濕陷性黃土特性及應(yīng)用分析

令狐艷麗

(山西省建筑設(shè)計(jì)研究院，山西 太原　030013)

1　概述

太原地區(qū)存在濕陷性黃土這種特殊性土質(zhì)，根據(jù)以往的勘察資料太原市濕陷性黃土主要分布在汾河兩岸高階地至黃土臺(tái)地，絕大部分為非自重濕陷性黃土，自重濕陷性黃土沉積無規(guī)律，分布在汾河以東，例如敦化坊、太原東客站以南、道場(chǎng)溝南、雙塔西街至十方院等地。

濕陷性黃土是一種非飽和的欠壓密土，土質(zhì)較均勻，具有大孔隙，天然濕度下一般強(qiáng)度較高，壓縮性較小，不容易發(fā)生變形，遇水浸濕時(shí)土的強(qiáng)度顯著降低。

2　濕陷性黃土的工程特性

黃土是指第四紀(jì)以來在干旱、半干旱氣候條件下陸相沉積的一種特殊土，分為老黃土和新黃土，老黃土一般沒有濕陷，承載力較高，新黃土廣泛覆蓋在老黃土之上，與工程建筑關(guān)系密切，一般都具有濕陷性，濕陷性黃土在上覆土層自重應(yīng)力作用下，或者在自重應(yīng)力和附加應(yīng)力共同作用下，下沉穩(wěn)定后，因浸水土的結(jié)構(gòu)迅速破壞而發(fā)生顯著附加變形，強(qiáng)度迅速降低，體現(xiàn)在建筑物方面：在框架結(jié)構(gòu)中，對(duì)于上部結(jié)構(gòu)的剛度較大的建筑物，發(fā)生不均勻沉降，隨著不均勻沉降的發(fā)展，可能造成上部結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞，甚至是倒塌；在磚混結(jié)構(gòu)中，主要體現(xiàn)墻體開裂并附加不均勻沉降引發(fā)危險(xiǎn)。所以在濕陷性黃土地基上進(jìn)行工程建設(shè)時(shí)，我們應(yīng)先查明建筑工程特征，根據(jù)建筑物的重要性、地基受水浸濕可能性的大小和在使用期間對(duì)不均勻沉降限制的嚴(yán)格程度來采取適宜的地基處理方法，防止地基濕陷引起附加沉降對(duì)工程造成危害。

3　濕陷性黃土的地基處理措施及勘察重點(diǎn)

在濕陷性黃土場(chǎng)地進(jìn)行地基處理的目的有三個(gè)：一是降低土的壓縮性；二是提高地基承載力；三是消除濕陷性。

濕陷性黃土的地基處理方法有：換填土或灰土墊層法、擠密法、強(qiáng)夯法、樁法、預(yù)浸水法等等，在我們太原地區(qū)預(yù)浸水法不經(jīng)常用，經(jīng)常用到墊層法和擠密法處理濕陷性黃土地基，在用這兩種方法時(shí)嚴(yán)禁使用凍土、膨脹土、鹽漬土、有機(jī)質(zhì)等不良土料和粗顆粒的透水材料作填料。針對(duì)不同濕陷性黃土的特性、不同建筑物的類別、不同的浸水幾率并考慮施工設(shè)備、材料來源、施工進(jìn)度和當(dāng)?shù)丨h(huán)境等因素，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)綜合分析比較后我們來確定其中的一種或多種結(jié)合的最佳處理方法，濕陷性場(chǎng)地上任何建筑物的地基處理都應(yīng)符合以下兩點(diǎn)：1)甲類建筑應(yīng)消除地基的全部濕陷量；2)乙類、丙類建筑應(yīng)消除地基的部分濕陷量(具體參照《濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范》)。我們將通過太原市東山地區(qū)某一工程實(shí)例中濕陷性黃土地基處理進(jìn)行分析。

