幾種常見的濕陷性黃土地基處理方式的比較

郭 盛

(汾酒廠股份有限公司設(shè)備工程管理部，山西汾陽 033000)

非自重濕陷性黃土地基的處理方法，常用的有墊層法、夯實法、擠密樁法、灌注樁法、灌漿法等等。我公司地處呂梁，地表土屬于有代表性的Ⅱ級非自重濕陷性黃土，在多年的工作中，積累了一些地基處理的經(jīng)驗數(shù)據(jù)，現(xiàn)將幾種常用的方法總結(jié)如下，供大家參考。

1 墊層法

墊層法適用于消除基底下1 m～3 m濕陷性黃土的濕陷量，方法是將基礎(chǔ)下的軟弱土層部分或全部挖除，然后用素土或2∶8(或3∶7)灰土分層夯實做成墊層，以消除地基的部分或全部濕陷量，減小地基的壓縮變形，提高地基承載力。應(yīng)用實例:車間A:本場地地基土可分為4層，自上而下分別為:①濕陷性黃土，硬塑狀，層厚6.3 m～7.5 m，屬非自重濕陷性黃土，中等壓縮性，標(biāo)貫擊數(shù)4擊 ～8擊，濕陷性系數(shù)0.10～0.28，地基承載力130 kPa。②飽和黃土，軟、可塑狀，層厚2.3 m～5.0 m，中等壓縮性，標(biāo)貫擊數(shù)4擊～6擊，壓縮系數(shù)0.12～0.34，地基承載力90 kPa。③粉質(zhì)粘土，層厚4 m左右，部分地段夾0.5 m厚砂礫層，中等壓縮性，標(biāo)貫擊數(shù)4擊～10擊，壓縮系數(shù)0.21～0.37，地基承載力150 kPa。④粉土，可塑狀，標(biāo)貫擊數(shù)7擊～9擊，濕陷性系數(shù)0.10～0.28，地基承載力150 kPa。地基承載力按130 kPa設(shè)計，基底1 000 mm厚2∶8灰土，壓實系數(shù)0.93以上，每邊擴出基礎(chǔ)邊1 000 mm。在該車間交付使用后，在墻外一處給水管斷裂，部分地基浸水，造成局部地基不均勻沉降，后采用夯填石子及生石灰塊修復(fù)。

2 夯實法

夯實法是利用重錘的沖擊能處理地基方法，包括重錘夯實法和強夯法。

重錘夯實法一般采用1.5 t～3.0 t的重錘，落距2 m～5 m，可改善夯擊面以下1倍錘徑厚度內(nèi)黃土層的濕陷性。在夯實層的影響范圍內(nèi)，土的物理、力學(xué)性質(zhì)顯著改善，平均干密度增大，壓縮性降低，濕陷性減小甚至消除，透水性減弱，承載力提高。

強夯法加固地基，一般是將8 t～20 t的重錘，以一定落距夯擊地基，給予地基以沖擊和振動，從而達到減小孔隙率，改善土的振動液化條件，消除濕陷性黃土的濕陷性等目的。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。在一般情況下，對于粗顆粒土可取1 000 kN·m/m2～3 000 kN·m/m2;細(xì)顆粒土可取1 500 kN·m/m2～4 000 kN·m/m2。

應(yīng)用實例:車間B:地基土情況:

①濕陷性黃土，硬塑狀，層厚6.3 m～7.5 m，屬非自重濕陷性黃土，中等壓縮性，標(biāo)貫擊數(shù)4擊～8擊，濕陷性系數(shù)0.10～0.28，地基承載力130 kPa。②飽和黃土，軟、可塑狀，層厚2.3 m～5.0 m，中等壓縮性，標(biāo)貫擊數(shù)4擊～6擊，壓縮系數(shù)0.12～0.34，地基承載力90 kPa。③粉質(zhì)粘土，層厚4 m左右，部分地段夾0.5 m厚砂礫層，中等壓縮性，標(biāo)貫擊數(shù)4擊～10擊，壓縮系數(shù)0.21～0.37，地基承載力150 kPa。④粉土，可塑狀，標(biāo)貫擊數(shù)7擊～9擊，濕陷性系數(shù)0.10 ～0.28，地基承載力150 kPa。

