灰土挤密桩处理湿陷性黄土地基试验研究

2015-10-29牛彦俊甘肃省建筑科学研究院甘肃兰州730050

中国科技纵横 2015年11期

牛彦俊（甘肃省建筑科学研究院，甘肃兰州　730050）

灰土挤密桩处理湿陷性黄土地基试验研究

牛彦俊
（甘肃省建筑科学研究院，甘肃兰州730050）

本文通过工程实例，设计了试验方案，测量了石灰桩膨胀法加固湿陷性黄土时黄土的各项力学参数的变化以及进行了评价。结果表明灰土桩挤密地基可以用来处理全部湿陷性土层，也可用于处理部分湿陷性土层，对用水量很大，地基大量浸水难于避免的建（构）筑物，地基亦处理全部湿陷性土层，至少要消除极大部分的湿陷性，对湿陷性黄土地基用挤密地基解决湿陷问题是主要的，只要湿陷问题解决了，一般压缩性，承载力和防水抗渗也可以满足。若将挤密地基做成防水抗渗性能较好的垫层时，则应适当提高桩间土的密实度要求。场地土的含水量偏低，适当的增湿能提高地基处理的效果，由于本次试验场地存在砂石夹层，增湿深度受到限制，增湿灌水量不宜控制，使增湿后含水量增大不大明显。但挤密后的效果均能满足设计要求。

挤密桩挤密效果桩心距湿陷性黄土

地基处理是工程界及学术界日益受到重视的一门实用性很强的学科［1～3］，特别是灰土挤密桩法作为处理湿陷性黄土、素填土和杂填土等地基的有效方法之一，在西北黄土高原地带及陇东地带习以常用，并以能够因地制宜，就地取材，保护环境，节约资源而在水利水电，公路桥梁，建筑工程等基础设施建设领域而著称，本文针对灰土挤密桩在消除大面积黄土的湿陷性及提高黄土地基的承载能力方面，以实际工程实例研究为出发点，通过大量室内及现场实验得出灰土挤密桩在消除大面积黄土的湿陷性方面的各项技术参数；并对其灰土挤密桩法处理湿陷性黄土地基提高其承载能力幅度方面做出了评价。

1　试验场地概述

兰州西固某住宅楼地基处理拟采用灰土挤密桩法，设计要求全部消除地基的湿陷性，处理后地基承载力标准值达到220kpa。根据整片挤密桩试验及场地补探。补探及室内外试验共成桩32根，静载荷试验6点次。挖探井10个，室内常规试验113组，击实试验3组，开剖桩体3个，并进行了数十组现场干密度试验。

图1　土桩单桩桩周土挤密程度沿径向变化规律

根据原勘察资料，场地地貌黄河南岸而集结地后缘，土层自上而下分别为：

（1）黄土状粉土：谈黄色～灰黄色，粉粒为主，具肉眼可见大孔隙。含白色钙质结核，局部含较大的卵石和大于200mm的漂石。层厚22～29.9m，一般在距地面13～15m以上般坚硬～硬塑，以下软塑～流塑。（2）卵石层：据典型的河流向冲击地层特征，层面在南北方向变化很大，南部高，北部低，高程为1542.21～1548.28m 。地下水位埋藏深度距地面14.1～16.7m之间，水位高程1555.97～1555.13m。

2　挤密效果分析

2.1密实度挤密效果分析土桩单桩周土挤密程度沿径向的变化规律，（根据30条实测曲线统计得来）如图1所示，从图上可以看出，桩周土被挤密的效果显著，有明显的规律性。

2.2压缩性挤密效果分析

图2（a）是单桩桩周土在天然湿度及饱水两种状态下的压缩系数沿径向的变化规律。从图中可见，天然湿度状态下，当x＞1.5d时，α1-2基本上都大于0.5MPa-1，为高压缩性土，当x=（0.75～1.5）d时常属中等压缩性，当x=（0.5～0.75）d时一般达到或接近低压缩性。在饱水状态下当x＞1.5d时，α1-2都大于0.9MPa-1，当x＜d时，常属中，低压缩性。从图2（b）中还可以看出，当D＞79%时，在天然湿度状态下，可显示出中压缩性，甚至低压缩性。D＞86%时，在饱水状态下，也可显示出中压缩性，甚至低压缩性，桩周某点土的压缩系数将随着该点到桩心距的增大而增大，其变化规律与单桩桩周土密实度的规律性相似。

2.3承载力挤密效果分析

实验采用慢速维持荷载法，即千斤顶加荷，标准测力计测定荷载，挤密桩施工机械作为反力装置，百分表侧读沉降。加荷分级，沉降观测时间及稳定标准等试验要点军执行《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2013）附录四有关规定。试验点Ja1，Ja2，Ja3位于三桩间，Jb1，Jb2，Jb3位于桩心，承压板尺寸为2500cm2（50×50cm）。试验标高为桩顶以下0.5m。试验点垂直加荷Q及相应沉降S的试验纪录，据此绘制的Q-S关系曲线见图3和图4。

可见个试验点的Q-S曲线均呈缓慢变形或近似直线变化，无明显的拐点。根据《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2013）及《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2012）的规定，可取S/b=0.01～0.015对应的荷载作为地基承载力的基本值，这里取用S/b=0.012对应荷载，三桩间承载力基本值可取用207kpa，桩心承载力基本值可取用443kpa。地基没有进行过处理的承载力一般在100kPa以内，而经过处理的地基，承载力都有显著提高，一般都增加了一倍以上。

3　结语

通过以上分析可以得到如下结论：

（1）挤密桩按桩径400mm，间距1.0m的梅花形布设，复合地基的承载力标准值可取用240kpa，桩间土的湿陷性完全消除，各项物理力学性能指标均有显著提高，挤密系数≥0.90。（2）土桩挤密地基可以用来处理全部湿陷性土层，也可用于处理部分湿陷性土层。（3）对用水量很大，地基大量浸水难于避免的建（构）筑物，地基亦处理全部湿陷性土层，至少要消除极大部分的湿陷性。（4）对湿陷性黄土地基用挤密地基解决湿陷问题是主要的，只要湿陷问题解决了，一般压缩性，承载力和防水抗渗也可以满足。若将挤密地基做成防水抗渗性能较好的垫层时，则应适当提高桩间土的密实度要求。（5）场地土的含水量偏低，适当的增湿能提高地基处理的效果，由于本次试验场地存在砂石夹层，增湿深度受到限制，增湿灌水量不宜控制，使增湿后含水量增大不大明显。但挤密后的效果均能满足设计要求。

［1］刘祖典.黄土力学与工程［M］.陕西科学技术出版社，1997.

［2］高国瑞.黄土显微结构分类与湿陷性［J］.中国科学，1980（12）: 1203-1208.