濕陷性黃土地區(qū)構(gòu)筑物地基處理方案探討

李生梅 蘭州資源環(huán)境職業(yè)技術(shù)學(xué)院采礦工程系 甘肅 蘭州 730021

濕陷性黃土地區(qū)構(gòu)筑物地基處理方案探討

李生梅 蘭州資源環(huán)境職業(yè)技術(shù)學(xué)院采礦工程系 甘肅 蘭州 730021

濕陷性黃土土質(zhì)結(jié)構(gòu)疏松，孔隙、垂直節(jié)理發(fā)育，地基承載力不高，具有濕陷性，在遇水侵蝕或較大荷載的作用下，則產(chǎn)生較大沉降。在濕陷性黃土地質(zhì)條件下建設(shè)構(gòu)筑物，基底承載力很難滿足要求，通常需對基底進(jìn)行加固處理，本文針對濕陷性黃土的特殊工程性質(zhì), 介紹了濕陷性黃土地區(qū)構(gòu)筑物地基處理措施。

濕陷性黃土；構(gòu)筑物；基底加固；處理措施

概述

近年來，隨著我國國民經(jīng)濟的持續(xù)發(fā)展，建設(shè)規(guī)模的擴大和數(shù)量的增多，建筑行業(yè)越來越重視工程質(zhì)量問題，對構(gòu)筑物的地基變形要求也越來越嚴(yán)。在濕陷性黃土地基上進(jìn)行構(gòu)筑物建設(shè)時，應(yīng)根據(jù)工程的重要性、地基受水浸濕可能性的大小和在使用期間對不均勻沉降限制的嚴(yán)格程度，考慮因地基濕陷引起附加沉降對工程可能造成的危害，采取以地基處理為主的綜合措施，并選擇適宜的地基處理方法，避免或消除地基的濕陷對構(gòu)筑物產(chǎn)生危害，是我們工程建設(shè)者不可忽視的一個問題。對于已出現(xiàn)的因地基濕陷造成的損壞，需采取一定的方法進(jìn)行治理。

1 濕陷性黃土的工程性質(zhì)

濕陷性黃土是指在上覆土層自重應(yīng)力作用下，或者在自重應(yīng)力和附加應(yīng)力共同作用下，因浸水后土的結(jié)構(gòu)破壞而發(fā)生顯著附加變形的結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定的黃色土，廣泛分布于我國東北、西北、華中和華東部分地區(qū)，面積約40萬平方公里，是第四紀(jì)時期干旱或半干旱氣候條件下形成的黃色粉末狀黃土。濕陷性黃土在天然狀態(tài)下，具有很多肉眼可見的空隙，并常夾有由于生物作用所形成的管狀空隙，天然剖面呈豎直節(jié)理，具有一定抵抗移動和壓密的能力。它在干燥狀態(tài)下，由于土質(zhì)具有垂直方向分布的小管道，幾乎能保持豎直的邊坡。但它受水浸濕后，土的骨架結(jié)構(gòu)迅速崩解破壞產(chǎn)生嚴(yán)重的不均勻沉陷，導(dǎo)致建筑物產(chǎn)生變形甚至破壞。因此，濕陷性黃土地基上進(jìn)行工程建設(shè)時，必須考慮因地基濕陷引起附加沉降對工程可能造成的危害。

濕陷性黃土在上覆土層自重應(yīng)力作用下，或者在自重應(yīng)力和附加應(yīng)力共同作用下，由于顆粒活動，骨架擠緊，土體結(jié)構(gòu)迅速破壞而發(fā)生顯著沉陷，或因浸水后土的結(jié)構(gòu)破壞而發(fā)生顯著附加變形的結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定而產(chǎn)生沉降，根據(jù)土的自重濕陷系數(shù)可分為自重濕陷性和非自重濕陷性兩種。無論是自重濕陷黃土地基，還是非自重濕陷黃土地基，其濕陷性的嚴(yán)重危害程度都決定于地基中濕陷性土層的厚度、部位和濕陷系數(shù)的大小。現(xiàn)行規(guī)范以Δs＝Σδ sh計算的濕陷量來評價地基的濕陷程度，根據(jù)濕陷量的大小，將自重濕陷性黃土地基和非自重濕陷性黃土地基各分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ級。[1]

