濕陷性黃土地基處理方式及工程實(shí)例

牛欣欣

(西安鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院，西安 710600)

濕陷性黃土地基處理方式及工程實(shí)例

牛欣欣

(西安鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院，西安 710600)

本文主要探討了濕陷性黃土地基處理的原則，提出了灰土墊層法、強(qiáng)夯法、灰土樁擠密法、化學(xué)加固法及樁基礎(chǔ)、預(yù)浸水法，并對(duì)其進(jìn)行了詳細(xì)闡述，以保證建筑物的安全和正常使用。最后用實(shí)例說明了濕陷性黃土地基處理方法的應(yīng)用。

黃土的特性；濕陷性黃土；地基；處理方法

我國(guó)濕陷性黃土的分布面積約占黃土分布面積的 60%，大部分分布在黃河中游地區(qū)。黃土在一定壓力作用下受水浸濕, 土結(jié)構(gòu)迅速破壞而產(chǎn)生顯著附加下沉的稱為濕陷性黃土, 否則就稱為非濕陷性黃土。濕陷性黃土在其自重壓力下受水浸濕不發(fā)生濕陷的, 稱為非自重濕陷性黃土。在土的自重壓力下受水浸濕發(fā)生濕陷的稱為自重濕陷性黃土。當(dāng)濕陷性黃土作為建筑地基時(shí)，浸水后在自重及外荷載作用下易發(fā)生顯著沉陷，從而引起建筑物不均勻沉降，是造成黃土地區(qū)地基發(fā)生事故的主要原因，如果不根據(jù)其特點(diǎn)采取相應(yīng)的治理措施，就會(huì)造成工程事故。本文針對(duì)濕陷性黃土的工程特性，從實(shí)踐中加以總結(jié)，提出地基處理的相應(yīng)方法，以供參考。

1 濕陷性黃土的特性

1.1 濕陷性黃土的顆粒組成

我國(guó)濕陷性黃土的顆粒主要為粉土顆粒,占總重量約50%～70%,而粉土顆粒中又以0.05%～0.01mm的粗粉土顆粒為多,占總重約40%～60%,小于0.005的粘土顆粒較少,占總重約14%～28%,大于0.1的細(xì)砂顆粒占總重在5%以內(nèi),基本上無大于0.25的中砂顆粒。

試驗(yàn)研究表明,粗粉粒和砂粒在黃土結(jié)構(gòu)中起骨架作用,由于在濕陷性黃土中砂粒含量很少,而且大部分砂粒不能直接接觸,能直接接觸的大多為粗粉粒。細(xì)粉粒通常依附在較大顆粒表面,特別是集聚在較大顆粒的接觸點(diǎn)處與膠體物質(zhì)一起作為填充材料。膠結(jié)物的凝聚結(jié)晶作用被牢固的粘結(jié)著,故使?jié)裣菪渣S土具有較高的強(qiáng)度,而遇水時(shí),水對(duì)各種膠結(jié)物的軟化作用,土的強(qiáng)度突然下降便產(chǎn)生濕陷。

1.2 土的濕度和密度

濕陷性黃土之所以在一定壓力下受水時(shí)產(chǎn)生顯著附加下沉,除上述在遇水時(shí)顆粒接觸點(diǎn)處膠結(jié)物的軟化作用外,還在于土的欠壓密狀態(tài),干早氣候條件下,無論是風(fēng)積或是坡積和洪積的黃土層,其蒸發(fā)影響深度大于大氣降水的影響深度,在其形成過程中,充分的壓力和適宜的濕度往往不能同時(shí)具備,導(dǎo)致土層的壓密欠佳。接近地表2～3米的土層,受大氣降水的影響,一般具有適宜壓密的濕度,但此時(shí)上覆土重很小,土層得不到充分的壓密,便形成了低濕度、高孔隙率的濕陷性黃土。濕陷性黃土在天然狀態(tài)下保持低濕和高孔隙率是其產(chǎn)生濕陷的充分條件。我國(guó)濕陷性黃土分布地區(qū)大部分年平均降雨量約在250～500，而蒸發(fā)量卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過降雨量,因而濕陷性黃土的天然濕度一般在塑限含水量左右,或更低一些。

2 濕陷性黃土地基處理的原則

對(duì)于濕陷性黃土地基處理的方法選擇,除按照《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》執(zhí)行外,還必須符合《濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范》的有關(guān)規(guī)定。首先了解建筑物的結(jié)構(gòu)形式、基礎(chǔ)類型、使用功能及環(huán)境狀況,當(dāng)建筑物地基的壓縮變形、濕陷變形或強(qiáng)度不能滿足設(shè)計(jì)要求時(shí),根據(jù)不同場(chǎng)地土質(zhì)條件和建筑物類別,確定在地基壓縮層或濕陷性土層內(nèi)采取工程措施進(jìn)行地基處理,處理范圍和處理后的標(biāo)準(zhǔn)要達(dá)到既滿足要求又經(jīng)濟(jì)。了解本地區(qū)的地基處理經(jīng)驗(yàn)、施工條件以及其他地區(qū)類似場(chǎng)地上同類工程的地基處理經(jīng)驗(yàn)和使用情況等,根據(jù)結(jié)構(gòu)類型、荷載大小及使用要求,結(jié)合地形地貌、地層結(jié)構(gòu)、土質(zhì)條件、地下水特征、環(huán)境情況和對(duì)臨近建筑物的影響等因素,初步選定幾種可供考慮的地基處理方案。

3 地基處理方法

① 土墊層法

灰土墊層法是先將基礎(chǔ)下的濕陷性黃土一部份或全部挖除,然后用素土或灰土分層夯實(shí)做成墊層,以便消除地基的部分或全部濕陷量,并可減小地基的壓縮變形,提高地基承載力。

