试论湿陷性黄土地基处理办法

摘 要: 本文介绍了湿陷性黄土的特征以及湿陷性黄土地基的处理原则及目的, 概述了该种地基的几种处理办法,并对比了几种方法的使用范围、优劣点以及局限性, 正确选用地基处理的方法, 保证处理的效果。

关键词:地基处理, 垫层法,重锤表层夯实，挤密法，深层搅拌桩法 预浸水法，

中图分类号：TU47 文献标识码：A

湿陷性黄土大都呈黄色或黄褐色, 粉土粒含量常占土重的60%以上, 含有大量的碳酸盐、硫酸盐和氯化物等可溶盐类,天然孔隙比在1.0左右,一般具有肉眼可见的大孔隙,竖直节理发育,具有一定抵抗移动和压密的能力,是一种非饱和的欠压密土。在天然湿度下,其压缩性较低, 强度较高,但遇水浸湿时,土的强度显著降低; 在附加压力或在土的自重压力下引起的湿陷变形是一种下沉量大、下沉速度快的失稳性变形,对建筑物的危害性极大。湿陷性黄土分为非自重湿陷性和自重湿陷性两种,非自重湿陷性黄土在自重压力下受水浸湿后不发生湿陷, 而在一定外加荷载作用下才产生附加下沉;自重湿陷性黄土在自重压力下受水浸湿后则发生湿陷。

1 处理湿陷性黄土地基的原则

湿陷性黄土地区建筑规范（ GB 50025-2004）对湿陷性黄土地区建筑物的设计和施工按建筑物的类别及场地的湿陷类型、等级相应提出了不同的措施要求。其中设计措施分为地基处理措施、防水措施和结构措施。各类建筑物的设计应根据建筑物的分类和场地土的湿陷类型、湿陷等级采取以地基处理为主的综合措施。地基处理措施主要用于改善土的物理学性质, 减少或消除地基的湿陷变形; 防水措施和结构措施一般用于地基不处理或用于消除地基部分湿陷量的建筑, 以弥补地基处理的不足。对地基受水浸湿可能性大或对不均匀沉降有一定限制的一般工业与民用建筑物, 即乙类建筑物, 设计措施的原则是当地基发生湿陷时, 能保证主体结构安全, 次要部位易于修复。在ó级自重湿陷性黄土地基上的乙类建筑物及丙类建筑物,若以地基处理为主时,其处理厚度应控制剩余湿陷量分别小于20cm和30cm, 并且应采取适当的防水措施和结构措施; 如以防水措施为主时, 仍不能忽视地基处理的重要性,尽量减少地基的剩余湿陷量,以保护防水措施免遭破坏。

2 处理湿陷性黄土地基的目的

1）消除其全部湿陷量, 使处理后的地基变为非湿陷性黄土地基, 或采用桩基础穿透全部湿陷性黄土层,使上部荷载通过桩基础传递至压缩性低或较低的非湿陷性黄土层上,防止地基产生湿陷,当湿陷性黄土层厚度较薄时, 也可直接将基础设置在非湿陷性黄土层上。

2）消除地基的部分湿陷量, 控制下部未处理的湿陷性黄土层的剩余湿陷量或湿陷起始压力值符合规定数值。

3 处理湿陷性黄土地基的方法

3.1 垫层法

垫层法包含了土垫层和灰土垫层,是一种浅层处理湿陷性黄土地基的传统方法。处理厚度一般为1m～3m,通过处理基底下部分湿陷性黄土层,可以减少地基的湿陷量。当仅要求消除基底下1m～3m 湿陷性黄土的湿陷量时,宜采用局部(或整片)土垫层进行处理,当同时要求提高垫层土的承载力及增强水稳性时,宜采用整片灰土垫层进行处理。具体做法是将基础下的湿陷性土层全部或部分挖除,再将灰土或素土在最优或接近最优含水量下分层回填夯实。这种方法施工简易,效果显著, 是一种常用的地基浅层处理或部分湿陷性处理的方法。对矩形基础, 垫层厚度约为1B～1.5B( B 为基础宽度) ,对条形基础约为1.5B～2.0B 。增加垫层宽度也可以起到减少湿陷量的效果。垫层每边宽出基底的宽度应取不小于垫层厚度的一半。垫层施工时一定要保证夯填质量, 否则同样会引起严重的湿陷事故。土(或灰土) 垫层的施工质量可用压实系数来控制,不大于3m的土(或灰土)垫层压实系数不应小于0.95,大于3m的土(或灰土)垫层压实系数不应小于0.97。

