渭北台塬区湿陷性黄土地基常用处理方法

摘 要:介绍渭北台塬区湿陷性黄土常用的两种地基处理方法,适用范围及处理要点,并结合工程实例,指出根据建筑物类别、黄土特征、施工条件等方面的综合因素确定具体处理方法。

关键词:湿陷性黄土;地基处理;垫层法;挤密桩法

湿陷性黄土泛指非饱和的结构不稳定的黄土,在自重压力或自重压力与附加压力作用下,受水浸湿后,土的结构迅速破坏,发生显著的附加下沉的现象。湿陷变形是影响地基稳定的重要因素,这种特性会使结构大幅度不均匀沉降、折裂、倾斜,严重影响其安全和使用。所以降低其湿陷性程度,提高地基的强度和整体稳定性尤为必要。本文结合工程实例,分析渭北台塬区湿陷性黄土地基常用处理方法。

一、工程地质概况

本工程为一学校教学楼与行政楼,建筑物均为地上4层, 框架结构,钢筋砼条形基础。拟建场地地形较平坦,场区地貌单元属渭北黄土台塬区。场区稳定地下水位埋深大于15.0m,可不考虑地下水对基础的影响。场区地层从上至下主要有:

(一)杂填土(Q42ml)

灰黄色,以黄土状土为主,含有砖块、灰土等杂物。土质疏松,成份杂乱,性质不稳定。层厚0.6～0.8m。

(二)黑垆土(Q4lel)

褐黑色～浅褐黑色,土质不均,似团粒结构,大孔隙发育,含白色钙质菌丝体、蜗牛壳碎片及植物根系等。处硬塑～可塑状态,层厚0.3～0.5m。

(三)黄土(Q32eol)

浅灰黄色,土质较均一,具垂直节理,含大孔隙、虫孔及少量氧化铁,可见零星蜗牛壳。处硬塑～可塑状态,局部处坚硬状态,层厚5.1～5.8m。

(四)古土壤(Q31el)

浅棕红色,似团粒结构,土质较均匀,含孔隙、白色钙质菌丝体及钙质结核,处硬塑～坚硬状态,层厚1.4～2.4m。

(五)黄土(Q22eol)

褐黄色,土质较均匀,具垂直节理、小孔隙、虫孔等,含少量氧化铁,可见钙质网络和少量结核。处可塑～硬塑状态,层厚1.5～3.9m。

(六)古土壤(Q22el)

棕红色,土质较均匀,似团粒结构,针状虫孔发育,富含白色钙质菌丝体及钙质结核,致密较硬,处硬塑～可塑状态,层厚0.5～1.7m。

(七)黄土(Q22eol)

褐黄色,土质均匀,含小孔隙、虫孔及少量氧化铁等,可见钙质网络和少量结核,处硬塑状态。该层未揭穿层底。

二、地基处理

本场地有湿陷性黄土(三)层、(四)层及(五)层均具有湿陷性,且其承载力较低, 故天然地基不可行,必须进行地基处理。

(一)垫层法

垫层法包括土垫层和灰土垫层。仅要求消除基底下1～3m湿陷性黄土的湿陷量时,采用局部(或整片)土垫层进行处理,当要求提高垫层土的承载力及增强水稳定性时,采用整片灰土垫层进行处理。

地基处理后的承载力,应现场采用静载荷试验结果或结合当地建筑经验确定,其下卧层顶面的承载力特征值,应满足下式要求:

Pz+Pcz≤Faz(1)

式中Pz-下卧层顶面的附加压力值(KPa);

Pcz-地基处理后,下卧层顶面上覆土的自重压力值(KPa);

Faz-地基处理后,下卧层顶面经深度修正后的承载力特征值(KPa)。

施工土(或灰土)垫层,先将基底下拟处理的湿陷性黄土挖出,并利用基坑内的黄土作填料,灰土应过筛和拌合均匀,然后根据所选用的夯(或压)实设备,在最优或接近最优含水量下分层回填、分层夯(或压)实至设计标高。

这种方法施工简易,效果显著,经过处理,灰土垫层地基承载力可达到250kPa,土垫层可达到180kPa。

(二)挤密桩法

挤密桩法适用于处理地下水位以上的湿陷性黄土、杂填土和素填土等地基,处理厚度为3m～15m。当以消除地基土的湿陷性为主要目的时,选用土桩挤密法,当以提高地基土的承载力并消除其湿陷性为主要目的时,选用灰土桩挤密法。

挤密孔的孔位按正三角形布置。孔心距按下式计算:

式中S-孔心距(m);

d-预钻孔直径(m);

D-挤密填料孔直径(m);

Pdo-地基挤密前压缩层范围内各层土的平均干密度(g/cm3);

Pdodx-击实试验确定的最大干密度(g/cm3);

-挤密填孔后,3个孔之间土的平均干挤密系数不小于0.93。

本工程也可采用挤密桩法,桩尖应穿透湿陷性土层,教学楼桩长宜伸入(五)层黄土底部(桩长10.5m),行政楼桩长宜伸入(五)层黄土顶部(桩长7.0m)。桩体用3:7或2:8灰土作填料,挤密孔直径0.40m,填料分层回填夯实,系数不小于0.97。孔位按正三角形布置,间距为0.88m,单桩复合地基承载力特征值可达到200kPa以上。灰土挤密桩工程桩施工参数,应通过现场试桩具体确定。挤密地基完成后宜在基底下设置一定厚度的灰土褥垫层。

三、结束语

灰土(或土)垫层法和挤密桩法,近年来在湿陷性黄土地区建设中被广泛使用,都取得了良好的效果。随着科学技术的迅速发展,对湿陷性黄土地基的处理方法越来越多,也积累了一定的施工经验。在咸阳及附近地区近十几年开始采用的有干作业挖孔灌注桩、管桩、强夯法、CFG桩法等。但不管是采用那种方法,只要有严密的质量控制手段都可能经济而有效地获得期望的效果。

参考文献:

[1]中华人民共和国建设部.GB50025-2004湿陷性黄土地区建筑规范[M].北京:中国建筑工业出版社,2004.

[2]中国建筑科学研究院.JGJ79-2002建筑地基处理技术规范[M].北京:中国建筑工业出版社,2002.

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