试论湿陷性黄土地区高层建筑地基处理措施

高明明 李萌

摘 要：随着国民经济的快速增长，建筑工程行业作为国民经济的重要支撑，其行业的发展对国民经济的增长起着决定性的作用。地基施工作为建筑工程施工重要组成部分，其施工技术水平高低对建筑工程质量的提升具有重要意义。灰土挤密桩作为湿陷性黄土地基的有效处理措施，具有简便、经济、快速等特点，在工程建设施工中得到了广泛应用。为此，本文在充分了解湿陷性黄土特性的基础上，结合具体工程案例，通过灰土挤密桩对湿陷性黄土地区高层建筑地基处理相关内容进行了分析与探究。

关键词：湿陷性黄土；高层建筑；灰土挤密桩

1 湿陷性黄土的特性

1）湿陷性。当黄土受到自然地表水的侵蚀时，黄土中的易溶盐类溶解，会破坏颗粒间的胶合作用力，从而导致土粒悬浮于水中。当再次沉积时，土粒碰到已沉积的土粒，因两者之间的相互引力大于其重力，土粒会在最初的位置上停留，不再出现下沉现象，从而形成蜂窝状结构，这为水的进一步侵蚀提供了条件，空隙间通过连通和扩展，会导致大孔隙和陷穴的出现。经过外荷载作用，会破坏土体结构，这样会造成大量、剧烈变形现象的发生，大大降低了土体结构的强度，从而产生湿陷性。

2）直立性。湿陷性黄土在天然含水量的状态下具有强度高和压缩性小的特征，可以将垂直边支撑起，天然陡壁多呈近90°的边坡。因此，湿陷性黄土具有直立性的特征。

3）膨缩性。当湿陷性黄土遇到水时，会产生膨胀现象，而干燥后会产生收缩现象，通过多次反复作用，会导致裂纹的形成，然后剥落，这样会对地基的稳定性产生严重地影响。

4）崩解性。当湿陷性黄土浸入水中时，会很快产生崩解现象，这对地基的强度和稳定性会产生较大的影响。

5）难压实。当湿陷性黄土的最大干密度和最佳含水量较高时，就会难以满足碾压密实要求的条件。

6）受含水量影响较大。湿陷性黄土受含水量的影响较敏感。当含水量较小时，易于产生扬尘现象。当含水量大于最佳含水量时，易于产生翻浆现象，而适宜压实的含水量为最佳含水量的+0.5～-2%。

2 工程概况

本文以某建筑工程为例，该工程为高层住宅楼，地下一层作为停车场，总建筑面积为8856.33㎡。在施工以前，设计人员通过实地勘察，得知该区域属于湿陷性黄土地基，地基的抗变形和强度性能无法满足建筑物的实际需求。通过科学论证后，设计出灰土挤密桩复合地基处理方案，设计桩长4.5m，桩中心距1200mm，边缘超出2m作为每边处理宽度，按照正方形布置灰土挤密桩，预计需要布置4900根左右。通过调查分析得知地层为以下结构：第一层含有次生姜石、砖末植物根须及杂色土柱等，属于黄土状粉质粘土，空隙较大且分布众多针孔，厚度在0.5m～3.5m范围内；第二层含有铁锰质斑，属于黄土状粉质粘土，具有较高的韧性和干强度，具有较少的针孔，厚度在1.2m～3.6m范围内；第三层含有铁锰质斑，属于含姜石粉质粘土，承载力特征值为270Kpa，厚度在4m～7.5m。复合地基承载力在处理以后必须超过220kpa，压实系数超过0.97。

3 灰土挤密桩的加固原理

灰土挤密桩最早产生于前苏联，主要用于黄土地基湿陷性消除方面，到20世纪中期才得到了逐步推广及大量使用。灰土挤密桩是指在地基土上通过冲击进行挤土成孔，随后将灰土夯填到孔内以此成桩。成孔过程中，桩孔位置的土将由侧边不断挤出，进而能够挤密桩附近的土。灰土挤密桩能够充分混合各类比例的熟石灰和土，且利用多种方法向孔内夯入灰土。其加固原理为，其一利用成孔与夯实地基土被挤压成孔，促使桩孔中的土体由侧面挤出，此时压缩、扰动与重塑为桩附近土体的主要状态，如土体挤密到相应程度，即可消除其湿陷性；其二作为一种气硬性胶凝物质，石灰是最常用的一种建筑材料。当充分混合熟石灰和土后，就会出现一系列物理化学反应，进而有硅酸钙等水化物等生成，待其凝结后即可形成具备较高强度的桩体，当桩体与土体（挤密后）相互结合，即可形成复合地基。

