夯實水泥土樁處理濕陷性黃土地基的應(yīng)用研究

1、夯實水泥土樁處理濕陷性黃土地基的應(yīng)用研究摘要：結(jié)合夯實水泥土樁法處理濕陷性黃土地基的工程實例，對夯實水泥土樁法的加固機理、設(shè)計、施工工藝、處理效果進行了分折、探討。并參考類似工程，探討了夯實水泥土樁法的適用條件。關(guān)鍵詞：濕陷性黃土；夯實水泥土樁法；復合地基；承載力1.概述 濕陷性黃土在我國分布較廣。大部分分布在在黃河中游地區(qū)，除河流溝谷切割地段和突出的高山外，濕陷性黃土幾乎遍布本地區(qū)的整個范圍，而積達27萬平方公里。濕陷性黃土粒度成分以粉土顆粒為主，含量60%以上?？紫侗容^大，結(jié)構(gòu)松散，具有肉眼可以看見的豎向針狀圓孔，天然剖面上垂直節(jié)理發(fā)育，富含碳酸鈣鹽類。最重要的是在一定壓力下受水浸濕后結(jié)構(gòu)

2、迅速破壞而發(fā)生顯著附加下沉即濕陷性，其對黃土地區(qū)工程的穩(wěn)定帶來潛在的危害。研究合理合適的濕陷性黃土地基處理方法十分重要。 濕陷性黃土地基處理方法有重錘表層夯實、強夯、墊層、擠密樁、熱處理、預(yù)浸水、水下爆破、化學加固和樁基礎(chǔ)等。吳燕開等1采用強夯法、灰土擠密樁法以及沖擊碾壓法三種方法處理西湟一級公路濕陷性黃土，對并濕陷性黃土處理前、后的靜力觸探與室內(nèi)土工試驗資料以及處理效果進行對比、分析。陳莉等2、彭洪等3分析了灰土擠密樁施工、夯填工藝、擠密特征及處理效果。馮宇4、李增華5研究了強夯法加固濕陷性黃土地基施工方法，并對強夯理論和設(shè)計方法進行了研究和探討。因此，濕陷性黃土地基處理應(yīng)根據(jù)場地的濕陷類型

3、、沉陷等級和工程要求，通過技術(shù)經(jīng)濟綜合比較、因地制宜地選取地基處理方法，并對處理效果進行檢驗?，F(xiàn)結(jié)合山西運城深國投商業(yè)中心夯實水泥土樁法處理濕陷性黃土地基實例，對夯實水泥土樁設(shè)計、施工、夯填工藝、處理效果分析研究。 2.工程概況 運城深國投商業(yè)中心位于山西省運城市學苑路與河東東街交叉口東北處。平面尺寸144.5mx79.3m，地面以上3層，地下1層，框架結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)埋深3.0m。 3.工程地質(zhì)條件 地基土為第四系上更新統(tǒng)湖積、沖積的粉土、粉質(zhì)粘土及鹽漬土等。自上而下可劃分為8層： 粉土（Q4al+l） 包含植物根基、碎石子等，局部為混凝土地板，層厚0.31.0m,局部為5.9m。 粉土（Q4al

4、+l） 褐黃色，稍濕，中密，搖震反應(yīng)中等，干強度低，韌性低，無光澤，偶見蝸牛碎片、少量鈣質(zhì)結(jié)核、夾白色條紋等。具濕陷性及中等壓縮性。標貫實測擊數(shù)7.010.0擊，層厚為0.52.7m,層底深度1.28.0m, 層底高程94.4798.88m。承載力特征值130KPa。 鹽漬土（Q4al+l） 淺黃淺灰色，稍濕，稍密，搖震反應(yīng)中等，干強度低，韌性低，無光澤。含大量白色晶體、少量芒硝、少量蟲孔等，粘粒含量高。具濕陷性及中等壓縮性。標貫實測擊數(shù)5.017.0擊，層厚為1.04.5m,層底深度4.06.5m, 層底高程93.5495.63m。承載力特征值115KPa。 鹽漬土(Q4al+l) 淺黃色，

