建筑工程湿陷性地基加固技术研究

孟经

（临猗县建筑工程质量服务站，山西 运城 044100）

0 引言

湿陷性黄土具备着欠压实性以及湿陷性等特征。当湿陷性黄土受到水的浸入后，在上覆土层的重压、自身的重力或者外界环境因素的影响下，会迅速发生沉陷破坏。据相关研究显示，当建筑物底部的湿陷性黄土地基加固不到位时，建筑漏水、地下水位上涨等各类因素均有可能导致地基湿陷，进而对建筑物、周边环境、地下管线等造成严重的威胁。由此可见，在湿陷性土质地区开展工程建设时，应首先对地基采取妥当的加固措施，待土质力学性能得到改善、湿陷性被消除之后，方可开展上部建筑物的施工。

1 湿陷性黄土的特点及湿陷机理

1.1 黄土特点

黄土隶属于第四纪大陆的松散堆积物，可以细分为湿陷性以及非湿陷性黄土。其中，湿陷性黄土颜色为黄色或黄褐色、土体呈粉粒状，土体中存在着较大的孔隙。依据地层特征的不同，黄土可以被划分为新近堆积黄土、新黄土以及老黄土。其中新近堆积黄土中虫孔较多，且虫孔直径高达0.55～2cm，土体较为松软；新黄土土质较为均匀，土体结构对比新近堆积黄土较为密实；新近堆积黄土以及新黄土均存在着湿陷性的问题；老黄土土质较为密实，一般不存在湿陷性的问题。

1.2 黄土湿陷机理

黄土湿陷具备多种多样的原因，其机理也大不相同。归纳来看，黄土湿陷的原因主要如下：①在雨水等环境因素的作用下，粉粒黄土被粘聚在一起，土颗粒相互凝结，在含水率增加的同时，黄土的有效重度被极大削减，直接导致了黄土在自重作用下的压密性减弱。而当黄土上部存在建筑物时，则会导致土体湿陷加剧，进而引发地基中“毛细血管”的“爆破”，使得黄土的湿陷性愈发严重。②黄土中可溶盐所占比例较高，导致了黄土结构松散、孔隙率高、强度低，直接导致地基承载性能薄弱，引发湿陷问题。③黄土中的部分土料表面附有结合水膜，在黄土遇水时，水膜会吸水并导致土料之间发生滑动，削弱了土体的抗剪强度，引发湿陷。④黄土中的土料大部分以单粒的形式存在，土料之间连接薄弱，未形成强有力的整体，在外力作用下极易发生湿陷。

2 湿陷性黄土条件下的地基加固技术

2.1 换填垫层加固技术

换填垫层是指将较为软弱的地基部分挖除，并利用水稳定性好、强度高、密度大的回填材料予以回填。对于湿陷性地基，应依据设计厚度将湿陷性土层挖除，进一步填筑灰土或素土，并待填筑材料处于最佳含水率时予以碾压。一般情况下将垫层厚度控制为基础宽度的一至两倍。在换填过程中，应控制回填料的密度在1.6t/m3以内。换填垫层地基加固技术可以将1～3m 以内的湿陷性地基消除，且施工耗费较少。

2.2 重锤夯实加固技术

重锤夯实加固技术是指利用2～3t 的重锤反复夯实地基土，以改善湿陷性、增强地基的干密度，进一步削减地基的透水性、提高地基的承载性能，该技术适用于饱和度Sr<60%且位于地下水位以上的湿陷性地基。一般来说，该技术可以将1.0～2m 厚度范围内的地基湿陷性消除。考虑到非自重湿陷性黄土具备较大的湿陷起始压力，重锤夯实加固技术在该种地基中的功效显著。

2.3 强夯法加固技术

强夯法加固技术，又称为动力固结法加固技术，其英文全称为“dynamic consolidation or dynamic compaction”。该技术是指利用80～400kN的重锤自10～40m 的高空自由下落并夯击于地基。该技术起源于法国，由L·梅纳研发，在1978 年传入我国并被广泛运用。与重锤夯实地基加固技术类似，强夯法适用于适用于饱和度Sr<60%且位于地下水位以上的湿陷性地基。

