浅谈高填土软黄土地基处理关键技术

1 引言

我国黄土分布非常广泛，面积约64万km2，其中湿陷性黄土约占四分之三。以黄河中游地区最为发育，多分布于甘肃、陕西、山西地区，在黄土地区进行工程建设时，应重视对高填土软黄土地基的处理，避免由于地基发生沉降导致建筑物存在安全隐患。随着施工工艺和施工技术的不断发展，已出现了很多种处理软基的技术，根据不同的工程地质状况，合理地选择一种或几种技术对高填土软黄土地基进行加固处理，可以使路基满足强度、变形和稳定性要求。

2 高填土软黄土地基处理技术

2.1 堆载预压法

（1）加固原理

堆载预压法是指在工程建设之前，用大于或等于设计荷载的填土荷载，促使地基提前固结沉降以提高地基的强度，减少工后沉降。待强度指标达到设计要求数值后再修筑建筑物。经过堆压预处理后，地基一般不会再产生大的固结沉降。

（2）加固方法

采用堆载预压法处理高填土软黄土地基时，应采用分层分级施加荷载，严格控制每层的加载量和加载厚度。通过分层分级加载，可以控制加载的速率，避免地基发生剪切破坏，逐步提高地基的强度。

（3）优缺点

堆载预压法施工简单，不需特殊的施工机械和材料，节省投资。但由于这种方法使地基达到设计强度的时间较长，往往会影响施工工期，因此在工期紧张的情况下，应结合其他方法一起使用，或直接使用其他方法。

2.2 强夯法

（1）加固原理

强夯法是用巨锤从高处自由下落对地基施加压力，使地基土中出现较大冲击应力，土体产生瞬间变形，迫使土层孔隙压缩，在夯击点周围产生裂缝，形成良好的排水通道，孔隙水和气体逸出，使土粒重新排列，经时效压密达到固结，从而提高地基承载力。

（2）加固方法

平整场地，标出首次强夯的夯点位置，强夯机就位进行强夯。根据定位放样的结果，按照跳点夯击即梅花型顺序夯击，可分段进行夯实。对每个夯点的每一击沉降量进行观测，以最后二击平均夯沉量作为控制指标。第一遍夯后进行场地平整压实。根据夯前试验确定的施工参数，确定夯后间歇时间。以确保孔隙水、气有充分的时间消散。检测地基强夯的效果，一般作地基密实度和承载力试验。在规定的时间间隔后，按上述步骤逐次完成全部夯击遍数，最后用低能量满夯，将场地表层松土夯实，并测量夯后场地高程。并修整好排水设施，不使场地积水。

（3）优缺点

强夯法具有效果显著、设备简单、施工方便、适用范围广、经济易行、节省材料和施工工期短等优点。但目前仍没有一套成熟的理论和计算方法，因此只有根据现场的地质条件和工程使用要求，试夯后选用最优的强夯参数，才能达到既经济有效又安全可靠的目的。

2.3 振动沉管碎石桩

（1）加固原理

碎石桩的加固机理一般可分为挤密和置换两种作用。对饱和粘性土，主要是置换；对砂性土，主要是挤密；对非饱和的粘性土。则同时兼有挤密和置换两种作用。一般认为，饱和土体的挤密作用随土中细颗粒含量而减少，置换作用随细颗粒含量的增加而增加。对砂土、粉土及非饱和粘性土，碎石桩起到了挤密、排水、预振作用。对饱和粘性土，碎石桩的作用则是置换和排水。碎石桩用于地基处理，其本身是由散体材料组成，材料本身没有粘性强度，桩体的强度主要是靠周围土体的约束和桩身材料的摩擦维持的，在承受上部荷载时，桩体主要受力集中在桩顶附近4倍左右的桩径范围内。同时碎石桩由于设置了反滤性和渗透性都较好的碎石褥垫层，使得土体固结排水路径大大缩短，固结速度大大提高，土体的强度和对整体的约束能力也得到提高，从而使复合地基的承裁力得到提高。

