某工程濕陷性黃土的地基處理分析

付 宏

(太原市住宅保障中心，山西 太原 030001)

1 概述

太原市區(qū)地形可以狹義的概括為“兩山夾一河”，一河是指汾河，兩山以汾河為中，分為東山和西山。對(duì)于巖土工程勘察來講，主要解決的問題是汾河階地的液化問題和兩山范圍內(nèi)的黃土濕陷性問題。在實(shí)際工程中，由于地震發(fā)生的概率較小，所以場(chǎng)地土液化問題顯得不是很突出，而黃土濕陷性由于浸水現(xiàn)象時(shí)常發(fā)生，由此產(chǎn)生的工程事故也相對(duì)較多，所以業(yè)內(nèi)有個(gè)共識(shí)即“輕液化重濕陷”。

近年來，隨著一系列相關(guān)事故的發(fā)生及隱患的暴露，大家對(duì)濕陷性問題的重視程度越來越高。但由于對(duì)濕陷性黃土的認(rèn)識(shí)不夠深入，工程中仍然會(huì)出現(xiàn)問題，現(xiàn)就結(jié)合太原市東山某項(xiàng)目針對(duì)濕陷性黃土的地基處理方案進(jìn)行分析。

2 濕陷性黃土的特點(diǎn)

濕陷性黃土垂直節(jié)理發(fā)育；有肉眼可見的大孔，孔隙比較大，約為1.0；在天然濕度下，壓縮性低，強(qiáng)度高，結(jié)構(gòu)性強(qiáng)，但遇水浸濕時(shí)，其力學(xué)性質(zhì)快速呈現(xiàn)出屈服、軟化、濕陷等性狀。

3 濕陷性黃土地基處理工程案例

3.1 工程地質(zhì)條件

某項(xiàng)目場(chǎng)地地貌單元屬太原東山黃土丘陵區(qū)，基礎(chǔ)位于第①2層素填土和第②層濕陷性粉土上，下臥層為第③層粉質(zhì)黏土層。各土層具體描述見表1。

表1 地基土分層描述表

3.2 工程概況

地上5層，地下1層，長(zhǎng)57.00 m，寬11.00 m。結(jié)構(gòu)為鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)采用鋼筋混凝土筏板基礎(chǔ)。

3.3 地基處理方案

先將第①層人工填土全部挖除，采用素土換填，再進(jìn)行素土擠密樁施工，消除濕陷性。素土擠密樁樁徑400 mm，樁間距900 mm，正三角形布樁，有效樁長(zhǎng)6.5 m，共布樁1 971根，擠密樁均超打500 mm，待施工褥墊層時(shí)鑿掉至褥墊層底。

3.4 地基處理結(jié)果要求

要求消除樁體范圍內(nèi)地基土的濕陷性。樁體平均壓實(shí)系數(shù)不小于0.97，最小值不應(yīng)低于0.93，樁間土經(jīng)擠密后平均擠密系數(shù)不小于0.93，最小擠密系數(shù)不小于0.84。

3.5 施工過程及檢測(cè)結(jié)果描述

3.5.1第一次施工及檢測(cè)

施工單位在接到設(shè)計(jì)圖紙后，未仔細(xì)認(rèn)真研究巖土工程勘察報(bào)告，在未先行進(jìn)行試驗(yàn)樁施工及檢測(cè)的情況下，直接按照太原地區(qū)濕陷性場(chǎng)地素土擠密樁的常規(guī)做法，采用導(dǎo)桿式柴油打樁錘(型號(hào)DD20)成孔，用自行式強(qiáng)夯機(jī)(夾桿錘、型號(hào)JKL-5)進(jìn)行夯實(shí)回填，連續(xù)施工完成整棟樓的全部地基處理工作。后通過探井取土檢測(cè)，其擠密樁處理后的樁間土濕陷性、擠密系數(shù)以及樁體土的壓實(shí)系數(shù)均未達(dá)到設(shè)計(jì)要求。通過對(duì)檢測(cè)結(jié)果整理，并和地勘報(bào)告所提供的原場(chǎng)地探井?dāng)?shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果顯示擠密樁的擠密效果并未起到明顯作用。

3.5.2第二次試驗(yàn)樁施工及檢測(cè)

由于第一次檢測(cè)結(jié)果不合格，引起了各方的注意，認(rèn)為是施工單位在夯填過程中存在偷工減料嫌疑，隨后組織在附近場(chǎng)地另進(jìn)行了試驗(yàn)樁施工，本次共分3組試驗(yàn)區(qū)，每個(gè)區(qū)域布樁7根，梅花形布置，樁徑400 mm，樁間距900 mm(和原先設(shè)計(jì)相同)。但要求對(duì)原先施工方案做了以下調(diào)整：

1)對(duì)樁體土填料的含水量進(jìn)行控制，對(duì)土樣進(jìn)行擊實(shí)試驗(yàn)，得出最優(yōu)含水率，同時(shí)采取保濕和增濕的措施，保證在使用時(shí)其含水量接近于最優(yōu)含水率；

2)用強(qiáng)力打樁機(jī)(型號(hào)JKL-500,1.5 t重錘)更換原自行式強(qiáng)夯機(jī)(夾桿錘、型號(hào)JKL-5)進(jìn)行樁體土填料。經(jīng)第二次探井取土檢測(cè)，結(jié)果較第一次有所改進(jìn)，但仍然不滿足設(shè)計(jì)要求。

