曹 原 樊麗萍

西北地區(qū)的一些城市填埋場(chǎng)場(chǎng)地分布在黃土梁洼區(qū)和二、三級(jí)階地區(qū)。填土的厚度深淺不一,最厚可達(dá)20 m,其回填時(shí)間短,成分雜亂(含生活垃圾和建筑垃圾),結(jié)構(gòu)松散,土質(zhì)很不均勻,形成具有明顯不均勻特征的建筑地基。在這類場(chǎng)地上建造建筑物時(shí),軟弱地基的處理給建設(shè)方帶來許多困惑,不但增加建設(shè)方投資的費(fèi)用和施工周期,也影響了城市建設(shè)發(fā)展。因此,如何改良軟弱地基,選擇技術(shù)上安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理和施工可行的地基處理方法成為建設(shè)方和設(shè)計(jì)單位共同關(guān)注的問題。

1 常用地基處理方法

在黃土梁洼和高階地區(qū),濕陷性黃土厚度大,地下水位埋藏深,因此,填土坑的周邊或坑底下仍為濕陷性黃土。而在濕陷性黃土地區(qū),由于填土坑周邊的濕陷性黃土具有遇水濕陷的特性,錘擊碎石樁法,粉噴樁等地基處理方法在該地區(qū)應(yīng)用有其局限性。因此選擇地基處理方案時(shí),既要考慮到填土的處理,又必須兼顧消除填土坑周邊黃土的濕陷性,而且尚應(yīng)采取結(jié)構(gòu)措施和防水措施,即采取處理填土和濕陷性黃土與采取防水措施并舉的綜合措施。可用于上部為雜填土層下部為濕陷性黃土的場(chǎng)地的地基處理方法有換填墊層法、孔內(nèi)深層強(qiáng)夯法(DDC樁或 SDDC樁)、樁基礎(chǔ)等。本文通過總結(jié)幾個(gè)實(shí)例分析各種地基處理方法的優(yōu)缺點(diǎn)和適用性。

2 應(yīng)用實(shí)例

2.1 換填墊層法[2]

某建筑場(chǎng)地位于黃土梁洼區(qū)之黃土梁。地下水埋深大于21 m。場(chǎng)地中部為垃圾填埋場(chǎng),東部為取土坑。除取土坑和垃圾填埋場(chǎng)外,其余地段為濕陷性黃土,屬非自重(部分地段為自重)濕陷性黃土場(chǎng)地,Ⅱ級(jí)(中等)濕陷性黃土地基。

地基土主要特性為:①填土Qml4:黃褐色。含磚瓦塊,炭渣,生活垃圾等。結(jié)構(gòu)疏松,土質(zhì)不均,厚度0.3 m～11.5 m。②黃土狀土Qdl+pl4:褐黃～黃褐色。具中等～強(qiáng)烈濕陷性。土質(zhì)較均,硬可塑,高壓縮性。③黃土Qeol3:褐黃色。具中等濕陷性。堅(jiān)硬～硬塑,中壓縮性。④古土壤Qel3:棕紅色。具輕微濕陷性。堅(jiān)硬～硬塑,中壓縮性。⑤黃土Qeol2:褐黃色。輕微～中等濕陷性,硬可塑,中壓縮性。

由于場(chǎng)地內(nèi)的填土薄厚不一,地基部分地段仍為濕陷性黃土。根據(jù)GB 50025-2004設(shè)計(jì)地基處理范圍是距基礎(chǔ)邊緣外放2 m。在填土厚的地段,下部換填素土,上部為灰土,外放尺寸仍為2 m(見圖1)。

2003年竣工后發(fā)現(xiàn)建筑物(局部)地基和周邊的庭院、道路及管道等下沉變形,基礎(chǔ)與地基局部已脫離(尚未引起建筑物變形)。

根據(jù)場(chǎng)地地基及其周邊巖土的分布情況分析地表水(主要為施工用水和雨水),由于排水不暢,水聚集后沿填土(強(qiáng)透水層)側(cè)向下滲至②黃土狀土和③黃土,引起墊層下臥層濕陷性土層的濕陷變形,地基下沉,基礎(chǔ)局部懸空。

