孝义湿陷性黄土的工程特征及常用的地基处理方法

　　摘要：通过针对孝义地区湿陷性黄土的区域特征，提出了几种常用的地基处理方法。
　　
　　关键词：湿陷性黄土，区域特征，地基处理，垫层法，CFG桩法
　　引言：孝义分布着大面积的湿陷性黄土，湿陷性黄土厚度变化并不大，最大达12m。湿陷性黄土是黄土的一种，凡天然黄土在一定压力作用下，受水浸湿后，土的结构迅速破坏，发生显著的湿陷变形，强度也随之降低的，称为湿陷性黄土。湿陷性黄土的特点是大孔隙度，具中、高压缩性，低含水量，天然密度小。为了保证湿陷性黄土地区建筑的正常使用，目前多采取以地基处理为主的综合措施，防止地基浸水湿陷对建筑物产生危害。
　　一、湿陷性黄土的物理力学性质
　　1.1一般物理力学性质指标
　　湿陷性黄土的力学性质主要包括压缩性、湿陷性、抗剪强度和透水性，其中湿陷性是主要的工程灾害现象，往往能够使建筑物产生大幅度的沉降或差异沉降，造成开裂，倾斜甚至破坏。
　　1.2湿陷性黄土土粒比重与塑性指数关系
　　经数理统计，对孝义市区得湿陷性黄土的土粒比重与塑性指数归纳如下。
　　表1湿陷性黄土的土粒比重G塑性指数Ip的统计关系表
　　Ip 6～7 7～10 10～13 13～17 〉17
　　G 2.70 2.71 2.72 2.73～2.74 2.75
　　1.3湿陷性与天然含水量的关系
　　一般情况下，天然含水量越小，土的湿陷性越大。当天然含水量小于16%时，土体具明显的湿陷性，大于16%时，土体湿陷性不明显。当天然含水量大于20%时，土体不具湿陷性。
　　1.4湿陷性与孔隙比的关系
　　一般情况下，孔隙比越大，土体的湿陷性越大。孔隙比以0.9为界，大于0.9时，土体具明显的湿陷性，小于0.9时，土体的湿陷性不明显。且当孔隙比小于0.75是，土体不具湿陷性。
　　二、湿陷性黄土场地的判定
　　2.1湿陷性的判定
　　黄土的湿陷性主要是利用现场采集的不扰动土试样，通过室内浸水压缩试验求得的湿陷系数δs，据以判定是否具有湿陷性。当δs＜0.015时为非湿陷性黄土，当δs≥0.015时为湿陷性黄土。
　　2.2湿陷性黄土场地的湿陷类型的判定
　　场地的湿陷类型应按自重湿陷量得实测值或计算值判定。当Δ′zs(Δzs)≤70mm时，为非自重湿陷场地；当Δ′zs(Δzs)＞70mm时，为自重湿陷场地。
　　2.3湿陷等级的划分
　　湿陷性黄土地基的湿陷等级，应根据湿陷量的计算值和自重湿陷量的计算值等因素，按表2判定。
　　表2湿陷性黄土地基的湿陷等级
　　湿陷类型 非自重湿陷性场地 自重湿陷性场地
　　计算湿陷量（mm）
　　总湿陷量（mm） Δzs≤70
　　 70＜Δzs≤350
　　 Δzs≥350
　　Δs≤300 Ⅰ（轻微） Ⅱ（中等） —
　　300＜Δs≤600 Ⅱ（中等） Ⅱ或Ⅲ Ⅲ（严重）
　　Δs＞600 — Ⅲ（严重） Ⅳ（很严重）
　　三、孝义湿陷性黄土的区域特征
　　综上所述，孝义市区范围内主要为Ⅰ级非自重湿陷性黄土类场地；东南，西南局部地区为Ⅲ级自重湿陷性黄土类场地；正北，西北地区为非湿陷性场地。
　　四、湿陷性地基的处理方法
　　湿陷性土地基处理方法，应根据建筑物的类别、湿陷性黄土的特性、技术经济比较并注意施工条件和就地取材的原则。在孝义地区常用地基处理方法有如下两种。
　　4.1垫层法
　　此地基处理方法在我市应用较广泛，此法是先将基础下的湿陷性黄土一部分或全部挖除，然后用素土或灰土分层夯实做成垫层，以便消除地基的部分或全部湿陷量，并可减小地基的压缩变形，提高地基承载力，可将其分为局部垫层和整片垫层。当仅要求消除基底下1-3m湿陷性黄土的湿陷量时，宜采用局部或整片土垫层进行处理。
　　垫层的设计主要包括垫层的厚度、宽度、夯实后的压实系数和承载力设计值的确定等方面。垫层设计的原则是既要满足建筑物对地基变形及稳定的要求，又要符合经济合理的要求。同时，还要考虑以下几方面的问题：
　　（1）局部土垫层的处理宽度超出基础底边的宽度较小，地基处理后，地面水及管道漏水仍可能从垫层侧向渗入下部未处理的湿陷性土层而引起湿陷，因此，设置局部垫层不考虑起防水、隔水作用，地基受水浸湿可能性大及有防渗要求的建筑物，不得采用局部土垫层处理地基。
