對黃土地基結(jié)構(gòu)基礎施工的方案探討

1、對黃土地基結(jié)構(gòu)基礎施工的方案探討摘要建築工程中，地基處理對上層建築是否牢固起著決定性的作用。黃土地區(qū)因其極易發(fā)生地質(zhì)活動的特性，其地基處理 更需要確定完善的基礎施工方案。文章主要以濕陷性黃土為例探 討黃土地基結(jié)構(gòu)基礎施工方案，供相關(guān)人員參考關(guān)鍵詞黃土地基；基礎施工；濕陷性黃土一、我國黃土地的分佈及其特性(-)我國黃土地的分佈情況黃土地基是一種常見的工程地基，世界各地所分佈的黃土地 基面積達1300萬km2，約占陸地總面積的9.3%。我國的黃土 總面積約為63.5萬km2，約占世界黃土分佈的4.9%。主要分佈 地域是：南起甘肅岷山、陝西秦嶺、河南熊耳山和伏牛山，北至 陝西白於山、河北燕山；西起祁

2、連山，東到太行山其中濕陷性黃土約占我國黃土面積的3/5 ,主要分佈於黃河中下遊。濕陷性土是在上覆土層自重應力作用下，或者在自重應 力和附加應力共同作用下，因浸水後土的結(jié)構(gòu)破壞而發(fā)生顯著附 加變形的土，屬於特殊土。我國的黃土多具有濕陷性。濕陷性黃 土分為自重濕陷性和非自重濕陷性黃土(二)黃土的特性由於黃土分佈地區(qū)的高大建築物越來越多，因此正確認識黃 土地的特性成為一個主要問題。從物理性質(zhì)來說，黃土的相對密度為2.65-2.75 ,平均密度是2.70 ;從力學性質(zhì)來說，黃土的壓碎強度為540kpa ,在荷載加至300kpa時，平均大孔隙比為0.032其變化范圍是0 0.28。相對下沉系數(shù)平均值為0

3、.021 ,粘聚力約為25.0kpa，內(nèi)摩擦角約為16%浸水後進行土樣試驗, 粘聚力約為10kpa ,內(nèi)摩擦角約為6。8。;從水理性質(zhì)來講,黃土具有易崩解性和濕陷性二、黃土地基結(jié)構(gòu)基礎施工方案探討濕陷性黃土面積約27萬km2 ,是我國的典型黃土，有兩個顯著特征：一是發(fā)生快，一般浸水三小時之內(nèi)就開始濕陷；二是 變形量大，常常是正常壓縮變形的幾倍，甚至幾十倍；一般的濕 陷事故在1-2天內(nèi)就可產(chǎn)生2030cm的變形量，這種快速、 變形劇烈的特性往往對建築物造成極大的破壞地基處理(foundation treatment)般是指用於改善支承建築物的地基(土或巖石)的承載能力或抗?jié)B能力所采取的工程技術(shù)

4、措施。即改善或加固地基的天然狀態(tài)，使之符合工程要求的技術(shù) 措施。我國的建築地基基礎設計規(guī)范(gbj7-89 )中明確規(guī)定：“軟弱地基系指主要由淤泥、淤泥質(zhì)土、沖填土、雜填土或 其它高壓縮性土層構(gòu)成的地基”。特殊土地基中包括濕陷性黃土 地基。以下筆者結(jié)合工程實踐經(jīng)驗對濕陷性黃土地基結(jié)構(gòu)基礎施 工方案進行探討(-)地基改善施工方法1 經(jīng)工程實踐檢驗，利用化學加固法改善地基取得瞭較好的效果?；瘜W加固法包括矽化加固法和城液加固法。矽化加固法的 加固機理是：矽化加固濕陷性黃土的物理化學過程，一方面基於 濃度不大的、粘滯度很小的矽酸錮溶液順利地滲入黃土孔隙中， 另一方面溶液與土的相互凝結(jié)，土起著凝結(jié)劑的作

