小議濕陷性黃土地區(qū)建筑地基處理要點(diǎn)

李騰飛 梁瓊

摘 要：我國(guó)濕陷性黃土分布較廣，土層的厚度有一定的差異，其特點(diǎn)主要是穩(wěn)定性較差，受氣候和濕度變化的影響易產(chǎn)生變形，遇水后容易出現(xiàn)大面積沉降。因此，如果施工區(qū)域分布有濕陷性黃土，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行地基處理，以保證建筑工程整體質(zhì)量。研究不同地質(zhì)條件下濕陷性黃土地基處理技術(shù)的應(yīng)用對(duì)工程實(shí)踐具有重要的意義。

關(guān)鍵詞：濕陷性黃土;地基處理;建筑工程

1 濕陷性黃土形成原因

濕陷性黃土地基處理方法研究是當(dāng)代社會(huì)人們所比較關(guān)注的，也是黃土地區(qū)工程設(shè)計(jì)中的難題和熱點(diǎn)問(wèn)題。隨著社會(huì)的發(fā)展，工程界對(duì)于黃土濕陷性的研究越來(lái)越深入，不僅對(duì)黃土濕陷性的誘發(fā)原因進(jìn)行探究，更對(duì)其影響因素進(jìn)行分析。濕陷性黃土主要分為兩種：1）黃土受雨水作用浸濕后，在上覆土層自重應(yīng)力作用下發(fā)生濕陷的稱自重濕陷性黃土;2）在自重應(yīng)力作用下不發(fā)生濕陷，而需在自重和外力的共同作用下才發(fā)生濕陷的稱為非自重濕陷性黃土。濕陷性黃土是一種十分特殊的土質(zhì)。它主要分布在西北地區(qū)，降水稀少的干旱地區(qū)。在干旱地區(qū)，因?yàn)榻邓容^少溫度高，水分的蒸發(fā)量比較大，隨著水分的不斷蒸發(fā)以及減少，黃土中的鹽分不斷的浸出地面進(jìn)而凝結(jié)成固體。在這種情況下，如果黃土遇到生活用水或者是雨水作用，會(huì)導(dǎo)致土中的加固粘合力消失，進(jìn)而導(dǎo)致黃土濕陷。

造成黃土濕陷的原因很多。黃土濕陷最主要的因素是土質(zhì)含水率，但含水率不僅受降水的影響，還受城市生活管道漏水，地面積水，生產(chǎn)和生活用水滲入地下，地下水上升等多方面水質(zhì)因素影響。影響黃土濕陷的因素是多種多樣的：1）干旱和半干旱的氣候是黃土形成的必要條件，所以黃土濕陷的問(wèn)題大多數(shù)是發(fā)生在降水較少的干旱和半干旱地區(qū)。2）黃土受到各種水質(zhì)浸濕之后會(huì)結(jié)合成增厚水膜進(jìn)入黃土顆粒物質(zhì)之間。這種顆粒物質(zhì)對(duì)黃土濕陷的增強(qiáng)有著重要的影響。3）黃土里的含水率以及受到重力和壓力的大小都會(huì)影響到黃土濕陷性的嚴(yán)重程度。由于黃土濕陷的原因是多種多樣的，所以我們就要從不同的角度和不同方面來(lái)探討黃土濕陷性的處理方法，為城市工地建設(shè)提供更好的理論支撐，進(jìn)而減少施工難度，加快施工進(jìn)度，減少能源耗用，提高黃土地區(qū)工地建設(shè)的效率。

2 工程概況

某建筑工程地形總體趨勢(shì)為東高西低、南高北低，局部略有起伏，呈階梯狀田地，原始地面高程在2339.12m～2360.22m之間，最大高差約21.10m。上覆地層為第四系全新統(tǒng)沖洪積形成的黃土狀粉土以及第四系上更新統(tǒng)沖洪積形成的卵石;下伏第三系泥質(zhì)砂巖及泥巖。

