湿陷性黄土地区水泥土褥垫层换填施工技术

王富民/WANG Fumin

（甘肃第三建设集团有限公司，甘肃 兰州 730000）

在工程建设领域，解决地基所面临的强度与稳定性问题、压缩及不均匀沉降以及黄土湿陷性等问题时，换填土垫层法是最普遍的手段之一。

本文通过实际工程项目，总结出湿陷性黄土地区水泥土褥垫层换填施工方法，通过采用水泥土，按用途选取适当的配合比，与土体充分搅拌压实，组成连续、坚硬混合物，不仅可以有效提高地基强度和耐久性，而且减少地基变形，消除黄土湿陷性。

1 工程概况

兰州新区某移民安置建设项目，总建筑面积235 380.6m2，其中地上建筑面积185 007.02m2，地下50 373.58m2。该场地主要为冲洪积地层，由杂填士、粉土（局部夹圆砾和卵石薄层或透镜体）、卵石构成。简述如下：①杂填土，层厚0.4～1m。杂色，以建筑垃圾为主，均匀性一般以建筑垃圾为主，均匀性一般均匀性较差。②粉土，层厚13.9～15m。浅黄色，埋深在9.6～9.9m处夹圆砾和卵石透镜体，稍湿～湿。③卵石，层面埋深14.9～15.4m，青灰色，稍密～中密，以中粗砂充填，圆度好。

2 工艺特点

1）保证桩与土的共同作用 与土体相比变形较小，在根底部设置褥垫层，桩体能够向上刺入，褥垫层可以不断补充进入到桩间土体，这样保证了局部荷载通过褥垫层作用在桩间土上，实现了桩和土的共同作用。

2）有效调整桩与土应力比 混凝土灌注桩体模量远远大于桩间土体，通常情况下桩土应力过大，但是在褥垫层作用下，能够有效将桩土应力比降低，这一特性是混凝土灌注桩具有较大灵活性。这种方法通过调节桩和土的应力比，较好地发挥了桩和土的承载力，从而达到了降低工程造价的目的。

3）改善了根底地板的受力状态 由于混凝土灌注桩属于刚性桩，当不设计褥垫层时，桩对根底的应力集中较明显。如果褥垫层厚度在30～60cm，桩对根底底板的应力集中明显减小，厚度超过30cm后，就可以将根底视为天然地基，这时可以不考虑冲切破坏。

4）调整地基变形 褥垫层厚度的调节可以影响桩土荷载的分布，据此原理，在混凝土灌注桩复合地基的应用中，可以通过调节褥垫层的厚度来消除地基的不均匀性，使地基达到协调变形。

3 工艺原理及操作要点

基本原理是挖除浅层软弱土或不良土，在复合地基表面、基础与桩、桩间土之间设置褥垫层，优化复合地基桩土应力比，合理利用桩间土的承载力，能充分发挥复合地基的承载特性。施工工艺流程如图1 所示。

图1 施工工艺流程图

3.1 施工准备

提前将清槽路线规划好，清理后的基槽严禁机械无序碾压。开挖至基层土体20cm 处，不再采用斗齿，加焊钢板于斗齿之上，避免槽底产生齿印。人工清底要平，高差不应超过30mm。

依据线路中心线，每50m 对道路两侧及中线位置进行测量，使用白灰洒出褥垫层铺垫范围。结合测量规定，控制测量中产生的误差。

3.2 土料选择

1）选用粉质黏土，不宜使用块状黏土，且不得含有松软杂质。

2）塑性指数：依据地基处理试验，回填过程土体均匀性不一，土质偏粉土情况下，水泥土容易产生裂纹及分层现象，碾压后的土体表明应光滑平整，要求满足设计相关要求。

3）天然含水率：在室内依据土体固有性质，确定最优含水量。

3.3 水泥土拌和

1）土料应拌合均匀，并符合相关设计要求。根据我公司实验室出具的击实报告，水泥土的最优含水率为15.7%。

2）换填土方量较大，需在短时间内换填完成，采用预拌机搅拌水泥土，拌合过程中随时检查配合比、拌合料的均匀性，防止出现素土夹层现象，并要做好拌合起始及结束时间，拌合水泥含量不应小于设计值。

3）拌合时需注意的问题：选用的涂料应干净无杂质，拌合过程中控制好含水率。

3.4 换填碾压

1）采用薄膜或彩条布覆盖碾压后的土层，检查合格后方可进行上层土体的铺填。

2）换填完成后，在水泥土表面均匀洒水，采用薄膜或彩条布进行覆盖，依据天气情况确定保温保湿天数，保证养护期间水泥土表面湿润的状态。

3.5 施工检测

1）碾压完毕水泥土后进行压实系数检测。

2）依据灌砂法和环刀法数据，对现场水泥土压实度进行检测。检测点集压实系数不应小于相关规范要求。

3.6 水泥土面层保护

施工完毕后，为保证挖掘机正常施工，应在水泥土表面铺设100mm 厚粉质黏土，铺设完毕后再进行旋挖成孔。

4 结语

与传统三七灰土比较，水泥土优势有：①水泥土试件的湿陷性系数随水泥的配比增长而明显下降；②水泥颗粒细小均匀，且易搅拌均匀，强度高，可提高工程质量，早期强度较高，有利于控制施工质量和施工进度；③水泥是水硬性材料，水泥土的水稳定性好，即使土层地下水较多，施工不受影响；④可以明显减轻环境污染；⑤新施工方法每立方米大概节约11 元。

本文通过实际工程项目，总结出湿陷性黄土地区水泥土褥垫层换填施工方法，通过采用水泥土，按用途选取适当的配合比，与土体充分搅拌压实，组成连续、坚硬混合物，不仅可以有效提高地基强度和耐久性，而且减少地基变形，消除黄土湿陷性。