湿陷性黄土地区构筑物地基处理方案探讨

李生梅 兰州资源环境职业技术学院采矿工程系 甘肃 兰州 730021

湿陷性黄土地区构筑物地基处理方案探讨

李生梅 兰州资源环境职业技术学院采矿工程系 甘肃 兰州 730021

湿陷性黄土土质结构疏松，孔隙、垂直节理发育，地基承载力不高，具有湿陷性，在遇水侵蚀或较大荷载的作用下，则产生较大沉降。在湿陷性黄土地质条件下建设构筑物，基底承载力很难满足要求，通常需对基底进行加固处理，本文针对湿陷性黄土的特殊工程性质, 介绍了湿陷性黄土地区构筑物地基处理措施。

湿陷性黄土；构筑物；基底加固；处理措施

概述

近年来，随着我国国民经济的持续发展，建设规模的扩大和数量的增多，建筑行业越来越重视工程质量问题，对构筑物的地基变形要求也越来越严。在湿陷性黄土地基上进行构筑物建设时，应根据工程的重要性、地基受水浸湿可能性的大小和在使用期间对不均匀沉降限制的严格程度，考虑因地基湿陷引起附加沉降对工程可能造成的危害，采取以地基处理为主的综合措施，并选择适宜的地基处理方法，避免或消除地基的湿陷对构筑物产生危害，是我们工程建设者不可忽视的一个问题。对于已出现的因地基湿陷造成的损坏，需采取一定的方法进行治理。

1 湿陷性黄土的工程性质

湿陷性黄土是指在上覆土层自重应力作用下，或者在自重应力和附加应力共同作用下，因浸水后土的结构破坏而发生显著附加变形的结构不稳定的黄色土，广泛分布于我国东北、西北、华中和华东部分地区，面积约40万平方公里，是第四纪时期干旱或半干旱气候条件下形成的黄色粉末状黄土。湿陷性黄土在天然状态下，具有很多肉眼可见的空隙，并常夹有由于生物作用所形成的管状空隙，天然剖面呈竖直节理，具有一定抵抗移动和压密的能力。它在干燥状态下，由于土质具有垂直方向分布的小管道，几乎能保持竖直的边坡。但它受水浸湿后，土的骨架结构迅速崩解破坏产生严重的不均匀沉陷，导致建筑物产生变形甚至破坏。因此，湿陷性黄土地基上进行工程建设时，必须考虑因地基湿陷引起附加沉降对工程可能造成的危害。

湿陷性黄土在上覆土层自重应力作用下，或者在自重应力和附加应力共同作用下，由于颗粒活动，骨架挤紧，土体结构迅速破坏而发生显著沉陷，或因浸水后土的结构破坏而发生显著附加变形的结构不稳定而产生沉降，根据土的自重湿陷系数可分为自重湿陷性和非自重湿陷性两种。无论是自重湿陷黄土地基，还是非自重湿陷黄土地基，其湿陷性的严重危害程度都决定于地基中湿陷性土层的厚度、部位和湿陷系数的大小。现行规范以Δs＝Σδ sh计算的湿陷量来评价地基的湿陷程度，根据湿陷量的大小，将自重湿陷性黄土地基和非自重湿陷性黄土地基各分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级。[1]

2 湿陷性黄土地区构筑物地基处理措施

湿陷性黄土地区常用的构筑物地基处理方法有：土或灰土垫层法、强夯法、水泥挤密桩法、树根法等。

2.1 垫层法

垫层法是一种浅层处理湿陷性黄土地基的传统方法，当构筑物基础下的持力层比较软弱、不能满足上部结构荷载对地基的要求时，常采用换填土垫层来处理软弱地基。即将基础下一定范围内的软弱土全部或部分挖出，利用周边其他具有黏性土作填料，经过灰土搅拌后在最接近含水量分层进行回填、并分层夯实至设计要求的密实程度，作为地基的持力层，这样，基础底面在一定厚度垫层的应力扩散作用下，可减小垫层下天然土层所受的压力和附加压力，消除了垫层范围的湿陷性，避免了地基因压力产生的自重湿陷，从而减小基础沉降量，可提高地基承载力，增强地基稳定。同时，由于置换后的垫层材料是黏性土或灰土等不冻胀材料，可以防止冻胀和加速软土排水固结的作用。垫层法适于浅层地基处理，处理深度可达1～3米。这种方法可就地取材，施工方便，不需特殊的机械设备，既能缩短工期，又能降低造价，是一种常用的地基浅层处理或部分湿陷性处理方法，经这种方法处理的灰土垫层的地基承载力可达到300KPa(素土垫层可达200KPa)且有良好的均匀性。

