濕陷性黃土地區(qū)灰土墊層質(zhì)量問題研究

沈大慶 張慧海 于清樺

（機械工業(yè)勘查設(shè)計研究院有限公司 陜西西安 710043）

引言

灰土墊層是濕陷性黃土地區(qū)使用最早和最廣泛的地基處理方法之一[1]，采用灰土墊層不僅可改善黃土地基的受力狀況，更重要的是它有較好的抗水防滲能力，是抵御濕陷性黃土地基濕陷變形的良好措施[2]，因而得到了廣泛、普遍的應用，據(jù)不完全統(tǒng)計，在陜西省近5年的建筑工程中，有將近1/3使用或聯(lián)合使用了灰土墊層，因此其施工中的質(zhì)量控制對這一地區(qū)的工程建設(shè)有著重要的意義。本文通過工程實例闡述了灰土墊層施工選材和施工環(huán)節(jié)控制的重要性。

1 項目概況

該建筑為主體一層、局部兩層的鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房，地基基礎(chǔ)設(shè)計等級為丙級。地基處理采用3：7灰土墊層，墊層厚度為1.0m，分6匹分層虛鋪，壓路機碾壓而成，獨立基礎(chǔ)按條帶通長處理，基礎(chǔ)邊緣外放1.0m和1.3m。頂面標高為-2.0m，總處理面積約為4700m2。

灰土墊層施工完畢13d（此時大部分混凝土筏板已做好）后場地東邊開始開裂，第14d開始下雨，第17d場地出現(xiàn)多處開裂，第18d后出現(xiàn)較多開裂，并伴有不均勻隆起（圖1），最大高差可達50mm。開裂處0.10m下有棗樣大的石灰塊（見圖2）。工程被迫停工。

圖1 已完工筏板被頂起

圖2 墊層隆起部位下挖出的灰塊

2 場地土工程地質(zhì)概況

根據(jù)本場地巖土工程勘察報告，本場地地貌單元屬灃河Ⅰ級階地，為非自重濕陷性黃土場地，地基濕陷性等級為Ⅰ級（輕微）?？辈炱陂g，實測本場地地下水位埋深為9.00～10.40m，相應高程403.72～405.65m，屬潛水類型，地下水位年變化幅度約為2m。場地地層結(jié)構(gòu)、巖性描述及土的物理力學性質(zhì)指標見表1。

表1 場地地層結(jié)構(gòu)、巖性描述及土的物理力學性質(zhì)指標

3 質(zhì)量事故原因分析

根據(jù)本場地灰土墊層地基檢測報告：本工程3：7灰土墊層壓實系數(shù)平均值為0.97，極差0.07，達到設(shè)計要求并且均勻性較好。造成隆起的主要原因為：

（1）石灰材質(zhì)較差。據(jù)建設(shè)方、施工方及監(jiān)理反映，工地所用石灰由當?shù)卮迕窆?，為散裝灰，石灰中含不少雜質(zhì)且色澤不太均勻。

（2）石灰施工前未過篩。根據(jù)規(guī)范要求，石灰宜選用新鮮消石灰，其最大粒徑不得大于5mm[3]。由于施工隊伍質(zhì)量意識淡漠且監(jiān)管力度不足，石灰在使用前未過篩，最大直徑約15mm的石灰塊直接與土進行拌合，導致已完成的灰土墊層遇水隆起的罪魁禍首就是未燒透的生灰團，施工前倘若按要求過篩取掉生灰團的話，就算小顆?；曳壑腥杂形礋傅幕?，其遇水后的膨脹力也比灰團遇水后的膨脹力小很多，膨脹應力也沒這么集中，破壞作用會小很多甚至忽略不計。

（3）所用石灰未燒透。所用散裝灰由村民供應，未經(jīng)過檢驗就直接在施工中使用，相當一部分灰未燒透且為團塊狀，這樣拌合后灰團很難及時鈣化。未鈣化的灰團遇雨水后吸水膨脹，已密實的墊層在膨脹力的作用下隆起破壞。

