浅谈红黏土地基承载力及处理技术

马阳 刘新龙

摘  要：红黏土是是一种含水量高而且孔隙比大的土，红黏土的结构不稳定。我们可以在横向与竖向上，来分析红黏土地基承载力，可以通过载荷试验、旁压试验来完成。红黏土失水收缩性明显，可以采用强夯法来处理。

关键词：红黏土;地基承载力;载荷试验;旁压试验;强夯法

Abstract：Red clay is a kind of soil with high water content and large pore ratio，and the structure of red clay is unstable. We can analyze the bearing capacity of red clay foundation in horizontal and vertical，which can be completed by load test and side pressure test. The shrinkage of red clay is obvious and can be treated by dynamic compaction.

Key words：Red clay;Foundation bearing capacity;Load test;Side pressure test;Dynamic compaction

红黏土是一种特殊的土，红黏土是一种絮状结构的土，絮状结构的土一般的含水量都很大，因为存在着大量的孔隙，其的结构并不是很稳定。但是，土的结构性越强，其经过扰动后的强度降低的越少。红黏土也是岩石风化的产物，只是它的液限大，液限是指土由流动状态转为可塑性状态的界限含水量。红黏土地基的建筑物由于土的含水量比较大，常常会造成建筑物发生不均匀的沉降，而导致建筑物的开裂，那么，对于我们来了解红黏土的地基的承载力和处理技术就显得十分的重要。那么，我们就先说下平板载荷試验来进行的原位测试。再说平板载荷试验之前我们必须首先要说下建筑物，在建筑物的下面是基础，在基础的下面是地基，地基有两部分，直接支撑基础的土层为持力层，在持力层的下方为下卧层，还有一个问题是地基按照埋置深度分为浅基础与深基础，浅基础的埋置深度小于或等于5米，而浅基础如独立基础，深基础如箱形基础，地下连续墙等这些。结构物中又分为建筑物与构筑物，建筑物为直接可供人们在其的内部生产生活的结构物，构筑物是不能供人们其的内部生产生活的结构物。地基与基础是隐秘工程，出现了问题不容易发现，也来不及补救。地基与基础的问题与复杂性，首先基础的问题会造成建筑物的倾斜，地基的下沉，墙体开裂，地基发生剪切滑动和地基液化。在处理地基与基础，我们可能会遇到软弱地基，软硬不均的地基和古墓、古河道和地下暗河。有了这些知识作为铺垫，我们就可以来说下平板载荷试验^[1-5]。

到目前为止，载荷试验仍然是确定地基承载力的主要的方法，平板载荷试验是一种年代比较久远的原位测试方法，而且同一土层参加试验的不应少于3个，平板载荷试验的原理是在地基上放一个刚性的板，然后在板上加荷载，荷载通过板传递给地基，通过看地基土的变形特性来评判地基土的承载力。平板载荷试验分为浅层平板载荷试验和深层平板载荷试验。平板载荷试验由一点压力所对应的是地基土的沉降量来进行计算。但是平板载荷试验是建立在半无限的弹性体上的，那么就会要求我们所监测的土层必须为均质土，这在实际上是很难的。而且平板载荷试验的影响深度不是那么的大，是有限度的。在1950年时，我国出现了另外一种地基承载力的检测方法，叫做深层平板载荷试验。该试验是先用钻机钻一个孔，钻到一定的深度，这个深度既不要太深也不要太浅，这个深度是预先确定好的。钻孔的直径在400毫米左右。然后我们用钻杆将括刀放入到孔底。钻杆通过旋转数次可以把孔底弄平。取出括刀。接下来在孔底放入承压板，将加荷载装置与钢管连接，就可以得到一个沉降量与所加荷载的曲线，最后就可以算出地基的承载力。这两种方法都可以应用到红黏土中，但是效果都不是很好，那是因为这两种平板载荷试验都是建立在半无限的弹性体上，一个是其的表面，另外一个是其的内部。在确定地基承载力的时候，浅层平板载荷试验需要做深度修正，但深层平板载荷试验不需要做深度修正。还有一点需要去说明就是在深度平板载荷试验其的括刀很难将孔底弄平。但是，我们可以从平板载荷试验中看出红黏土地基承载力在横着的方向上来说有较大的变化，而在垂直的方向上来说，地基承载力出现了先增大后减小的这种变化。而深层平板载荷试验有很多的缺点，在1960年这种方法就已经停用了。后来出现了螺旋压板试验，这种试验取得了不锁的效果，它现在也可以使用与红黏土中。我们上面通过平板载荷试验得到红黏土在较小的范围内地基承载力出现较大的变化，那是因为红黏土地层在垂直的方向上具有分带性的特点和水平方向上的不均匀性。所以光通过平板载荷试验来对于红黏土的地基承载力作出判断是不行的，我们还要通过旁压试验相结合在作出判断^[6-10]。