2.2 强夯法

强夯法亦称动力固结法，通过重锤的自由落下，对土体进行强力夯实，以提高其强度，降低其压缩性，强夯的单位夯击能量，应根据地基土类别、结构类型荷载大小和要求处理的深度等综合考虑，并通过现场试夯确定，夯击遍数应根据地基土的性质确定，一般情况下，可采用2～3遍，最后再以低能量夯击一遍。对于渗透性弱的细粒土，必要时夯击遍数可适当增加。夯击点位置可根据建筑结构类型，采用等边三角形、等腰三角形或正方形布置。第一遍夯击点间距可取5～9m，以后各遍夯击点间距可与第一遍相同，也可适当减小。对于处理深度较大或单击夯击能较大的工程，第一遍夯击点间距宜适当增大。当地下水位较高，夯坑底积水影响施工时，应首先采用人工降低地下水位或铺填一定厚度的松散性材料，然后再对夯坑内或场地积水进行及时排除。当强夯施工所产生的振动，对邻近建筑物或设备产生有害的影响时，应采取防振或隔振措施。强夯施工前，应查明场地内范围的地下构筑物和各种地下管线的位置及标高等，并采取必要的措施，以免因强夯施工而造成破坏。该法设备简单，原理直观，适用广泛，特别是对非饱和土加固效果显著。而且这种方法加固地基速度快，效果好，投资省，是当前最经济简便的地基加固方法之一。

2.3 水泥挤密桩

水泥土挤密桩是采用机械成孔，选用相对单一的土质材料，与水泥按一定配比，在灰土拌和站充分拌和均匀制成水泥土，分层向孔内回填并强力夯实，水泥挤密桩是湿陷黄土基底处理方法中比较常用的方法之一。湿陷性黄土由于其大孔隙性和欠压密性而具有湿陷性。水泥挤密桩就是夯击挤密消除其大孔隙进而消除湿陷性，并对地基起一定的加筋作用。桩锤夯扩成孔成桩的过程中，桩孔中原有土被强制性侧向挤出，桩周一定范围内的土被压缩、扰动和重塑。桩和桩间土一起形成复合地基；针对湿陷性黄土地段构筑物的施工特点：施工作业面小、振动对围岩的影响要求有限等，对基底加固技术中挤密桩的桩身材料、挤密桩施工机械的选择、桩间距的选择需做一定优化[2]。通过优化，确定适合湿陷性黄土基地加固处理的方法、措施、施工机械、施工工艺、设计参数、检验方法和标准。

2.4 树根桩

树根桩是一种类似树根呈不同方位或直斜交错分布的钻孔桩群，其施工方法相似于一种小型钻孔灌注桩。它是利用钻机钻孔到设计深度，然后放入钢筋笼、碎石和注浆管，再用压力灌注水泥浆或水泥砂浆的办法制成的钢筋混凝土桩。布桩方式可采用垂直、倾斜设置，也可采用网状如树根状布置，故称为树根桩。树根桩凭借其承载力高，沉降量与扰动范围小，施工方便，经济合理等优点，在既有建筑物的修复和加层、古建筑的整修、地下铁道穿越、桥梁工程等各类地基的处理与基础加固，以及增强土坡或岩坡的稳定性等工程中有着广泛的应用。近年来，树根桩在井巷基底的加固中开始尝试应用，树根桩施工技术可以在狭小的施工作业空间内最大限度减少开挖对巷道地层的扰动。[3]

3 小结

湿陷性黄土地基处理的方法很多，在不同的地区，根据不同的地基土质和不同的构筑物，地基处理应选用不同的处理方法，以满足构筑物对地基的技术要求，提高地基承载力，改变其变形性质或渗透性质，保证地基稳定性，降低地基的压缩性，减少基础的不均匀沉降。就湿陷性黄土地基处理而言，我国有较为成熟的技术和实践经验，并得到广泛的应用，但地基处理是否恰当关系到整个工程质量、进度和投资，合理选择地基处理方法和基础形式是降低工程造价的重要途径之一，具有较强的实践性和指导意义。

[1]贾迎泽.浅谈湿陷性黄土地基对建筑物的危害及预防治理措施.山西建筑.2004，30(8)

[2]孟磊.夯扩挤密水泥桩土的实践与探讨.铁道勘察.2OO5(2)

[3]孙友良.树根桩在涵洞地基加固中的应用[J].建设管理.2000,(5):21～22

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.20.004