炉渣三合土桩处理湿陷性黄土地基

温 喜 元

(山西一建集团有限公司，山西 太原 030012)



炉渣三合土桩处理湿陷性黄土地基

温 喜 元

(山西一建集团有限公司，山西 太原 030012)

结合炉渣的物理化学性能，设计了炉渣三合土的配合比，介绍了采用炉渣三合土桩进行湿陷性黄土地基处理的方案，并检测了处理后桩基的力学性能，指出采用该方法经济合理，施工简单。

炉渣，湿陷性黄土，三合土，承载力

目前，我国垃圾与日俱增，绝大部分垃圾未经任何处理便被运往郊外或农村，采用露天堆放或填埋的方式进行处理。耗用大量的征用土地费、垃圾清运费，同时清运和堆放过程中的散落和粉尘，灰砂飞扬等一系列问题，造成了严重的环境污染。我们的电源结构以燃煤为主，燃烧后产生的废渣是造成大气和城市环境污染的主要因素。随着我国对环境保护的各项法律法规的颁布和实施，如何处理和排放废渣已成为社会的一个严重问题。我国的湿陷性黄土地区比较广阔，在大量的建设中，消除湿陷性是房屋建设中的一个非常迫切的问题。目前有多种方法处理消除湿陷性，但材料的费用相对来说都比较高昂。针对以上情况，我们提出了“变废为宝”的办法，把炉渣用于处理地基消除黄土的湿陷性上。

1 炉渣三合土的配比试验

1.1 炉渣的化学试验分析

准确称取一定量的炉渣进行试验，因炉渣燃烧的完全程度相差较大，我们根据炉渣的颜色分为两组进行试验。试验结果见表1。

表1 化学分析结果一览表 %

1.2 炉渣物理性能分析

炉渣的天然密度和最大干密度的测定。

天然密度的测定采用公升筒法，测得该炉渣的干密度为ρ=0.7 g/cm3。

最大干密度测定所用的仪器为10的公升筒，振动台。在100 ℃±5 ℃的恒温条件下烘24 h后，重复3次测定，取其平均值ρdmax=0.77 g/cm3。

1.3 炉渣的三合土配比试验

该试验的目的主要是通过对白灰、土、炉渣三种材料的配比试验确定一种最佳配比，以及该配比试验的最佳含水率、最大干密度以及充盈系数。

试验仪器为击实仪、量筒、天平、台称、标准筛，试验推土器等。

从技术的可行性和经济性以及炉渣的利用率(环保性)三方面综合考虑，决定采用两种配比进行试验，即：白灰∶土∶炉渣为：1∶2∶4；1∶3∶7。

通过对两种配比的最大干密度、最佳含水率、充盈系数，无侧限抗压强度的测定，测定结果见表2，表3。

通过对炉渣三合土的物理性能分析，从环保性和经济性等方面考虑，决定选用的配比为：1∶3∶7 。

2 现场地基处理试验

表2 配合比试验一览表

表3 无侧限抗压强度一览表 MPa

2.1 处理方案

选用平阳机械厂1号甲住宅楼地基作为试验地基。据勘察报告反映，该地基为Ⅲ级非自重(局部Ⅲ级自重)湿陷性地基。湿陷土层厚度为7.0 m，大体分为两层：第①层厚度为5.0 m，承载力为140 kPa(局部120 kPa)，第②层厚度为2.0 m，承载力为150 kPa。据以上地质资料结合有关规范确定炉渣三合土试桩，桩径400 mm，桩径1 000 mm，排距860 mm，呈梅花状布置(见图1)，有效桩长为6.5 m，桩尖落在第④层砂质粉土上。试桩桩数为14根，每7根为一个试验点。

2.2 试桩现场施工

1)施工机械设备。柴油打桩锤、桩架、夯实机。

2)成孔工艺。先进行测量放线和桩孔定点，然后柴油打桩机就位，将带有特制桩尖的钢制桩管打入土层中至6.8 m。不间断地将桩管缓慢拔出即成孔，成孔顺序采用先外排后内排，同排桩间隔1个孔进行，即所谓隔排跳打法。

3)填夯施工。填夯施工前，先做了填夯试验，以确定每次合理的填料数量和夯击数量。方法为在灰土桩上1 m处分为不同的填料数量和不同的夯击次数，预埋6组试块，待3 d后测其干密度。