3.2 重锤表层夯实

地基表层的湿陷性黄土如在最优含水量状态下经重锤反复夯打密实, 在有效夯实厚度范围(约为1.0 m～1.5 m)内不仅可以消除湿陷性、降低压缩性,而且形成了一层减少地表水渗入地基的弱透水层。这种方法宜用于消除1.0m～1.5m厚土层的湿陷性。

3.3 挤密法

挤密法是指用机械、人力或爆扩成孔后, 填以最优含水量的素土或灰土并分层夯实; 适用于地下水位以上, 土的含水量为14 %~ 22 %左右, 处理深度5 m~ 15 m 的湿陷性黄土。采用挤密法时, 对甲、乙类建筑或在缺乏建筑经验的地区, 应用地基处理施工前, 在现场选择有代表性的地段进行试验或试验性施工, 试验结果应满足设计要求, 并应取得必要的参数再进行地基处理施工。挤密孔的孔位宜按正三角形布置。孔心距可按下式计算:

其中, S为孔心距, m;D为挤密填料孔直径, m;d为预钻孔直径, m;ρdo 为地基挤密前压缩层范围内各层土的平均干密度,g/cm3;ρdm ax 为击实验确定的最大干密度, g/cm3; η为挤密填孔(达到D)后,3个孔之间土的平均挤密系数不宜小于0.93。当挤密处理深度不超过12m时,不宜预钻孔,挤密孔直径宜为0.35 m～0.45 m; 当挤密处理深度超过12m时,可预钻孔,其直径(d) 宜为0.25m～0.30m,挤密填料孔直径(D)宜为0.50m～0.60m。孔底在填料前必须夯实。孔内填料宜用素土或填土,必要时可用强度高的填料, 如水泥土等。当防(隔)水时, 宜填素土;当提高承载力或减少处理宽度时,宜填灰土、水泥土等。填料时,宜分层回填夯实,其压实系数不宜小于0.97，成孔挤密应间隔分批进行,成孔后应及时夯填。当为局部处理时,应由外向里施工。挤密地基,在基底下宜设置0.50 m厚的灰土(或土)垫层。

3.4 深层搅拌桩法

深层搅拌桩是复合地基的一种,近年来在黄土地区应用比较广泛,可用于处理含水量较高的弱湿陷性黄土。它具有施工简便、快捷、无振动、基本不挤土、低噪音等特点。深层搅拌桩的固化材料有石灰、水泥等,一般都采用后者作固化材料。其加固原理是将水泥掺入粘土后, 与粘土中的水分发生水解和水化反应,进而与具有一定活性的粘土颗粒反应,生成不溶于水的稳定的结晶化合物,这些新生成的化合物在水中或空气中发生凝硬反应,使水泥有一定的强度,从而使地基土达到承载的要求。

3.5 预浸水法

预浸水法宜用于处理湿陷性黄土层厚度大于10m,自重湿陷量的计算值不小于500 mm 的场地。浸水前宜通过现场试坑浸水试验确定浸水时间、耗水量和湿陷量等。采用预浸水法处理地基, 应符合下列规定:

1) 浸水坑边缘至既有建筑物的距离不宜小于50m,并应防止由于浸水影响附近建筑物和场地边坡的稳定性。

2) 浸水坑的边长不得小于湿陷性黄土层的厚度,当浸水坑的面积较大时,可分段进行浸水。

3) 浸水坑内的水头高度不宜小于300mm, 连续浸水时间以湿陷变形稳定为准,其稳定标准为最后5 d 的平均湿陷量小于1mm/d。地基预浸水结束后,在基础施工前应进行补充勘察工作,重新评定地基土的湿陷性,并应采用垫层或其他方法处理上部湿陷性黄土层。

结束语

综上几种湿陷性黄土地基的处理方法,在近期工程建设中被广泛使用,都取得了良好的施工效果。随着科学技术的迅速发展,对湿陷性黄土地基的处理方法会越来越多,效果也会越来越好。

参考文献:

[ 1] GB 50007- 2002, 建筑地基基础设计规范[ S] .

[ 2] GB 50025- 2004, 湿陷性黄土地区建筑规范[ S] .