三七灰土在处理湿陷性黄土地基中的应用

成智文

(山西晋城煤业集团勘察设计院有限公司,山西 晋城 048006)

1 引言

湿陷性黄土是一种非饱和的欠压密土,在天然湿度下,其压缩性较低,强度较高,但遇水浸湿时,其内部结构破坏,强度降低,在压力作用下,引起湿陷变形,对建筑物具有极大危害。湿陷性黄土作为建筑物的持力层,湿陷变形将给建筑物带来不同程度的危害：沉降、倾斜。因此需对湿陷性黄土地基进行处理,来削除或部分消除其湿陷性。

本文结合工程实例,分析探讨三七灰土的设计、施工及检测要点,为同类工程提供参考。

2 工程地质条件

某煤矿综合处理车间为砼框架结构,呈10.7×40.0m的矩形,地上一层,高度4.05m,局部地下一层,为水池及泵房,高度-4.50m,地基承载力要求≥150kPa。

该工程位于沁水块凹的南端,地形以构造剥蚀中低山为主,切割较严重,地表新黄土广泛分布,地基土大部分具有湿陷性。

根据勘察资料,场地内各岩土层呈层状产出,自上而下分3层：①-素填土：层厚0.5～2.3m,黄褐色,稍湿,稍密,成分以粉质黏土为主；②-湿陷性粉质黏土：层厚5.2～6.7m,黄褐色,可塑,含少量菌丝,具湿陷性,承载力110kPa；③-粉质黏土：揭露层厚7.5～12.8m,红褐色,硬塑,含少量铁锰结核,承载力210kPa。

3 三七灰土设计及施工

3.1 三七灰土设计

(1)设计依据及原理。根据设计及勘察资料：综合处理车间为乙类建筑,场地为Ⅱ级自重湿陷性场地,按《湿陷性黄土地区建筑规范》GB50025-2004第6.1.4条规定：在自重湿陷性场地,最小处理厚度≥湿陷性土层深度的2/3,且下部未处理湿陷性黄土层的剩余湿陷量≤150mm。本次拟选取三七灰土对综合处理车间地基进行整片处理[1]。

三七灰土是用人工或机械拌和的三七灰土自下而上分层回填、分层夯实而成,并可根据工程需要进行局部换填或整片换填。该种地基处理方法是一种浅层处理湿陷性黄土地基的传统方法,在工程建设中使用较广泛,具有施工设备简单、施工速度快等特点,处理厚度一般为1～3m,可达到如下目的：①消除地基的部分湿陷量,减小湿陷性黄土层的厚度和地基的总湿陷量；②降低地基的压缩性,提高其承载力；③基础上的荷载通过垫层扩散,可减小其下卧层顶面的附加压力。

(2)垫层参数。根据设计及勘察资料,结合《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011、《湿陷性黄土地区建筑规范》GB50025-2004等的相关规定,经计算得本次三七灰土厚度为1.80m,垫层应宽出基础底边缘不小于2.0m,即地基处理范围为14.7×44.0m。三七灰土压实系数≥0.95,处理后地基承载力≥150kPa[3]。

3.2 三七灰土施工工艺

(1)换填材料及要求：①换填材料采用三七灰土,其消石灰与土料的体积配合比为3∶7；②消石灰应选用新鲜的消石灰,其最大粒径≤5mm,有效CaO+MgO含量≥60%；③土料选用粉质黏土,有机质含量≤5%；土料应过筛,最大粒径≤15mm。土料含水量应控制在最优含水量±2%范围内；④灰土拌合均匀后,以手握能成团、轻轻一捏即散为原则,且应当日铺填夯压。

(2)垫层施工工艺：①按要求进行基槽开挖,并组织验槽；②三七灰土施工前,应对基底土层进行原土碾压；③换填垫层施工过程应严格按照相关规定执行；④三七灰土施工时,应分层铺填、分层碾压,并分层进行质量检验,在每层压实系数符合设计要求后铺填上层。分层虚铺厚度200～250mm,碾压密实后灰土压实系数控制在0.95左右,且3d内不得受水浸泡；⑤三七灰土施工完毕后,应进行质量检验。竣工验收应采用静载荷试验检验其承载力,且≥3个点；垫层验收合格后,方可进行基础施工。

4 质量检验

三七灰土施工完成后,按照《建筑地基处理技术规范》JGJ79-2012中的相关要求进行质量检验,主要包括压实系数、地基承载力等[2]。

经现场取样进行击实试验和实测压实系数,该三七灰土最大干密度为1.59g/cm3,最佳含水率为19.6%。实测压实系数范围0.96～0.98,平均压实系数0.9725。

该工程的地基承载力检验采用浅层平板载荷试验,承压板为正方形,边长1.0m,面积1.00m2,逐级等量加载,记录承压板沉降量。

3个试验点荷载加至最大加载压力300kPa时,均未达到极限荷载,且沉降总量均未超过规范要求,试验过程中数据没有出现异常,故承载力实测值均按最大加载的一半取值,即地基承载力实测值为180kPa。

5 结语

(1)在湿陷性黄土地区,采用三七灰土换填垫层法进行地基处理,可以有效消除地基湿陷性、提高地基承载力,减小沉降。

(2)初步设计时,需根据建筑类别、湿陷性黄土的类型及等级等因素综合确定三七灰土垫层参数及施工工艺,并应进行现场试验以优化参数。

(3)通过本工程实例可见,三七灰土的应用效果良好,是经济有效的地基处理方法,施工设备简单、进度快。如遇湿陷性黄土地基,在地形复杂、施工困难时,可因地制宜地采用三七灰土垫层法进行地基处理,既经济可行、又方便快捷。

[1]GB50025-2004 湿陷性黄土地区建筑规范[S]．

[2]JGJ79-2012 建筑地基处理技术规范[S]．

[3]GB50202-2002 建筑地基基础工程施工质量验收规范[S]．