工程場(chǎng)地內(nèi)勘探深度范圍內(nèi)地下水類型主要為第四系孔隙潛水，賦存于第四系卵石層中，地下水穩(wěn)定水位位于卵石層頂標(biāo)高以下。擬建場(chǎng)地內(nèi)1）黃土狀粉土在場(chǎng)地內(nèi)表層廣泛分布，具濕陷性。該層濕陷程度中等～強(qiáng)烈，屬自重濕陷性黃土，濕陷等級(jí)為Ⅱ級(jí)～Ⅲ級(jí)（中等～嚴(yán)重）。在各級(jí)試驗(yàn)壓力（200kPa，300kPa，400kPa，500kPa）下，1）黃土狀粉土均具濕陷性，濕陷起始?jí)毫Ψ秶禐?kPa～452kPa，平均值為105kPa。最大自重濕陷深度及最大濕陷深度均至1）黃土狀粉土層底。根據(jù)擬建建筑物基底下濕陷性黃土的工程性質(zhì)以及厚度，設(shè)計(jì)單位擬對(duì)部分荷重較輕的建筑物采用灰土擠密樁方案進(jìn)行地基處理，處理深度達(dá)2）層卵石的頂面。依據(jù)巖土工程勘測(cè)報(bào)告以及場(chǎng)平后地形圖，確定灰土擠密樁樁身長(zhǎng)度約7m～10m。

3 灰土擠密樁的加固原理

灰土擠密樁最早產(chǎn)生于前蘇聯(lián)，主要用于黃土地基濕陷性消除方面，到20世紀(jì)中期才得到了逐步推廣及大量使用?；彝翑D密樁是指在地基土上通過(guò)沖擊進(jìn)行擠土成孔，隨后將灰土夯填到孔內(nèi)以此成樁。成孔過(guò)程中，樁孔位置的土將由側(cè)邊不斷擠出，進(jìn)而能夠擠密樁附近的土?；彝翑D密樁能夠充分混合各類比例的熟石灰和土，且利用多種方法向孔內(nèi)夯入灰土。其加固原理為，其一利用成孔與夯實(shí)地基土被擠壓成孔，促使樁孔中的土體由側(cè)面擠出，此時(shí)壓縮、擾動(dòng)與重塑為樁附近土體的主要狀態(tài)，如土體擠密到相應(yīng)程度，即可消除其濕陷性;其二作為一種氣硬性膠凝物質(zhì)，石灰是最常用的一種建筑材料。當(dāng)充分混合熟石灰和土后，就會(huì)出現(xiàn)一系列物理化學(xué)反應(yīng)，進(jìn)而有硅酸鈣等水化物等生成，待其凝結(jié)后即可形成具備較高強(qiáng)度的樁體，當(dāng)樁體與土體（擠密后）相互結(jié)合，即可形成復(fù)合地基。

4 濕陷性黃土地區(qū)高層建筑地基處理措施

1）平整施工場(chǎng)地。施工人員在進(jìn)行灰土擠密樁施工前，需要按照施工圖紙徹底清理和平整施工場(chǎng)地地面及基坑內(nèi)部，將各項(xiàng)安全防護(hù)措施認(rèn)真做好。

2）測(cè)量和定位樁位。樁位的定位和測(cè)量可以通過(guò)鋼釬來(lái)完成，在土層中將鋼釬打入10—15m左右拔出，隨后灌注石灰粉進(jìn)行定位，并將樁號(hào)標(biāo)注好，從而有效測(cè)量樁位，測(cè)量偏差需要控制在5mm以內(nèi)。

3）準(zhǔn)備施工樁料。生石灰消解3—5天以后，對(duì)其進(jìn)行過(guò)篩，熟石灰粉粒的粒徑不得超過(guò)5mm，石灰質(zhì)量在Ⅱ級(jí)以上，氧化鈣和氧化鎂總含量控制在75%以上，將單一的黃土及普通粘性土作為素土料進(jìn)行嚴(yán)格篩選并投入使用。

