試論濕陷性黃土地區(qū)高層建筑地基處理措施

高明明 李萌

摘 要：隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速增長(zhǎng)，建筑工程行業(yè)作為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重要支撐，其行業(yè)的發(fā)展對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)起著決定性的作用。地基施工作為建筑工程施工重要組成部分，其施工技術(shù)水平高低對(duì)建筑工程質(zhì)量的提升具有重要意義。灰土擠密樁作為濕陷性黃土地基的有效處理措施，具有簡(jiǎn)便、經(jīng)濟(jì)、快速等特點(diǎn)，在工程建設(shè)施工中得到了廣泛應(yīng)用。為此，本文在充分了解濕陷性黃土特性的基礎(chǔ)上，結(jié)合具體工程案例，通過(guò)灰土擠密樁對(duì)濕陷性黃土地區(qū)高層建筑地基處理相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行了分析與探究。

關(guān)鍵詞：濕陷性黃土；高層建筑；灰土擠密樁

1 濕陷性黃土的特性

1）濕陷性。當(dāng)黃土受到自然地表水的侵蝕時(shí)，黃土中的易溶鹽類(lèi)溶解，會(huì)破壞顆粒間的膠合作用力，從而導(dǎo)致土粒懸浮于水中。當(dāng)再次沉積時(shí)，土粒碰到已沉積的土粒，因兩者之間的相互引力大于其重力，土粒會(huì)在最初的位置上停留，不再出現(xiàn)下沉現(xiàn)象，從而形成蜂窩狀結(jié)構(gòu)，這為水的進(jìn)一步侵蝕提供了條件，空隙間通過(guò)連通和擴(kuò)展，會(huì)導(dǎo)致大孔隙和陷穴的出現(xiàn)。經(jīng)過(guò)外荷載作用，會(huì)破壞土體結(jié)構(gòu)，這樣會(huì)造成大量、劇烈變形現(xiàn)象的發(fā)生，大大降低了土體結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度，從而產(chǎn)生濕陷性。

2）直立性。濕陷性黃土在天然含水量的狀態(tài)下具有強(qiáng)度高和壓縮性小的特征，可以將垂直邊支撐起，天然陡壁多呈近90°的邊坡。因此，濕陷性黃土具有直立性的特征。

3）膨縮性。當(dāng)濕陷性黃土遇到水時(shí)，會(huì)產(chǎn)生膨脹現(xiàn)象，而干燥后會(huì)產(chǎn)生收縮現(xiàn)象，通過(guò)多次反復(fù)作用，會(huì)導(dǎo)致裂紋的形成，然后剝落，這樣會(huì)對(duì)地基的穩(wěn)定性產(chǎn)生嚴(yán)重地影響。

4）崩解性。當(dāng)濕陷性黃土浸入水中時(shí)，會(huì)很快產(chǎn)生崩解現(xiàn)象，這對(duì)地基的強(qiáng)度和穩(wěn)定性會(huì)產(chǎn)生較大的影響。

5）難壓實(shí)。當(dāng)濕陷性黃土的最大干密度和最佳含水量較高時(shí)，就會(huì)難以滿足碾壓密實(shí)要求的條件。

6）受含水量影響較大。濕陷性黃土受含水量的影響較敏感。當(dāng)含水量較小時(shí)，易于產(chǎn)生揚(yáng)塵現(xiàn)象。當(dāng)含水量大于最佳含水量時(shí)，易于產(chǎn)生翻漿現(xiàn)象，而適宜壓實(shí)的含水量為最佳含水量的+0.5～-2%。