地基2 m以外的人工填土結(jié)構(gòu)疏松,為欠固結(jié)的濕陷性土,遇水濕陷下沉后導(dǎo)致擬建物前后庭院、路面及管道變形。

針對(duì)建筑物地基、庭院及路面的塌陷問題,結(jié)合本工程特點(diǎn),決定采用壓力灌漿法對(duì)建筑物地基以及周邊(外放尺寸以外5 m～7 m范圍內(nèi))的庭院及路面進(jìn)行大面積灌漿。壓力灌漿時(shí)孔位采用梅花形布樁,樁徑146 mm,樁間距800 mm,排距700 mm,樁長(zhǎng)7 m～11 m,樁端進(jìn)入③黃土層底部或④古土壤層1 m～2 m。灌漿范圍及樁孔的平面布置見圖2。

由此實(shí)例說明,換填墊層法施工速度快,質(zhì)量也容易控制,且對(duì)周邊環(huán)境影響小,換填后灰土墊層具有防水和隔水作用。但由于地基處理范圍以外的部分松散的雜填土易形成排水通道,從而引起下部濕陷性黃土的浸水濕陷。對(duì)于此類場(chǎng)地,在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)充分考慮到這種影響,采取相應(yīng)的防水措施,以免發(fā)生事故。

2.2 孔內(nèi)深層強(qiáng)夯法(DDC樁或SDDC樁)方案[3]

西安市東郊某小區(qū)6層住宅樓,磚混結(jié)構(gòu),鋼筋混凝土條形基礎(chǔ),基礎(chǔ)埋深2.3 m。根據(jù)巖土工程勘察報(bào)告,該場(chǎng)地主要地層情況見表1。地下水位深 12.10 m。

表1 場(chǎng)地地層情況

由于雜填土層不能做天然地基,故采用碴土樁法處理。設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)6.0 m,成孔直徑1.60 m,成樁直徑 2.0 m。按正三角形布置,樁間距3.50 m,排距3.03 m。施工采用15 t錘沖擊成孔,填料后夯擴(kuò)成樁,樁身填料為建筑垃圾,由磚塊、黏性土等混合物組成。樁頂預(yù)留厚度0.50 m的虛樁,在全部樁施工完后,整場(chǎng)進(jìn)行低能量滿夯,夯擊能1 000 kN·m。整平后鋪設(shè) 3∶7灰土墊層,厚度0.60 m。設(shè)計(jì)復(fù)合地基承載力特征值 fspk≥200 kPa。

采用碴土樁法處理雜填土層時(shí),要注意雜填土層在厚度、密實(shí)度、物質(zhì)組成等方面的均勻程度,當(dāng)差異大時(shí),要采取必要的措施或改用其他方法處理。由于碴土樁及雜填土透水性較強(qiáng),不利于防水,尤其樁間雜填土仍有遇水發(fā)生弱化的可能性,因此建議采取必要的結(jié)構(gòu)措施和防水處理措施。

在基底下局部分布的填土坑處理時(shí),對(duì)坑周的濕陷性黃土處理尚應(yīng)符合GB 50025-2004濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范之規(guī)定。對(duì)該類場(chǎng)地由于地基很不均勻,地基處理后仍存在不同程度的不均勻性,當(dāng)建筑物對(duì)地基土的變形要求嚴(yán)格時(shí),采用灰土墊層+孔內(nèi)深層強(qiáng)夯法(DDC工法或SDDC工法)處理地基,會(huì)取得更加理想的處理效果。

2.3 樁基礎(chǔ)[4]

當(dāng)深厚填土坑底為非濕陷性土層且填土分布范圍較大時(shí),宜采用樁基方案,樁端穿透填土層,可置于非濕陷土層上。樁基方案優(yōu)點(diǎn)是單樁承載力高,建筑物變形小,若能采用墻下或柱下的方案布樁與復(fù)合地基和換填法相比費(fèi)用更低。

