淺談高填土軟黃土地基處理關(guān)鍵技術(shù)

1 引言

我國黃土分布非常廣泛，面積約64萬km2，其中濕陷性黃土約占四分之三。以黃河中游地區(qū)最為發(fā)育，多分布于甘肅、陜西、山西地區(qū)，在黃土地區(qū)進(jìn)行工程建設(shè)時(shí)，應(yīng)重視對(duì)高填土軟黃土地基的處理，避免由于地基發(fā)生沉降導(dǎo)致建筑物存在安全隱患。隨著施工工藝和施工技術(shù)的不斷發(fā)展，已出現(xiàn)了很多種處理軟基的技術(shù)，根據(jù)不同的工程地質(zhì)狀況，合理地選擇一種或幾種技術(shù)對(duì)高填土軟黃土地基進(jìn)行加固處理，可以使路基滿足強(qiáng)度、變形和穩(wěn)定性要求。

2 高填土軟黃土地基處理技術(shù)

2.1 堆載預(yù)壓法

（1）加固原理

堆載預(yù)壓法是指在工程建設(shè)之前，用大于或等于設(shè)計(jì)荷載的填土荷載，促使地基提前固結(jié)沉降以提高地基的強(qiáng)度，減少工后沉降。待強(qiáng)度指標(biāo)達(dá)到設(shè)計(jì)要求數(shù)值后再修筑建筑物。經(jīng)過堆壓預(yù)處理后，地基一般不會(huì)再產(chǎn)生大的固結(jié)沉降。

（2）加固方法

采用堆載預(yù)壓法處理高填土軟黃土地基時(shí)，應(yīng)采用分層分級(jí)施加荷載，嚴(yán)格控制每層的加載量和加載厚度。通過分層分級(jí)加載，可以控制加載的速率，避免地基發(fā)生剪切破壞，逐步提高地基的強(qiáng)度。

（3）優(yōu)缺點(diǎn)

堆載預(yù)壓法施工簡單，不需特殊的施工機(jī)械和材料，節(jié)省投資。但由于這種方法使地基達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的時(shí)間較長，往往會(huì)影響施工工期，因此在工期緊張的情況下，應(yīng)結(jié)合其他方法一起使用，或直接使用其他方法。

2.2 強(qiáng)夯法

（1）加固原理

強(qiáng)夯法是用巨錘從高處自由下落對(duì)地基施加壓力，使地基土中出現(xiàn)較大沖擊應(yīng)力，土體產(chǎn)生瞬間變形，迫使土層孔隙壓縮，在夯擊點(diǎn)周圍產(chǎn)生裂縫，形成良好的排水通道，孔隙水和氣體逸出，使土粒重新排列，經(jīng)時(shí)效壓密達(dá)到固結(jié)，從而提高地基承載力。

（2）加固方法

平整場地，標(biāo)出首次強(qiáng)夯的夯點(diǎn)位置，強(qiáng)夯機(jī)就位進(jìn)行強(qiáng)夯。根據(jù)定位放樣的結(jié)果，按照跳點(diǎn)夯擊即梅花型順序夯擊，可分段進(jìn)行夯實(shí)。對(duì)每個(gè)夯點(diǎn)的每一擊沉降量進(jìn)行觀測，以最后二擊平均夯沉量作為控制指標(biāo)。第一遍夯后進(jìn)行場地平整壓實(shí)。根據(jù)夯前試驗(yàn)確定的施工參數(shù)，確定夯后間歇時(shí)間。以確保孔隙水、氣有充分的時(shí)間消散。檢測地基強(qiáng)夯的效果，一般作地基密實(shí)度和承載力試驗(yàn)。在規(guī)定的時(shí)間間隔后，按上述步驟逐次完成全部夯擊遍數(shù)，最后用低能量滿夯，將場地表層松土夯實(shí)，并測量夯后場地高程。并修整好排水設(shè)施，不使場地積水。

（3）優(yōu)缺點(diǎn)

強(qiáng)夯法具有效果顯著、設(shè)備簡單、施工方便、適用范圍廣、經(jīng)濟(jì)易行、節(jié)省材料和施工工期短等優(yōu)點(diǎn)。但目前仍沒有一套成熟的理論和計(jì)算方法，因此只有根據(jù)現(xiàn)場的地質(zhì)條件和工程使用要求，試夯后選用最優(yōu)的強(qiáng)夯參數(shù)，才能達(dá)到既經(jīng)濟(jì)有效又安全可靠的目的。

2.3 振動(dòng)沉管碎石樁

（1）加固原理

碎石樁的加固機(jī)理一般可分為擠密和置換兩種作用。對(duì)飽和粘性土，主要是置換；對(duì)砂性土，主要是擠密；對(duì)非飽和的粘性土。則同時(shí)兼有擠密和置換兩種作用。一般認(rèn)為，飽和土體的擠密作用隨土中細(xì)顆粒含量而減少，置換作用隨細(xì)顆粒含量的增加而增加。對(duì)砂土、粉土及非飽和粘性土，碎石樁起到了擠密、排水、預(yù)振作用。對(duì)飽和粘性土，碎石樁的作用則是置換和排水。碎石樁用于地基處理，其本身是由散體材料組成，材料本身沒有粘性強(qiáng)度，樁體的強(qiáng)度主要是靠周圍土體的約束和樁身材料的摩擦維持的，在承受上部荷載時(shí)，樁體主要受力集中在樁頂附近4倍左右的樁徑范圍內(nèi)。同時(shí)碎石樁由于設(shè)置了反濾性和滲透性都較好的碎石褥墊層，使得土體固結(jié)排水路徑大大縮短，固結(jié)速度大大提高，土體的強(qiáng)度和對(duì)整體的約束能力也得到提高，從而使復(fù)合地基的承裁力得到提高。

