濕陷性黃土場地上高速公路房建的地基處理方法

尚月英

(山西路晟交通建筑設(shè)計有限公司，山西 太原 030006)

高速公路房建場區(qū)原則上是因地制宜，盡量避免大填大挖，但考慮與主線銜接，還是經(jīng)常需要大填大挖處理，甚至有的是部分挖方部分填方，尤其是在山路地段，這種現(xiàn)象特別常見。對于濕陷性場地，這就要求地勘單位在評價和編制地質(zhì)報告時要特別注意這一點，以做出正確評價，同時也給房建設(shè)計的地基處理帶來復(fù)雜性。

1 濕陷性黃土的概念及相關(guān)問題

1.1 概念

在上覆土自重應(yīng)力和附加應(yīng)力共同作用下或僅在上覆土的自重應(yīng)力作用下，受水浸濕后土結(jié)構(gòu)迅速破壞，并產(chǎn)生顯著附加下沉的土稱為濕陷性土。有時雜填土也具有濕陷性。濕陷性黃土廣泛分布于我國山西、陜西、甘肅大部分地區(qū)以及河南西部，此外，新疆、山東、遼寧等地區(qū)也有不連續(xù)分布。濕陷性黃土又分為自重濕陷性黃土和非自重濕陷性黃土。在上覆土自重壓力作用下受水浸濕發(fā)生顯著附加下沉的，即為自重濕陷性黃土。反之，在上覆土自重壓力作用下受水浸濕不發(fā)生顯著附加下沉的，即為非自重濕陷性黃土。

1.2 濕陷性的危害

正常情況下，濕陷性黃土承載力較高，一旦受水浸濕，濕陷性黃土地基就引起迅速的附加變形即濕陷，很突然，而且不均勻，受水浸濕處及附近沉降大，不受水浸濕處不沉降或少沉降，由于上部結(jié)構(gòu)很難適應(yīng)和抵抗這種突發(fā)性的差異沉降，造成建筑物開裂、場院地面開裂、散水開裂，甚至散水倒坡，地表水、雨水一滲漏，加重開裂，形成惡性循環(huán)。

1.3 大填大挖場地濕陷性的正確判斷及行業(yè)問題

自重濕陷量的計算應(yīng)從天然地面算起，當(dāng)挖填方的厚度和面積較大時，則應(yīng)從設(shè)計地坪(即整平后場地標(biāo)高)算起，也就是說與起算地面有關(guān)。起算標(biāo)高不同，濕陷性類型、等級通常不一致。所以，若挖填方太厚、面積也較大，場地濕陷性類型和等級與自然場地相比，一般會發(fā)生變化。若地勘單位不注意這點，在濕陷性場地上所做出的濕陷性判斷、評價也就不一定正確，最后會誤導(dǎo)設(shè)計單位做出不合理的地基處理，從而使建筑物存在安全隱患，甚至引發(fā)濕陷事故。但問題就出在這點上，地勘單位拿到房建設(shè)計單位提供的標(biāo)有自然地坪標(biāo)高和整平(設(shè)計)地坪標(biāo)高的總圖后，不必提醒就應(yīng)該明白應(yīng)根據(jù)挖填方情況正確計算自重濕陷量和正確評價濕陷性類型和等級，但我發(fā)現(xiàn)就我們合作的幾家地勘單位，沒一家自覺地、不用提醒就給予正確考慮和評價。我發(fā)現(xiàn)這個問題后，就要求他們給予重新評價，并重新提供地勘報告。為避免遺漏，我統(tǒng)一要求設(shè)計人員(主要是總圖和結(jié)構(gòu)設(shè)計人員)事先在給地勘單位提供的總圖上明確標(biāo)清楚挖填情況，挖多少、填多少，并寫明要求他們?nèi)魹闈裣菪詧龅鼐驼堈_給予評價。

