大厚度湿陷性黄土场地地基处理新方法

摘要：湿陷性黄土是指在一定压力下受水浸湿， 土体结构迅速破坏， 并产生显著附加下沉的黄土。 它的这种特性， 会对建筑物带来不同程度的危害， 使建筑物大幅度沉降、折裂、倾斜， 严重影响其安全和使用。

关键词：湿陷性黄土 复合地基 挤密桩

本文通过对大厚度湿陷性黄土地基的湿陷性以及湿陷机理分析以及湿陷性的评价， 结合工程实例，提出对大厚度湿陷性黄土，对于上部结构要求承载力较高（大于500kpa）、全部消除湿陷或者剩余湿陷量为零的甲类建筑物的地基处理的方法探讨，以及与之相关的质量检测与控制在设计和施工中的建议。

一、湿陷机理分析

黄土的湿陷机理：黄土是在干旱和半干旱条件下形成的。在干旱少雨的条件下， 由于蒸发量大， 水分不断减少， 盐类析出， 胶体凝结， 产生了加固粘聚力， 在土湿度不很大的情况下， 上覆土层不足以克服土中形成的加固粘聚力， 因而形成欠压密状态， 一旦受水浸湿， 加固 粘聚力消失， 就产生湿陷。

因此应对湿陷性场地的地基有可靠的鉴定和正确的认识， 并采取必要的工程措施防止或消除它的湿陷性。

二、地基处理方法

对于湿陷性土体，一般的地基和基础处理方法，主要是通过工程措施消除或者减少土体的湿陷量，减小孔隙率和提高密实度，增强地基土的承载力和均匀性。

对于湿陷性场地，在消除湿陷性时，首先要通过机械的强力作用，将原来土体颗粒结构中的胶体凝结加固粘聚力的骨架破坏。对于重度湿陷性黄土，一般含水率较低，硬度指数较高，其骨架结构的稳定性很强，如果在采取工程措施时，机械外力不足以破坏该结构或者程度较差，是不足以消除湿陷性的。同样的道理，如果机械外力足以将原来的骨架结构破坏，再对土体增加一定量的填方夯实料进行置换，就可以达到减少土体孔隙比、提高重度和密实度，进而可以消除土体湿陷性的目的。

一般情况，当采用钻孔等取土方法成孔、重锤夯实的ddc工法时，由于成孔时采用钻孔等取土方法，是不足以将桩孔四周的土体骨架结构破坏的，因此在填料夯实置换过程中，夯锤的重力对于周边土体的挤扩作用不明显或者效果很差，所以表现为桩周一定范围内土体的湿陷性基本没有消除。

本文介绍的施工方法，就是通过在桩体成孔过程中，经过机械强力夯扩，将土体挤向四周，以达到破坏原来的土体骨架，又能最大程度的缩小被作用土体及其周围的孔隙比，然后在填料夯实中，再经过夯锤的重力对于周边土体的挤扩作用，桩周一定范围内土体的湿陷性能得到消除。同时，也可采用素混凝土夯扩桩叠加灰土桩形成平面组合式复合地基，达到大大提高地基土的承载力的作用。

三、实例

3.1工程地质概况

该项目，位于山西省吕梁地区。地基土自上而下分布依次为：第四系全新统人工堆积物（填方土）、第四系上中更新统风成堆积物（黄土）。

第①层 素填土（q42ml）：黄、浅黄色，主要为人工填方夯实土，以粉土为主，砂粒含量较高，手摸有砂感，局部相变粉砂，结构较松散，无明显层理，局部含钙质结核，干，中密，局部稍密，具空隙，具湿陷性。标贯击数6～13击。层底埋深0.6～17.2m。平均厚度3.5m。

第②层 黄土状粉土（q41eol）：黄褐色、黄、浅黄色，干，稍密，具大空隙，虫孔发育，含少量钙质菌丝及结核，砂粒含量较高，手摸有砂感，局部变相为粉砂，结构松散，含植物根系，具湿陷性。标贯击数6～17击。层底埋深7.8～19.72m。平均厚度9.5m。

第③层 湿陷性粉土（q3eol）：浅黄色、黄、黄褐色，干，稍密，具大空隙，垂直节理发育，局部含钙质结核，砂粒含量较高，手摸有砂感，结构松散，具湿陷性。标贯击数11～26击。层底埋深16.2～25.0m。平均厚度8.8m。

第④层 黄土（q3eol）：黄、黄褐色，成分为粉土，稍湿，稍密，局部中密，偶具大空隙，垂直节理一般发育，含钙质结核，砂粒含量较高，手摸有砂感，低压力下基本无湿陷，高压下具湿陷性。标贯击数16～27击。层底埋深23.2～31.3m。平均厚度6.1m。

第⑤层 粉土（q2+3）：黄褐、黄红、褐红色，稍湿，稍密，中密，含大量钙质结核，粘粒含量相对较高，局部变相为粉质粘土，无湿陷。标贯击数17～29击。最深度30.5m，最厚度10.3m。

3.2地基和基础处理基本技术要求

要求处理后的地基土湿陷性全部消除，桩间土的挤密系数不小于0.93.处理后的复合地基方案特征值不小于700kpa。

3.3地基和基础处理设计与施工参数

采用素混凝土夯扩桩叠加水泥土桩组合式复合地基方案。素混凝土夯扩桩：桩径450mm，桩长15.0m，桩身混凝土强度等级c35，单桩竖向极限承载力标准值不小于3000kn，桩间距1.732m等边三角形布置；在素混凝土夯扩桩下端施工11.0m的水泥土桩；再在每相邻三根素混凝土夯扩桩的三角形型心布置一根水泥土桩，其桩长26.0m，沉管挤土成孔直径400mm，重锤夯实桩身填充料并使其桩体扩大，成桩直径不小于520mm，桩体填充料为水泥土，水泥土配合比为1：5。

四、检测结果

4.1单桩竖向抗压承载力载荷试验结果

由载荷试验结果可见，3根桩的沉降量均较小，q-s曲线比较平缓，无明显陡降段，3根桩的单桩竖向抗压承载力极限值均为3000kn。

4.2单桩复合地基承载力载荷试验结果

根据静载荷试验结果综合分析，该场地3根素砼夯扩桩试桩的单桩竖向抗压承载力极限值均为3000kn，达到设计预估值。

根据静载荷试验结果综合分析，该场地3个单桩复合地基载荷试验点的承载力特征值均为702kpa，达到设计预估值。

桩间土6个探井样挤密系数平均值为0.95，桩体6个探井样压实系数平均值为0.96。

根据室内土工试验结果，所取桩间土试样湿陷系数δs小于0.015，综合分析认为，经地基处理后桩间土湿陷性已消除。

五、结论

由载荷试验结果可见，3个试验点的沉降量均较小，p-s曲线比较平缓，无明显陡降段。综合分析，各试验点极限荷载均为qu≥1404kpa，单桩复合地基承载力特征值均为fspk=702kpa。

通过上述工程实例可以得出，在湿陷性黄土场地或者大厚度填方场地，采用以挤土成孔、重锤夯实方式的挤密桩施工方法，较采用钻孔成孔、重锤夯实方式的ddc工法效果要显著。另外，在合理桩间距的情况下，通过素土桩（或者灰土桩）与挤土成孔的素混凝土夯扩桩的合理搭配布置，既可以起到消除湿陷的目的，同时还能起到大幅度提高地基土承载力的目的。对于复合地基的变形问题，可以通过素混凝土刚性桩的桩长来调整，达到控制总体变形的目的。目前，按此方案施工的最大处理深度可达37.0m。