红河油田湿陷性黄土的地基处理

中国石化河南石油工程设计有限公司

红河油田湿陷性黄土的地基处理

黄锦珍中国石化河南石油工程设计有限公司

根据建筑物的结构、荷载、规模等特点以及地区建筑经验分析比较，对乙类建筑物建议采用灰土挤密桩整片处理，处理厚度需达到地面以下14.70m，工程实践证明，复合地基承载力特征值可达200 kPa。对于丙类建筑可采用灰土挤密桩法进行处理，桩顶标高以上应设置300～500mm厚的灰土垫层，压实系数不应小于0.95。根据地基土特性和建筑物特点，从技术、经济、适用的角度，对地基处理方法进行对比分析研究，最终得出结论，灰土挤密桩法和垫层法较为适宜。

红河油田；湿陷性黄土；地基处理；桩基础；灰土挤密桩法；垫层法

红河油田特定的地理位置及气候条件，形成了较厚的湿陷性黄土，主要为自重湿陷性黄土，在上覆土自重压力作用下，受水浸湿后结构迅速破坏而发生显著附加下沉，致使建筑物发生严重变形，破坏性极大，危害严重。红河油田天然地基不能保证建筑物的安全与正常使用，应进行地基的加固处理，改变其物理力学性质或换填性能稳定、强度较高的材料，消除湿陷性，提高承载力，使变形和强度均满足设计要求。地基处理应根据以下特点进行处理：①黄土的湿陷类型、湿陷等级、承载能力、压缩性、均匀性等土质条件；②建筑物的重要性、结构荷载、地基浸水的可能性，对不均匀沉降的适应能力和要求；③根据当地的施工条件、施工经验选择不同的地基处理方法。

1 土(灰土)垫层法

将基底下需处理的湿陷性黄土挖去，用基坑内的黄土或灰土（体积比2∶8或3∶7）在最优含水量状态下分层回填夯（压）实至设计标高。当以消除湿陷性为目的时，宜采用土垫层，同时要求提高土的承载力，宜采用灰土垫层。

垫层法有利于土中应力的扩散，增强地基的稳定性，阻止基底下土侧向挤出，从而减小或消除地基的湿陷变形，防止水从室内外渗入地基，保护整个建筑物范围内下部未经处理的湿陷性黄土层不致受水浸湿，具有隔水效果。平面上分局部和整片处理两种，如果基础宽度较大，地基受水浸湿的可能性也较大，需要全部消除地基的湿陷性，宜采用整片灰土垫层。整片垫层超出外墙基础外缘宽度不应小于其厚度的一半，并不得小于2m，如宽度太小，地基受水浸湿后不能有效地防止土的侧向挤出，湿陷变形仍然较大。

垫层质量由压实系数控制，垫层厚度小于等于3m时，压实系数不应小于0.95；垫层厚度大于3m时，超过3m的部分压实系数不应小于0.97。实践证明，施工质量符合工程要求，可降低土的渗透性，消除基础底面下1～3m土层的湿陷性，减少地基压缩性，提高地基承载力。经土(灰土)垫层处理后的地基，尚应采取结构措施和检漏防水措施。

2 灰土（土）挤密桩法

灰土（土）挤密桩适用于加固地下水以上的湿陷性黄土地基。利用冲击、沉管、夯扩或爆扩等方法，在土中成桩孔，然后填入素土（或灰土）分层夯实而成。在成孔和夯实过程中，原处于桩孔部位的土全部挤入周围土层中，使桩周一定范围内的土得到挤密，从而消除土的湿陷性并提高承载力。

灰土（土）挤密桩是一种柔性桩，上部荷载由桩和桩间土共同承担，形成复合地基。通过桩往下传递时应力要扩散，而且比天然地基扩散得更快，在加固深度以下，附加应力将大大减少。灰土（土）挤密桩的加固处理效果与桩距、处理的土层厚度和宽度有关。当处理宽度不足时，可能使基础产生较大的下沉，甚至丧失稳定性。局部处理时，在自重湿陷性黄土场地，如要求加固后地基土的湿陷性完全消除，则处理宽度要超过基础宽度两边各0.75倍，不小于1m。当整片处理时，每边超出建筑物外墙基础外缘的宽度，宜大于处理厚度的一半，且不应小于2m，处理厚度一般为3～15m。

灰土（土）挤密桩质量由桩间土的挤密系数控制，对甲、乙类建筑物不宜小于0.88，对其他建筑物不宜小于0.84。当利用挤密桩处理时，在基底下宜设置0.5 m厚的灰土（土）垫层。根据施工经验，当桩身灰土压实系数不小于0.97，桩间土的平均挤密系数不小于0.93。桩顶标高以上灰土垫层小于3.0m时，压实系数不小于0.95；大于3.0m时，其超过3.0m的部分压实系数不小于0.97，复合地基承载力特征值可达200 kPa。

施工时应注意施工顺序，局部处理时宜从外向里，整片处理时隔排跳打。孔底应夯实，当地基土的含水量≥24%，饱和度＞65%时不宜打孔。红河油田地基土含水量为16.24%～19.31%，饱和度为46.3%～63.02%，故较为适用。

3 桩基础

当地基处理不能满足设计要求，或对整体倾斜有严格要求，或主要受水平力和上拔力作用的建筑宜采用桩基础。在自重湿陷性黄土场地，桩应穿透湿陷性黄土层，桩底端支承在可靠的持力层中，地基受水浸湿后能保证建筑物的安全。

桩基础一般采用打入桩、静压桩、钻孔或人工挖孔灌注桩以及沉管灌注桩等，使用较多的为钻孔（或人工挖孔）灌注桩、静压桩以及沉管灌注桩。

场地地基土古土壤层底部含有钙质结核，若采用预制桩时，可能会发生沉桩困难，故不宜选用。建议采用钻孔灌注桩，桩端穿透湿陷性黄土层，进入古土壤或离石黄土层。

工程实践证明，自重湿陷性黄土地基中，桩基多出现负摩擦力，负摩擦力就是浸水后，土的下沉速率大于桩的下沉速率，土对桩侧表面产生向下作用的摩擦力。单桩竖向承载力计算时应考虑桩侧的负摩擦力影响。桩基施工工艺复杂，处理费用较高，一般建筑物不宜采用。

4 结论及建议

红河油田建筑物少部分属乙类建筑，主要为丙类建筑，部分属丁类建筑。根据建筑物的结构、荷载、规模等特点以及地区建筑经验分析比较，对乙类建筑物建议采用灰土挤密桩整片处理，处理厚度需达到地面以下14.70m，工程实践证明，复合地基承载力特征值可达200 kPa。

对于丙类建筑可采用灰土挤密桩法进行处理，桩顶标高以上应设置300～500mm厚的灰土垫层，压实系数不应小于0.95。桩体的压实系数不应小于0.97。灰土挤密桩达到地面以下9.70m，即可满足下部未处理土层的剩余湿陷量不大于200 mm的要求。对于丁类建筑物建议采用灰土垫层法，当压实系数不小于0.97时，换填厚度1.00～3.00m，灰土垫层的承载力特征值可达200 kPa。经灰土垫层处理地基后，尚应采取结构措施和基本防水措施；也可不进行地基处理，但应采取结构措施和检漏防水措施。

根据地基土特性和建筑物特点，从技术、经济、适用的角度，对地基处理方法进行对比分析研究，最终得出绳索论，灰土挤密桩法和垫层法较为适宜。

（栏目主持 焦晓梅）

10.3969/j.issn.1006-6896.2015.1.050