探析某工程湿陷性黄土地基处理方案比选

仇道健 汤慧卿 牛香玉

摘 要 湿陷性黄土因其遇水湿陷强度降低之故，对工程建设造成危害，在湿陷性黄土上建设工程，必须对其湿陷性进行科学评价，结合工程特点进行地基处理，才能确保工程安全。

关键词 湿陷性黄土;地基处理;灰土挤密桩;孔内强夯

前言

黄土占全球陆地总面积的9.3%，主要分布于中纬度干旱、半干旱地区。我国黄土分布面积约64万km2，主要分布在山西、陕西、甘肃的大部分地区，河南西部和宁夏、青海、河北的部分地区。此外，新疆维吾尔族自治区、内蒙古自治区和山东、辽宁、黑龙江等省的局部地区亦分布有湿陷性黄土。湿陷性黄土是一种非饱和的欠压密土，具有大孔和垂直节理，在天然湿度下，其压缩性较低，强度较高，但遇水浸湿时，土的强度显著降低，在附加压力或在附加压力与上覆土的自重压力下，引起的湿陷变形是一种下沉量大、下沉速度快的失稳性变形，对建筑物危害性大。因此，在湿陷性黄土地区进行建设，应根据湿陷性黄土的特点和工程要求，因地制宜，采取以地基处理为主的综合措施，防止地基受水浸湿引起湿陷对建筑物产生危害[1]。

一般地，湿陷性黄土地基处理方法有物理、化学、生物或综合的处理方法，具体有挖除换填、强夯挤密、预浸水、化学加固、防水、桩基穿透等方法。不同的处理方法有其自身优缺点和适用条件，在选择处理方法时要遵循经济、安全的原则，综合考慮工程地质条件、上部结构、周边环境等因素做出科学选择。

1工程概况

洛阳市某高层建筑物位于洛河二级阶地上，60.0m×16.0m，地上18层，地下1层，基底埋深-5.0m，框架结构，柱底最大轴力12000kN，安全等级为二级。

2工程地质条件

地基土共分9层，1层为素填土，主要为建筑垃圾，块径大小不一，结构疏松，厚度4m～6m，平均厚度5m，在场地范围内普遍存在，2层为全新统新近冲洪积（Q42al+pl）形成的黄土状粉土，3层为全新统冲洪积（Q41al+pl）黄土状粉质粘土，4～9层为第四系上更新统冲洪积（Q3al+pl）黄土状土、砂性土及碎石土，地层结构具典型二元结构。2～5层为湿陷性黄土，湿陷系数δs在0.015～0.0805之间，属Ⅱ级非自重湿陷性黄土场地，湿陷性土层的下限深度为6层顶面，平均湿陷深度约20m[2]。

地下水属孔隙潜水，埋藏深度20.0m～21.3m，赋存于7层底部及8、9层中，以大气降水和洛河补给为主，水位年变幅1m～3m。

3DDC法工作机理

DDC法是以强夯重锤对孔内深层填料，进行分层强夯或边填料边强夯的孔内深层作业，噪音小、公害小，在重量小、压强高的特制重锤（10～15t）作用下，能产生几千个kN·m/m2高压强的动能。由于桩锤直径小，在相同夯锤重和落距条件下，孔内深层强夯的单位面积夯击能量比强夯法大很多。施工时由深及浅，自下而上均匀加固地基，最深可达30m。DDC技术桩锤呈尖锥杆状或呈橄榄状，夯击时，对下层填料是深层动力夯、砸、压密，对上层新填料是动力夯、砸、劈裂和强制侧向挤压密实。通过桩锤的动力夯击在锤侧面上，产生极大的动态被动土压力，迫使土料向周边强制挤出，桩间土也被强力挤密加固。