5、用。城液加固 法在我國始於20世紀60年代，其加固機理是利用氫氧化錮溶 液加固濕陷性黃土地基。其加固原則為：氫氧化錮溶液註入黃土 後,首先與土中可溶性和交換性城土金屬陽離子發(fā)生置換反映, 反映結(jié)果使土顆粒表面生成城土金屬氫氧化物2預浸水法。預浸水法預浸水法一般適用於濕陷性黃土厚度大、濕陷性強烈的自重濕陷性黃土場地。由於浸水時場地周圍地 表下沉開裂，並容易造成“跑水”穿洞，影響建築物的安全，所以 空曠的新建地區(qū)較為適用。其方法是首先對濕陷性黃土場地大面 積浸水，使土體達到飽和，在自重應力作用下發(fā)生濕陷產(chǎn)生壓密， 以消除全部黃土層的自重濕陷性和深部土層的外荷濕陷性3墊層法。墊層法是先將基礎下的濕陷

6、性黃土一部分或全部挖除，然後用素土或灰土分層夯實做成墊層，以便消除地基的部 分或全部濕陷量，並可當僅要求消除基底下1-3m濕陷性黃土 的濕陷量時，宜采用局部或整片土墊層進行處理；當同時要求提 高墊層土的承載力或增強水穩(wěn)性時，宜采用局部或整片灰土墊層 進行處理墊層設計的原則是滿足建築物對地基變形及穩(wěn)定和經(jīng)濟合理 兩項要求。墊層的設計要點主要有:(1 )整片墊層的平面處理范圍，每邊超出建築物外墻基礎外緣的寬度，不應小於墊層的厚度, 並不應小於2m ;(2)局部土墊層的處理寬度超出基礎底邊的寬度較小，地基處理後，地面水及管道漏水仍可能從墊層側(cè)向滲入 下部未處理的濕陷性土層而引起濕陷，因此，設置局部墊

7、層不考 慮起防水、隔水作用，地基受水浸濕可能性大及有防滲要求的建 築物，不得采用局部土墊層處理地基;(3 )在地下水位不可能上升的自重濕陷性黃土場地，當未消除地基的全部濕陷量時，對地 基受水浸濕可能性大或有嚴格防水要求的建築物，采用整片土墊 層處理地基較為適宜。但地下水位有可能上升的自重濕陷性黃土 場地，應考慮水位上升後，對下部未處理的濕陷性土層引起濕陷 的可能性(二)地基加固處理方法換填墊層法。換填墊層法適用於建築物基礎持力層軟弱、不能滿足上部結(jié)構(gòu)荷載對地基要求的情況。具體操作為：先將基 礎下一定范圍內(nèi)的土層挖去，然後回填以強度較大的砂、碎石或 灰土等，並夯實至密實，分層夯實後作為地基的持力

8、層。這樣做 的主要作用是提高地基的承載力，並通過墊層的應力擴散作用, 減少墊層下天然土層所承受的附加壓力，減少基礎的沉降量墊層一般有三種：砂墊層、砂石墊層、灰土墊層。砂墊層和 砂石墊層是將基礎下面一定厚度的軟弱土層挖除，然後用強度較 大的砂或碎石等回填，並經(jīng)分層夯實至密實，作為地基的持力層。該墊層具有施工工藝簡單.工期短.造價低等優(yōu)點。適用於處理透水性強的軟弱黏性土地基，但不宜用於濕陷性黃土地基和不透 水的熟性土地基的加固，以免引起地基大量下沉，降低其承載力?；彝翂|層是將基礎底面下一定范圍內(nèi)的軟弱土層挖去，用按一定 體積比配合的石灰和黏性土拌和均勻後在最優(yōu)含水量情況下分 層回填夯實或壓實而成。

9、灰土墊層適合於地下水位較低，基槽經(jīng) 常處於較幹燥狀態(tài)下的一般黏性土地基的加固2振沖法。振沖法是以起重機吊起振沖器，啟動潛水電機帶動偏心塊使振沖器產(chǎn)生高頻振動，同時開啟水泵，通過噴嘴噴射 高壓水流在土中形成振沖孔，並在振動沖水過程中分批填以砂石 骨料，借振沖器的水平及垂直振動，振密填料，形成的砂石樁體 與原地基構(gòu)成復合地基，以提高地基的承載力和改善土體的排水 降壓通道，並對可能發(fā)生液化的砂土產(chǎn)生預振效應，防止液化, 減少地基的沉降和沉降差。使用振沖樁加固地基的優(yōu)點主要有: 節(jié)省材料、施工簡便、工期短、可因地制宜取材3擠密樁施工法。灰土擠密樁適用濕陷性黃土及其他含水率較大的軟弱地基等，處理深度可達