如某工程位于西安市南郊黃土梁區(qū),擬建物為6層磚混結(jié)構(gòu),條形基礎(chǔ),基底平均壓力(標(biāo)準(zhǔn)組合)值Pk=180 kPa。擬建場(chǎng)地地下水埋藏深約32 m。

場(chǎng)地內(nèi)填土分布厚度大(5.4 m～13.1 m),平面上分布范圍約占擬建場(chǎng)地范圍的2/3;其下古土壤和黃土層為非濕陷土層,且工程特性良好,是理想的樁端持力層。場(chǎng)地西側(cè)古土壤層出露地表,屬非自重濕陷性黃土場(chǎng)地,Ⅱ級(jí)(中等)濕陷性黃土地基。場(chǎng)地巖土工程條件適合采用復(fù)合載體夯擴(kuò)樁處理濕陷性土和雜填土。設(shè)計(jì)樁徑500 mm,樁身混凝土強(qiáng)度等級(jí)C25,設(shè)計(jì)要求單樁豎向極限承載力不小于600 kN。

工程樁施工前的試樁在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行了載荷試驗(yàn)3處,在終止荷載600 kN壓力作用下,對(duì)應(yīng)的沉降量為3.369 mm～5.025 mm,3根樁的 Q—S曲線均呈緩變形,s—lg t曲線尾部未見明顯的下彎現(xiàn)象,單樁極限承載力最終取值為 Qu=600 kN,滿足設(shè)計(jì)要求。

2.4 應(yīng)注意的問題

在濕陷性黃土地區(qū)的地基處理,應(yīng)遵循“以地基處理為主,并采取防水措施和結(jié)構(gòu)措施的綜合措施”的原則,特別是防水措施尤為重要。除對(duì)基底下的填土進(jìn)行了換填處理外,尚應(yīng)對(duì)填土坑周邊的道路及管溝等采取防水措施,以防止地表水及管道水滲漏浸入坑底未換填的濕陷性土層而造成濕陷變形。

3 結(jié)語

1)濕陷性黃土地區(qū)雜填土處理方案的選擇,有別于其他地區(qū),既應(yīng)該考慮到處理填土,又要兼顧處理坑周邊和坑底濕陷性黃土。因此,首先在換填材料和孔內(nèi)填筑材料上禁止選用具有強(qiáng)透水性的散體材料。2)當(dāng)填土厚度不大時(shí),宜首選換填(灰土或素土)墊層法處理地基,且應(yīng)采取有效的防水或隔水措施,防止地表水和管道滲漏浸入坑底的濕陷性土層。3)對(duì)大厚度的濕陷性黃土場(chǎng)地的深厚的填土坑選擇擠密樁復(fù)合地基方案,或強(qiáng)夯法+擠密樁等復(fù)合型地基方案,樁體(孔內(nèi))應(yīng)夯填灰土。尤其是采用孔內(nèi)深層強(qiáng)夯法(DDC工法或SDDC工法)+灰土墊層法處理填土和濕陷性黃土,會(huì)取得較好的處理效果。4)對(duì)于坑底為非濕陷土層的填土坑,復(fù)合載體夯擴(kuò)樁比灌注樁在提高端承力方面具有明顯的優(yōu)勢(shì)。若采用墻下或柱下布樁,更能顯示出比復(fù)合地基更好的處理效果和經(jīng)濟(jì)效益。

[1] 張鳳文,張賀滿.碎石樁法與強(qiáng)夯法聯(lián)合工藝處理軟土地基應(yīng)用研究[J].巖土工程技術(shù),2001(2):9.

[2] 馮宇輝.碴土樁在雜填土層地基處理中的應(yīng)用[J].土工基礎(chǔ),2008(2):20-23.

[3] GB 50025-2004,濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范[S].

[4] CECS 197∶2006,孔內(nèi)深層強(qiáng)夯法技術(shù)規(guī)程[S].