牛彥?。ǜ拭C省建筑科學(xué)研究院，甘肅蘭州　730050）

灰土擠密樁處理濕陷性黃土地基試驗(yàn)研究

牛彥俊
（甘肅省建筑科學(xué)研究院，甘肅蘭州730050）

本文通過(guò)工程實(shí)例，設(shè)計(jì)了試驗(yàn)方案，測(cè)量了石灰樁膨脹法加固濕陷性黃土?xí)r黃土的各項(xiàng)力學(xué)參數(shù)的變化以及進(jìn)行了評(píng)價(jià)。結(jié)果表明灰土樁擠密地基可以用來(lái)處理全部濕陷性土層，也可用于處理部分濕陷性土層，對(duì)用水量很大，地基大量浸水難于避免的建（構(gòu)）筑物，地基亦處理全部濕陷性土層，至少要消除極大部分的濕陷性，對(duì)濕陷性黃土地基用擠密地基解決濕陷問(wèn)題是主要的，只要濕陷問(wèn)題解決了，一般壓縮性，承載力和防水抗?jié)B也可以滿足。若將擠密地基做成防水抗?jié)B性能較好的墊層時(shí)，則應(yīng)適當(dāng)提高樁間土的密實(shí)度要求。場(chǎng)地土的含水量偏低，適當(dāng)?shù)脑鰸衲芴岣叩鼗幚淼男Ч?，由于本次試?yàn)場(chǎng)地存在砂石夾層，增濕深度受到限制，增濕灌水量不宜控制，使增濕后含水量增大不大明顯。但擠密后的效果均能滿足設(shè)計(jì)要求。

擠密樁擠密效果樁心距濕陷性黃土

地基處理是工程界及學(xué)術(shù)界日益受到重視的一門(mén)實(shí)用性很強(qiáng)的學(xué)科［1～3］，特別是灰土擠密樁法作為處理濕陷性黃土、素填土和雜填土等地基的有效方法之一，在西北黃土高原地帶及隴東地帶習(xí)以常用，并以能夠因地制宜，就地取材，保護(hù)環(huán)境，節(jié)約資源而在水利水電，公路橋梁，建筑工程等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)領(lǐng)域而著稱(chēng)，本文針對(duì)灰土擠密樁在消除大面積黃土的濕陷性及提高黃土地基的承載能力方面，以實(shí)際工程實(shí)例研究為出發(fā)點(diǎn)，通過(guò)大量室內(nèi)及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)得出灰土擠密樁在消除大面積黃土的濕陷性方面的各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)；并對(duì)其灰土擠密樁法處理濕陷性黃土地基提高其承載能力幅度方面做出了評(píng)價(jià)。

1　試驗(yàn)場(chǎng)地概述

蘭州西固某住宅樓地基處理擬采用灰土擠密樁法，設(shè)計(jì)要求全部消除地基的濕陷性，處理后地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值達(dá)到220kpa。根據(jù)整片擠密樁試驗(yàn)及場(chǎng)地補(bǔ)探。補(bǔ)探及室內(nèi)外試驗(yàn)共成樁32根，靜載荷試驗(yàn)6點(diǎn)次。挖探井10個(gè)，室內(nèi)常規(guī)試驗(yàn)113組，擊實(shí)試驗(yàn)3組，開(kāi)剖樁體3個(gè)，并進(jìn)行了數(shù)十組現(xiàn)場(chǎng)干密度試驗(yàn)。

圖1　土樁單樁樁周土擠密程度沿徑向變化規(guī)律

根據(jù)原勘察資料，場(chǎng)地地貌黃河南岸而集結(jié)地后緣，土層自上而下分別為：

（1）黃土狀粉土：談黃色～灰黃色，粉粒為主，具肉眼可見(jiàn)大孔隙。含白色鈣質(zhì)結(jié)核，局部含較大的卵石和大于200mm的漂石。層厚22～29.9m，一般在距地面13～15m以上般堅(jiān)硬～硬塑，以下軟塑～流塑。（2）卵石層：據(jù)典型的河流向沖擊地層特征，層面在南北方向變化很大，南部高，北部低，高程為1542.21～1548.28m 。地下水位埋藏深度距地面14.1～16.7m之間，水位高程1555.97～1555.13m。

2　擠密效果分析

2.1密實(shí)度擠密效果分析土樁單樁周土擠密程度沿徑向的變化規(guī)律，（根據(jù)30條實(shí)測(cè)曲線統(tǒng)計(jì)得來(lái)）如圖1所示，從圖上可以看出，樁周土被擠密的效果顯著，有明顯的規(guī)律性。

