小议湿陷性黄土地区建筑地基处理要点

李腾飞 梁琼

摘 要：我国湿陷性黄土分布较广，土层的厚度有一定的差异，其特点主要是稳定性较差，受气候和湿度变化的影响易产生变形，遇水后容易出现大面积沉降。因此，如果施工区域分布有湿陷性黄土，应根据实际情况进行地基处理，以保证建筑工程整体质量。研究不同地质条件下湿陷性黄土地基处理技术的应用对工程实践具有重要的意义。

关键词：湿陷性黄土;地基处理;建筑工程

1 湿陷性黄土形成原因

湿陷性黄土地基处理方法研究是当代社会人们所比较关注的，也是黄土地区工程设计中的难题和热点问题。随着社会的发展，工程界对于黄土湿陷性的研究越来越深入，不仅对黄土湿陷性的诱发原因进行探究，更对其影响因素进行分析。湿陷性黄土主要分为两种：1）黄土受雨水作用浸湿后，在上覆土层自重应力作用下发生湿陷的称自重湿陷性黄土;2）在自重应力作用下不发生湿陷，而需在自重和外力的共同作用下才发生湿陷的称为非自重湿陷性黄土。湿陷性黄土是一种十分特殊的土质。它主要分布在西北地区，降水稀少的干旱地区。在干旱地区，因为降水比较少温度高，水分的蒸发量比较大，随着水分的不断蒸发以及减少，黄土中的盐分不断的浸出地面进而凝结成固体。在这种情况下，如果黄土遇到生活用水或者是雨水作用，会导致土中的加固粘合力消失，进而导致黄土湿陷。

造成黄土湿陷的原因很多。黄土湿陷最主要的因素是土质含水率，但含水率不仅受降水的影响，还受城市生活管道漏水，地面积水，生产和生活用水渗入地下，地下水上升等多方面水质因素影响。影响黄土湿陷的因素是多种多样的：1）干旱和半干旱的气候是黄土形成的必要条件，所以黄土湿陷的问题大多数是发生在降水较少的干旱和半干旱地区。2）黄土受到各种水质浸湿之后会结合成增厚水膜进入黄土颗粒物质之间。这种颗粒物质对黄土湿陷的增强有着重要的影响。3）黄土里的含水率以及受到重力和压力的大小都会影响到黄土湿陷性的严重程度。由于黄土湿陷的原因是多种多样的，所以我们就要从不同的角度和不同方面来探讨黄土湿陷性的处理方法，为城市工地建设提供更好的理论支撑，进而减少施工难度，加快施工进度，减少能源耗用，提高黄土地区工地建设的效率。

2 工程概况

某建筑工程地形总体趋势为东高西低、南高北低，局部略有起伏，呈阶梯状田地，原始地面高程在2339.12m～2360.22m之间，最大高差约21.10m。上覆地层为第四系全新统冲洪积形成的黄土状粉土以及第四系上更新统冲洪积形成的卵石;下伏第三系泥质砂岩及泥岩。

工程场地内勘探深度范围内地下水类型主要为第四系孔隙潜水，赋存于第四系卵石层中，地下水稳定水位位于卵石层顶标高以下。拟建场地内1）黄土状粉土在场地内表层广泛分布，具湿陷性。该层湿陷程度中等～强烈，属自重湿陷性黄土，湿陷等级为Ⅱ级～Ⅲ级（中等～严重）。在各级试验压力（200kPa，300kPa，400kPa，500kPa）下，1）黄土状粉土均具湿陷性，湿陷起始压力范围值为7kPa～452kPa，平均值为105kPa。最大自重湿陷深度及最大湿陷深度均至1）黄土状粉土层底。根据拟建建筑物基底下湿陷性黄土的工程性质以及厚度，设计单位拟对部分荷重较轻的建筑物采用灰土挤密桩方案进行地基处理，处理深度达2）层卵石的顶面。依据岩土工程勘测报告以及场平后地形图，确定灰土挤密桩桩身长度约7m～10m。

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世紀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。本次工程共打灰土挤密桩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，近年来，随着地基处理技术的不断发展，灰土挤密桩因其特有优势被广泛应用于湿陷性黄土地基中，其具有较低的施工成本、较高的承载力以及较好的施工效果等特点，不但能够使地基的强度大幅提升，而且使地基的特性有效改善，同时所用机械设备相对简单，进一步促进了建筑工程施工的顺利开展，提升了工程整体质量和稳定性。

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