2 濕陷性場地上建筑物的地基處理方法

根據(jù)場地濕陷土層厚度、濕陷類型和濕陷等級、建筑物的類別、周圍環(huán)境條件等作出具體的地基處理方法，達到在地基壓縮層內(nèi)或濕陷性黃土層內(nèi)改善土的物理力學(xué)性質(zhì)、降低土的壓縮性、消除濕陷性和提高地基承載力的目的。

2.1 不挖不填場地的地基處理

根據(jù)GB 50025-2004濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范規(guī)定的地基處理方法結(jié)合實際情況決定具體處理方案。處理原則通常是:當(dāng)處理厚度不大于3 m時，采用局部或整片換填素土或灰土墊層法;當(dāng)處理厚度大于3 m時，采用強夯法或擠密法(灰土擠密樁或素土擠密樁)處理，具體采用哪種方法要根據(jù)環(huán)境條件、施工條件結(jié)合經(jīng)濟比選而定。

2.2 挖方場地的地基處理

若將濕陷性土層全部挖除，則就不存在消除濕陷性問題了，而且因挖除的土層自重應(yīng)力就很大，所以承載力對多層建筑一般也就滿足了，對高層建筑則需根據(jù)具體情況決定是否需打復(fù)合樁以提高地基承載力和地基土的彈性模量。

2.3 填方場地的地基處理

這就是前面提到的地勘單位必須做出正確的濕陷性評價。在正確的評價前提下，設(shè)計師才能制定出合理的處理方法。高速路上的房建一般為多層建筑，所以以下方法是針對多層建筑的。若周圍沒有建、構(gòu)筑物，施工設(shè)備也不受限制，可選擇強夯法，消除濕陷性后再按規(guī)范要求分層回填素土或灰土至基底墊層下。當(dāng)由于條件限制不能采用強夯法時就采用擠密法處理。這又分兩種情況，對填方厚度不大于2 m的場區(qū)，先清除表層耕土、浮土或雜填土后再分層回填素土至設(shè)計標(biāo)高，最后再打灰土擠密樁或素土擠密樁消除濕陷性和提高承載力，但這時回填的素土壓實系數(shù)不能太高，0.95即可，因為松土振密、密土振松原理，回填得太密實了，打樁時反而將上層回填土層振松了，濕陷性消除了，但承載力可能不滿足要求了，當(dāng)然壓實系數(shù)也不能太低了，太低了，打樁后的承載力仍達不到設(shè)計要求;對填方厚度大于2 m的場區(qū)，可考慮清表后先打擠密樁(灰土或素土)完全消除原土的濕陷性，然后再按規(guī)范要求分層回填素土或灰土至基底墊層下，達到提高承載力的目的。此時的打樁不是提高承載力(因上部回填的褥墊層太厚，起不到褥墊層的調(diào)節(jié)樁、土應(yīng)力的作用)，僅僅是為了完全消除濕陷性。因上面還要回填2 m以上的墊層，故對多層建筑來講，其下臥層承載力通常滿足要求，2 m以上的回填土也起到了提高地基承載力的作用。這樣做的好處還在于省去了先回填土、再打樁的程序，省了工序，造價上也經(jīng)濟，綜合效果不錯。

2.4 半填半挖或半填不挖場地的地基處理

當(dāng)場地為半填半挖或半填不挖時，總圖上盡量將建、構(gòu)筑物放在填方上或挖方上，若實在避免不了，則必須根據(jù)具體情況慎重考慮。若挖填方高差不大，最好清平后再分層回填，若挖填高差大，則在回填填方部分時一定要處理好兩點:回填土不僅要考慮自身的壓實系數(shù)和承載力要與挖方段或不挖段匹配，還要考慮與挖方段或不挖段交界處的銜接，一定要將老土層交界面以1∶2(高500 mm)放臺階，與新回填土銜接好。否則，將來建筑物必會因地基的不均勻沉降或填方段沿新舊交界面滑移而產(chǎn)生開裂甚至更嚴(yán)重的破壞。