2.2壓縮性擠密效果分析

圖2（a）是單樁樁周土在天然濕度及飽水兩種狀態(tài)下的壓縮系數(shù)沿徑向的變化規(guī)律。從圖中可見(jiàn)，天然濕度狀態(tài)下，當(dāng)x＞1.5d時(shí)，α1-2基本上都大于0.5MPa-1，為高壓縮性土，當(dāng)x=（0.75～1.5）d時(shí)常屬中等壓縮性，當(dāng)x=（0.5～0.75）d時(shí)一般達(dá)到或接近低壓縮性。在飽水狀態(tài)下當(dāng)x＞1.5d時(shí)，α1-2都大于0.9MPa-1，當(dāng)x＜d時(shí)，常屬中，低壓縮性。從圖2（b）中還可以看出，當(dāng)D＞79%時(shí)，在天然濕度狀態(tài)下，可顯示出中壓縮性，甚至低壓縮性。D＞86%時(shí)，在飽水狀態(tài)下，也可顯示出中壓縮性，甚至低壓縮性，樁周某點(diǎn)土的壓縮系數(shù)將隨著該點(diǎn)到樁心距的增大而增大，其變化規(guī)律與單樁樁周土密實(shí)度的規(guī)律性相似。

2.3承載力擠密效果分析

實(shí)驗(yàn)采用慢速維持荷載法，即千斤頂加荷，標(biāo)準(zhǔn)測(cè)力計(jì)測(cè)定荷載，擠密樁施工機(jī)械作為反力裝置，百分表側(cè)讀沉降。加荷分級(jí)，沉降觀測(cè)時(shí)間及穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)等試驗(yàn)要點(diǎn)軍執(zhí)行《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50007-2013）附錄四有關(guān)規(guī)定。試驗(yàn)點(diǎn)Ja1，Ja2，Ja3位于三樁間，Jb1，Jb2，Jb3位于樁心，承壓板尺寸為2500cm2（50×50cm）。試驗(yàn)標(biāo)高為樁頂以下0.5m。試驗(yàn)點(diǎn)垂直加荷Q及相應(yīng)沉降S的試驗(yàn)紀(jì)錄，據(jù)此繪制的Q-S關(guān)系曲線見(jiàn)圖3和圖4。

可見(jiàn)個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)的Q-S曲線均呈緩慢變形或近似直線變化，無(wú)明顯的拐點(diǎn)。根據(jù)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50007-2013）及《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》（JGJ79-2012）的規(guī)定，可取S/b=0.01～0.015對(duì)應(yīng)的荷載作為地基承載力的基本值，這里取用S/b=0.012對(duì)應(yīng)荷載，三樁間承載力基本值可取用207kpa，樁心承載力基本值可取用443kpa。地基沒(méi)有進(jìn)行過(guò)處理的承載力一般在100kPa以?xún)?nèi)，而經(jīng)過(guò)處理的地基，承載力都有顯著提高，一般都增加了一倍以上。

3　結(jié)語(yǔ)

通過(guò)以上分析可以得到如下結(jié)論：

（1）擠密樁按樁徑400mm，間距1.0m的梅花形布設(shè)，復(fù)合地基的承載力標(biāo)準(zhǔn)值可取用240kpa，樁間土的濕陷性完全消除，各項(xiàng)物理力學(xué)性能指標(biāo)均有顯著提高，擠密系數(shù)≥0.90。（2）土樁擠密地基可以用來(lái)處理全部濕陷性土層，也可用于處理部分濕陷性土層。（3）對(duì)用水量很大，地基大量浸水難于避免的建（構(gòu)）筑物，地基亦處理全部濕陷性土層，至少要消除極大部分的濕陷性。（4）對(duì)濕陷性黃土地基用擠密地基解決濕陷問(wèn)題是主要的，只要濕陷問(wèn)題解決了，一般壓縮性，承載力和防水抗?jié)B也可以滿足。若將擠密地基做成防水抗?jié)B性能較好的墊層時(shí)，則應(yīng)適當(dāng)提高樁間土的密實(shí)度要求。（5）場(chǎng)地土的含水量偏低，適當(dāng)?shù)脑鰸衲芴岣叩鼗幚淼男Ч?，由于本次試?yàn)場(chǎng)地存在砂石夾層，增濕深度受到限制，增濕灌水量不宜控制，使增濕后含水量增大不大明顯。但擠密后的效果均能滿足設(shè)計(jì)要求。

［1］劉祖典.黃土力學(xué)與工程［M］.陜西科學(xué)技術(shù)出版社，1997.

［2］高國(guó)瑞.黃土顯微結(jié)構(gòu)分類(lèi)與濕陷性［J］.中國(guó)科學(xué)，1980（12）: 1203-1208.

圖2　自然狀態(tài)和飽水狀態(tài)下壓縮系數(shù)隨樁心距和擠密系數(shù)的變化關(guān)系曲線圖

圖3　三樁間土的Q～S 關(guān)系曲線

圖4　樁心的Q～S關(guān)系曲線