灰土擠密樁處理濕陷性黃土地基試驗研究

牛彥俊（甘肅省建筑科學研究院，甘肅蘭州　730050）

灰土擠密樁處理濕陷性黃土地基試驗研究

牛彥俊
（甘肅省建筑科學研究院，甘肅蘭州730050）

本文通過工程實例，設計了試驗方案，測量了石灰樁膨脹法加固濕陷性黃土時黃土的各項力學參數的變化以及進行了評價。結果表明灰土樁擠密地基可以用來處理全部濕陷性土層，也可用于處理部分濕陷性土層，對用水量很大，地基大量浸水難于避免的建（構）筑物，地基亦處理全部濕陷性土層，至少要消除極大部分的濕陷性，對濕陷性黃土地基用擠密地基解決濕陷問題是主要的，只要濕陷問題解決了，一般壓縮性，承載力和防水抗滲也可以滿足。若將擠密地基做成防水抗滲性能較好的墊層時，則應適當提高樁間土的密實度要求。場地土的含水量偏低，適當的增濕能提高地基處理的效果，由于本次試驗場地存在砂石夾層，增濕深度受到限制，增濕灌水量不宜控制，使增濕后含水量增大不大明顯。但擠密后的效果均能滿足設計要求。

擠密樁擠密效果樁心距濕陷性黃土

地基處理是工程界及學術界日益受到重視的一門實用性很強的學科［1～3］，特別是灰土擠密樁法作為處理濕陷性黃土、素填土和雜填土等地基的有效方法之一，在西北黃土高原地帶及隴東地帶習以常用，并以能夠因地制宜，就地取材，保護環境，節約資源而在水利水電，公路橋梁，建筑工程等基礎設施建設領域而著稱，本文針對灰土擠密樁在消除大面積黃土的濕陷性及提高黃土地基的承載能力方面，以實際工程實例研究為出發點，通過大量室內及現場實驗得出灰土擠密樁在消除大面積黃土的濕陷性方面的各項技術參數；并對其灰土擠密樁法處理濕陷性黃土地基提高其承載能力幅度方面做出了評價。

1　試驗場地概述

蘭州西固某住宅樓地基處理擬采用灰土擠密樁法，設計要求全部消除地基的濕陷性，處理后地基承載力標準值達到220kpa。根據整片擠密樁試驗及場地補探。補探及室內外試驗共成樁32根，靜載荷試驗6點次。挖探井10個，室內常規試驗113組，擊實試驗3組，開剖樁體3個，并進行了數十組現場干密度試驗。

圖1　土樁單樁樁周土擠密程度沿徑向變化規律

根據原勘察資料，場地地貌黃河南岸而集結地后緣，土層自上而下分別為：

（1）黃土狀粉土：談黃色～灰黃色，粉粒為主，具肉眼可見大孔隙。含白色鈣質結核，局部含較大的卵石和大于200mm的漂石。層厚22～29.9m，一般在距地面13～15m以上般堅硬～硬塑，以下軟塑～流塑。（2）卵石層：據典型的河流向沖擊地層特征，層面在南北方向變化很大，南部高，北部低，高程為1542.21～1548.28m 。地下水位埋藏深度距地面14.1～16.7m之間，水位高程1555.97～1555.13m。

2　擠密效果分析

2.1密實度擠密效果分析土樁單樁周土擠密程度沿徑向的變化規律，（根據30條實測曲線統計得來）如圖1所示，從圖上可以看出，樁周土被擠密的效果顯著，有明顯的規律性。

2.2壓縮性擠密效果分析

圖2（a）是單樁樁周土在天然濕度及飽水兩種狀態下的壓縮系數沿徑向的變化規律。從圖中可見，天然濕度狀態下，當x＞1.5d時，α1-2基本上都大于0.5MPa-1，為高壓縮性土，當x=（0.75～1.5）d時常屬中等壓縮性，當x=（0.5～0.75）d時一般達到或接近低壓縮性。在飽水狀態下當x＞1.5d時，α1-2都大于0.9MPa-1，當x＜d時，常屬中，低壓縮性。從圖2（b）中還可以看出，當D＞79%時，在天然濕度狀態下，可顯示出中壓縮性，甚至低壓縮性。D＞86%時，在飽水狀態下，也可顯示出中壓縮性，甚至低壓縮性，樁周某點土的壓縮系數將隨著該點到樁心距的增大而增大，其變化規律與單樁樁周土密實度的規律性相似。

2.3承載力擠密效果分析

實驗采用慢速維持荷載法，即千斤頂加荷，標準測力計測定荷載，擠密樁施工機械作為反力裝置，百分表側讀沉降。加荷分級，沉降觀測時間及穩定標準等試驗要點軍執行《建筑地基基礎設計規范》（GB50007-2013）附錄四有關規定。試驗點Ja1，Ja2，Ja3位于三樁間，Jb1，Jb2，Jb3位于樁心，承壓板尺寸為2500cm2（50×50cm）。試驗標高為樁頂以下0.5m。試驗點垂直加荷Q及相應沉降S的試驗紀錄，據此繪制的Q-S關系曲線見圖3和圖4。

可見個試驗點的Q-S曲線均呈緩慢變形或近似直線變化，無明顯的拐點。根據《建筑地基基礎設計規范》（GB50007-2013）及《建筑地基處理技術規范》（JGJ79-2012）的規定，可取S/b=0.01～0.015對應的荷載作為地基承載力的基本值，這里取用S/b=0.012對應荷載，三樁間承載力基本值可取用207kpa，樁心承載力基本值可取用443kpa。地基沒有進行過處理的承載力一般在100kPa以內，而經過處理的地基，承載力都有顯著提高，一般都增加了一倍以上。

3　結語

通過以上分析可以得到如下結論：

（1）擠密樁按樁徑400mm，間距1.0m的梅花形布設，復合地基的承載力標準值可取用240kpa，樁間土的濕陷性完全消除，各項物理力學性能指標均有顯著提高，擠密系數≥0.90。（2）土樁擠密地基可以用來處理全部濕陷性土層，也可用于處理部分濕陷性土層。（3）對用水量很大，地基大量浸水難于避免的建（構）筑物，地基亦處理全部濕陷性土層，至少要消除極大部分的濕陷性。（4）對濕陷性黃土地基用擠密地基解決濕陷問題是主要的，只要濕陷問題解決了，一般壓縮性，承載力和防水抗滲也可以滿足。若將擠密地基做成防水抗滲性能較好的墊層時，則應適當提高樁間土的密實度要求。（5）場地土的含水量偏低，適當的增濕能提高地基處理的效果，由于本次試驗場地存在砂石夾層，增濕深度受到限制，增濕灌水量不宜控制，使增濕后含水量增大不大明顯。但擠密后的效果均能滿足設計要求。

［1］劉祖典.黃土力學與工程［M］.陜西科學技術出版社，1997.

［2］高國瑞.黃土顯微結構分類與濕陷性［J］.中國科學，1980（12）: 1203-1208.

圖2　自然狀態和飽水狀態下壓縮系數隨樁心距和擠密系數的變化關系曲線圖

圖3　三樁間土的Q～S 關系曲線

圖4　樁心的Q～S關系曲線