張旭東

（內(nèi)蒙古公路工程質(zhì)量監(jiān)督站，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010020）

1 引言

濕陷性黃土地基處理的方法很多，在不同的地區(qū)，根據(jù)不同的地基土質(zhì)和不同的結(jié)構(gòu)物，地基處理應(yīng)選用不同的處理方法。在勘察階段，經(jīng)過現(xiàn)場取樣，以試驗數(shù)據(jù)進行分析，判定屬于自重濕陷性黃土還是非自重濕陷性黃土，以及濕陷性黃土層的厚度、濕陷等級、類別后，通過經(jīng)濟分析比較，綜合考慮工藝環(huán)境、工期等諸多方面的因素。最后選擇一個最合適的地基處理方法，經(jīng)過優(yōu)化設(shè)計后，確保滿足處理后的地基具有足夠的承載力和變形條件的要求。所采用的有墊層法、強夯法、灰土樁擠密法、深層攪拌樁法、振沖碎石樁法等，但最常用的是強夯法，重夯法的夯錘質(zhì)量一般為2～3 t，落距一般為4～6 m，錘底靜壓力值不小于20 kPa；錘底直徑一般為1.2～1.4 m，地基土宜為最佳含水量。夯擊2～3遍，累計夯擊10～15次，對大面積基坑條形基槽及路基基底，可采用一夯挨一夯進行夯擊。對小面積的獨立基坑，可采用跳夯法夯擊，在同一夯位可連續(xù)夯擊2～3次。地基進行重夯施工，在同一夯位，最后兩擊的平均夯沉量宜為1～2 cm。文章重點介紹了打（沉）樁對周圍環(huán)境的影響及預防措施。

2 沖擊壓實法

沖擊壓實是利用多邊形（三邊或五邊形）壓實輪廓非圓曲線滾動時對地表施以揉壓→碾壓→沖擊的綜合作用，使土體從上部至下部深層隨著壓力波的傳遞得到密實。沖擊壓力機在壓實作業(yè)中，突破了傳統(tǒng)的碾壓方式，當其一角立于地面向前碾壓時，產(chǎn)生巨大的沖擊波。碾邊順序沖擊地面，使土體碾壓均勻密實。沖擊壓實機能以每秒沖擊壓實地面兩次的低波率高振幅沖擊壓實土體，并周期性沖擊地面，產(chǎn)生強烈的沖擊波向地下深層傳播，能顯著提高深層土體的密實度，增加分層壓實厚度和壓實影響深度。

3 沖擊壓實的施工要點

沖擊壓實技術(shù)應(yīng)用于濕陷性黃土地基淺層處理加固時，對于25 kJ三遍型沖擊壓實機，沖碾40～50遍為宜，其施工質(zhì)量控制以沖擊壓實機碾壓遍數(shù)為主，相應(yīng)檢查量測地面下沉量及沖壓前后0～120 cm深度內(nèi)分層壓實度和濕陷系數(shù)（也可按壓實度與濕陷系數(shù)經(jīng)驗關(guān)系用壓實度測算）。設(shè)計加固分為內(nèi)質(zhì)量標準為：濕陷系數(shù)小于0.015，壓實度0～30cm深度應(yīng)達95%以上，30～80cm的深度應(yīng)達90%以上。

沖擊碾壓應(yīng)在場地清理、清表完成后進行。當土體干燥時，應(yīng)提前灌水增濕，使土體含水量達到最佳含水量附近；當土體含水量較大時，應(yīng)適當晾曬，也可在地表鋪設(shè)一層10～15 cm厚的天然砂礫。對于高壓縮性的濕陷性黃土地基，僅通過表層沖擊加固往往不能滿足剩余沉降要求，此時應(yīng)考慮與其他處理方法配合使用或改用其他方法。

為防止地表不平整而影響沖壓的最佳速度，沖擊碾壓施工應(yīng)配備平地機，每沖壓3～4遍，地表起伏較大時，即進行整平，然后再接著沖壓施工直至沖壓施工完成。沖壓施工完成后應(yīng)用鋼輪壓路機碾壓，且達到路基壓實標準。

距離橋涵結(jié)構(gòu)物5 m處，或暗涵頂填土厚度小于3 m時，禁止用沖擊式壓實機械碾壓，以免造成對結(jié)構(gòu)物的損壞。

沖擊壓實大面積開工前，應(yīng)選擇典型路段，采用多種壓實遍數(shù)進行試壓，以確定經(jīng)濟合理的施工參數(shù)。

工程實例：河北某高速公路路基底層濕陷性黃土地基采用25 kJ三邊形沖擊壓路機在地表面沖碾40遍后，地表下110 cm內(nèi)土基平均壓實度達到K=91%，即原來黃土的干密度pd=1.35 g/cm3提高到1.70 g/cm3，其濕陷系數(shù)由0.043 8降為0.002 2，消除了濕陷性。地表下土基1 m內(nèi)平均彈性模量達到80 MPa以上，其技術(shù)指標已經(jīng)完全符合黃土地基加固的質(zhì)量要求。甘肅、寧夏、山西等濕陷性黃土地基采用沖擊碾壓進行處理，也取得同樣加固效果。