地基處理方式:為2 000 kN·m強夯，要求地基承載力達到210 kPa，消除4 m深度內(nèi)濕陷性，影響深度內(nèi)壓縮系數(shù)小于0.1 MPa。

該場地經(jīng)采用現(xiàn)場測試，地基土各項指標(biāo)均達到設(shè)計要求，代表數(shù)據(jù)如下:

地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值 fk=210 kPa;壓縮系數(shù) α1－2≤0.07 MPa－1;

基底下4 m深度內(nèi)已消除濕陷性，δs在0.001 0～0.002 3之間。

3 擠密樁法

擠密樁法施工，采用機械或人工洛陽鏟成孔，達到設(shè)計深度后，將備好的素土或灰土、水泥土混合料(最佳含水量)分層填入樁孔內(nèi)，并分層夯(搗)實至設(shè)計標(biāo)高止。通過成孔和樁體夯實過程中的橫向擠壓作用，擠壓樁間土，形成復(fù)合地基。采用擠密樁法處理地基，深度視地下水位及土壤含水量而定，一般可達到5 m～20 m。

應(yīng)用實例:車間C:本場地地基土可分為4層，自上而下分別為:

①濕陷性黃土，褐黃色，稍濕，密實狀態(tài)，含少量植物根、砂礫、卵石等，層厚0.4 m～3.2 m，中等壓縮性，標(biāo)貫擊數(shù)4擊～8擊。

②飽和黃土，褐色，飽和，軟、可塑狀，層厚2.3 m ～5.0 m，壓縮系數(shù) α1－2=0.12 MPa－1～ 0.34 MPa－1，中等壓縮性，標(biāo)貫擊數(shù)4擊～6擊。

③粉質(zhì)粘土，棕褐色，濕，可塑狀，層厚4 m左右，部分地段夾0.5 m 厚砂礫層，壓縮系數(shù) α1－2=0.21 MPa－1～0.37 MPa－1，中等壓縮性，標(biāo)貫擊數(shù)4擊～10擊。

④粉土，褐黃色，可塑狀，壓縮系數(shù) α1－2=0.10 MPa－1～0.28 MPa－1，中等壓縮性，標(biāo)貫擊數(shù)7擊 ～9擊。

地基處理方式:本車間采用素土擠密樁進行地基處理，素土樁設(shè)計樁長 6.5 m，樁徑 0.4 m，正三角形布樁，間距 1.0 m，要求地基承載力特征值不小于140 kPa。

經(jīng)現(xiàn)場平板凈載試驗，該場地P—S曲線呈圓滑形，特征點不明顯，無明顯陡降段，因此加荷至設(shè)計要求壓力值的兩倍即280 kPa后終止加荷，未達到其極限荷載，承載力符合設(shè)計要求。

4 樁基礎(chǔ)

樁基礎(chǔ)屬于基礎(chǔ)范疇，是在基底采用預(yù)制樁或現(xiàn)澆混凝土成樁，以承受建筑荷載的地基處理方式。按照基礎(chǔ)的受力原理大致可分為摩擦樁和端承樁。

應(yīng)用實例:車間D:本場地地基土可分為4層，自上而下分別為:

①濕陷性黃土，褐黃色，稍濕，硬可塑狀，層厚6.5 m～7.3 m，屬Ⅰ級非自重濕陷性黃土，濕陷系數(shù)δs=0.022～0.065，總濕陷量Δs＜30 cm;壓縮系數(shù) α1－2=0.01 MPa－1～0.23 MPa－1，中等壓縮性，標(biāo)貫擊數(shù)4擊～8擊。

②飽和黃土，褐色，飽和，軟、可塑狀，層厚2.3 m ～5.0 m，壓縮系數(shù) α1－2=0.12 MPa－1～ 0.34 MPa－1，中等壓縮性，標(biāo)貫擊數(shù)4擊～6擊。

③粉質(zhì)粘土，棕褐色，濕，可塑狀，層厚4 m左右，部分地段夾0.5 m 厚砂礫層，壓縮系數(shù) α1－2=0.21 MPa－1～0.37 MPa－1，中等壓縮性，標(biāo)貫擊數(shù)4擊～10擊。