（4）灰土拌合不均勻。事故出現(xiàn)后挖開部分隆起比較明顯的部位，發(fā)現(xiàn)這些部位灰團大都比較集中，這樣灰團多的地方遇水后膨脹力大，灰團少的地方遇水后膨脹力小，從而引起不均勻的膨脹隆起。

4 處理措施及效果

4.1 處理措施

事故發(fā)現(xiàn)后，建設(shè)方立即召集勘察、設(shè)計、施工、監(jiān)理、檢測等多方專家進行論證。各方論證后給出如下處理意見：

（1）對全場地進行標高監(jiān)測，監(jiān)測部位不僅包括隆起的墊層頂面，還包括隆起的筏板頂面，通過一段時間的持續(xù)觀測，看隆起是否進一步發(fā)展，發(fā)展到什么程度。

（2）觀測結(jié)束后，對隆起部位進行開挖，觀察隆起最大影響深度，本著經(jīng)濟與安全兼顧的原則，盡量避免墊層全部挖掉，而是開挖影響深度范圍內(nèi)的墊層，然后換用合格的袋裝灰配成3：7灰土重新壓實。

（3）換填墊層應進行干密度跟蹤檢測，壓實系數(shù)達到設(shè)計要求后方可鋪設(shè)下一層，全部換填完成后選有代表性的位置進行靜載試驗。

（4）處理后基礎(chǔ)要提高防水等級，避免下部未處理厚度范圍墊層遇水后發(fā)生同樣問題。

4.2 處理效果

專家論證會后，通過15天的觀測（采用全站儀進行的，期間下過四天中雨），隆起現(xiàn)象進一步發(fā)展了8mm后基本停止。通過開挖發(fā)現(xiàn)，第六層灰土墊層基本均在影響深度范圍內(nèi)，第五層部分在影響深度范圍內(nèi)，安全起見，采用換填第五、第六層墊層的處理方法。

每換填一層均進行干密度跟蹤檢測，壓實系數(shù)達到設(shè)計要求后再鋪設(shè)另一層，全部處理完畢后，選取了有代表性的6個點（S1～S3三個點在原隆起比較明顯部位，S4～S6三個點在幾乎沒什么隆起的部位）進行了靜載荷試驗，S1～S3最終沉降在3.38～4.33mm之間，S4～S6最終沉降在3.55～4.30mm之間，由此可見隆起部位靜載點與未隆起部位靜載點最終沉降無明顯差別，結(jié)果比較理想。

基礎(chǔ)全部做完后進行了嚴格的防水手段，防水范圍擴展到基礎(chǔ)外線3m范圍。

截止到2018年3月，本廠房已經(jīng)投入使用近7年，至今未發(fā)現(xiàn)不良情況，由此可見對于問題灰土墊層的處理效果比較理想。

5 結(jié)語

灰土墊層處理濕陷性黃土地基是一種以土治土，原位處理地基的辦法[4]，其使用普遍且原理看似簡單，施工質(zhì)量容易受忽視。通過本工程可以看出，灰土墊層施工工藝和施工控制遠不像人們想象的那么簡單，影響其質(zhì)量的因素較多，我認為應從以下幾個方面對工程質(zhì)量加強把控：

（1）灰土墊層中石灰的質(zhì)量好壞直接決定了灰土墊層的穩(wěn)定性和耐久性，因此施工中必須嚴把質(zhì)量關(guān)，嚴禁不合格石灰進入施工場地，從源頭上把好質(zhì)量關(guān)。

（2）工程中監(jiān)理、建設(shè)單位要加強工程管理，從管理層面上設(shè)置好質(zhì)量安全防線。

（3）工程技術(shù)人員要做好本職工作，對灰的質(zhì)量、配比等各個環(huán)節(jié)都要嚴格控制，把質(zhì)量安全當作生命線。