三七灰土在處理濕陷性黃土地基中的應(yīng)用

成智文

(山西晉城煤業(yè)集團(tuán)勘察設(shè)計(jì)院有限公司,山西 晉城 048006)

1 引言

濕陷性黃土是一種非飽和的欠壓密土,在天然濕度下,其壓縮性較低,強(qiáng)度較高,但遇水浸濕時(shí),其內(nèi)部結(jié)構(gòu)破壞,強(qiáng)度降低,在壓力作用下,引起濕陷變形,對(duì)建筑物具有極大危害。濕陷性黃土作為建筑物的持力層,濕陷變形將給建筑物帶來不同程度的危害：沉降、傾斜。因此需對(duì)濕陷性黃土地基進(jìn)行處理,來削除或部分消除其濕陷性。

本文結(jié)合工程實(shí)例,分析探討三七灰土的設(shè)計(jì)、施工及檢測要點(diǎn),為同類工程提供參考。

2 工程地質(zhì)條件

某煤礦綜合處理車間為砼框架結(jié)構(gòu),呈10.7×40.0m的矩形,地上一層,高度4.05m,局部地下一層,為水池及泵房,高度-4.50m,地基承載力要求≥150kPa。

該工程位于沁水塊凹的南端,地形以構(gòu)造剝蝕中低山為主,切割較嚴(yán)重,地表新黃土廣泛分布,地基土大部分具有濕陷性。

根據(jù)勘察資料,場地內(nèi)各巖土層呈層狀產(chǎn)出,自上而下分3層：①-素填土：層厚0.5～2.3m,黃褐色,稍濕,稍密,成分以粉質(zhì)黏土為主；②-濕陷性粉質(zhì)黏土：層厚5.2～6.7m,黃褐色,可塑,含少量菌絲,具濕陷性,承載力110kPa；③-粉質(zhì)黏土：揭露層厚7.5～12.8m,紅褐色,硬塑,含少量鐵錳結(jié)核,承載力210kPa。

3 三七灰土設(shè)計(jì)及施工

3.1 三七灰土設(shè)計(jì)

(1)設(shè)計(jì)依據(jù)及原理。根據(jù)設(shè)計(jì)及勘察資料：綜合處理車間為乙類建筑,場地為Ⅱ級(jí)自重濕陷性場地,按《濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范》GB50025-2004第6.1.4條規(guī)定：在自重濕陷性場地,最小處理厚度≥濕陷性土層深度的2/3,且下部未處理濕陷性黃土層的剩余濕陷量≤150mm。本次擬選取三七灰土對(duì)綜合處理車間地基進(jìn)行整片處理[1]。

三七灰土是用人工或機(jī)械拌和的三七灰土自下而上分層回填、分層夯實(shí)而成,并可根據(jù)工程需要進(jìn)行局部換填或整片換填。該種地基處理方法是一種淺層處理濕陷性黃土地基的傳統(tǒng)方法,在工程建設(shè)中使用較廣泛,具有施工設(shè)備簡單、施工速度快等特點(diǎn),處理厚度一般為1～3m,可達(dá)到如下目的：①消除地基的部分濕陷量,減小濕陷性黃土層的厚度和地基的總濕陷量；②降低地基的壓縮性,提高其承載力；③基礎(chǔ)上的荷載通過墊層擴(kuò)散,可減小其下臥層頂面的附加壓力。

(2)墊層參數(shù)。根據(jù)設(shè)計(jì)及勘察資料,結(jié)合《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50007-2011、《濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范》GB50025-2004等的相關(guān)規(guī)定,經(jīng)計(jì)算得本次三七灰土厚度為1.80m,墊層應(yīng)寬出基礎(chǔ)底邊緣不小于2.0m,即地基處理范圍為14.7×44.0m。三七灰土壓實(shí)系數(shù)≥0.95,處理后地基承載力≥150kPa[3]。