首先勘察部門應(yīng)當(dāng)詳細(xì)查明黃土地層的時(shí)代、成因以及其物理力學(xué)性能指標(biāo)(包括濕陷系數(shù)、濕陷起始?jí)毫﹄S深度的變化、自重濕陷系數(shù)等等)，嚴(yán)格按照規(guī)范對(duì)場(chǎng)地進(jìn)行布置勘察探點(diǎn)，勘探點(diǎn)的深度應(yīng)大于地基壓縮層的深度，并應(yīng)符合表1或穿透濕陷性黃土層。為了準(zhǔn)確測(cè)試黃土的濕陷特征需要進(jìn)行探井取樣，對(duì)同一鉆孔相同深度分別采取探井取樣和取土器取樣，送往室內(nèi)試驗(yàn)測(cè)試，最終確定場(chǎng)地土的地基濕陷等級(jí)的平面分布、濕陷類型以及承載力大小，對(duì)場(chǎng)地和地基做出評(píng)價(jià)，并結(jié)合設(shè)計(jì)要求和建筑物的特點(diǎn)，對(duì)地基處理措施提出寶貴意見。

表1　勘探點(diǎn)深度

4　濕陷性黃土地基處理具體工程實(shí)例分析

某一新建綜合樓位于太原東山地區(qū)，本工程地質(zhì)情況見表2。

表2　本工程土質(zhì)情況

本工程設(shè)計(jì)為地上7層，采用框架剪力墻結(jié)構(gòu)，筏板基礎(chǔ)，地下室頂板以上由抗震縫分為3個(gè)單體，地下室頂板以下連為整體，此場(chǎng)地為自重濕陷性場(chǎng)地，地基濕陷性等級(jí)：A區(qū)和B區(qū)為Ⅱ級(jí)、C區(qū)為Ⅲ級(jí)，持力層位于第四層濕陷性黃土層，本工程按濕陷地區(qū)建筑物分類屬乙類建筑，根據(jù)上部結(jié)構(gòu)形式和場(chǎng)地工程地質(zhì)條件，本工程地基處理分兩個(gè)步驟：第一步，采用灰土擠密樁消除樁長范圍內(nèi)的全部濕陷土；第二步，采用1.0 m厚的三七灰土墊層換填掉基底以下雜填土。要求分層回填、分層夯實(shí)，下層檢驗(yàn)合格后方可鋪設(shè)上層土，壓實(shí)系數(shù)不小于0.97，處理后復(fù)合地基承載力特征值不小于200 kPa。本工程的灰土擠密樁布置范圍見圖1。

本工程灰土擠密樁的設(shè)計(jì)要求：

1)材料：樁孔內(nèi)用三七灰土回填；2)樁徑400 mm，樁間距0.9 m，正方形布樁，有效樁長9.5 m，灰土擠密樁布置范圍超出建筑物基礎(chǔ)外輪廓線4.5 m，工程樁總樁數(shù)：12 126個(gè)，其中A段基礎(chǔ)范圍內(nèi)5 878個(gè)，B段基礎(chǔ)范圍內(nèi)2 350個(gè)，C段基礎(chǔ)范圍內(nèi)1 319個(gè)。要求樁體三七灰土分層回填、分層夯實(shí)，下層檢驗(yàn)合格后方可鋪設(shè)上層土，壓實(shí)系數(shù)不小于0.97；3)施工工藝采用振動(dòng)沉管成孔，樁頂以上預(yù)留覆蓋土層厚度不小于1 m。

灰土擠密樁檢測(cè)：

1)施工前，應(yīng)在場(chǎng)地基礎(chǔ)范圍以外進(jìn)行兩種樁間距試樁(試樁1樁間距900 mm、試樁2樁間距1 000 mm)，A區(qū)西北角(第1點(diǎn))、場(chǎng)地東北(第2點(diǎn))以及場(chǎng)地東南(第3點(diǎn))詳見圖2，三處進(jìn)行試樁，每組9根，以此取得必要的施工參數(shù)和數(shù)據(jù)，同時(shí)檢測(cè)濕陷性消除效果，試樁后的復(fù)合地基承載力特征值不小于200 kPa。根據(jù)相關(guān)部門提供的灰土擠密樁試樁檢測(cè)結(jié)果，第2點(diǎn)和第3點(diǎn)的試樁地基承載力滿足設(shè)計(jì)要求、樁長范圍內(nèi)完全消除地基土濕陷性；第1點(diǎn)的試樁地基承載力滿足設(shè)計(jì)要求，但是樁長范圍內(nèi)未完全消除地基土濕陷性。根據(jù)上述試樁檢測(cè)結(jié)果，需將樁布置方案做以下修改。

