湿陷性黄土地基处理方法及在工程项目中的应用研究

2018-02-14朱志伟

建材与装饰 2018年49期

朱志伟

（山西省朔州市恒基建筑设计有限公司 036000）

引言

在项目施工实践当中，要想使得湿陷性黄土地基处理方法能够切实的奏效，其前提是需要弄明白发生黄土湿陷这一现象背后的原因。发生湿陷性黄土之后，土粒之间会发生胶结，进而会导致土壤颗粒之间发生相互移动的能力被阻碍，进一步也会使得土壤结构在覆土自重压力的作用之下发生进一步的塌陷，最终导致土壤颗粒之间多孔性以及大孔结构等遭到破坏。既往相关研究表明，砂粒以及粗粉粒在黄土结构之中扮演着骨架的作用，由于在湿陷性黄土中砂粒含量很少，而且大部分砂粒不能直接接触，能直接接触的大多为粗粉粒[1]。通常，细粉粒结构都会附着在体积相对较大的颗粒之上，可胶体物质共同作为土壤中大颗粒之间的填充性物质，从而对土壤结构的稳定性起到促进性作用。而当黄土结构遭受到水分浸湿之后，水分子就会导致土壤颗粒之间的胶体物质的结构遭到破坏，并最终溶解为盐类物质。与之对应的，土壤大颗粒之间会形成一层水膜结构，从而最终削弱黄土的抗剪强度，最终影响其机械强度。

1 处理范围的确定

在黄土结构遭受到一定的水分浸湿之后，在附加应力以及自重应力的共同作用之下，土壤结构的整体结构会遭受到较为严重的破坏，从而最终会使得土壤骨架受到影响，直至发生较大程度的湿陷[2]。从上可知，土壤结构的多孔性以及打孔性最终导致了其整体结构的破坏，而发生湿陷的最终影响因素为水的浸润及来自各方面的应力作用。由土的饱和自重压力所引起的自重湿陷与其湿陷性和黄土层厚度有关，其变形范围往往包括全部自重湿陷性黄土的厚度。根据湿陷变形范围，地基的处理厚度（从基础地面算起）可分为两种：①处理全部湿陷变形范围，处理目的是消除建筑物地基的全部湿陷量；②处理部分变形范围，其处理目的只是消除建筑物地基的部分湿陷量[3]。

1.1 处理宽度的确定

一般而言，对于地基宽度大小的处理可以从三个方面来进行考量，即防水要求、扩散附加压力以及控制侧向变形。其中当湿陷性黄土地基遭受到较大量的水分浸润的时候，其往往会发生较大程度的侧向形变，与之相伴的其发生的竖向形变也会占据地基总塌陷量的70%左右。因此，在实际的施工过程中，为了在最大程度上规避这种由浸湿而发生的形变，应该在确定处理宽度时将侧向形变充分的考虑在内（一般侧向形变可以发生在距板之外的0.5～0.75倍）。

1.2 处理厚度的确定

（1）消除建筑物地基全部湿陷量的处理厚度

一般情况下，在非自重湿陷性黄土的场地中，地基的湿陷量发生于压缩层以内。实验研究表明，对于厚度较大的自重湿陷性黄土地基，压缩层以下的湿陷量常占地基总湿陷量的70%以上。因此，要消除地基的全部湿陷量，应处理好基础底面以下全部的湿陷性土层[4]。

（2）消除建筑物地基部分湿陷量的处理厚度

消除建筑物地基部分湿陷量的处理厚度应根据建筑物类别、基础形式、基底面积、基底压力、场地湿陷类型、湿陷等级等综合考虑决定的。在黄土区修建建筑物，应首先考虑选用非湿陷性黄土地基，经济可靠，如确定基底位于湿陷性黄土上，则应尽量利用非自重湿陷性黄土地基，因为这种地基的处理与自重湿陷性黄土地基相比要求较低。

2 湿陷性黄土地基的处理方法

2.1 挤密桩法

挤密桩法适用于处理地下水位以上且饱和度小于65%的湿陷性黄土，可处理的湿陷性黄土层厚度为5～15m，可以用于地基的局部处理，也可以用于整片处理。这种方法是指用沉管、冲击、机械、人力或爆破成孔后，然后用填料填以最优含水量的素土或灰土并分层夯实，形成土或灰土桩[5]。

