中國石化河南石油工程設(shè)計(jì)有限公司

紅河油田濕陷性黃土的地基處理

黃錦珍中國石化河南石油工程設(shè)計(jì)有限公司

根據(jù)建筑物的結(jié)構(gòu)、荷載、規(guī)模等特點(diǎn)以及地區(qū)建筑經(jīng)驗(yàn)分析比較，對乙類建筑物建議采用灰土擠密樁整片處理，處理厚度需達(dá)到地面以下14.70m，工程實(shí)踐證明，復(fù)合地基承載力特征值可達(dá)200 kPa。對于丙類建筑可采用灰土擠密樁法進(jìn)行處理，樁頂標(biāo)高以上應(yīng)設(shè)置300～500mm厚的灰土墊層，壓實(shí)系數(shù)不應(yīng)小于0.95。根據(jù)地基土特性和建筑物特點(diǎn)，從技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、適用的角度，對地基處理方法進(jìn)行對比分析研究，最終得出結(jié)論，灰土擠密樁法和墊層法較為適宜。

紅河油田；濕陷性黃土；地基處理；樁基礎(chǔ)；灰土擠密樁法；墊層法

紅河油田特定的地理位置及氣候條件，形成了較厚的濕陷性黃土，主要為自重濕陷性黃土，在上覆土自重壓力作用下，受水浸濕后結(jié)構(gòu)迅速破壞而發(fā)生顯著附加下沉，致使建筑物發(fā)生嚴(yán)重變形，破壞性極大，危害嚴(yán)重。紅河油田天然地基不能保證建筑物的安全與正常使用，應(yīng)進(jìn)行地基的加固處理，改變其物理力學(xué)性質(zhì)或換填性能穩(wěn)定、強(qiáng)度較高的材料，消除濕陷性，提高承載力，使變形和強(qiáng)度均滿足設(shè)計(jì)要求。地基處理應(yīng)根據(jù)以下特點(diǎn)進(jìn)行處理：①黃土的濕陷類型、濕陷等級、承載能力、壓縮性、均勻性等土質(zhì)條件；②建筑物的重要性、結(jié)構(gòu)荷載、地基浸水的可能性，對不均勻沉降的適應(yīng)能力和要求；③根據(jù)當(dāng)?shù)氐氖┕l件、施工經(jīng)驗(yàn)選擇不同的地基處理方法。

1 土(灰土)墊層法

將基底下需處理的濕陷性黃土挖去，用基坑內(nèi)的黃土或灰土（體積比2∶8或3∶7）在最優(yōu)含水量狀態(tài)下分層回填夯（壓）實(shí)至設(shè)計(jì)標(biāo)高。當(dāng)以消除濕陷性為目的時(shí)，宜采用土墊層，同時(shí)要求提高土的承載力，宜采用灰土墊層。

墊層法有利于土中應(yīng)力的擴(kuò)散，增強(qiáng)地基的穩(wěn)定性，阻止基底下土側(cè)向擠出，從而減小或消除地基的濕陷變形，防止水從室內(nèi)外滲入地基，保護(hù)整個(gè)建筑物范圍內(nèi)下部未經(jīng)處理的濕陷性黃土層不致受水浸濕，具有隔水效果。平面上分局部和整片處理兩種，如果基礎(chǔ)寬度較大，地基受水浸濕的可能性也較大，需要全部消除地基的濕陷性，宜采用整片灰土墊層。整片墊層超出外墻基礎(chǔ)外緣寬度不應(yīng)小于其厚度的一半，并不得小于2m，如寬度太小，地基受水浸濕后不能有效地防止土的側(cè)向擠出，濕陷變形仍然較大。

墊層質(zhì)量由壓實(shí)系數(shù)控制，墊層厚度小于等于3m時(shí)，壓實(shí)系數(shù)不應(yīng)小于0.95；墊層厚度大于3m時(shí)，超過3m的部分壓實(shí)系數(shù)不應(yīng)小于0.97。實(shí)踐證明，施工質(zhì)量符合工程要求，可降低土的滲透性，消除基礎(chǔ)底面下1～3m土層的濕陷性，減少地基壓縮性，提高地基承載力。經(jīng)土(灰土)墊層處理后的地基，尚應(yīng)采取結(jié)構(gòu)措施和檢漏防水措施。

2 灰土（土）擠密樁法

灰土（土）擠密樁適用于加固地下水以上的濕陷性黃土地基。利用沖擊、沉管、夯擴(kuò)或爆擴(kuò)等方法，在土中成樁孔，然后填入素土（或灰土）分層夯實(shí)而成。在成孔和夯實(shí)過程中，原處于樁孔部位的土全部擠入周圍土層中，使樁周一定范圍內(nèi)的土得到擠密，從而消除土的濕陷性并提高承載力。