4 對環(huán)境影響

打（沉）樁由于巨大體積的樁體在沖擊作用下于短時間內(nèi)沉入土中，會對周圍環(huán)境帶來以下危害：

（1）擠土。由于樁體入土后擠壓周圍土層造成的。

（2）振動。打樁過程中在樁錘沖擊下，樁體產(chǎn)生振動，使振動波向四周傳播，會給周圍的設(shè)施造成危害。

（3）超靜水壓力。土壤中含的水分在樁體擠壓下產(chǎn)生很高的壓力，高壓力的水向四周滲透時亦會給周圍設(shè)施帶來危害。

（4）噪聲。樁錘對樁體沖擊產(chǎn)生的噪聲達到一定分貝時，亦會對周圍人民的生活和工作帶來不利影響。

5 預防措施

為避免和減輕上述打樁產(chǎn)生的危害，根據(jù)總結(jié)經(jīng)驗，可采取下述措施：

（1）限速。即控制單位時間（如1 d）打樁的數(shù)量，可避免產(chǎn)生嚴重的擠土和超靜水壓力。

（2）正確確定打樁順序。一般在打樁的推進方向擠土較嚴重，為此，宜背向保護對象向前推進打設(shè)。

（3）挖應(yīng)力釋放溝（或防振溝）。在打樁區(qū)與被保護對象之間挖溝（深2 m左右），此溝可隔斷淺層內(nèi)的振動波，對防振有益。如在溝底再鉆孔排土，則可減輕擠土影響和超靜水壓力。

（4）埋設(shè)塑料排水板或袋裝砂井。可人為造成豎向排水通道，易于排除高壓力的地下水，使土中水壓力降低。

6 其他加固方法

6.1 氨化法

作為低層建筑物地基的黃土地基所承受的荷載不大，一般無需提高地基的承載力，但濕陷性對建筑仍有較大的威脅。在這種情況下可用很便宜的氨化法處理，這種方法可以明顯地降低黃土的濕陷性。

氨化法的實質(zhì)即在不大的壓力下（25 kPa），通過打入土中的注漿管或鉆孔向濕陷性黃土層中注入一定量的氨氣。氨氣被黃土顆粒的薄膜水吸收與其表面的Ca2+反應(yīng)發(fā)生交換反映：

6.2 爐渣灰漿加固法

原理：將爐渣石灰漿或爐渣石灰土漿由泥漿泵經(jīng)螺旋灌注器注入鉆孔中，漿液凝固后形成直徑40～60 cm的柱子。這種爐渣石灰凝固體或爐渣石灰土漿凝固體均有較高的力學強度，抗凍性和耐腐蝕性。它們的下端設(shè)置在非濕陷性黃土中，因此可將荷載傳遞給非濕陷性土層，即起到基礎(chǔ)的作用。

6.3 膨脹法

生石灰樁膨脹法是利用生石灰吸收樁周土中的水分發(fā)生消化反應(yīng)時，生石灰吸水后固結(jié)崩解，孔隙體積和顆粒的表面積增大，表面附著物增多，固顆粒體積也增大，在成樁過程中產(chǎn)生強大的膨脹力，擠壓樁周土體，擠密樁間土，從而有效地消除大厚度黃土的濕陷性，提高土的壓縮性和壓縮模量。一般情況下1 kg生石灰水化時吸收的水分為0.8～0.9 kg，其中0.312 kg被水化反應(yīng)吸收，其他部分被蒸發(fā)。同時1kg生石灰水化時放出4 907 kJ熱量，這種熱量可提高地基土的溫度，使土產(chǎn)生一定的氣化脫水現(xiàn)象。生石灰吸水使地基中含水量下降，孔隙比減小，樁間土抗剪強度提高。

實際工程中，若采用10%的置換率進行地基處理，樁間土的平均失水量為8%～9%；在樁體置換率為9%、樁間距為3 d的軟基上實測的失水量約5%。5%～9%含水量的降低值，可使土的承載力得到15%～20%的增長，大量室內(nèi)實驗表明，在100 kPa的圍壓下，生石灰消化后樁體體積的脹發(fā)量為1.1～1.5倍。相當于樁徑脹發(fā)量的1.1～1.2倍。

隨著樁體的吸水脹發(fā)，樁周邊土層得以擠密壓實。

7 結(jié)論

濕陷性黃土地基的處理在公路工程建設(shè)中很常見，由于濕陷性黃土的組成較為特殊，導致它的性質(zhì)不同于一般黃土；所以處理濕陷性黃土地基的處理在公路工程中顯得尤為重要。上述幾種常見濕陷性黃土地基的處理方法，近年來在公路建設(shè)中被廣泛使用，都取得了良好的效果。隨著科學技術(shù)的迅速發(fā)展，對新型材料的研究使用，對濕陷性黃土地基的處理方法越來越多，也有了一定的施工經(jīng)驗。