土桩本身就是一种柔软性的木桩，它不同于其他的钢筋混凝土等等刚硬性的桩；其实在土桩本身就要承受着上部荷载，而且还需要在挤密后的桩间土也要承担着非常大的荷载力。但是在实际的土桩和桩间的土一同组合称为了复合性的地基，也就是所谓的土桩挤密地基。其实在土桩挤密地基中，它是与土垫层是一样的，都是具有一定的清除地基湿陷性，并且需要降低一定的压缩性和渗透性，还要有一定提高承载力的功能。所以，在对于整体或者是局部的处理上，需要按照不同的情况来决定的。要是需要进行防渗透和隔绝水的时候，就需要进行整体的处理方法，要是不需要防渗透和隔水的时候，就需要用局部的处理方法；在剩下的湿陷的量比较小的时候可以采用局部处理的方法，但是剩下的湿陷量比较大的时候，就需要采用整体的处理方法；在比较多或者比较高的居民楼的时候，需要采用整体的处理方法，但是只是单单的工业用房的时候，就可以采用局部处理方法或者就是整体性的浅入的处理方法。

2.2 垫层法

其实在湿陷性黄土地基处理中的垫层方法也就是所谓的开挖置换的方法。其实这种方法也就是在地基的底部的湿陷性的黄土全部的挖出来或者是挖出来一部分，接下来就是用灰土进行分层并且夯实基础做成垫层，从而消除在地基中被挖出的湿陷性黄土，这样可以减少地基的变形和渗透的能力，还能够提高其承载的能力[6]。这个方法其实它是适合于在地下水以上的地基，其土层的厚底也就是在1～3m。但是在地基的处理上来看，其实可以将其分成两个看法，分别是局部垫层和整片垫层。在仅仅需要消除地基以下1～3m的湿陷性的黄土的时候，采用局部或者是整体垫层的方法处理就可以的；但是当要求提高其承载的能力和稳定性的时候，就需要采用，局部或者是整体的灰土垫层的处理方法。在一般的情况下，垫层的分层厚底大约在200～300mm之间。但是需要保证质量，需要控制机械的碾压的速度。

3 挤密桩法在工程中的应用研究

3.1 施工准备

（1）场地和机械的准备

在施工的场地上要对其地貌、地质、土壤等进行检测，从而确定好机械和材料的进入时间。还需要对场地进行一定的布置，安排机械和材料的摆放，对施工的场地进行清除和修建施工的通道。施工的机械其实包括了成空设备、夯实设备、搅拌设备等等跟据施工的需要进行调配，并且根据当时的成孔的需要调配不同的型号，从而达到施工的要求。

（2）平整场地与成空试验

对于原来的施工地点进行清障，并且需要进行整平轻压，达到施工的最高要求，需要先测出桩的位置，再用石灰进行定点固定。并且还需要根据成孔的质量从而确当地施工的要求，从而实施最佳的施工方案。

3.2 施工工艺流程

在运用灰土挤密桩的时候需要按照一定的工艺流程的，要根据施工的方案进行测量打孔，在使用机械设备进行定位，并且对成空进行检验，需要夯实孔底和用灰土进行填入夯实，并对其夯实的质量进行检测，然后进行铺整，并做好后期的养护作用，要是出现一定的质量缺陷，需要及时解决，避免其出现安全问题。

3.3 成空挤密

在施工现场进行勘察，假如本项目运用冲击法成孔。冲击法也就是要用机械的作用把桩孔进行挤密，使得桩间土加密。其实成孔的顺序就是间隔施作，就比如进行奇数孔的施工方法，在进行偶数孔的施工方法。在施工中需要先进行钻机的定位，能够很好的确保机重的锤轴线和桩孔能够完全重合，再就是运用设备撞击成孔，然后将灰土填入孔内进行夯实，为了提高质量需要进行以下操作：①加强钢丝的的强度，防止其磨损导致掉落。②安装导向器，确定成孔的位置准确。③需要确定好冲击锤能够完全与桩孔轴线重合。

3.4 桩孔填夯

在进行桩孔的夯实的工作中需要进行一次次的试夯的，能够确定每次的夯填填料的数量、和夯实的次数等等指标是完美的，在施工的过程中还需要注意以下：①需要定位好夯实机的位置，能够准确的进行夯实。②要事前对桩孔进行清理，避免其内有积水或者杂质。③每次的填夯，需要根据数量和速度进行不同的调整。④每一次的夯实工作都需要进行记录。