山西某新建工房地基处理方案可行性分析

任 和 张爱卿 李金云

(北京科技大学天津学院，天津 301830)

0 引言

在我国，黄土和黄土状土主要分布于华北、西北等地区，山西省内有湿陷性黄土分布。湿陷性黄土是一种特殊性质的土，遇水浸湿后，在一定压力下，土的结构迅速破坏，产生显著的下沉，对建筑物带来很大的危害。因此，在湿陷性黄土的场地内进行建设时，应根据建筑物及场地的实际状况，对地基进行综合处理，防止湿陷性黄土地基对建筑物产生危害。处理湿陷性黄土地基的主要方法有换土垫层法、夯实法、挤密桩法、深层搅拌桩法、桩基础法、预浸水法及综合处理法等。

1 工程概况

本工程建筑面积为1 559.75 m2，局部2层，2层建筑面积为283.79 m2。1 层顶标高为4.6 m，2 层顶标高为7.3 m。本工程为全现浇钢筋混凝土框架结构，安全等级二级，抗震设防烈度为8度，设计使用年限50年。

拟建场地地形较平坦，场地地层在勘探深度范围内成因类型为第四系更新统形成的松散沉积物，勘探点位置图如图1所示。根据野外钻探、原位测试及室内土工试验结果，勘探深度范围内地基土自上而下可划分为四层，依次为人工填土、湿陷性粉土、粉土和粉质粘土。本场地环境类别为Ⅲ类，地基土对混凝土结构及钢筋混凝土结构中钢筋均具有微腐蚀性。

图1 建筑与勘探点平面布置图

拟建场地地下水属滞水，主要接受侧向径流补给，由于地下水水位埋藏较深，可不考虑地下水对建筑物基础的影响。

拟建建筑物地基主要采取针对地基土的湿陷性、均匀性及承载力进行处理。

2 地基处理方案建议

项目区内地基的处理主要针对地基土的湿陷性、均匀性及承载力三个方面进行，由此提出以下两种地基处理方案:

1)方案一:拟建建筑物地基建议采用灰土挤密桩进行处理，初步设计时可按有效桩长7.5 m，桩间距1.0 m，正三角形布桩;要求桩体土压实系数不小于0.96，桩间土挤密系数不小于0.90，处理后应消除桩间土的湿陷性，处理后的地基土承载力应不小于180 kPa。

2)方案二:拟建建筑地基可采用换土垫层法对地基进行处理，换填材料选用3∶7灰土，换填厚度不小于1.5 m，压实系数应达到0.96，处理后的垫层承载力应不小于180 kPa。

3 灰土挤密桩法

灰土挤密桩法是目前处理湿陷性黄土地基常用的方法，可以用于地基的局部处理，也可用于整片处理。灰土挤密桩法主要是利用成孔过程中孔桩对土体产生的径向挤压而使桩周附近的土体得到挤密，从而形成灰土桩与桩周挤密土构成的复合地基。

3.1 灰土挤密桩法处理方法

根据拟建场地勘察结果，设计采用灰土挤密桩法进行整片地基处理。处理方法如下:

1)桩径0.4 m，桩距1.0 m，正三角形布桩，有效桩长 7.5 m。灰土挤密桩采用挤密成孔，孔内填料为3∶7灰土，分层回填夯实，桩间土挤密后的平均挤密系数不小于0.93，孔内填料的压实系数不小于0.96，处理后的地基承载力特征值不小于160 kPa。

2)施工应符合GB 50007-2002建筑地基基础设计规范，GB 50025-2004湿陷性黄土地区建筑规范，DBJ-61-2006挤密桩法处理地基技术规程等要求。

3)在地基处理范围内桩顶和基础之间铺设0.5 m厚2∶8灰土垫层，其压实系数不应小于0.95。

4)桩间土挤密效果检验分施工前或者施工初期进行的现场挤密效果试验，以及施工后对挤密效果的抽样检测。具体要求应按照有关规范进行，通过正式验收合格后，才能进行基础工程的施工。

5)承载力检验应采用复合地基载荷试验，先做小面积试验，承载力满足设计要求后方可大面积施工，具体试验要求严格按照有关规范要求进行。因土质差异明显，应在不同地段进行试验。