4）成樁施工技術(shù)。（1）準(zhǔn)確穩(wěn)定的設(shè)置樁機(jī)，樁管位置對(duì)應(yīng)樁孔中心位置，對(duì)樁架的牢固性加強(qiáng)重視，防止位移或傾斜現(xiàn)象出現(xiàn)在成樁施工中;（2）在成樁施工中，控制地基土含水量在24%以下，確保其接近最佳含水量。如果地基含水量在12%以下，需要通過(guò)人工浸水方式增加其含水量;（3）在成樁施工中，需要按照從里到外的原則，使擠密效果得到提高，避免出現(xiàn)塌孔現(xiàn)象;（4）利用柱錘沖擴(kuò)地基到樁底的標(biāo)高，再將尺度醒目的標(biāo)志設(shè)置在地基周圍;（5）在完成樁孔施工后，施工人員需要全面檢查孔徑、深度等參數(shù)，確保相關(guān)數(shù)據(jù)符合施工要求。如果有塌陷、縮頸等問(wèn)題出現(xiàn)在檢查過(guò)程中，需要將相關(guān)問(wèn)題的記錄做好，并及時(shí)制定應(yīng)對(duì)方案，使灰土擠密樁的質(zhì)量不斷提高。樁孔直徑一般控制在40cm以上，深度比樁長(zhǎng)略大一些。

5）填充夯實(shí)灰土。施工時(shí)應(yīng)合理選擇設(shè)備，施工人員可選擇操作便捷的四輪車作為灰土夯機(jī)，錘底為圓錐形，錘重約1000kg，能夠?qū)哆M(jìn)行有效夯實(shí)。設(shè)置夯機(jī)，施工人員要準(zhǔn)確穩(wěn)定的設(shè)置夯機(jī)，樁孔位置必須準(zhǔn)確對(duì)應(yīng)夯錘位置，確保夯錘能夠向樁孔底部準(zhǔn)確打落。并清理樁孔，在樁孔填料前需要清理干凈樁孔內(nèi)部雜物，同時(shí)多次夯擊樁孔底部。完成上述作業(yè)后，即可進(jìn)行樁孔填料，按照樁孔填夯的檢測(cè)結(jié)果，對(duì)填料的夯擊次數(shù)和樁孔數(shù)量進(jìn)行明確，成樁長(zhǎng)度控制在大于0.4m且小于0.8m，進(jìn)行6—8次夯擊以后在樁孔內(nèi)填入攪拌好的灰土。隨后進(jìn)行素土封頂，當(dāng)樁孔填料達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高后，將一層素土壓在填料上方，然后封頂并繼續(xù)施工。

6）工程質(zhì)量檢測(cè)。在完成灰土擠密樁施工以后，需要嚴(yán)格檢測(cè)成樁質(zhì)量和地基承載力，確保其符合設(shè)計(jì)要求。在工程質(zhì)量檢測(cè)過(guò)程中，不僅要認(rèn)真檢測(cè)負(fù)荷地基承載力和樁體壓實(shí)系數(shù)，而且要深入分析樁間土擠密效果樁間土的濕陷性，同時(shí)確保樁頂灰土墊層壓實(shí)系數(shù)能夠滿足設(shè)計(jì)要求。本次工程共打灰土擠密樁4900根，灰土立方在13254m?左右，相比其他地基處理技術(shù)，灰土擠密樁處理技術(shù)不僅節(jié)約大量費(fèi)用，而且具有較快的施工工期，且施工相對(duì)簡(jiǎn)單，具有良好效果。

5 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，近年來(lái)，隨著地基處理技術(shù)的不斷發(fā)展，灰土擠密樁因其特有優(yōu)勢(shì)被廣泛應(yīng)用于濕陷性黃土地基中，其具有較低的施工成本、較高的承載力以及較好的施工效果等特點(diǎn)，不但能夠使地基的強(qiáng)度大幅提升，而且使地基的特性有效改善，同時(shí)所用機(jī)械設(shè)備相對(duì)簡(jiǎn)單，進(jìn)一步促進(jìn)了建筑工程施工的順利開(kāi)展，提升了工程整體質(zhì)量和穩(wěn)定性。

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