复合地基处理在黄土湿陷性地区的应用

何俊照 梁 东 罗旭涛

(1.河南省地矿建设工程(集团)有限公司，河南 郑州 450007； 2.河南省地质环境勘查院，河南 郑州 450007)

1 概述

黄土是中国分部较广的区域性特殊性土，湿陷性黄土在一定条件下具有保持土的原始基本单元结构形式不被破坏的能力，湿陷性黄土在其结构强度未被破坏或软化的压力范围内，表现出压缩性低，强度高，但受水浸湿后，力学性质将发生较大变化，具体表现为强度降低、软化、湿陷等特性，对工程建筑安全性有较大的影响[1]。郑州市位于河南省西部黄土丘陵与东部黄褐冲积平原的交接地带，为华北平原的一部分，地势由西南向东北倾斜。郑州市以京广铁路为分界线，以西地区土层具有湿陷性，湿陷性黄土深度约3.5 m～15.0 m。

2 湿陷性黄土评价

湿陷性黄土浸水后在一定压力下，会产生湿陷变形。黄土的湿陷性试验主要是室内浸水(饱和)压缩试验，当湿陷系数值小于0.015时，应定为非湿陷性黄土；当湿陷系数值大于0.015时，应定为湿陷性黄土[2]；根据湿陷系数的值的大小分为湿陷性轻微、中等及强烈。具体地基的湿陷类型根据自重湿陷量和非自重湿陷量的计算值来进行判定。

3 湿陷性黄土场地地基处理措施

当地基的湿陷变形量较大或地基承载力不能满足设计要求时，应根据不同地质条件和建筑物重要性质，采取相应的地基处理措施。湿陷性黄土地区处理方法主要有垫层法、强夯法、挤密法、预浸水法及桩基处理等方法，主要目的在于对湿陷性场地的湿陷性进行消除或减弱，使处理后的地基满足工程设计的需要。

4 工程概况

某工程位于荥阳广武镇，主楼地上18层，地下1层，剪力墙结构，设计采用灰土挤密桩+CFG桩复合地基，建筑物基础埋深约3.8 m。

5 工程地层情况

表1 各土层物理力学指标

根据地质勘察报告，场地地下水类型为潜水，钻孔设计孔深为30 m～40 m，勘探深度范围内未见地下水，现场对场地内进行探井施工，探井深度为20 m，取样进行湿陷性评价。通过实验数据揭示，场地第②层和第③层粉土及第④层粉土上部为湿陷性黄土，具体各土层湿陷性评价情况见表2。

表2 建筑物的湿陷量计算表

通过室内试验，综合判定场地为非自重湿陷性黄土场地，湿陷等级为Ⅰ级(轻微)湿陷。依据GB 50025—2004湿陷性黄土地区建筑规范，本场地建筑物为18层，属于乙类，规范要求应消除地基的部分湿陷量，最小处理厚度不应小于地基压缩层深度2/3，且下部未处理湿陷性黄土层的湿陷起始压力值不应小于100 kPa。根据探井试验资料及对场地的湿陷性判定，第②层土湿陷起始压力值为71 kPa，③层土湿陷起始压力值为105 kPa，④层土湿陷起始压力值为189 kPa。湿陷起始压力表现为随深度增大的趋势，个别下部未处理土样的湿陷起始压力值小于100 kPa，需进行处理。

根据场地地质情况及上部建筑物基底压力，采用垫层法处理不能满足承载力要求，可选择用强夯法或灰土挤密法处理湿陷性后采用CFG进行施工。建筑物基底持力层第②层粉土天然含水量为7.9%，若采用强夯法处理湿陷性黄土，依据以往及区域施工经验，强夯法施工后静载荷承载力满足设计要求，但施工后对场地进行探井施工再实验，经检测湿陷性处理效果不理想，主要原因在于未对含水量较低地层进行增湿至接近最优含水量，且增湿施工对经济造价不经济。因此，本场地不宜采用强夯法处理湿陷性，综合考虑采用了灰土挤密桩+CFG进行地基处理：灰土挤密桩桩径400 mm，有效桩长13.0 m，正方形布桩，桩间距800 mm；CFG桩桩径400 mm，有效桩长14.0 m，采用正方形布桩，桩间距1 600 mm，单桩竖向抗压承载力特征值为500 kN，处理后的复合地基承载力特征值为345 kPa。

6 处理效果

经过施工后检测资料显示，采用灰土挤密桩处理后承载力和湿陷性成果较好，根据后期载荷试验及土工试验，承载力满足要求，湿陷系数也大幅降低，湿陷性得到了较好的控制，且施工CFG后，承载力等各项技术指标均能满足工程需要。