3.5.3第三次試驗(yàn)樁施工及檢測(cè)

由于前兩次試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果均不合格，建設(shè)單位組織參建各方，對(duì)之前方案進(jìn)行梳理，重新安排試驗(yàn)樁施工，第三次試驗(yàn)擠密樁的布置形式與前兩次均相同，但對(duì)前兩次的施工工藝進(jìn)行了較大的變動(dòng)。為了使待處理土體的含水量接近最優(yōu)含水率，在試驗(yàn)樁施工前對(duì)相應(yīng)場(chǎng)地采取增濕措施，采用強(qiáng)力打樁機(jī)(型號(hào)JKL-500,柱錘直徑200 mm)成孔，填碎石后注水，并待其場(chǎng)地土體含水率基本接近最優(yōu)含水率后，在注水孔位置更換直徑400 mm的重錘進(jìn)行成孔，后續(xù)填料仍按第二次試驗(yàn)方案執(zhí)行。經(jīng)第三次探井取土檢測(cè)，擠密效果明顯，各項(xiàng)參數(shù)均滿足設(shè)計(jì)要求。

原場(chǎng)地土及三次處理后的相關(guān)參數(shù)對(duì)比表見表2～表6。

表2 含水率對(duì)比表

表3 孔隙比對(duì)比表

表4 濕陷系數(shù)對(duì)比表

表5 樁間土擠密系數(shù)對(duì)比表

表6 樁體土壓實(shí)系數(shù)對(duì)比表

3.6 原因分析

通過對(duì)三次檢測(cè)的數(shù)據(jù)分析以及和地勘報(bào)告中原土樣的物理力學(xué)指標(biāo)進(jìn)行對(duì)比，造成該工程多次對(duì)濕陷性黃土的消除處理結(jié)果不滿足設(shè)計(jì)要求的情況，總結(jié)主要有以下3點(diǎn)原因：

1)原場(chǎng)地土含水率較低，勘察報(bào)告中所示介于3.5%～10.1%之間，與該場(chǎng)地土的最優(yōu)含水率(15.9%)偏差較大，在未采取增濕措施的條件下直接進(jìn)行了擠密處理，導(dǎo)致樁間土未擠密，濕陷未消除；

2)樁體土夯實(shí)所選機(jī)械不合理，夾桿錘質(zhì)量較輕(350 kg)，所產(chǎn)生的能量不足以夯實(shí)填料，質(zhì)量難以保證；

3)樁體土填料不滿足規(guī)范要求，現(xiàn)場(chǎng)所取填料均為粉土，在使用前未采取保濕或增濕措施，并長(zhǎng)時(shí)間在野外暴露，致使填料含水率偏低，實(shí)測(cè)介于5.0%～11.0%之間，與該粉土的最優(yōu)含水率(15.2%)偏差較大，導(dǎo)致難以夯實(shí)。

4 思考及建議

目前，建筑工地施工運(yùn)行并不十分健康，存在多方面的問題：

建設(shè)單位普遍存在趕進(jìn)度現(xiàn)象，利用把控付款權(quán)限，過多的干涉正常施工程序。例如該項(xiàng)目盲目追趕進(jìn)度，省略了重要的試樁環(huán)節(jié)，造成滿樓座擠密樁施工完成后才發(fā)現(xiàn)處理結(jié)果不滿足設(shè)計(jì)要求的尷尬局面。

監(jiān)理單位人員素質(zhì)參差不齊，對(duì)許多施工技術(shù)環(huán)節(jié)不明所以，知之甚少，又迫于建設(shè)單位的工期壓力，往往以建設(shè)單位的意志為轉(zhuǎn)移，監(jiān)理的作用沒有得到充分發(fā)揮。例如該項(xiàng)目中實(shí)際使用的機(jī)械和施工組織方案中的選用機(jī)械完全不同，監(jiān)理單位也許本身對(duì)于施工設(shè)備的型號(hào)類別不甚清楚，或者對(duì)施工方案和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備未進(jìn)行仔細(xì)核查。

施工單位迫于市場(chǎng)低價(jià)中標(biāo)的現(xiàn)象，為了實(shí)現(xiàn)利益最大化，常常會(huì)發(fā)生各類偷工減料的現(xiàn)象。例如該項(xiàng)目不僅私換輕錘，而且在填料選取方面，就地取材，不加篩選和處理，直接利用。

對(duì)于濕陷性黃土，雖然其表征現(xiàn)象大致相同，但由于物理力學(xué)指標(biāo)的差異，往往采取同樣的處理措施，結(jié)果會(huì)有很大的差異。因此我們相關(guān)技術(shù)人員不能將處理方法固定化，應(yīng)該因地制宜，結(jié)合實(shí)際情況，靈活運(yùn)用。這就需要相關(guān)工程師有較強(qiáng)的專業(yè)素養(yǎng)和豐富的經(jīng)驗(yàn)，能夠?qū)辈靾?bào)告中重要的參數(shù)進(jìn)行準(zhǔn)確地遴選提煉，并加深對(duì)濕陷性黃土性質(zhì)的理解，避免盲目自信、奉行經(jīng)驗(yàn)至上現(xiàn)象發(fā)生。