“橡皮土”地基的預(yù)防、處理分析

瞿小洪 中國(guó)成達(dá)工程有限公司 成都 610041

地基開(kāi)挖后，基底土壤遭受碾壓出現(xiàn)此伏彼脹，即基底土呈波浪形不穩(wěn)定狀態(tài)的特征，稱之為“橡皮土”。在地基基礎(chǔ)施工過(guò)程中，“橡皮土”是經(jīng)常遇到的工程問(wèn)題，它常發(fā)生在溝渠或河道旁及低洼地帶。在施工過(guò)程中，遭到雨淋的填土在重型機(jī)械或施工車輛的碾壓后常會(huì)出現(xiàn)。本文以筆者參與執(zhí)行的某項(xiàng)目為例，對(duì)“橡皮土”的預(yù)防和處理進(jìn)行闡述。

該項(xiàng)目位于天山山脈博格達(dá)峰北麓準(zhǔn)噶爾盆地南緣的頭屯河、烏魯木齊河及東山水系匯合交互沉積的山前沖洪積平原下段，場(chǎng)地整平前的原始地表形態(tài)以荒地和農(nóng)田為主，場(chǎng)地土為粉質(zhì)黏性土。場(chǎng)地東北向西南有一條天然排洪溝，場(chǎng)地平整時(shí)將其回填，為日后地基基礎(chǔ)施工過(guò)程中出現(xiàn)“橡皮土”的情況埋下了隱患；場(chǎng)地大部分都進(jìn)行了不同能級(jí)的強(qiáng)夯處理。

1 “橡皮土”產(chǎn)生的原因

基底土壤全部或局部含水量很大，黏性土地基在反復(fù)的碾壓和夯實(shí)過(guò)程中，原有土體結(jié)構(gòu)較之前發(fā)生了變化，土體中所含水分在外力的作用下被揉進(jìn)土顆粒中，密封在更加封閉的固體空隙中難以排出，阻礙了土體水分的正常散發(fā)和滲透，造成土體含水率分布不均，含水過(guò)多的地方，土體承載力會(huì)突然下降，形成“橡皮土”。

2 “橡皮土”的特征

“橡皮土”踩上去有顫動(dòng)的感覺(jué)。主要有以下幾個(gè)方面的特征：

(1)土體的含水量比液限要低，比最佳含水量大。

(2)土體己受到外力擾動(dòng)，在外力作用下，土體中所含水分被揉進(jìn)土顆粒中封閉在密閉的固體空隙中難以排出。

(3)土體表面甚至半硬化成堅(jiān)硬的外層，形成表面固結(jié)的現(xiàn)象。

(4)能承受一定范圍內(nèi)的荷載；在施工初期，作用荷載低于堅(jiān)硬表層的承載力時(shí)，土體結(jié)構(gòu)幾乎沒(méi)有明顯變化。隨著施工的不斷深入，夯實(shí)壓力的不斷變化再有水的浸入，土顆粒將會(huì)由固體狀態(tài)變?yōu)樗苄誀顟B(tài)，漸漸呈現(xiàn)“橡皮土”的特征。

3 “橡皮土”的預(yù)防措施

(1)在基坑開(kāi)挖前，應(yīng)詳細(xì)了解土層的性質(zhì)和含水量，作出合理的預(yù)測(cè)方案，用試驗(yàn)確定的最優(yōu)含水量來(lái)控制填土的含水率。

(2)對(duì)于含水量大的黏性土地基，在地基處理時(shí)和基礎(chǔ)施工過(guò)程中應(yīng)盡量減少對(duì)原狀土的擾動(dòng)。

(3)在施工時(shí)間安排上，要盡量避開(kāi)在雨期或雨天進(jìn)行施工。

(4)當(dāng)基底標(biāo)高位于地下水位以下時(shí)，在基坑開(kāi)挖前，應(yīng)在基坑周圍設(shè)置排水井，降低地下水位后方能進(jìn)行基坑的開(kāi)挖。

4 該項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)在不同情況下出現(xiàn)“橡皮土”的處理措施

4.1 自然晾曬

在工期允許的情況下，暫停施工，在自然條件下使土中的含水量逐漸降低。為了達(dá)到快速晾曬的效果，可時(shí)常將基坑上一定厚度范圍內(nèi)的土層翻起進(jìn)行晾曬，在“橡皮土”現(xiàn)象不是特別嚴(yán)重時(shí)，新疆地區(qū)采用晾曬的方法來(lái)處理“橡皮土”,效果很好，經(jīng)濟(jì)實(shí)用。

4.2 挖除換填

(1)面積不大，厚度和其下高含水量的潮濕土層的深度不大于1m時(shí)，可將“橡皮土”全部挖掉，新疆地區(qū)常采用級(jí)配戈壁料換填；在換填時(shí)應(yīng)加快施工進(jìn)度，并做好防水措施，避免雨水進(jìn)入再次發(fā)生“橡皮土”。例如項(xiàng)目廠前區(qū)宿舍樓獨(dú)立基礎(chǔ)施工時(shí)，地基土在融化雪水的浸泡下，再加上機(jī)械開(kāi)挖擾動(dòng)后形成局部“橡皮土”，就采用此方法處理，為工程進(jìn)度贏得了時(shí)間。