④粉土，褐黃色，可塑狀，壓縮系數(shù) α1－2=0.10 MPa－1～0.28 MPa－1，中等壓縮性，標(biāo)貫擊數(shù) 7 擊 ～9 擊。

地基處理方式:設(shè)計基礎(chǔ)為φ700鋼筋混凝土灌注樁，泥漿護壁，樁長22 m，樁身混凝土強度為C20，設(shè)計單樁承載力為R=1 100 kN。

經(jīng)現(xiàn)場對部分試樁進行破壞性試驗，試樁的單樁極限承載力值處于1 900 kN～3 150 kN之間，承載力數(shù)據(jù)離散性較大，結(jié)合施工記錄及樁體完整度檢測，最終單樁承載力標(biāo)準(zhǔn)值取Rk=1 350 kN。

5 注漿法

注漿法是將某些能固化土壤的漿液(如水泥漿等)注入地基的孔隙中，以改善土壤物理力學(xué)性質(zhì)的方法。方法是用鉆機成孔，采用高壓泵通過鉆頭上的噴嘴噴出漿液，與土壤混合，在土中形成一個圓柱狀固結(jié)體(即旋噴樁)，以達到加固地基的目的。

應(yīng)用實例:車間E:場地地質(zhì)特征如下:

①濕陷性黃土，黃褐色，稍濕 ～濕，硬可塑，有大孔。層厚2.8 m～4.5 m，一般在 3 m 左右，標(biāo)貫3擊 ～6擊，平均 5.1擊。承載力標(biāo)準(zhǔn)值為130 kPa。

②飽和黃土，褐色，飽和，可塑狀態(tài)。層厚為9.5 m～12 m，一般為10 m，部分地段有約1 m厚的砂礫層。標(biāo)貫2擊～4擊，平均3擊。承載力標(biāo)準(zhǔn)值為80 kPa。

③粉質(zhì)粘土，棕褐色，濕，可塑狀態(tài)。層厚為2.2 m～4 m，一般為3 m。標(biāo)貫擊數(shù)5擊～14擊，平均8擊。承載力標(biāo)準(zhǔn)值為150 kPa。

④粉土，褐黃色，濕，可塑狀態(tài)。深度大于12 m，一般為3 m。標(biāo)貫擊數(shù)6擊～16擊，平均11.7擊。承載力標(biāo)準(zhǔn)值為150 kPa。

地基處理方式:該場地采用旋噴樁基礎(chǔ)，樁徑有0.6 m和0.75 m兩種，樁長為19.5 m和21 m兩種。采用動力測樁法對樁身完整性以及單樁允許承載力進行了測試。

測試結(jié)果表明:大部分樁身有輕微縮徑，小部分有輕微擴徑現(xiàn)象，部分樁體有薄泥夾層，這些縮徑、擴徑和夾層對單樁容許承載力影響不大，實測承載力值大于設(shè)計值，滿足設(shè)計要求。

6 結(jié)語

根據(jù)以上資料，以及多年的使用效果，幾種地基處理方式各有特色，也各有優(yōu)缺點。

墊層法:施工快捷，適用于地下水位以上，處理厚度在1 m～3 m的地基。但這種方式需要做好防水，地面水及管道漏水仍可能滲入土層從而引起不均勻沉降。

夯實法:施工要求場地有足夠空間，對土壤含水量要求較高，要求在土壤的最佳含水量條件下進行(土壤最佳含水量由室內(nèi)擊實試驗得到)，這種方式處理地基的整體性較好，適用于大面積淺層地基處理。

擠密樁法:適用于處理地下水位以上的濕陷性黃土地基，處理效果與夯實法相似，整體性比夯實法稍差，但比夯實法對土壤和場地的要求低。

樁基法:工藝成熟，適用于多種土壤，承載力較大，但施工速度較慢。

灌漿法:該工藝屬于復(fù)合地基處理方式，處理效果介于夯實法和樁基法之間，施工產(chǎn)生的泥漿較多，需要專門處理。

以上就是我的一些個人經(jīng)驗，請大家指正。

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

［2］劉建軍.濕陷性黃土地區(qū)強夯法的選擇應(yīng)用［J］.山西建筑，2013，39(3):67-68.