　　（2）整片垫层的平面处理范围，每边超出建筑物外墙基础外缘的宽度，不应小于垫层的厚度，即并不应小于2m。
　　（3）在地下水位不可能上升的自重湿陷性黄土场地，当未消除地基的全部湿陷量时，对地基受水浸湿可能性大或有严格防水要求的建筑物，采用整片土垫层处理地基较为适宜。但地下水位有可能上升的自重湿陷性黄土场地，应考虑水位上升后，对下部未处理的湿陷性土层引起湿陷的可能性。
　　整片垫层施工，应先将需处理的湿陷性黄土挖出，然后用黄土或其他粘性土作土料，经过筛后，在最优含水量状态下，分层回填夯实至设计标高。灰土垫层的灰与土体积配合比，宜选2：8或3：7。垫层每层虚铺厚度约为30cm，采用大吨位的压路机碾压，使垫层质量满足设计要求。
　　整片土垫层质量控制的关键是垫层质量的好坏。以现场跟踪检测试验为主，每层每100m2抽检3处。与室内试验定的最优含水量，最大干密度进行比较控制，确定压实系数是否达到设计要求。
　　4.2CFG桩复合地基
　　CFG桩复合地基粘结强度桩是复合地基的代表，目前多用于高层和超高层建筑中。CFG桩是水泥粉煤灰碎石桩的简称（即cementfIying-ashgravelpile）。它是由水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂加水拌和形成的高粘结强度桩，和桩间士、褥垫层一起形成复合地基。CFG桩复合地基通过褥垫层与基础连接，无论桩端落在一般土层还是坚硬土层，均可保证桩间土始终参与工作。由于桩体的强度和模量比桩间土大，在荷载作用下，桩顶应力比桩间士表面应力大。桩可将承受的荷载向较深的土层中传递并相应减少了桩间土承担的荷载。这样，由于桩的作用使复合地基承载力提高，变形减小，再加上CFG桩不配筋，桩体利用工业废料粉煤灰作为掺和料，大大降低了工程造价，故在我市最为常用。
　　在施工过程中，具体施工措施如下:
　　1、挖干硬土层困难是，可向孔中适量加水，将土浸湿、化软，以提高挖孔效率；
　　2、挖软土时，可向孔中投入干土或石灰；
　　3、挖含有砖瓦、石块的杂填土时，可在铲具刃口内侧均匀立焊6-8块小钢板，以利将土兜住提出；
　　4、挖孔过程中发现偏斜时，可降低铲具的提升高度，反复修孔，逐步纠正；可再偏斜一边紧靠土壁插入ф25-50mm钢管强行纠正；
　　5、施工过程中应认真填写施工记录，灌注混凝土要求每日留取试块1组。
　　CFG桩的质量检验
　　1、按设计文件要求，CFG桩检验应在强度满足桩身强度满足试验荷载，并宜在施工结束28天后进行。试验数量为总桩数的0.5-1%，且单位工程的试验数量不应少于3点。
　　2、强度达到后报有关部门进行试桩钻取芯样检测，检查桩身混凝土密实度、强度和桩身垂直度。
　　结语
　　上述两种湿陷性黄土地基的处理方法，近年来在我市被广泛使用，都取得了良好的效果。湿陷性黄土地基处理方法的选择，应区分不同的地区、不同的地基土质和不同的结构物，经过现场取样，以试验数据进行分析，判定属于自重湿陷性黄土还是非自重湿陷性黄土，以及湿陷性黄土层的厚度、湿陷等级、类别等重要地质参数，通过经济分析比较，综合考虑工艺环境、工期等诸多方面的因素。最终选择一个合适的处理方法，做到安全适用、技术先进、经济合理、确保质量、保护环境，而过分强调眼前利益，给今后的工程使用却留下了质量隐患，就得不偿失了。
　　参考文献
　　1《湿陷性黄土地区建筑规范》（GB50025-2004）；
　　2《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）；
　　3《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2002）；
　　4《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2008）；
　　5《建筑地基基础工程施工质量验收规范》（GB50202-2002）。

《孝义湿陷性黄土的工程特征及常用的地基处理方法》

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