a.對(duì)場(chǎng)地東側(cè)的B區(qū)和C區(qū)的地基處理布置方案不變。

b.對(duì)A區(qū)的灰土擠密樁調(diào)整為樁徑400 mm樁間距900 mm梅花形布置。

c.根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，試樁位置在A區(qū)的西北角(第4點(diǎn))以及西南角(第5點(diǎn))增加兩組新試樁，試樁每組10根，對(duì)這兩組新試樁僅進(jìn)行消除地基土濕陷性和樁間土擠密效果的檢測(cè)。

試樁報(bào)告出來后經(jīng)設(shè)計(jì)確認(rèn)施工工程樁。

2)樁孔質(zhì)量檢驗(yàn)應(yīng)在成孔后及時(shí)進(jìn)行，所有樁孔均需檢驗(yàn)并做出記錄,檢驗(yàn)合格或經(jīng)處理后方可進(jìn)行夯填。

3)應(yīng)隨機(jī)抽樣檢測(cè)夯后樁長范圍內(nèi)灰土或土填料的平均壓實(shí)系數(shù)，抽檢的數(shù)量不應(yīng)少于樁總數(shù)的1%。

4)應(yīng)分層檢驗(yàn)樁間土平均擠密系數(shù)和濕陷系數(shù)，評(píng)價(jià)濕陷性消除效果，檢測(cè)探井?dāng)?shù)不應(yīng)少于總樁數(shù)的0.2%。

5)地基竣工驗(yàn)收時(shí)，承載力檢驗(yàn)宜采用單樁復(fù)合地基靜載荷試驗(yàn)或多樁復(fù)合地基靜載荷試驗(yàn)，檢驗(yàn)時(shí)間為成樁后14 d～28 d后進(jìn)行，由于本工程樁總數(shù)比較多，我們根據(jù)山西省工程建設(shè)地方標(biāo)準(zhǔn)《濕陷性黃土場(chǎng)地勘察及地基處理技術(shù)規(guī)范》要求：樁數(shù)小于3 000根的工程，承載力檢驗(yàn)數(shù)量不應(yīng)小于樁數(shù)的0.5%，樁數(shù)大于3 000根的工程，對(duì)超出部分取樁數(shù)的0.4%，確定檢驗(yàn)數(shù)量:A區(qū)26根、B區(qū)12根、C區(qū)7根。

5　濕陷性黃土地區(qū)使用維護(hù)

在濕陷性黃土場(chǎng)地施工應(yīng)保持場(chǎng)地排水暢通，在建筑物的使用期間，應(yīng)對(duì)建筑物及管道經(jīng)常進(jìn)行維護(hù)和檢修，并應(yīng)確保所有防水措施發(fā)揮有效作用，防止建筑物和管道的地基浸水濕陷帶來安全隱患。

6　結(jié)語

濕陷性黃土屬于特殊性巖土，勘察期間必須查明其工程特征，選擇相應(yīng)的地基處理措施，如若地基處理措施不當(dāng)會(huì)對(duì)工程的質(zhì)量造成很大的危害，在地基處理施工時(shí)，施工單位應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)的圖紙要求進(jìn)行，并結(jié)合相關(guān)的規(guī)范要求。設(shè)計(jì)人員應(yīng)結(jié)合施工現(xiàn)場(chǎng)發(fā)生的突發(fā)狀況及時(shí)對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行調(diào)整，以確保施工進(jìn)度。建筑物施工完畢后要盡早做好地面上的防水工作，因?yàn)榈乇砼潘畬?duì)濕陷性黃土的影響也很大。

參考文獻(xiàn):

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[2]DB J04/T 312—2015，濕陷性黃土場(chǎng)地勘察及地基處理技術(shù)規(guī)范[S].