4 湿陷性黄土地区高层建筑地基处理措施

1）平整施工场地。施工人员在进行灰土挤密桩施工前，需要按照施工图纸彻底清理和平整施工场地地面及基坑内部，将各项安全防护措施认真做好。

2）测量和定位桩位。桩位的定位和测量可以通过钢钎来完成，在土层中将钢钎打入10—15m左右拔出，随后灌注石灰粉进行定位，并将桩号标注好，从而有效测量桩位，测量偏差需要控制在5mm以内。

3）准备施工桩料。生石灰消解3—5天以后，对其进行过筛，熟石灰粉粒的粒径不得超过5mm，石灰质量在Ⅱ级以上，氧化钙和氧化镁总含量控制在75%以上，将单一的黄土及普通粘性土作为素土料进行严格筛选并投入使用。

4）成桩施工技术。（1）准确稳定的设置桩机，桩管位置对应桩孔中心位置，对桩架的牢固性加强重视，防止位移或倾斜现象出现在成桩施工中；（2）在成桩施工中，控制地基土含水量在24%以下，确保其接近最佳含水量。如果地基含水量在12%以下，需要通过人工浸水方式增加其含水量；（3）在成桩施工中，需要按照从里到外的原则，使挤密效果得到提高，避免出现塌孔现象；（4）利用柱锤冲扩地基到桩底的标高，再将尺度醒目的标志设置在地基周围；（5）在完成桩孔施工后，施工人员需要全面检查孔径、深度等参数，确保相关数据符合施工要求。如果有塌陷、缩颈等问题出现在检查过程中，需要将相关问题的记录做好，并及时制定应对方案，使灰土挤密桩的质量不断提高。桩孔直径一般控制在40cm以上，深度比桩长略大一些。

5）填充夯实灰土。施工时应合理选择设备，施工人员可选择操作便捷的四轮车作为灰土夯机，锤底为圆锥形，锤重约1000kg，能够对桩进行有效夯实。设置夯机，施工人员要准确稳定的设置夯机，桩孔位置必须准确对应夯锤位置，确保夯锤能够向桩孔底部准确打落。并清理桩孔，在桩孔填料前需要清理干净桩孔内部杂物，同时多次夯击桩孔底部。完成上述作业后，即可进行桩孔填料，按照桩孔填夯的检测结果，对填料的夯击次数和桩孔数量进行明确，成桩长度控制在大于0.4m且小于0.8m，进行6—8次夯击以后在桩孔内填入搅拌好的灰土。随后进行素土封顶，当桩孔填料达到设计标高后，将一层素土压在填料上方，然后封顶并继续施工。

6）工程质量检测。在完成灰土挤密桩施工以后，需要严格检测成桩质量和地基承载力，确保其符合设计要求。在工程质量检测过程中，不仅要认真检测负荷地基承载力和桩体压实系数，而且要深入分析桩间土挤密效果桩间土的湿陷性，同时确保桩顶灰土垫层压实系数能够满足设计要求。本次工程共打灰土擠密桩4900根，灰土立方在13254m?左右，相比其他地基处理技术，灰土挤密桩处理技术不仅节约大量费用，而且具有较快的施工工期，且施工相对简单，具有良好效果。

5 结束语

综上所述，随着社会经济的快速发展，城市建设力度越来越大，进而推动了建筑行业的快速发展。湿陷性黄土地基作为建筑工程的常见地基类型，在该区域施工工程建设难度大，且对地基承载力的要求较高，为了消除或降低湿陷性黄土地基在施工后因过大荷载导致不均匀沉降问题，就必须加强地基承载力处理，而灰土挤密桩这种复合地基具有易于施工，处理土层效果好，取材经济等优点故常用来处理湿陷性黄土。

参考文献

[1]龚贵林.换填法与灰土挤密桩法处理湿陷性黄土地基试验研究[D]. 兰州交通大学，2015.