(2)面積較大的“橡皮土”層及其下潮濕土層深度較大，厚度大于3m，或者由于某些原因無(wú)法將“橡皮土層”下的潮濕土層全部挖除時(shí)，可采用挖除部分深度內(nèi)的“橡皮土”和潮土在未挖完的潮濕土上整平、穩(wěn)壓后鋪設(shè)一定厚度的級(jí)配戈壁料墊層的處理方法。一般墊層厚度應(yīng)大于50cm，分一層或數(shù)層填筑壓實(shí)。填筑高度接近原地表時(shí)，在戈壁料墊層上做防水封層，避免有水進(jìn)入已處理基坑。例如項(xiàng)目綜合倉(cāng)庫(kù)區(qū)在基坑開(kāi)挖時(shí)，發(fā)現(xiàn)大面積“橡皮土”，用挖掘機(jī)局部開(kāi)挖2米后，仍有潮濕土層；經(jīng)與各方商定采用換填800mm厚級(jí)配戈壁料分層壓實(shí)處理，換填最下層戈壁料粒徑較大。

(3)在項(xiàng)目廠區(qū)道路施工過(guò)程中，由于雨水浸泡及施工車輛的反復(fù)碾壓，路基出現(xiàn)不同程度的“橡皮土”現(xiàn)象，均采用以上兩種方式進(jìn)行換填處理。

4.3 摻加干石灰粉

根據(jù)“橡皮土”的嚴(yán)重程度，將一定厚度范圍內(nèi)的土層翻起并粉碎均勻，摻加干石灰粉末。干石灰粉不僅能吸收土中的水分熟化，同時(shí)在土中的一些物質(zhì)相互作用下，改變了原有的土層結(jié)構(gòu)體系，形成了具有一定強(qiáng)度和水穩(wěn)性的“灰土墊層”。這種處理辦法適用于“橡皮土”現(xiàn)象特別嚴(yán)重以及氣候條件不利于晾曬的情況。

4.4 直接填筑

4.4.1 直接填筑法常規(guī)施工及注意事項(xiàng)

直接填筑是指對(duì)“橡皮土”層不進(jìn)行處理，在其上直接用填料填筑的處理方法。一般情況下，對(duì)于填土高度大于3m，而出現(xiàn)“橡皮土”面積較大，并且其下層土含水量小于塑限，“橡皮土”層及其下層高含水量土層厚度總共不超過(guò)2m時(shí)，可在“橡皮土”層上直接填筑，而不必對(duì)“橡皮土”層進(jìn)行處理。特別對(duì)運(yùn)距遠(yuǎn)，棄方量大，堆放困難的情況下，直接填筑具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益。但施工時(shí)應(yīng)注意：

(1)選擇合適的填料，盡可能在填料含水量接近最佳含水量時(shí)壓實(shí)(偏差±2%以內(nèi))。

(2)嚴(yán)格控制填土分層厚度，對(duì)在橡皮土層上填筑的第一層填料，壓實(shí)厚度以30～40cm為宜，采用大噸位壓實(shí)機(jī)械壓實(shí)。對(duì)于工期緊、雨季施工或?qū)枯^大的土，晾曬時(shí)間較長(zhǎng)，不能滿足施工要求時(shí)，處理時(shí)應(yīng)盡可能用大壓實(shí)功率的機(jī)械對(duì)第一填土層進(jìn)行壓實(shí)，盡最大可能加大填筑層厚度，確保第一個(gè)填土層不受下層“橡皮土”的影響。

4.4.2 采用直接填筑法在“橡皮土”層填筑上層填料的施工方法

(1)應(yīng)對(duì)“橡皮土”層表面被破壞的部分適當(dāng)整平，用壓實(shí)功率小的鋼輪壓路機(jī)對(duì)整平部分穩(wěn)壓，使其壓實(shí)。

(2)采用小噸位運(yùn)輸車輛運(yùn)送填料。上層填料整平后，壓實(shí)過(guò)程中注意觀察上層填料有無(wú)發(fā)生“軟彈”現(xiàn)象。若有，應(yīng)分析原因，予以處理。在填筑一定高度后(一般約1.0～1.4m)，應(yīng)停止填筑，對(duì)填筑路基進(jìn)行沉降觀測(cè)，確認(rèn)其沉降變形完成后，再繼續(xù)進(jìn)行上層填筑。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，通過(guò)該項(xiàng)目實(shí)例，對(duì)“橡皮土”的預(yù)防、分析處理總結(jié)如下：

(1)基坑開(kāi)挖過(guò)程中，要深入了解基坑土質(zhì)和地下水情況，要防止碾壓過(guò)度出現(xiàn)“橡皮土”。

(2)“橡皮土”處理的關(guān)鍵是降低土體中過(guò)高的含水率，提高“橡皮土”承載力。

(3)自然晾曬對(duì)新疆地區(qū)“橡皮土”處理效果好，經(jīng)濟(jì)實(shí)用。

由于工程所處的地質(zhì)狀況、水文條件、施工季節(jié)及施工工藝的不同，各處的“橡皮土”嚴(yán)重程度和危害程度也有較大差異。根據(jù)施工技術(shù)條件和經(jīng)濟(jì)比較，區(qū)別各工程的具體情況，往往采用兩種以上的方法相結(jié)合的方案進(jìn)行處理，才能做到既經(jīng)濟(jì)又合理地保證施工質(zhì)量和施工進(jìn)度。只有事前對(duì)可能產(chǎn)生“橡皮土”的情況做好預(yù)測(cè)、資料搜集和分析判斷，事中確定出合理的處理辦法，才能最大限度地滿足設(shè)計(jì)要求。