旁压试验^[11-13]是将钻孔内放入横向的旁压器，通过旁压器对于土体横向施加荷载，使土体发生变形，来找出应力与应变之间的关系。旁压试验因为试验的方法简单和准确，常常用来测红黏土的地基承载力。旁压试验是向土体分阶段进行往里面冲入气体施加压力，得到压力与所发生的距离变化的值的关系。旁压试验的曲线分为接触阶段、直线变形阶段和塑性变形阶段。接下来说下红黏土地层的处理方法是强夯法，强夯法处理孔隙率大的土，利用冲击荷载来处理红黏土，强夯法适用的范围广，设备简单和施工方便。再利用强夯法处理红黏土的时候，一定要先计算出有效加固深度，这一点是十分重要的。有效加固深度的影响因素也是十分多的，这个落锤的质量和落锤落在地面之间的距离是其的影响因素之一，一般来说，在夯击红黏土时，选择的落锤质量和落锤落在地面上的距离越大越好，这样的话不仅可以省钱还可以省时省力，一举多得。夯锤的选择，一般情况下国内选择的是10吨到25吨重的铸钢夯锤。落距的选择采用的落距一般国内为8米到25米。夯击点的布置上一般呈等边三角形，等腰三角形或正方形来布置。对于较大面积的红黏土地层为了便于去施工，我们通常的情况下采用的是等边三角形或者正方形来布置夯击点的位置。夯击点的位置一定要去注意，不宜过小。根据大量的工程实践来说，一般情况下为1到8遍，像红黏土的话，夯击数2到3遍即可。夯击的间歇时间那是由土的渗透性来决定的，红黏土的话夯击的间歇时间不应少于3到4周，这样才能使超静孔隙水压力消散，这就是强夯法在处理红黏土时需要注意的几点内容。

排水固结法^[14-15]是处理红黏土的另外一种有效的方法，排水固结法由两部分组成，它是由排水系统和加压系统组成，排水系统是由水平方向上的排水垫层和竖直方向上的排水体所组成。当这种红黏土层较薄时，可以仅在地面上铺设一层砂垫层即可，然而仅仅只有排水系统而没有加压系统那是不行的，因为没有压力孔隙中的水自然不会流出，红黏土地基也就得不到加固，而且加固系统有堆载预压法，真空预压法和堆载、真空联合预压法。其中堆载预压法是利用填进去的土等这些对于地基进行预压，它是一种增加总应力，而是孔隙水压力变得没有来去增加有效应力的方法。堆载一般情况下所用的材料是填土或者是碎石这些。而对于真空预压法它是利用大气的压力来做为载荷的一种排水固结的方法。先在红黏土的地层上先铺设一层水平的砂垫层，再砂垫层的下方设置砂井或塑料排水带。而且在上面覆盖上2到3层不透气的薄膜，并将其埋入到土中。通过埋设于砂垫层的滤水的分布管道，利用真空装置抽取红黏土地基中的水与气，使封闭的膜内外形成大气压差。利用这一压力差使孔隙水压力不断的降低，有效应力不断的提高。使红黏土地基不断地固结，来提高其的地基承载力。这就是排水固结法处理红黏土地基的内容。

最后来介绍下现在比较流行的处理红黏土地基的方法，叫做水泥粉煤灰碎石桩，也被叫做CFG桩^[16-20]，它是在碎石桩的基础上发展起来的，它是将碎石桩加入一些石屑、粉煤灰还有少量的水泥而制成的一种具有一定粘结强度的桩。在1970年的时候，人们首先利用它在砂土或者粉土中，取得了不错的效果。后来将其用到红黏土中，也取得了不错的效果。CFG桩加固红黏土低级的主要的作用有桩体本身的作用、挤密的作用和置换的作用。那么，就是说在荷载的作用下，CFG桩的压缩性要远远的小于周围的土体的压缩性，基础传递给地基的荷载渐渐由桩体来承担，出现了应力集中。CFG桩要有一定的粘结强度，一般来说是按照C7到C15的混凝土的强度来设计的。CFG桩采用振动沉管法施工，机械的振动使桩间的土更加的密实。再设计CFG桩时，桩径一般情况下350毫米到500毫米，桩体间的距离要考虑的因素还有很多，桩体如何更好地发挥作用和场地条件还有这个桩体的成本，最后我们要考虑的一个问题就是承载力的问题了。

红黏土地基的处理方法我们上面说到了强夯法、排水固结法和水泥粉煤灰碎石桩法，我们也谈到了红黏土的地基承载力光用平板载荷试验是不行的，我们要结合旁压试验一块来分析才行。虽然这些处理红黏土地基的方法很好，但在实际上，还是出现红黏土地基的承载力不足，不容易压实等这些问题，还有待我们去解决。

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作者简介：马阳，1994年12月出生，男，回，河南省驻马店市汝南县，西安工业大学在读硕士研究生，研究方向岩土工程施工及设计。