2 工程概況

本文以某建筑工程為例，該工程為高層住宅樓，地下一層作為停車(chē)場(chǎng)，總建筑面積為8856.33㎡。在施工以前，設(shè)計(jì)人員通過(guò)實(shí)地勘察，得知該區(qū)域?qū)儆跐裣菪渣S土地基，地基的抗變形和強(qiáng)度性能無(wú)法滿足建筑物的實(shí)際需求。通過(guò)科學(xué)論證后，設(shè)計(jì)出灰土擠密樁復(fù)合地基處理方案，設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)4.5m，樁中心距1200mm，邊緣超出2m作為每邊處理寬度，按照正方形布置灰土擠密樁，預(yù)計(jì)需要布置4900根左右。通過(guò)調(diào)查分析得知地層為以下結(jié)構(gòu)：第一層含有次生姜石、磚末植物根須及雜色土柱等，屬于黃土狀粉質(zhì)粘土，空隙較大且分布眾多針孔，厚度在0.5m～3.5m范圍內(nèi)；第二層含有鐵錳質(zhì)斑，屬于黃土狀粉質(zhì)粘土，具有較高的韌性和干強(qiáng)度，具有較少的針孔，厚度在1.2m～3.6m范圍內(nèi)；第三層含有鐵錳質(zhì)斑，屬于含姜石粉質(zhì)粘土，承載力特征值為270Kpa，厚度在4m～7.5m。復(fù)合地基承載力在處理以后必須超過(guò)220kpa，壓實(shí)系數(shù)超過(guò)0.97。

3 灰土擠密樁的加固原理

灰土擠密樁最早產(chǎn)生于前蘇聯(lián)，主要用于黃土地基濕陷性消除方面，到20世紀(jì)中期才得到了逐步推廣及大量使用?；彝翑D密樁是指在地基土上通過(guò)沖擊進(jìn)行擠土成孔，隨后將灰土夯填到孔內(nèi)以此成樁。成孔過(guò)程中，樁孔位置的土將由側(cè)邊不斷擠出，進(jìn)而能夠擠密樁附近的土?；彝翑D密樁能夠充分混合各類(lèi)比例的熟石灰和土，且利用多種方法向孔內(nèi)夯入灰土。其加固原理為，其一利用成孔與夯實(shí)地基土被擠壓成孔，促使樁孔中的土體由側(cè)面擠出，此時(shí)壓縮、擾動(dòng)與重塑為樁附近土體的主要狀態(tài)，如土體擠密到相應(yīng)程度，即可消除其濕陷性；其二作為一種氣硬性膠凝物質(zhì)，石灰是最常用的一種建筑材料。當(dāng)充分混合熟石灰和土后，就會(huì)出現(xiàn)一系列物理化學(xué)反應(yīng)，進(jìn)而有硅酸鈣等水化物等生成，待其凝結(jié)后即可形成具備較高強(qiáng)度的樁體，當(dāng)樁體與土體（擠密后）相互結(jié)合，即可形成復(fù)合地基。

4 濕陷性黃土地區(qū)高層建筑地基處理措施

1）平整施工場(chǎng)地。施工人員在進(jìn)行灰土擠密樁施工前，需要按照施工圖紙徹底清理和平整施工場(chǎng)地地面及基坑內(nèi)部，將各項(xiàng)安全防護(hù)措施認(rèn)真做好。

2）測(cè)量和定位樁位。樁位的定位和測(cè)量可以通過(guò)鋼釬來(lái)完成，在土層中將鋼釬打入10—15m左右拔出，隨后灌注石灰粉進(jìn)行定位，并將樁號(hào)標(biāo)注好，從而有效測(cè)量樁位，測(cè)量偏差需要控制在5mm以內(nèi)。

3）準(zhǔn)備施工樁料。生石灰消解3—5天以后，對(duì)其進(jìn)行過(guò)篩，熟石灰粉粒的粒徑不得超過(guò)5mm，石灰質(zhì)量在Ⅱ級(jí)以上，氧化鈣和氧化鎂總含量控制在75%以上，將單一的黃土及普通粘性土作為素土料進(jìn)行嚴(yán)格篩選并投入使用。