（2）加固方法

平整场地，在平整后的场地上铺填1m厚的碎石土碾压密实，碎石桩选用含泥量不大于10%且粒径在2～5cm的碎石作为材料。施工顺序一般采用由里向外，由一边推向另一边，可以挤走部分软土，而对于抗剪强度低的粘性土地基。为减少制桩对原土基的扰动，则应采用间隔跳打方式。打桩机就位后开始振动沉管至设计标高，将碎石从进料口加入，填料时要分批加入，不宜一次加料过多。每拔管3～5m时应下沉振动一次，以确保碎石振捣密实。应控制好拔管的速度，不能过快或过慢，过快容易造成桩径过小或缩径、断桩；过慢则易造成离析。

（3）优缺点

采用振动沉管碎石桩加固高填土软黄土地基，具有技术可靠、设备简单、操作技术易于掌握等优点。但是在制桩过程中，由于土层的天然结构受到扰动，使土的强度下降，压缩系数增大，压缩模量降低，短期内难以恢复。

2.4 水泥粉喷桩

（1）加固原理

水泥粉喷桩是以水泥作为固化剂，将水泥用机械拌入软粘土中，当水泥拌入软粘土遇到土中的水，即发生水化和水解反应。水泥的各种水化物生成后，有的自身继续硬化，形成水泥石骨架，有的则与其周围具有一定活性的粘土颗粒发生离子交换、团粒化作用、硬凝反应和碳酸化反应，生成新的化合物，使软土硬结成具有整体性、水稳定性和一定强度的桩体，并与桩间土共同作用组成复合地基，对提高软黄土地基承载能力、减少地基的沉降量及保证高填土稳定性具有明显的效果。

（2）加固方法

场地平整、清除障碍，施工场地不能满足机械行走要求时，应铺设砂土或碎石垫层，若地表过软，则应采取防止机械失稳措施；进行机械组装、试运转后就位；预搅下沉至设计标高；搅拌提升，同时喷干水泥粉(32.5级普通硅酸盐水泥)至地面以下0.5m处(设计桩顶)；在桩上部的3～5m长范围内重复搅拌一次；重复搅拌提升，直到离地面下0.5m，上部回填5%灰土(或水泥土)并压实。

（3）优缺点

由于该方法是以水泥作为加固料，不需向地基另加水分，可以充分地吸收地下水，因此加固后的地基柱体承载力与相类似的浆喷柱相比要高，其固结效果要好；该方法加固水泥土柱与周围土体形成复合地基，不需要预压即可获得较高的复合地基承载力及复合变形模量，加固土柱体的压缩量仅为0.6%左右，下卧层的沉降量一般情况下也能减少地基沉降总量的1/3至2/3；施工时低压操作，安全可靠，无污染、振动和噪声，对周围环境及建筑物无不良影响。水泥粉喷桩的施工工艺应根据设计要求的配合比和实测的各项施工参数通过试桩来确定。试桩一般为5根，通过试桩来确定满足设计喷入量的各种技术参数，如钻进速度、提升速度、搅拌速度、喷气压力、单位时间喷粉量。

2.5 土工格室

土工格室能延缓或切断地基破坏的滑动面，从而使地基承载能力提高，与此同时，土工格室还能对处于格室内的土粒给予三维约束，使土粒与格室成为一个刚度远大于地基的整体，能较好分布施加在它上面的荷载，使地基受力较为均匀，从而提高地基承载力。土工格室施工简单，不需要特殊设备，原材料可以采用回收的旧橡胶、塑料制品，因此也有利于环保，具有较高地推广价值。

3 结束语

针对高填土软黄土地基的特点，在地基处理时，采用堆载预压、强夯、振动沉管碎石桩、水泥粉喷桩、土工格室等技术，可以有效地提升软黄土地基的承载力。以上方法可以单独使用，也可以几种技术结合使用，以达到更好的处理效果。