關于某濕陷性黃土地基處理方案的探討

杜 帥

(中國鐵路太原局集團有限公司，山西 太原 030012)

濕陷性黃土由于其遇水濕陷的特性，給建筑帶來很大危害，濕陷性黃土地基處理既要滿足不同等級地基濕陷性要求，又要滿足地基承載力要求。

1 基本情況

某乙類建筑，平面尺寸137.7 m×44.5 m，結構類型框架剪力墻結構，基礎形式筏板，基礎埋深2.94 m～5.5 m，基底壓力(預估)240 kPa。

根據野外鉆探、原位測試及室內土工試驗結果，在勘探深度范圍內，場地地基土自上而下可劃分為8層，各土層工程特性指標見表1。

表1 土層工程特性指標

根據《濕陷性黃土場地勘察及地基處理技術規范》，確定場地為自重濕陷性黃土場地，綜合確定地基的濕陷等級為Ⅳ級。

2 地基處理方案

擬建建筑基底為①層濕陷性粉土，天然地基承載力特征值為125 kPa，按GB 50007—2011建筑地基基礎設計規范，承載力特征值不能滿足其基底壓力的要求，且場地為自重濕陷性黃土場地，地基的濕陷等級為Ⅳ級，故綜合確定不能采用天然地基。

方案一：混凝土灌注樁。

由于該地基屬于濕陷性黃土場地，方案一擬采用回避濕陷黃土處理，采用灌注樁直接承載的方法，選擇⑤層礫砂作為樁端持力層，樁長30 m，樁徑800 mm。

2.1 確定中性點深度

根據JGJ 94—2008建筑樁基技術規范，濕陷性粉土中性點深度比取0.5，計算的中性點深度Ln=11.1 m，由于樁穿過自重濕陷性黃土Ln增加10%，故取中性點深度Ln=12.2 m。

2.2 計算下拉荷載

根據JGJ 94—2008建筑樁基技術規范。

其中，粉土ξn取0.3，ηn取1。

根據①層土特性指標計算。

根據②層土特性指標計算。

2.3 基樁的豎向承載力

基樁的豎向承載力特征值只計算中性點以下部分側阻值及端阻值，根據JGJ 94—2008建筑樁基技術規范。

Quk=Qgsk+Qgpk=u∑βsiqsiklgi+βpqpkAp。

根據JGJ 94—2008建筑樁基技術規范粉土βsi取1.5,βp取3.0。根據各層土特性指標計算。

Quk=π×0.8×(1.5×1.2×289.2+1.5×8.3×29.6+

1.5×6×149.6)+3×0.25×π×0.82×300=5 970 kN。

根據公式:

計算Ra=0.5×5 970=2 985 kN。

計算Nk=1 952 kN，根據機構荷載計算所需樁數量754根，22 620延米。

方案二：DDC樁復合地基。

根據GB 50025—2004濕陷性黃土地區建筑規范乙類建筑消除地基部分濕陷量的最小處理厚度，在自重濕陷性黃土場地，不應小于濕陷性土層深度的2/3，且下部未處理濕陷性黃土層的剩余濕陷量不應大于150 mm。

考慮采用孔內深層強夯法(DDC復合地基)處理，成孔直徑取0.40 m，夯擴后直徑0.55 m，樁間距取1.0 m，正三角形布樁，樁體材料為3∶7灰土或水泥土。

1)計算復合地基承載力。

由《孔內深層強夯法技術規程》公式4.2.3-1可知：

fspk=m×fpk+(1-m)×fsk。

其中，m=0.42/0.9452=0.179;fsk=1.8×125=225 kN；fpk為處理后樁體單位截面面積承載力特征值。

Am=3.14×0.552/4=0.237，fpk=Rm/Am=4.2Rm。

代入公式4.2.3-1可得：

fspk=m×fpk+(1-m)×fsk=0.179×

4.2×Rm+(1-0.179)×225=0.75Rm+184.7。

設計要求單樁承載力Rm=100 kN，則可得fspk=259.7 kPa≥240 kPa。

2)深度修正。

根據《濕陷性黃土規范》5.6.2式可知，濕陷性土層含水量w≤24%，ηd=1.25，基礎埋深d按照最不利2.94 m考慮，則：

fa=fspk+ηdγm(d-1.5)=240+1.25×

17×(2.94-1.5)=270.6 kPa，取fa=270 kPa。

3)計算樁身強度(Rm=100 kN)。

由式4.2.2-1,4.2.2-2可知：

Q≤φc·fcu·Apm,Qk=Q/1.35。

其中,φc=0.6;Apm=0.125 6;Qk=Rm=100 kN。

可得fcu≥1.35Qk/φc/Apm=1.80 MPa，取fcu=7 MPa。

3 經濟性分析

由于自重濕陷性黃土場地，混凝土灌注樁需要考慮樁側負摩阻力不利影響，基樁的豎向承載力特征值只計算中性點以下部分側阻值及端阻值，由于考慮下拉荷載影響，單樁承載能力弱，需要樁數量多，工程不經濟。DDC樁復合地基既可消除地基濕陷性同時可以提高承載力，地基處理方案經濟，故采用DDC樁進行處理，地基處理前，應進行試樁工作，確定施工參數，并對復合地基承載力特征值和濕陷性進行檢測，合格后進行工程樁施工，過程中應嚴格控制施工質量。地基處理的同時采取結構措施和檢漏防水措施。

4 結語

本文通過對濕陷性黃土地基的兩種處理方式經濟性以及施工等方面進行對比，通過計算分析兩種處理方式的優劣性，結合工程實際，選擇DDC樁復合地基進行對濕陷性黃土地基，并闡述了DDC樁復合地基處理的優越性。