5、稍濕濕，稍密，搖震反應(yīng)中等，干強度低，韌性低，無光澤。含大量白色晶體、少量芒硝、少量蟲孔等，粘粒含量高。標貫實測擊數(shù)5.014.0擊，層厚為5.87.2m,層底深度10.014.0m, 層底高程87.3489.14m。承載力特征值120KPa。 粉土（Q3al+l） 褐黃色，稍濕至濕，搖震反應(yīng)中等，干強度低，韌性低，無光澤，含黑色斑點、砂及云母等。具中等壓縮性。標貫實測擊數(shù)7.017.0擊，層厚為7.27.6m,層底深度15.515.6m, 層底高程84.1684.28m。承載力特征值135KPa。 粉質(zhì)粘土（Q3al+l） 淺黃淺灰色，軟塑流塑，無搖震反應(yīng)，干強度中等，韌性中等，稍有光澤，含

6、黑色斑點、少量粉細沙等，局部有黑色條紋。中等壓縮性。標貫實測擊數(shù)4.017.0. 層厚為2.39.3m,層底深度18.024.8m, 層底高程74.9882.13m。承載力特征值120KPa。 粉土（Q4al+l） 褐黃色，濕，中密，搖震反應(yīng)中等，干強度低，韌性低，無光澤，含少量粉細沙、云母碎片、鈣質(zhì)結(jié)核等。具中等壓縮性。標貫實測擊數(shù)12.027.0. 層厚為0.55.0m,層底深度25.029.0m, 層底高程70.9375.91m。承載力特征值150KPa. 粉土（Q4al+l） 褐黃色青灰色，濕，密實，搖震反應(yīng)中等，干強度低，韌性低，無光澤，含少量鈣質(zhì)結(jié)核及云母等。具中等壓縮性。標貫實測

7、擊數(shù)24.025.0擊，本層未穿透，揭露的最大厚度2.5m。承載力特征值175KPa。 場地東部為自重濕陷性場地，地基濕陷性等級為III級外，其余為非自重濕陷性黃土場地，地基濕陷性等級均為II級。濕陷性土層深度為9.5m。 地下水位在自然地坪下14.216.1m，若以高程計為84.4384.96m。地下水類型為潛水。近年來地下水位變化幅度約為1.01.5m。 場地的抗震設(shè)防烈度為7度，設(shè)計基本地震加速度值為0.15g。抗震設(shè)防類別為丙類。 4.夯實水泥土樁法地基處理 該場地為自重、非自重濕陷性場地，地基濕陷性等級為II、III級。擬建建筑物為丙類建筑物，依照濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范（GB5002

8、5-2004），應(yīng)消除地基上部分濕陷量?？紤]建筑物的荷載特征。依據(jù)當?shù)亟?jīng)驗、并結(jié)合場地地基現(xiàn)狀，選用夯實水泥灰土樁法處理地基。 4.1夯實水泥土樁法加固地基原理 夯實水泥土樁法利用機械成孔或人工挖孔，然后將水泥和土按設(shè)計的比例拌和均勻，在孔內(nèi)夯實至設(shè)計要求的密實度而形成的加固體與樁間土組成復合地基的地基處理方法。 夯實水泥土樁通過夯實過程中對樁間土的擠密和加固體填料的夯實兩個方面共同作用，有效消除黃土的濕陷性并使地基強度得到顯著提高。 4.2夯實水泥土樁法設(shè)計 1）樁長 樁長7.10m。 2）樁孔直徑、樁距及布樁型式 樁徑550mm，樁間距1.2m，正三角形布設(shè)?？倶稊?shù)10633根。 3）樁體