3 濕陷性場地上的地基處理實例

就以上高填方地段用先打樁消除濕陷后再回填土的情況，舉例說明。

山西省平陸縣交通局平陸汽車站候車樓，3層框架結(jié)構(gòu)，候車部分為跨越兩層層高的中空大廳，7度，0.15g，框架抗震等級為三級，場地類別為Ⅲ類，抗震構(gòu)造措施的抗震等級為二級，安全等級二級，Ⅲ級自重濕陷性場地。本來原場地為Ⅱ級自重濕陷性黃土，根據(jù)地質(zhì)報告所提供數(shù)據(jù)判斷基底下?lián)Q填3 m厚墊層(基底下1 m厚3∶7灰土，其余2 m厚素土回填)即可，但后來又換了場地，即現(xiàn)在所建場地，換了場地也沒通知地質(zhì)單位重做地勘，也沒通知設(shè)計單位重調(diào)總圖及地基處理，施工單位就在新場地上按原場地上的地基處理開挖到了基底下3 m厚墊層底標(biāo)高，這時總圖設(shè)計者發(fā)現(xiàn)總圖標(biāo)高怎么也對不上，與業(yè)主核實時才發(fā)現(xiàn)了問題——已經(jīng)換了場地。設(shè)計公司趕快通知業(yè)主，讓施工單位停止工作，要求重新做地勘，重新根據(jù)新場地的新地勘出具地基處理方案。后來，業(yè)主才又委托地勘單位重做了地質(zhì)報告，根據(jù)最新出具的地勘報告，新場地為Ⅲ級自重濕陷性黃土，處理深度為現(xiàn)場已開挖的基坑標(biāo)高下5.5 m才能控制住剩余濕陷量(＜200 mm)，換填法已不可能了，新場地周圍都有建筑，采用強夯法也不現(xiàn)實，只能打灰土擠密樁或素土擠密樁了，由于持力層濕陷性粉土本身的承載力特征值為120 kPa，不算太低，濕陷性又嚴(yán)重，故以消除濕陷性為主、提高承載力為輔(適當(dāng)提高即可)，素土擠密樁消除濕陷性更好，而且也能提高承載力，就采用了打素土擠密樁。這時還存在一個問題，已經(jīng)開挖了，在這種情況下，是先回填后再打樁，還是先打樁后回填。若先回填再打樁(回填的壓實系數(shù)還不能太高，太高了打樁時就振松了)，也就是說回填的工作也做了，但還不能一次到位，還需二次打樁，費時費力，還不經(jīng)濟。要是先打樁全部消除下部土的濕陷性，再回填上部3 m厚墊層到基底，這樣既消除了濕陷性，又提高了地基承載力(主要靠上部3 m厚墊層填土)，下部樁、土復(fù)合體做下臥層仍保守地按天然地基承載力120 kPa(由于上部又回填了3 m厚墊層，基本起不到褥墊層的調(diào)節(jié)作用了)算也滿足要求，一次到位，省時省力，也相對經(jīng)濟。所以，最后決定在現(xiàn)有開挖基坑的坑底標(biāo)高上先打了5.5 m長的素土擠密樁，剩余濕陷性量控制到小于200 mm，要求全部消除樁間土濕陷性，然后回填2 m素土，基底下1 m厚3∶7灰土。地基處理后，經(jīng)過試驗、檢測，檢測結(jié)論是:所測樁身壓實系數(shù)不小于0.97，所測樁間土擠密系數(shù)不小于0.93，所測樁間土濕陷系數(shù)小于0.015，全部消除了樁間土的濕陷性，復(fù)合地基承載力特征值不小于150 kPa，均滿足設(shè)計要求。說明達到設(shè)計目的，處理效果良好。此工程已建成，即將投入使用。

4 結(jié)語

高速路上房建場地本來就復(fù)雜，大填大挖、半填半挖等情況常用，再加上很多地區(qū)均有濕陷性，所以給地基處理帶來了很多麻煩。我們一定要根據(jù)實際情況，認真分析、研究、比選，出具盡量合理、安全、經(jīng)濟的地基處理方案。

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

[2] GB 50007-2011，建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范[S].

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

[4] GB 50021-2001，巖土工程勘察規(guī)范(2009年版)[S].