表4 填夯试验结果一览表

由表4综合分析，确定用每次填料高度0.23 m，夯击次数为12锤为参数，对14根试桩质量进行控制。填夯施工按下述要求进行：a.夯实机就位后保持平稳，夯锤对中桩孔，能自由落入孔底。b.桩孔内有杂物和积水时，应清除干净，填料时先夯实孔底至发出清脆声，方能继续填料。c.人工填料指定专人按上述数量均匀填进，不得盲目乱填，更不允许用运料车直接倒料入孔。d.桩孔填夯高度值超过设计标高20 cm～30 cm，其上可用填料轻夯至地面。

3 桩基试验

3.1 探井取样土工试验法

试验结果见表5～表8。

表5 加固后桩间土与加固前地基土物理力学性质指标对照表

表6 加固前后桩间土承载力标准值对照表

表7 加固前后湿陷性对照表

表8 桩身填料质量检验

由表5～表8可得：加固后桩间土①层土与原场地土①层相比干密度提高了14.2%，孔隙比降低了24.3%，压缩系数降低了56%；加固后桩间土②层土与原场地土②层相比干密度提高了14.8%，孔隙比降低了27.9%，压缩系数降低了41.7%；湿陷性消除非常明显，桩间土承载力有极大的提高。

加固后承载力标准值评价。

按复合地基公式fsk=[1+m(n-1)]fk计算。

①层(0 m～3 m)地基承载力标准值:

fsk=[1+0.146×(3.5-1)]×140=191.1 kPa。

②层(3 m～6.5 m)地基承载力标准值:

fsk=[1+0.146×(3.5-1)]×155=210.8 kPa。

其中，m为面积置换率，取0.146；n为桩土应力比,取3.5；fsk为复合地基承载力标准值,kPa;fk为天然地基承载力，①层取140 kPa，②层取155 kPa。

3.2 原位测试法

采用JC-X1型2 t轻型静力触探仪进行原位测试，测试结果见表9。

表9 原位测试结果一览表 MPa

3.3 静载试验法

该检测静载试验分为两组，单桩承载力静载试验和复合地基承载力静载试验各一组。

1)复合地基承载力静载试验。

试验方法为慢速堆荷法。

试验结果见图2，表10。

表10 加荷分级和沉降值参数表(一)

据图2,表10分析：由于s/b=0.008，b=0.86。

则s=6.88 mm。

所以复合地基承载力实测基本值为沉降量小于6.88 mm的前8级荷载，即为260 kN，由于承压板的面积为0.86 m2,则该复合地基承载力标准值为260/0.86=302 kPa。

2)单桩竖向抗压承载力静载荷试验。

试验方法采用慢速堆荷法。

试验结果见图3，表11。

表11 加荷分级和沉降值参数表(二)

Q/kN4080120140160180200220240260280300320340360s/mm0.250.330.470.250.310.30.360.390.440.50.560.521.03.454.35∑s/mm0.250.581.051.301.611.912.272.663.13.64.164.685.689.1313.52

据图3，表11得出荷载320 kN可以确定为拐点，拐点的上一级荷载是300 kN，确定为单桩竖向抗压极限承载力标准值Qum，则单桩竖向抗压承载力标准值：

R=Qum/f=150 kN。

其中，f为安全系数。

4 结语

废渣的处理不仅占用土地，增加费用，污染道路，使其变废为宝，是一项功在当代，利在千秋的绿色环保工程，也是当前环境保护工作的一项重大课题。建设部在国家1996年—2010年《建筑技术政策》的建筑材料和制品加护政策中也提出“要从治理环境和资源再利用双重意义上充分重视炉渣、粉煤灰等工业废料的再利用。”据这一思想的指导，我们从以上的论证中得出炉渣三合土桩处理湿陷性黄土，提高承载力，消除湿陷性在技术上是可行的。经济上合理，而且施工也比较简单。决定在社会上推行这一技术，使其为社会多做一份贡献。

该课题尽管我们做了很大的努力，但由于时间仓促，我们的知识，技术水平有限，仍难免有不少欠妥之处，衷心希望有关领导、专家同行们提出批评指正，使之更加完善。

The slag cement pile treatment of collapsible loess foundation

Wen Xiyuan

(ShanxiFirstConstructionGroupLimitedCompany,Taiyuan030012,China)

Combining with the physical and chemical properties of slag, this paper designed the slag cement mixture ratio, introduced the scheme using slag cement pile to make in collapsible loess foundation treatment, and tested the mechanical properties of pile foundation after processing, pointed out that using this method was economic and reasonable, simple construction.

slag, collapsible loess, cement, bearing capacity

1009-6825(2016)10-0069-03

2016-01-26

温喜元(1972- )，男，工程师

TU473.1

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