīng)用

何俊照 梁 東 羅旭濤

(1.河南省地礦建設(shè)工程(集團(tuán))有限公司，河南 鄭州 450007； 2.河南省地質(zhì)環(huán)境勘查院，河南 鄭州 450007)

1 概述

黃土是中國(guó)分部較廣的區(qū)域性特殊性土，濕陷性黃土在一定條件下具有保持土的原始基本單元結(jié)構(gòu)形式不被破壞的能力，濕陷性黃土在其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度未被破壞或軟化的壓力范圍內(nèi)，表現(xiàn)出壓縮性低，強(qiáng)度高，但受水浸濕后，力學(xué)性質(zhì)將發(fā)生較大變化，具體表現(xiàn)為強(qiáng)度降低、軟化、濕陷等特性，對(duì)工程建筑安全性有較大的影響[1]。鄭州市位于河南省西部黃土丘陵與東部黃褐沖積平原的交接地帶，為華北平原的一部分，地勢(shì)由西南向東北傾斜。鄭州市以京廣鐵路為分界線(xiàn)，以西地區(qū)土層具有濕陷性，濕陷性黃土深度約3.5 m～15.0 m。

2 濕陷性黃土評(píng)價(jià)

濕陷性黃土浸水后在一定壓力下，會(huì)產(chǎn)生濕陷變形。黃土的濕陷性試驗(yàn)主要是室內(nèi)浸水(飽和)壓縮試驗(yàn)，當(dāng)濕陷系數(shù)值小于0.015時(shí)，應(yīng)定為非濕陷性黃土；當(dāng)濕陷系數(shù)值大于0.015時(shí)，應(yīng)定為濕陷性黃土[2]；根據(jù)濕陷系數(shù)的值的大小分為濕陷性輕微、中等及強(qiáng)烈。具體地基的濕陷類(lèi)型根據(jù)自重濕陷量和非自重濕陷量的計(jì)算值來(lái)進(jìn)行判定。

3 濕陷性黃土場(chǎng)地地基處理措施

當(dāng)?shù)鼗臐裣葑冃瘟枯^大或地基承載力不能滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求時(shí)，應(yīng)根據(jù)不同地質(zhì)條件和建筑物重要性質(zhì)，采取相應(yīng)的地基處理措施。濕陷性黃土地區(qū)處理方法主要有墊層法、強(qiáng)夯法、擠密法、預(yù)浸水法及樁基處理等方法，主要目的在于對(duì)濕陷性場(chǎng)地的濕陷性進(jìn)行消除或減弱，使處理后的地基滿(mǎn)足工程設(shè)計(jì)的需要。

4 工程概況

某工程位于滎陽(yáng)廣武鎮(zhèn)，主樓地上18層，地下1層，剪力墻結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)采用灰土擠密樁+CFG樁復(fù)合地基，建筑物基礎(chǔ)埋深約3.8 m。

5 工程地層情況

表1 各土層物理力學(xué)指標(biāo)

根據(jù)地質(zhì)勘察報(bào)告，場(chǎng)地地下水類(lèi)型為潛水，鉆孔設(shè)計(jì)孔深為30 m～40 m，勘探深度范圍內(nèi)未見(jiàn)地下水，現(xiàn)場(chǎng)對(duì)場(chǎng)地內(nèi)進(jìn)行探井施工，探井深度為20 m，取樣進(jìn)行濕陷性評(píng)價(jià)。通過(guò)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)揭示，場(chǎng)地第②層和第③層粉土及第④層粉土上部為濕陷性黃土，具體各土層濕陷性評(píng)價(jià)情況見(jiàn)表2。

表2 建筑物的濕陷量計(jì)算表

通過(guò)室內(nèi)試驗(yàn)，綜合判定場(chǎng)地為非自重濕陷性黃土場(chǎng)地，濕陷等級(jí)為Ⅰ級(jí)(輕微)濕陷。依據(jù)GB 50025—2004濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范，本場(chǎng)地建筑物為18層，屬于乙類(lèi)，規(guī)范要求應(yīng)消除地基的部分濕陷量，最小處理厚度不應(yīng)小于地基壓縮層深度2/3，且下部未處理濕陷性黃土層的濕陷起始?jí)毫χ挡粦?yīng)小于100 kPa。根據(jù)探井試驗(yàn)資料及對(duì)場(chǎng)地的濕陷性判定，第②層土濕陷起始?jí)毫χ禐?1 kPa，③層土濕陷起始?jí)毫χ禐?05 kPa，④層土濕陷起始?jí)毫χ禐?89 kPa。濕陷起始?jí)毫Ρ憩F(xiàn)為隨深度增大的趨勢(shì)，個(gè)別下部未處理土樣的濕陷起始?jí)毫χ敌∮?00 kPa，需進(jìn)行處理。

根據(jù)場(chǎng)地地質(zhì)情況及上部建筑物基底壓力，采用墊層法處理不能滿(mǎn)足承載力要求，可選擇用強(qiáng)夯法或灰土擠密法處理濕陷性后采用CFG進(jìn)行施工。建筑物基底持力層第②層粉土天然含水量為7.9%，若采用強(qiáng)夯法處理濕陷性黃土，依據(jù)以往及區(qū)域施工經(jīng)驗(yàn)，強(qiáng)夯法施工后靜載荷承載力滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，但施工后對(duì)場(chǎng)地進(jìn)行探井施工再實(shí)驗(yàn)，經(jīng)檢測(cè)濕陷性處理效果不理想，主要原因在于未對(duì)含水量較低地層進(jìn)行增濕至接近最優(yōu)含水量，且增濕施工對(duì)經(jīng)濟(jì)造價(jià)不經(jīng)濟(jì)。因此，本場(chǎng)地不宜采用強(qiáng)夯法處理濕陷性，綜合考慮采用了灰土擠密樁+CFG進(jìn)行地基處理：灰土擠密樁樁徑400 mm，有效樁長(zhǎng)13.0 m，正方形布樁，樁間距800 mm；CFG樁樁徑400 mm，有效樁長(zhǎng)14.0 m，采用正方形布樁，樁間距1 600 mm，單樁豎向抗壓承載力特征值為500 kN，處理后的復(fù)合地基承載力特征值為345 kPa。

6 處理效果

經(jīng)過(guò)施工后檢測(cè)資料顯示，采用灰土擠密樁處理后承載力和濕陷性成果較好，根據(jù)后期載荷試驗(yàn)及土工試驗(yàn)，承載力滿(mǎn)足要求，濕陷系數(shù)也大幅降低，濕陷性得到了較好的控制，且施工CFG后，承載力等各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均能滿(mǎn)足工程需要。