3.2 灰土挤密桩法处理方案可行性分析

灰土挤密桩法的设备简单，在成桩过程中，灰土置换了原孔位处的天然土，提高了地基承载力，是目前应用比较广泛的湿陷性黄土地基处理方法。但是，在项目区内进行施工时，需要根据实际情况分析该方法是否适用。

项目区地基土土层中部分含有垃圾土。垃圾土的物理性质、化学成分十分复杂，受到多种因素的影响。垃圾土具有压缩性和渗透性，会引起地基土的沉降，对建筑物造成一定的危害。拟建建筑地基中湿陷性黄土下部有部分垃圾土存在，灰土挤密桩法无法实施。

在灰土挤密桩施工的过程中会对周边土体产生挤压，进而对邻近已有建筑产生影响。

灰土挤密桩法施工采用的材料主要是石灰，因此在施工中需要对石灰进行化灰处理，因而需要建造化灰池。进行化灰处理后化灰池所在的土地即使拆除化灰池后依然无法种植植物，该土地也无法进行再利用，对环境造成很大的影响。

4 换土垫层法

当建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，常采用换土垫层来处理软弱地基。这种方法是将基底下的湿陷性黄土全部或部分挖除，然后用素土或灰土分层夯实做成垫层，以便消除地基的部分或全部湿陷量，并可减小地基的压缩变形和渗透性，提高地基承载力。适用于地下水位以上，土层厚度在1 m～3 m范围内。该方法成本低、施工难度小、技术要求不高、效果显著。

4.1 换土垫层法处理方法

根据现场实际情况，将原设计的地基处理方式即灰土挤密桩法改为换土垫层法。具体换填厚度及范围要求如下:

对于基础底设计标高已进入2层土的基础，下部需继续挖除1.5 m厚土，范围宽出基础边1.5 m。对于基础底设计标高在1层土范围的，应继续下挖，直至挖至2层土，周边宽出基础边不小于挖除的土厚，最宽处理范围可取宽出基础边3 m。设备基础(包括水池)下部1层土也应全部挖除，周边宽出设备基础边1 m。普通室内地面可仅处理1 m厚，但应对下部土进行夯实处理。

回填土均采用3∶7灰土，压实系数大于0.96。回填要求应符合相关规定要求及结构设计说明。

4.2 换土垫层法处理方案可行性分析

换土垫层法在山西地区应用广泛，其优点为施工简便、工期短、费用低且质量容易保证。

换土垫层法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1 m～3 m，通过处理基底下部分湿陷性黄土层减少地基的湿陷量。拟建工程地基中基底下部的湿陷性黄土层厚度小于3 m，宜采用换土垫层法。

采用换土垫层法进行拟建工程的地基处理过程中，挖除工作和回填工作均不产生较大的环境污染情况，对拟建工程所在范围内的生态环境没有明显的破坏，且在施工过程中没有对周边土体进行挤压，从而对邻近已有建筑无明显影响。

5 换土垫层法与灰土挤密桩法地基处理方案对比分析

拟建建筑的地基处理拟采用灰土挤密桩法，经过对灰土挤密桩法的适用性进行分析后，提出采用换土垫层法对拟建建筑的地基进行处理，并且通过对两种方法的对比分析，得出换土垫层法更加适合本工程拟建建筑的地基处理。灰土挤密桩法与换土垫层法的对比如表1所示。

表1 换土垫层法与灰土挤密桩法地基处理方案对比分析表

6 结语

湿陷性黄土会产生对建筑物危害很大的失稳性变形，因此，在对含有湿陷性黄土的地基进行处理时，应综合考虑建筑物和施工场地的实际条件，选择施工简便、保证质量、节约资金、保证建筑物安全和正常使用的处理方案，从而得到最好的施工效果。

［1］栾春雪，李建杰.关于湿陷性黄土地区的地基处理方法的探讨［J］.包钢科技，2013(5)：67-68.

［2］马志云.浅谈湿陷性黄土地基处理常用方法及注意事项［J］.科技风，2013(6)：78-79.

［3］李卫江.简论湿陷性黄土的特性及处理方法［J］.科技世界，2013(11)：77-79.

［4］邢乾辉，马国房.湿陷性黄土地基处理方法研究［J］.西部探矿工程，2013(17)：11-12.

［5］张爱芳.谈湿陷性黄土的工程特性［J］.山西建筑，2013，39(11)：46-47.