（2）加固方法

平整場地，在平整后的場地上鋪填1m厚的碎石土碾壓密實(shí)，碎石樁選用含泥量不大于10%且粒徑在2～5cm的碎石作為材料。施工順序一般采用由里向外，由一邊推向另一邊，可以擠走部分軟土，而對(duì)于抗剪強(qiáng)度低的粘性土地基。為減少制樁對(duì)原土基的擾動(dòng)，則應(yīng)采用間隔跳打方式。打樁機(jī)就位后開始振動(dòng)沉管至設(shè)計(jì)標(biāo)高，將碎石從進(jìn)料口加入，填料時(shí)要分批加入，不宜一次加料過多。每拔管3～5m時(shí)應(yīng)下沉振動(dòng)一次，以確保碎石振搗密實(shí)。應(yīng)控制好拔管的速度，不能過快或過慢，過快容易造成樁徑過小或縮徑、斷樁；過慢則易造成離析。

（3）優(yōu)缺點(diǎn)

采用振動(dòng)沉管碎石樁加固高填土軟黃土地基，具有技術(shù)可靠、設(shè)備簡單、操作技術(shù)易于掌握等優(yōu)點(diǎn)。但是在制樁過程中，由于土層的天然結(jié)構(gòu)受到擾動(dòng)，使土的強(qiáng)度下降，壓縮系數(shù)增大，壓縮模量降低，短期內(nèi)難以恢復(fù)。

2.4 水泥粉噴樁

（1）加固原理

水泥粉噴樁是以水泥作為固化劑，將水泥用機(jī)械拌入軟粘土中，當(dāng)水泥拌入軟粘土遇到土中的水，即發(fā)生水化和水解反應(yīng)。水泥的各種水化物生成后，有的自身繼續(xù)硬化，形成水泥石骨架，有的則與其周圍具有一定活性的粘土顆粒發(fā)生離子交換、團(tuán)粒化作用、硬凝反應(yīng)和碳酸化反應(yīng)，生成新的化合物，使軟土硬結(jié)成具有整體性、水穩(wěn)定性和一定強(qiáng)度的樁體，并與樁間土共同作用組成復(fù)合地基，對(duì)提高軟黃土地基承載能力、減少地基的沉降量及保證高填土穩(wěn)定性具有明顯的效果。

（2）加固方法

場地平整、清除障礙，施工場地不能滿足機(jī)械行走要求時(shí)，應(yīng)鋪設(shè)砂土或碎石墊層，若地表過軟，則應(yīng)采取防止機(jī)械失穩(wěn)措施；進(jìn)行機(jī)械組裝、試運(yùn)轉(zhuǎn)后就位；預(yù)攪下沉至設(shè)計(jì)標(biāo)高；攪拌提升，同時(shí)噴干水泥粉(32.5級(jí)普通硅酸鹽水泥)至地面以下0.5m處(設(shè)計(jì)樁頂)；在樁上部的3～5m長范圍內(nèi)重復(fù)攪拌一次；重復(fù)攪拌提升，直到離地面下0.5m，上部回填5%灰土(或水泥土)并壓實(shí)。

（3）優(yōu)缺點(diǎn)

由于該方法是以水泥作為加固料，不需向地基另加水分，可以充分地吸收地下水，因此加固后的地基柱體承載力與相類似的漿噴柱相比要高，其固結(jié)效果要好；該方法加固水泥土柱與周圍土體形成復(fù)合地基，不需要預(yù)壓即可獲得較高的復(fù)合地基承載力及復(fù)合變形模量，加固土柱體的壓縮量僅為0.6%左右，下臥層的沉降量一般情況下也能減少地基沉降總量的1/3至2/3；施工時(shí)低壓操作，安全可靠，無污染、振動(dòng)和噪聲，對(duì)周圍環(huán)境及建筑物無不良影響。水泥粉噴樁的施工工藝應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)要求的配合比和實(shí)測的各項(xiàng)施工參數(shù)通過試樁來確定。試樁一般為5根，通過試樁來確定滿足設(shè)計(jì)噴入量的各種技術(shù)參數(shù)，如鉆進(jìn)速度、提升速度、攪拌速度、噴氣壓力、單位時(shí)間噴粉量。

2.5 土工格室

土工格室能延緩或切斷地基破壞的滑動(dòng)面，從而使地基承載能力提高，與此同時(shí)，土工格室還能對(duì)處于格室內(nèi)的土粒給予三維約束，使土粒與格室成為一個(gè)剛度遠(yuǎn)大于地基的整體，能較好分布施加在它上面的荷載，使地基受力較為均勻，從而提高地基承載力。土工格室施工簡單，不需要特殊設(shè)備，原材料可以采用回收的舊橡膠、塑料制品，因此也有利于環(huán)保，具有較高地推廣價(jià)值。

3 結(jié)束語

針對(duì)高填土軟黃土地基的特點(diǎn)，在地基處理時(shí)，采用堆載預(yù)壓、強(qiáng)夯、振動(dòng)沉管碎石樁、水泥粉噴樁、土工格室等技術(shù)，可以有效地提升軟黃土地基的承載力。以上方法可以單獨(dú)使用，也可以幾種技術(shù)結(jié)合使用，以達(dá)到更好的處理效果。