2 濕陷性黃土地區(qū)構(gòu)筑物地基處理措施

濕陷性黃土地區(qū)常用的構(gòu)筑物地基處理方法有：土或灰土墊層法、強夯法、水泥擠密樁法、樹根法等。

2.1 墊層法

墊層法是一種淺層處理濕陷性黃土地基的傳統(tǒng)方法，當(dāng)構(gòu)筑物基礎(chǔ)下的持力層比較軟弱、不能滿足上部結(jié)構(gòu)荷載對地基的要求時，常采用換填土墊層來處理軟弱地基。即將基礎(chǔ)下一定范圍內(nèi)的軟弱土全部或部分挖出，利用周邊其他具有黏性土作填料，經(jīng)過灰土攪拌后在最接近含水量分層進(jìn)行回填、并分層夯實至設(shè)計要求的密實程度，作為地基的持力層，這樣，基礎(chǔ)底面在一定厚度墊層的應(yīng)力擴散作用下，可減小墊層下天然土層所受的壓力和附加壓力，消除了墊層范圍的濕陷性，避免了地基因壓力產(chǎn)生的自重濕陷，從而減小基礎(chǔ)沉降量，可提高地基承載力，增強地基穩(wěn)定。同時，由于置換后的墊層材料是黏性土或灰土等不凍脹材料，可以防止凍脹和加速軟土排水固結(jié)的作用。墊層法適于淺層地基處理，處理深度可達(dá)1～3米。這種方法可就地取材，施工方便，不需特殊的機械設(shè)備，既能縮短工期，又能降低造價，是一種常用的地基淺層處理或部分濕陷性處理方法，經(jīng)這種方法處理的灰土墊層的地基承載力可達(dá)到300KPa(素土墊層可達(dá)200KPa)且有良好的均勻性。

2.2 強夯法

強夯法亦稱動力固結(jié)法，通過重錘的自由落下，對土體進(jìn)行強力夯實，以提高其強度，降低其壓縮性，強夯的單位夯擊能量，應(yīng)根據(jù)地基土類別、結(jié)構(gòu)類型荷載大小和要求處理的深度等綜合考慮，并通過現(xiàn)場試夯確定，夯擊遍數(shù)應(yīng)根據(jù)地基土的性質(zhì)確定，一般情況下，可采用2～3遍，最后再以低能量夯擊一遍。對于滲透性弱的細(xì)粒土，必要時夯擊遍數(shù)可適當(dāng)增加。夯擊點位置可根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)類型，采用等邊三角形、等腰三角形或正方形布置。第一遍夯擊點間距可取5～9m，以后各遍夯擊點間距可與第一遍相同，也可適當(dāng)減小。對于處理深度較大或單擊夯擊能較大的工程，第一遍夯擊點間距宜適當(dāng)增大。當(dāng)?shù)叵滤惠^高，夯坑底積水影響施工時，應(yīng)首先采用人工降低地下水位或鋪填一定厚度的松散性材料，然后再對夯坑內(nèi)或場地積水進(jìn)行及時排除。當(dāng)強夯施工所產(chǎn)生的振動，對鄰近建筑物或設(shè)備產(chǎn)生有害的影響時，應(yīng)采取防振或隔振措施。強夯施工前，應(yīng)查明場地內(nèi)范圍的地下構(gòu)筑物和各種地下管線的位置及標(biāo)高等，并采取必要的措施，以免因強夯施工而造成破壞。該法設(shè)備簡單，原理直觀，適用廣泛，特別是對非飽和土加固效果顯著。而且這種方法加固地基速度快，效果好，投資省，是當(dāng)前最經(jīng)濟簡便的地基加固方法之一。