采用DDC法加固的桩体，由于采用高能量的高压夯击和动态冲、砸、挤压的强力压实和挤密作用，不仅使桩体十分密实，受到很大夯击能后缓慢释放，不断对桩周土施加向挤压力，而桩周土受到的侧向强力挤密应力，成桩后慢释放，对桩体产生很大的侧向约束的“抱紧”作用，使桩体有刚、柔性桩的特点。对于分层地基或软硬不均土层，桩体施工挤密过程中，会形成串珠状体，有利于桩与桩侧土的密“咬合”，增大了侧壁摩阻力，使加固后的桩与桩间土成一个密实整体，处理后的复合地基不仅刚度均匀，而且承性状显著改善[3]。

4质量检测

（1）质量检测的方法。质量检测视加固目的不同而有所不同，以消除湿陷性为目的，可侧重挤密和消除湿陷性检测，以提高承载力为主可采用静载荷试验进行检测。

（2）检测内容。质量检测内容包括桩体检测、桩间土检测和复合地基检测三部分。

（3）桩体检测。①桩径检测。在各施工地段，随机抽检桩径，设计桩径450mm，但夯扩挤密作用下，实际桩径一般在500mm～550mm。②剖桩检测。在各施工地段，随机进行剖桩抽检，主要检测桩体的垂直度及桩体不同深度的干密度。抽检结果表明：桩体的垂直度基本满足规范要求，桩体干密度的最大值为2.05g/cm3，最小值为1.98g/cm3，平均干密度为2.01g/cm3。

③桩体压实系数检测。桩体压实系数检测采用深层小环刀及重型动力触探试验两种方法，均在施工过程中随机抽检。

环刀抽检结果表明：最小压实系数为0.97，最大压实系数为1.03，平均压实系数0.98，满足设计要求。

桩体重型动力触探试验是在夯填成桩后48小时内进行。根据试验实测动力触探试验锤击数（N63.5）和相应压实系数（Dr）绘制N63.5-Dr关系曲线图，确定“合格锤击数”标准来判定桩体的压实系数。当动力触探试验每10cm的锤击数不小于13击时，桩体的压实系数即达到0.97。经随机抽检，全部合格。

综合上述检测成果，桩体密实度较高、连续性好，桩身强度较均匀，满足设计要求。

（4）桩间土检测。桩间土挤密效果的检测，是在三角形布桩形心处（挤密效果最弱处）取原状样，以确定桩间土的各项物理力学性质指标。各检测区域均挖探井取样，一般沿深度每隔1.0m取一件试样，经统计将检测结果见表1。

分析检测结果可以看出，地基土的湿陷性全部消除，且湿陷起始压力均大于200kPa，桩间土的干密度较天然土有很大提高，平均挤密系数均大于0.9。

综合上述检测成果，桩间土挤密效果总体比较好，满足设计要求。

（5）复合地基检测。本次共进行了6组静载荷试验，其荷载——位移关系（p～s）曲线见图1（见文末）。

根据p～s曲线，按相对变形法取s/d=0.012判定复合地基承载力特征值均为352kPa。

综合上述检测结果，DDC渣土桩复合地基全部消除了地基湿陷性，承载力满足了设计要求，达到了预期的效果。

5结束语

在处理湿陷性黄土地基时，必须根据场地湿陷程度、湿陷等级、湿陷厚度等实际情况，结合建筑物上部结构特征和现场环境条件等综合判断，合理比选论证，选择经济安全科学的处理方案。

参考文献

[1] 湿陷性黄土地区建筑规范：GB50025-2004[S].北京：中国建筑工业出版社出版，2004.

[2] 孔内深层强夯技术规程，中国工程建设标准：CECS197：2006[S].北京：中国标准出版社，2006.

[3] 佚名.某高层建筑岩土工程勘察报告[ED/OL].https：//wenku.baidu.com/view/dd26ec65fc0a79563c1ec5da50e2524de418d092.html，2019-9-11.

作者简介

仇道健（1971-），男;职称：高级工程师，注册土木工程师（岩土），现就职单位：黄河勘测规划设计研究院有限公司，研究方向：岩土工程。