10、540m。其原理就是將土擠密以消除濕陷性。施工方法為：先按設計方案在基礎平面位置佈 置樁孔並成孔，然後在樁孔中分層填入素土或灰土等填充料，在 成孔和夯實填料的過程中，原來處於樁孔部位的土全部被擠入周土體。通過成孔或樁體夯實過程中的橫向擠壓作用，使樁間土 得以擠密，從而形成復合地基。要註意不能粗砂、石或其它透水性材料擠密樁的主要作用機理分為兩部分：一是機械打樁成孔橫向 加密土層，改善土體物理力學性能。在土中擠壓成孔時，樁孔內(nèi) 原有土被強制側(cè)向擠出，使樁周一定范圍內(nèi)土層受到擠壓，擾動 和重塑，使樁周土孔隙比減小，土中氣體溢出，從而增加土體密 實程度，降低土壓縮性，提高土體承載能力。土體擠密范圍，是

11、 從樁孔邊向四周減弱，孔壁邊土幹密度可接近或超過最大幹密 度，也就是說壓實系數(shù)可以接近或超過1.0 ,其擠密影響半徑通常為1.5-2d(d為擠密樁直徑)，漸次向外，幹密度逐漸減小， 直至土的天然幹密度，試驗證明沉管對土體擠密效果可以相互疊 加，樁距愈小，擠密效果愈顯著；二是灰土樁與樁間擠密土合成 復合地基。上部荷載通過它傳遞時，由於它們能互相適應變形， 因此能有效而均勻地擴散應力，地基應力擴散得很快，在加固深 度以下附加應力已大為衰減，無需堅實的下臥層4深層密實法。在深層密實法中多采取粉體噴射攪拌樁，簡稱粉噴樁。其施工程序是：放樁位-鉛機就位-調(diào)平-送風t鉛至 設計深度一送粉-提升攪拌一提升至

12、地平-停粉-復攪4 /3樁長提升至地平一停風-鉛機移動-重復循環(huán)施工中必須註意的事項主要有：(1 )開工前先打試驗樁，根據(jù)不同的地質(zhì)條件，合理選擇鉛機的檔位，確定噴粉機壓力和噴 粉量;(2)嚴格控制鉛孔深度，噴灰時間及?；視r間,確保粉噴 樁樁長，成樁應打入持力層50em ,嚴禁在末鉛至設計深度及未噴灰的情況下鉛機提升作業(yè)；(3 )定時檢查粉噴樁的成樁直徑及攪拌均勻程度，對使用的鉛頭必須隨時檢查，鉛頭磨損量不得大!1!於icm ;(4)噴灰機必須配有水泥計量裝置，施工中及時記錄水泥的瞬時噴人量和累計噴人量。若發(fā)現(xiàn)噴灰量不足應進行整樁復 打，復打的噴灰量仍不小於設計用量。若遇停電、機械故障等原 因中斷噴粉，在恢復噴粉時，其重疊孔段長度應大於1m : (5)樁身上部1/3樁長范圍內(nèi)，施工中應嚴格進行重復攪拌，使水泥 和土充分拌和，提高上部樁身強度，使之符合荷載的傳遞規(guī)律;(6)為防止水泥飛揚造成污染，當鉛頭提升到地面以下0.5m時，噴灰機應停止噴灰，並使鉛機迅速換檔下鉛，上部0.5m范圍內(nèi) 用人工回填粘土並壓實三、結(jié)束語黃土地基作為一種特殊土體的地基，在施工時我們必須充分 認識地基工程的特殊性，采取適當?shù)奶幚矸椒?，改善和加固地?性能，從而保證工程質(zhì)量。本文以濕陷性黃土地基為例介紹瞭黃