灰土強度因素實例

摘 要：灰土從隋朝起就開始使用，到了明代灰土就逐步廣泛使用于地基基礎了。但對其的強度及其內部微觀結構對其強度影響的研究從20世紀60年代起國內外才開始進行研究。到今天對灰土的研究也有了一些重要成果。

關鍵詞：灰土；工程應用

中圖分類號：TU472.2+2 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4117（2011）10-0343-01

石灰是一種資源極為廣泛的廉價建筑材料，用其改善和增強土的性能，早已被人們所熟知，并取得了許多工程技術成果和良好的經濟效益。目前灰土除大量用于處理濕陷性黃土地基以外，還被廣泛用來處理其他非飽和土和雜填土以及用來做地基換填材料。

一、灰土的發展

石灰是在土木工程中使用較早的礦物膠凝材料之一。早在秦朝以前石灰就被人類制造使用，到隋、唐、五代時期石灰的應用就已達到了熟練的程度了。當時石灰主要是用做膠結材料、在版筑夯土墻和地基中使用。到了北宋灰土的應用技術已有了很大提高。從明代起，灰土基礎逐步廣泛使用，由石灰和土按一定比例(一般為四比六或三比七)潑水拌合夯實而成。在陵墓等工程灰土中潑入江米汁，使基礎更為牢固。今天灰土主要用來處理濕陷性黃土、素填土和雜填土地基及淤泥和淤泥質土地基，廣泛應用做中小型工程的地基。灰土基礎在我國有著悠久的歷史，北京、天津、西安、太原等地多層砌體房屋多采用此種形式的基礎。灰土的物理力學性能與其配合比、密實度、含水量及時間等因素有關。試驗結果表明：3：7灰土的物理力學性能比較好，4：6灰土的強度反而不如3：7灰土，這說明無限加大灰土的比值并沒有好處，2：8灰土其強度雖略低于3：7灰土，但具有很好的穩定性。灰土的強度增長較慢，初期強度主要靠密實度，但后期強度不斷增長，28d極限強度不低于800kPa，90d的強度約為28d的1.6—2.0倍，此后還逐漸增長。原北京建筑工程局曾試驗過40年的灰土，其強度高達6280kPa，有三百多年歷史的陜西省三原縣肖家村八字橋送水坡的護墻灰土強度竟高達10000kPa。

二、灰土的工程應用

灰土在我國的應用非常廣泛，從古至今處處都有它的身影。古代人們為了防御外來侵略而筑造了世界第七大奇跡——長城。乾隆年間大型石工建筑一般在砌石之后再加磚砌，砌磚體之后再接土堤，洪澤湖高家堰堰工就是按這種方法進行堰堤施工的。此后發現，“磚石與土不能固結，一經風浪，則湖水浸入搜空，易致坍塌。必須于磚石背后，筑打灰土三尺，以御沖刷”。由于在高家堰堰堤中灰土是用來防滲的，所以其施工是非常講究的。據《安瀾紀要》記載：高家堰砌石每塊一般高一尺二寸，因此，每砌一層石料和其后的磚體，就跟著夯筑一道灰土。灰土一般采用勻細的石灰和黃土摻和，每一尺二寸高要分作兩層筑打，每層夯實后為六寸。夯工尤其慎重。夯具不能用硪，顧慮震動太大，影響砌石和砌磚的牢固。而必須用大夯細細夯實。大夯用整木做成，四人相對，共持一夯筑打。每夯一次，“挪步僅可腧寸，舉夯必使過眉，前后齊聲合力，一步一夯……往返數遭，夯力勻則灰土自堅，可保滴水不漏”。在水利工程中灰土一般不加糯米汁拌和。用汁固然加強固結，但若依賴米汁，夯筑工力不到，雖用無益。而且加入糯米汁的灰土應用于建筑物表面，還容易發生龜裂。閘、壩下游的海漫也有用灰土夯筑者。海漫功用在于消能防沖，且暴露在外，所以施工要求更高。此時筑打甚至不可用夯，而需改用木榔頭和拍板，以保證施工質量。三百多年前的陜西省三原縣肖家村八字橋送水坡的護墻就是用灰土夯筑而成的。

灰土墊層也常常被用于非自重濕陷性黃土地區管道基礎的處理。一般適用于處理1～4m厚的軟弱土層。管道的基礎是條形基礎，作用于地基上的力也比其它建筑物小，而且是在基槽開挖后埋入地下，表面的軟弱土一部分已被去掉，所以在管道施工中常用灰土(或素土)墊層來處理濕陷性地區的管道基礎，以提高承載力，減少沉降力。

寶雞第二發電廠：位于陜西省寶雞市鳳翔縣石頭坡的寶雞第二發電廠是國家重點建設工程，總投資60億元，由四臺30萬KW氣輪發電機組組成的國家大型發電廠，該電廠建于千河左岸，屬于Ⅳ級自重濕陷性黃土地基上，濕陷厚度20m，屬大厚度濕陷性黃土，由于冷卻水塔地基要求較嚴，該自重濕陷性黃土遠不能滿足設計要求，需對冷卻水塔下20m內自重濕陷性黃土地基進行處理。經設計院和建設單位經過對多種地基處理方案在技術、質量、工期和造價等方面比較后，決定采用孔內深層強夯（DDC）灰土樁技術對該地基進行處理。處理后經建設單位委托第三方國家級檢測單位進行檢測，檢測結論為：Ⅳ級自重濕陷性全部消除，復合地基承載力fk≥250Kpa，滿足設計要求。專家認為：寶雞第二發電廠的Ⅳ級自重濕陷性地基，在我國西部大面積濕陷性黃土地基中極具有代表性，如此厚（20m）自重濕陷性黃土全部消除濕陷，在質量、技術、工期及造價上是其它地基處理技術無法比擬的。西安第四軍醫大學住宅樓：第四軍醫大學退休師團級干部住宅樓，位于陜西省西安市東郊王家墳第四軍醫大學干休所院內，所建住宅樓為地上18層，地下一層組成。該場地壓縮層范圍內地基土主要由馬蘭黃土和離石黃土組成，濕陷等級自重Ⅱ－Ⅲ級，濕陷性土層底面深度約為基坑底面下8.5m-9.5m，該自重濕陷性黃土遠不能滿足設計要求，需對該地基進行處理。經設計和建設單位對幾種地基處理方案的比較，決定采用孔內深層強夯（DDC）灰土樁對該地基進行處理。按方案進行處理后經建設單位委托第三方國家級檢測單位進行檢測，檢測結論為：1、Ⅱ-Ⅲ級自重濕陷性已全部消除；2、復合地基承載力fk≥480Kpa，滿足設計要求的450Kpa。

現在灰土的應用技術已經很成熟了。灰土不僅常用做中小型多層砌體和管道的地基，也經常灰土樁來處理自重濕陷性黃土。灰土樁其地基處理效果比較理想，施工方便，技術簡單、工期也不長且工程造價也不高，其處理后地基承載力可高達500Kpa。

作者單位：商丘市豫東公路勘察設計有限公司