濕陷性黃土路基病害粉噴樁處理方法

趙連平

（山西工程職業技術學院，山西 太原 030009）

濕陷性黃土是指在上覆土層自重應力作用下，或者在自重應力和附加應力共同作用下，因浸水后土的結構破壞而發生顯著附加變形的土，屬于特殊土。廣泛分布于我國東北、西北、華北和華東地區。

一、濕陷性黃土路基概述

濕陷性黃土是一種特殊性質的土體，在一定的壓力下，下沉穩定后，受水浸濕土結構迅速破壞，并產生顯著附加沉降，會對建筑物及構筑物的建設帶來危害，引起結構物、地基及路基的變形、沉降、折裂等問題，對結構的穩定性和使用的安全性產生嚴重的影響。

1.破壞機理

濕陷性黃土形成年代較晚，外力作用小，固結不完善，因而此種土質的孔隙大、結構松散，強度較低。修筑路基時無水的作用下，路基壓力高于自身強度時，促使松散土體間逐漸被填充壓實，而造成路基的沉降；若考慮水的作用下，濕陷性黃土在水的作用下，瞬間就會喪失強度，土體潰散，導致路基土體顆粒的重新排列，造成路基的沉陷。

2.主要病害

濕陷性黃土引起的路基病害很多。一般有以下幾類：（1）路堤的沖蝕、下滑及沉降：主要由于黃土含水量低、不易壓實且容易產生較大下沉變形造成的；（2）基床遇水容易發生變形：主要是由于夯實后的土體抗變形能力差和黃土遇水容易濕陷造成的；（3）路基排水不合理引起的各種病害：主要是因為黃土遇水強度驟減造成，如路基排水不合理就會引起各種災害和事故。

二、粉噴樁處理方法

針對濕陷性黃土獨特的性質，并保證工程質量與安全，必須進行相關處理，目的就是控制其濕陷性的發生，部分或全部消除其濕陷性，從而改善土的性質，提高土的強度，避免或減弱濕陷現象。如今濕陷性黃土地基和路基處理的方法很多，具體處理方法的采用必須結合地區和具體的土質條件。本文針對陜北地區濕陷性黃土的特點介紹粉噴樁處理方法。

（一）處理原理

粉噴樁屬于深層攪拌法加固地基方法的一種形式，也叫加固土樁，是采用粉體狀固化劑來進行軟基攪拌處理的方法，如今是國內軟土處理運用的新技術。其處理原理就是使用深層攪拌機械在基礎的深部將水泥、粉煤灰及漿液與濕陷性黃土進行強制拌和產生的一系列物理化學反應，從而在原有的地基中形成了具有整體性、穩定性和一定強度的樁體，同時也能夠改善樁周土體條件，由樁體與樁間土體形成的復合地基能夠共同承擔外部荷載，從而起到了提高地基土體的承載力，減小土體沉降的作用。

（二）處理程序

濕陷性黃土路基處理中粉噴樁的樁徑一般選為50cm，樁長則要求穿透軟土層同時要達到持力層內50cm。樁距的選擇與路堤的穩定和沉降量有關，最小樁距宜選為1.1~1.2m，平面布置上樁面呈正三角形或矩形。粉噴樁一般的設計步驟如下：

1.確定單樁承載力

確定單樁豎向承載力的標準值需要通過現場靜載試驗測得，也可按下列公式進行估算，取最小值。

fcuk－水泥無側限抗壓強度，KPa；

Ap－樁的截面積，m2；

η－強度折減系數；

qsi－樁周第i層土的側阻力特征值；

Up－樁周長，m；

l－樁長范圍內第i層土的厚度，m；

qp－樁端地基土未經修正的承載力特征值，KPa；

α－樁端天然地基土的承載力折減系數。

2.確定置換率及樁數、設計樁長及布樁方式

（1）在基礎底面范圍內，按下列公式計算樁的面積置換率m和總樁數n：

式中：fsp,k－復合地基承載力標準值，KPa；

fs,k－樁間天然地基土承載力標準值，KPa；

β－樁間土承載力折減系數；

A－為地基加固的面積，m2。

（2）確定樁長

當地基土層中的軟土層不厚時，要求噴粉樁將其穿透，設計的樁長則依據地基的允許變形值確定；當地基土層中的可液化土層厚度不大時，也要求粉噴樁穿透，或按照國家標準的相關規定執行；當地基土層中軟土層較厚時，樁長取值則要求在15m左右。

（3）選擇布樁方式

噴粉樁一般按照正方形或等邊三角形進行布樁，樁間距則由面積置換率計算得出。

3.確定復合地基承載力

通常根據復合地基現場載荷試驗來確定復合地基承載力的標準值。也可按照下列公式計算：

4.計算總沉降

樁長范圍內復合土層的壓縮量加上樁端以下持力層的壓縮量就是復合地基的最終沉降量，復合土層的壓縮量可通過復合地基進行計算；樁端以下持力層的壓縮量則依據分層總和法計算。

通過以上的設計步驟進行計算可得出粉噴樁是介于剛性樁和柔性樁之間的一種樁型，且能保證合理的總沉降量，同時也很經濟，因此是濕陷性黃土路基處理的較合理及通用的方法之一。

由于濕陷性黃土特殊的性質和破壞力，在實際的工程建設中，若不合理地控制和處理，會造成巨大的災難和嚴重的經濟后果。因此，利用粉噴樁處理濕陷性黃土，具有明顯的經濟效益和質量效益，處理加固后的復合地基的抗壓強度可比天然濕陷性黃土高數十倍甚至數百倍，同時能夠大幅度減少沉降量；與其他地基處理的方法對比可看出，其具有施工方便、工期短、工后沉降小等諸多優點；當然還存在著一定的技術難題，但是通過設計計算方法的完善及合理的工程質量控制，就能夠達到更加理想的施工效果。

[1]龔曉南等.地基處理手冊[M].北京：中國建筑工業出版社，2000.

[2]朱沈陽等.濕陷性黃土地區人工地基工程[M].西安：西北大學出版社，2005.