② 夯法

強(qiáng)夯法又名動(dòng)力固結(jié)法，是將很重的錘(一般100KN～400KN)從高處自由落下(一般為6m～40m)，給地基以沖擊能和振動(dòng)。國(guó)外最大的夯擊能曾達(dá)到50MN·m。它適合加固從礫石到不飽和粘性土的各類地基土。強(qiáng)夯法不僅能提高地基的強(qiáng)度，降低其壓縮性，而且還能改善其抵抗液化的能力和消除黃土的濕陷性。

③ (或灰土)擠密樁法

此法通常用于處理非飽和的濕陷性黃土地基、雜填土地基和欠壓實(shí)的填土地基,其處理深度一般為5～10m,最大處理深度可達(dá)15m以上,處理后的地基承載力比地基處理前:土擠密樁可提高0.4～ 1.0倍;灰土擠密樁可提高2.0倍以上,其變形大大減小。

④ 學(xué)加固法

濕陷性黃土地區(qū)較常用的化學(xué)加固法,有硅化加固法和堿液加固法。硅化加固法一般通過打入的金屬灌注管網(wǎng),在一定的壓力下將硅酸鈉(俗稱水玻璃)溶液注人土中或?qū)⒐杷徕c和抓化鈣兩種溶液先后輪番注入土中。

⑤ 基礎(chǔ)

樁基礎(chǔ)既不是天然地基，也不是人工地基，屬于基礎(chǔ)范疇，是將上部荷載傳遞給樁側(cè)和樁底端以下的土(或巖)層，采用挖、鉆孔等非擠土方法而成的樁，在成孔過程中將土排出孔外，樁孔周圍土的性質(zhì)并無改善。但設(shè)置在濕陷性黃土場(chǎng)地上的樁基礎(chǔ)，樁周土受水浸濕后，樁側(cè)阻力大幅度減小，甚至消失，當(dāng)樁周土產(chǎn)生自重濕陷時(shí)，樁側(cè)的正摩阻力迅速轉(zhuǎn)化為負(fù)摩阻力。

⑥ 浸水法

對(duì)于自重濕陷性黃土，可在施工前在建筑場(chǎng)地構(gòu)筑小埝，圍成淺塘，向塘中注水并保持一定的水深，讓水充分浸入土中，使土產(chǎn)生自重濕陷。若土層很厚，可先在土層中鉆孔，填以粗砂和碎石形成砂井，然后在塘內(nèi)放水浸泡，水深保持0.3m～0.5m。預(yù)浸水法要注意濕陷觀測(cè)，包括地層濕陷、地表變形觀測(cè)和耗水量變化觀測(cè)等內(nèi)容。預(yù)浸水法處理地基方法簡(jiǎn)單、投資低，但需要一定的浸水時(shí)間才能施工，而且因上部 4m～5m土體的自重小，不足以消除濕陷性，需采取其他處理措施。

4 濕陷性地基處理實(shí)例

4.1 工程概況及地質(zhì)條件

寶雞第二發(fā)電廠位于陜西省寶雞市鳳翔縣石頭坡，是國(guó)家重點(diǎn)建設(shè)工程，總投資60億元，由四臺(tái)30萬KW氣輪發(fā)電機(jī)組組成的國(guó)家大型發(fā)電廠，該電廠建于千河左岸屬Ⅳ級(jí)自重濕陷性黃土地基上，濕陷厚度20m，屬大厚度濕陷性黃土，由于冷卻水塔地基要求較嚴(yán)，該自重濕陷性黃土遠(yuǎn)不能滿足設(shè)計(jì)要求，需對(duì)冷卻水塔下20m內(nèi)自重濕陷性黃土地基進(jìn)行處理。

設(shè)計(jì)院和建設(shè)單位經(jīng)過對(duì)多種地基處理方案在技術(shù)、質(zhì)量、工期和造價(jià)等方面比較后，決定采用孔內(nèi)深層強(qiáng)夯（DDC）技術(shù)對(duì)該地基進(jìn)行處理。

4.2 地基處理的目的和要求

1、Ⅳ級(jí)自重濕陷性全部消除；2、處理后地基承載力fk≥250Kpa。

4.3 地基處理方法

1、采用孔內(nèi)深層強(qiáng)夯（DDC）灰土樁；

2、成孔直徑φ400mm，平均成樁直徑φ600mm,樁深20m；3、樁體填料為灰土（白灰+施工現(xiàn)場(chǎng)廢棄土）。

4.4 處理效果

經(jīng)建設(shè)單位委托第三方國(guó)家級(jí)檢測(cè)單位進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)論為：Ⅳ級(jí)自重濕陷性全部消除，復(fù)合地基承載力fk≥250Kpa，滿足設(shè)計(jì)要求。

4.5 結(jié)論

專家們認(rèn)為：寶雞第二發(fā)電廠的Ⅳ級(jí)自重濕陷性地基，在我國(guó)西部大面積濕陷性黃土地基中極具有代表性，如此厚（20m）自重濕陷性黃土全部消除濕陷，在質(zhì)量、技術(shù)、工期及造價(jià)上是其它地基處理技術(shù)無法比擬的。

[1]鄭曉嬌; 張力佳; 王經(jīng)．濕陷性黃土地基處理常用方案及工程實(shí)例 [J]．土工基礎(chǔ)，2013（5）

[2]張大利; 徐云博．某工程濕陷性黃土地基處理方案比選 [J]．四川建材，2012（4）

TU75

B

1007-6344（2015）09-0277-01

牛欣欣（1983-）女，陜西西安人，工程碩士學(xué)位，西安鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院土木工程系講師，研究方向：建筑工程技術(shù)教學(xué)研究。