9、及樁間土擠密要求 樁體材料為水泥土混合料，水泥摻量18%。樁體水泥土壓實系數(shù)0.96，樁間土平均擠密系數(shù)0.93。 4）墊層 夯實水泥土的變形模量遠大于土的變形模量，為了調(diào)整基底壓力分布，設(shè)置厚300mm的褥墊層。褥墊層材料中砂。 4）地基處理目標 消除地基土的濕陷量，復合地基承載力315Kpa。 4.3夯實水泥土樁法施工 1）施工工藝 清理平整現(xiàn)場測量放線布置樁位沖擴成孔成孔檢測分層填料、夯實成樁檢測。 2）質(zhì)量控制 成孔：成孔過程中保證鉆機就位水平，錘擊過程樁孔垂直度偏差小于1.5%H(樁長) 。 拌料：土料有機質(zhì)含量小于5%，水泥選用32.5復合硅酸鹽水泥，鋁酸三鈣含量不大于5%。精確控

10、制拌合料的含水量及水泥摻量。 填料、夯實、成樁：孔內(nèi)填料前首先將孔底夯實、夯平，夯實次數(shù)不少于4次。分層填料，每層填料虛鋪厚度700mm；落錘重1T，提升高度不小于4.0m，每層夯擊次數(shù)1012錘，夯實厚度1045cm。 施工要點：成孔過程應(yīng)遵循先外后里的原則，隔行隔排間隔兩孔跳打。夯實系數(shù)不小于0.96，樁間土擠密系數(shù)不小于0.93。樁孔深度偏差值在0+50mm范圍以內(nèi)；樁孔直徑偏差不小于-20mm；樁位偏差不大于22cm。當日抽樣檢測樁孔數(shù)量不小于當天施工總樁數(shù)的2%。 4.4處理效果 地基處理完成15日后對夯實水泥土樁處理效果分別進行了7根單樁靜載試驗和7根復合地基靜載試驗，確定單樁及復

11、合地基豎向承載力特征值是否滿足設(shè)計要求。并開挖9個探井，檢測地基土濕陷性消除情況。 圖1為7根單樁靜載荷實驗結(jié)果，圖2為7根 圖1 單樁靜載Q-S曲線 復合地基靜載荷實驗結(jié)果?？梢钥闯鰺o論是單樁還是復合地基的承載力特征值均大于315KPa，復合地基承載力顯著增加。滿足工程要求。 圖2復合地基靜載Q-S曲線 表1列出了夯實水泥土樁處理前后相應(yīng)位置兩 個探井地基土的部分物理、力學指標。處理后地基土的天然孔隙比得到明顯改善，孔隙比平均減少18%，最小的也減少達15%；干密度增加，平均提高10%，最小的也提高達8%；壓縮性顯著減小，平均減小高達57%，最小的也減少達18%；復合地基土的濕陷系數(shù)均小于0

12、.015，部分土體的濕陷系數(shù)甚至為0.001，全部消除了地基土的濕陷性。達到了工程預(yù)期效果。 表1 夯實水泥土樁處理前后地基土的部分物理、力學指標 5.結(jié)論 采取夯實水泥土樁處理地基方法可以有效消除或減小黃土的濕陷性，處理后的復合地基強度和抗變形能力得到明顯提高。從本工程看，地基承載力提高了近2倍，孔隙比平均減少18%，干密度平均提高10%，壓縮性顯著減小，平均減小高達57%，全部消除黃土濕陷性。結(jié)合類似工程的經(jīng)驗得出：夯實水泥土樁地基處理方法適應(yīng)于處理地下水位以上的粉土、粘性土、素填土。施工工藝簡單，質(zhì)量易于控制，造價低，經(jīng)濟、社會、環(huán)境效益明顯。適用性強，有極大發(fā)展?jié)摿Α?參考文獻 【1】 吳燕開，邱勇，李永利。西湟一級公路濕陷性黃土處理探討。公路交通科技，2004，21（4）：2832 【2】 陳莉，