4）成樁施工技術(shù)。（1）準(zhǔn)確穩(wěn)定的設(shè)置樁機(jī)，樁管位置對(duì)應(yīng)樁孔中心位置，對(duì)樁架的牢固性加強(qiáng)重視，防止位移或傾斜現(xiàn)象出現(xiàn)在成樁施工中；（2）在成樁施工中，控制地基土含水量在24%以下，確保其接近最佳含水量。如果地基含水量在12%以下，需要通過(guò)人工浸水方式增加其含水量；（3）在成樁施工中，需要按照從里到外的原則，使擠密效果得到提高，避免出現(xiàn)塌孔現(xiàn)象；（4）利用柱錘沖擴(kuò)地基到樁底的標(biāo)高，再將尺度醒目的標(biāo)志設(shè)置在地基周?chē)唬?）在完成樁孔施工后，施工人員需要全面檢查孔徑、深度等參數(shù)，確保相關(guān)數(shù)據(jù)符合施工要求。如果有塌陷、縮頸等問(wèn)題出現(xiàn)在檢查過(guò)程中，需要將相關(guān)問(wèn)題的記錄做好，并及時(shí)制定應(yīng)對(duì)方案，使灰土擠密樁的質(zhì)量不斷提高。樁孔直徑一般控制在40cm以上，深度比樁長(zhǎng)略大一些。

5）填充夯實(shí)灰土。施工時(shí)應(yīng)合理選擇設(shè)備，施工人員可選擇操作便捷的四輪車(chē)作為灰土夯機(jī)，錘底為圓錐形，錘重約1000kg，能夠?qū)哆M(jìn)行有效夯實(shí)。設(shè)置夯機(jī)，施工人員要準(zhǔn)確穩(wěn)定的設(shè)置夯機(jī)，樁孔位置必須準(zhǔn)確對(duì)應(yīng)夯錘位置，確保夯錘能夠向樁孔底部準(zhǔn)確打落。并清理樁孔，在樁孔填料前需要清理干凈樁孔內(nèi)部雜物，同時(shí)多次夯擊樁孔底部。完成上述作業(yè)后，即可進(jìn)行樁孔填料，按照樁孔填夯的檢測(cè)結(jié)果，對(duì)填料的夯擊次數(shù)和樁孔數(shù)量進(jìn)行明確，成樁長(zhǎng)度控制在大于0.4m且小于0.8m，進(jìn)行6—8次夯擊以后在樁孔內(nèi)填入攪拌好的灰土。隨后進(jìn)行素土封頂，當(dāng)樁孔填料達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高后，將一層素土壓在填料上方，然后封頂并繼續(xù)施工。

6）工程質(zhì)量檢測(cè)。在完成灰土擠密樁施工以后，需要嚴(yán)格檢測(cè)成樁質(zhì)量和地基承載力，確保其符合設(shè)計(jì)要求。在工程質(zhì)量檢測(cè)過(guò)程中，不僅要認(rèn)真檢測(cè)負(fù)荷地基承載力和樁體壓實(shí)系數(shù)，而且要深入分析樁間土擠密效果樁間土的濕陷性，同時(shí)確保樁頂灰土墊層壓實(shí)系數(shù)能夠滿足設(shè)計(jì)要求。本次工程共打灰土擠密樁4900根，灰土立方在13254m?左右，相比其他地基處理技術(shù)，灰土擠密樁處理技術(shù)不僅節(jié)約大量費(fèi)用，而且具有較快的施工工期，且施工相對(duì)簡(jiǎn)單，具有良好效果。

5 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，城市建設(shè)力度越來(lái)越大，進(jìn)而推動(dòng)了建筑行業(yè)的快速發(fā)展。濕陷性黃土地基作為建筑工程的常見(jiàn)地基類(lèi)型，在該區(qū)域施工工程建設(shè)難度大，且對(duì)地基承載力的要求較高，為了消除或降低濕陷性黃土地基在施工后因過(guò)大荷載導(dǎo)致不均勻沉降問(wèn)題，就必須加強(qiáng)地基承載力處理，而灰土擠密樁這種復(fù)合地基具有易于施工，處理土層效果好，取材經(jīng)濟(jì)等優(yōu)點(diǎn)故常用來(lái)處理濕陷性黃土。

參考文獻(xiàn)

[1]龔貴林.換填法與灰土擠密樁法處理濕陷性黃土地基試驗(yàn)研究[D]. 蘭州交通大學(xué)，2015.