3.2 三七灰土施工工藝

(1)換填材料及要求：①換填材料采用三七灰土,其消石灰與土料的體積配合比為3∶7；②消石灰應(yīng)選用新鮮的消石灰,其最大粒徑≤5mm,有效CaO+MgO含量≥60%；③土料選用粉質(zhì)黏土,有機(jī)質(zhì)含量≤5%；土料應(yīng)過篩,最大粒徑≤15mm。土料含水量應(yīng)控制在最優(yōu)含水量±2%范圍內(nèi)；④灰土拌合均勻后,以手握能成團(tuán)、輕輕一捏即散為原則,且應(yīng)當(dāng)日鋪填夯壓。

(2)墊層施工工藝：①按要求進(jìn)行基槽開挖,并組織驗(yàn)槽；②三七灰土施工前,應(yīng)對(duì)基底土層進(jìn)行原土碾壓；③換填墊層施工過程應(yīng)嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)定執(zhí)行；④三七灰土施工時(shí),應(yīng)分層鋪填、分層碾壓,并分層進(jìn)行質(zhì)量檢驗(yàn),在每層壓實(shí)系數(shù)符合設(shè)計(jì)要求后鋪填上層。分層虛鋪厚度200～250mm,碾壓密實(shí)后灰土壓實(shí)系數(shù)控制在0.95左右,且3d內(nèi)不得受水浸泡；⑤三七灰土施工完畢后,應(yīng)進(jìn)行質(zhì)量檢驗(yàn)?？⒐を?yàn)收應(yīng)采用靜載荷試驗(yàn)檢驗(yàn)其承載力,且≥3個(gè)點(diǎn)；墊層驗(yàn)收合格后,方可進(jìn)行基礎(chǔ)施工。

4 質(zhì)量檢驗(yàn)

三七灰土施工完成后,按照《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》JGJ79-2012中的相關(guān)要求進(jìn)行質(zhì)量檢驗(yàn),主要包括壓實(shí)系數(shù)、地基承載力等[2]。

經(jīng)現(xiàn)場取樣進(jìn)行擊實(shí)試驗(yàn)和實(shí)測壓實(shí)系數(shù),該三七灰土最大干密度為1.59g/cm3,最佳含水率為19.6%。實(shí)測壓實(shí)系數(shù)范圍0.96～0.98,平均壓實(shí)系數(shù)0.9725。

該工程的地基承載力檢驗(yàn)采用淺層平板載荷試驗(yàn),承壓板為正方形,邊長1.0m,面積1.00m2,逐級(jí)等量加載,記錄承壓板沉降量。

3個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)荷載加至最大加載壓力300kPa時(shí),均未達(dá)到極限荷載,且沉降總量均未超過規(guī)范要求,試驗(yàn)過程中數(shù)據(jù)沒有出現(xiàn)異常,故承載力實(shí)測值均按最大加載的一半取值,即地基承載力實(shí)測值為180kPa。

5 結(jié)語

(1)在濕陷性黃土地區(qū),采用三七灰土換填墊層法進(jìn)行地基處理,可以有效消除地基濕陷性、提高地基承載力,減小沉降。

(2)初步設(shè)計(jì)時(shí),需根據(jù)建筑類別、濕陷性黃土的類型及等級(jí)等因素綜合確定三七灰土墊層參數(shù)及施工工藝,并應(yīng)進(jìn)行現(xiàn)場試驗(yàn)以優(yōu)化參數(shù)。

(3)通過本工程實(shí)例可見,三七灰土的應(yīng)用效果良好,是經(jīng)濟(jì)有效的地基處理方法,施工設(shè)備簡單、進(jìn)度快。如遇濕陷性黃土地基,在地形復(fù)雜、施工困難時(shí),可因地制宜地采用三七灰土墊層法進(jìn)行地基處理,既經(jīng)濟(jì)可行、又方便快捷。

[1]GB50025-2004 濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范[S]．

[2]JGJ79-2012 建筑地基處理技術(shù)規(guī)范[S]．

[3]GB50202-2002 建筑地基基礎(chǔ)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范[S]．