灰土（土）擠密樁是一種柔性樁，上部荷載由樁和樁間土共同承擔(dān)，形成復(fù)合地基。通過樁往下傳遞時(shí)應(yīng)力要擴(kuò)散，而且比天然地基擴(kuò)散得更快，在加固深度以下，附加應(yīng)力將大大減少?；彝粒ㄍ粒D密樁的加固處理效果與樁距、處理的土層厚度和寬度有關(guān)。當(dāng)處理寬度不足時(shí)，可能使基礎(chǔ)產(chǎn)生較大的下沉，甚至喪失穩(wěn)定性。局部處理時(shí)，在自重濕陷性黃土場地，如要求加固后地基土的濕陷性完全消除，則處理寬度要超過基礎(chǔ)寬度兩邊各0.75倍，不小于1m。當(dāng)整片處理時(shí)，每邊超出建筑物外墻基礎(chǔ)外緣的寬度，宜大于處理厚度的一半，且不應(yīng)小于2m，處理厚度一般為3～15m。

灰土（土）擠密樁質(zhì)量由樁間土的擠密系數(shù)控制，對甲、乙類建筑物不宜小于0.88，對其他建筑物不宜小于0.84。當(dāng)利用擠密樁處理時(shí)，在基底下宜設(shè)置0.5 m厚的灰土（土）墊層。根據(jù)施工經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)樁身灰土壓實(shí)系數(shù)不小于0.97，樁間土的平均擠密系數(shù)不小于0.93。樁頂標(biāo)高以上灰土墊層小于3.0m時(shí)，壓實(shí)系數(shù)不小于0.95；大于3.0m時(shí)，其超過3.0m的部分壓實(shí)系數(shù)不小于0.97，復(fù)合地基承載力特征值可達(dá)200 kPa。

施工時(shí)應(yīng)注意施工順序，局部處理時(shí)宜從外向里，整片處理時(shí)隔排跳打?？椎讘?yīng)夯實(shí)，當(dāng)?shù)鼗恋暮俊?4%，飽和度＞65%時(shí)不宜打孔。紅河油田地基土含水量為16.24%～19.31%，飽和度為46.3%～63.02%，故較為適用。

3 樁基礎(chǔ)

當(dāng)?shù)鼗幚聿荒軡M足設(shè)計(jì)要求，或?qū)φw傾斜有嚴(yán)格要求，或主要受水平力和上拔力作用的建筑宜采用樁基礎(chǔ)。在自重濕陷性黃土場地，樁應(yīng)穿透濕陷性黃土層，樁底端支承在可靠的持力層中，地基受水浸濕后能保證建筑物的安全。

樁基礎(chǔ)一般采用打入樁、靜壓樁、鉆孔或人工挖孔灌注樁以及沉管灌注樁等，使用較多的為鉆孔（或人工挖孔）灌注樁、靜壓樁以及沉管灌注樁。

場地地基土古土壤層底部含有鈣質(zhì)結(jié)核，若采用預(yù)制樁時(shí)，可能會發(fā)生沉樁困難，故不宜選用。建議采用鉆孔灌注樁，樁端穿透濕陷性黃土層，進(jìn)入古土壤或離石黃土層。

工程實(shí)踐證明，自重濕陷性黃土地基中，樁基多出現(xiàn)負(fù)摩擦力，負(fù)摩擦力就是浸水后，土的下沉速率大于樁的下沉速率，土對樁側(cè)表面產(chǎn)生向下作用的摩擦力。單樁豎向承載力計(jì)算時(shí)應(yīng)考慮樁側(cè)的負(fù)摩擦力影響。樁基施工工藝復(fù)雜，處理費(fèi)用較高，一般建筑物不宜采用。

4 結(jié)論及建議

紅河油田建筑物少部分屬乙類建筑，主要為丙類建筑，部分屬丁類建筑。根據(jù)建筑物的結(jié)構(gòu)、荷載、規(guī)模等特點(diǎn)以及地區(qū)建筑經(jīng)驗(yàn)分析比較，對乙類建筑物建議采用灰土擠密樁整片處理，處理厚度需達(dá)到地面以下14.70m，工程實(shí)踐證明，復(fù)合地基承載力特征值可達(dá)200 kPa。

對于丙類建筑可采用灰土擠密樁法進(jìn)行處理，樁頂標(biāo)高以上應(yīng)設(shè)置300～500mm厚的灰土墊層，壓實(shí)系數(shù)不應(yīng)小于0.95。樁體的壓實(shí)系數(shù)不應(yīng)小于0.97?；彝翑D密樁達(dá)到地面以下9.70m，即可滿足下部未處理土層的剩余濕陷量不大于200 mm的要求。對于丁類建筑物建議采用灰土墊層法，當(dāng)壓實(shí)系數(shù)不小于0.97時(shí)，換填厚度1.00～3.00m，灰土墊層的承載力特征值可達(dá)200 kPa。經(jīng)灰土墊層處理地基后，尚應(yīng)采取結(jié)構(gòu)措施和基本防水措施；也可不進(jìn)行地基處理，但應(yīng)采取結(jié)構(gòu)措施和檢漏防水措施。

根據(jù)地基土特性和建筑物特點(diǎn)，從技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、適用的角度，對地基處理方法進(jìn)行對比分析研究，最終得出繩索論，灰土擠密樁法和墊層法較為適宜。

（欄目主持 焦曉梅）

10.3969/j.issn.1006-6896.2015.1.050