2.4 挤密桩加固技术

土挤密桩和灰土挤密桩是指在湿陷性地基中形成桩孔，开孔方式包含冲击、沉管或者爆破等，桩孔直径一般控制在280～600mm 范围内，待桩孔开设完成后，向孔内填筑素土或灰土，进而产生土挤密桩或灰土挤密桩。该技术适用于5～15m 深度范围内的湿陷性地基，且地基的含水率应在14%～23%范围内。当地基的含水率或者饱和度过大时，使用该技术极易造成桩孔隆起或缩颈，进而导致挤密效果削弱。挤密桩加固技术的加固原理可以归纳如下：①开孔过程中桩孔部位的原状土被侧向挤压密实。②桩孔内的回填材料会与原状土发生物理以及化学反应，进而产生强度较高的土挤密桩或者灰土挤密桩。在施工过程中，应首先湿润地基，将地基含水率调整至最佳含水率ωop±4%左右，进一步开设桩孔，以取得最佳的挤密效果。此外，在湿润过程中应及时关注附加湿陷量对周边环境以及建构筑物造成的影响。

2.5 DDC 桩加固技术

考虑到挤密桩法处置地基深度不超过15m，且加固后的复合地基承载力一般无法超过250kPa，DDC 桩加固技术应运而生。DDC 桩加固技术又被成为孔内深层强夯桩法，该技术可以大幅度提高复合地基承载性能，也可以运用于深厚湿陷性地基的加固。该技术的原理为：采用钻孔或冲孔的方式开孔，进一步在孔内分层填筑填料，并利用重锤予以压实。填筑填料包含砂石、混凝土块、土、工业废料等。对于包含湿陷性黄土、饱和软土、淤泥层的复杂地基，可以在软土层对应的桩孔高度内填筑素混凝土，对其他桩孔高度填筑一般填料，以形成复合桩体，提高桩身整体强度、避免桩体在侧向土压力作用下发生变形。

2.6 碱液加固技术

碱液加固技术是指将NaOH 溶液加热至设计温度，并利用无压自流的方法将溶液灌注进入湿陷性地基，进而使得地基中的土粒与NaOH 溶液发生化学发应，在土粒表面生成具备较高强度的钙铝酸盐络合物，碱液法加固技术的加固深度最高可达5m。在施工之前，应进行试验以确定该技术是否适用于特定环境下的湿陷性地基。值得注意的是，该技术不适用于pH＞9、受污染严重以及有机质含量过高的地基，因为在此类地基中，NaOH 溶液会受到杂质的阻碍而无法与土粒发生化学反应。

2.7 预浸水加固技术

预浸水加固技术即在湿陷性地基中开挖一定规模的基坑并浸水，使得地基发生自重湿陷，进而消除湿陷性。该技术耗水量较大，且施工周期长达3-6 月。该技术的适用于厚度≥10m、自重湿陷量Δzs≥50cm 的湿陷性地基。在加固过程中应关注如下要点：①应控制浸水基坑的边沿与建筑物的距离在50m 以上，避免地基浸润影响周边环境及建构筑物。②应确保浸水基坑的边长大于湿陷性地基的厚度，对于较大面积的浸水基坑应采取分段浸水的处理方式。③应确保浸水基坑的水头高度在300mm以上，并依据湿陷变形稳定控制浸水时间，当连续五天的平均湿陷量在1mm/d 以内时，方可结束浸水。此外，在建筑基础施工之前，应妥善开展勘察作业，科学的评定地基湿陷性，评定合格后方可开展基础施工。

3 结语

国内地域富饶，不同的地区具备迥异的地形地貌以及水文情况，而建筑物尤其是高层建筑物对地基土的要求较高，所以务必要重视湿陷性黄土地基对建筑物造成的危害。本文客观的分析了湿陷性黄土的特点及湿陷机理，并研究了具体的地基加固技术，以期作为后续湿陷性地基加固施工的指导。