2.3 水泥擠密樁

水泥土擠密樁是采用機械成孔，選用相對單一的土質(zhì)材料，與水泥按一定配比，在灰土拌和站充分拌和均勻制成水泥土，分層向孔內(nèi)回填并強力夯實，水泥擠密樁是濕陷黃土基底處理方法中比較常用的方法之一。濕陷性黃土由于其大孔隙性和欠壓密性而具有濕陷性。水泥擠密樁就是夯擊擠密消除其大孔隙進(jìn)而消除濕陷性，并對地基起一定的加筋作用。樁錘夯擴成孔成樁的過程中，樁孔中原有土被強制性側(cè)向擠出，樁周一定范圍內(nèi)的土被壓縮、擾動和重塑。樁和樁間土一起形成復(fù)合地基；針對濕陷性黃土地段構(gòu)筑物的施工特點：施工作業(yè)面小、振動對圍巖的影響要求有限等，對基底加固技術(shù)中擠密樁的樁身材料、擠密樁施工機械的選擇、樁間距的選擇需做一定優(yōu)化[2]。通過優(yōu)化，確定適合濕陷性黃土基地加固處理的方法、措施、施工機械、施工工藝、設(shè)計參數(shù)、檢驗方法和標(biāo)準(zhǔn)。

2.4 樹根樁

樹根樁是一種類似樹根呈不同方位或直斜交錯分布的鉆孔樁群，其施工方法相似于一種小型鉆孔灌注樁。它是利用鉆機鉆孔到設(shè)計深度，然后放入鋼筋籠、碎石和注漿管，再用壓力灌注水泥漿或水泥砂漿的辦法制成的鋼筋混凝土樁。布樁方式可采用垂直、傾斜設(shè)置，也可采用網(wǎng)狀如樹根狀布置，故稱為樹根樁。樹根樁憑借其承載力高，沉降量與擾動范圍小，施工方便，經(jīng)濟合理等優(yōu)點，在既有建筑物的修復(fù)和加層、古建筑的整修、地下鐵道穿越、橋梁工程等各類地基的處理與基礎(chǔ)加固，以及增強土坡或巖坡的穩(wěn)定性等工程中有著廣泛的應(yīng)用。近年來，樹根樁在井巷基底的加固中開始嘗試應(yīng)用，樹根樁施工技術(shù)可以在狹小的施工作業(yè)空間內(nèi)最大限度減少開挖對巷道地層的擾動。[3]

3 小結(jié)

濕陷性黃土地基處理的方法很多，在不同的地區(qū)，根據(jù)不同的地基土質(zhì)和不同的構(gòu)筑物，地基處理應(yīng)選用不同的處理方法，以滿足構(gòu)筑物對地基的技術(shù)要求，提高地基承載力，改變其變形性質(zhì)或滲透性質(zhì)，保證地基穩(wěn)定性，降低地基的壓縮性，減少基礎(chǔ)的不均勻沉降。就濕陷性黃土地基處理而言，我國有較為成熟的技術(shù)和實踐經(jīng)驗，并得到廣泛的應(yīng)用，但地基處理是否恰當(dāng)關(guān)系到整個工程質(zhì)量、進(jìn)度和投資，合理選擇地基處理方法和基礎(chǔ)形式是降低工程造價的重要途徑之一，具有較強的實踐性和指導(dǎo)意義。

[1]賈迎澤.淺談濕陷性黃土地基對建筑物的危害及預(yù)防治理措施.山西建筑.2004，30(8)

[2]孟磊.夯擴擠密水泥樁土的實踐與探討.鐵道勘察.2OO5(2)

[3]孫友良.樹根樁在涵洞地基加固中的應(yīng)用[J].建設(shè)管理.2000,(5):21～22

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.20.004