解 志 浩

(山西省建筑科學研究院，山西 太原 030001)

1 概述

濕陷性黃土是我國分布較廣泛的區(qū)域性特殊土，由于其特有的結(jié)構(gòu)特性，使?jié)裣菪渣S土在受水浸濕和力的作用條件下會產(chǎn)生較大的附加變形，從而對建筑的正常使用產(chǎn)生不利影響。濕陷性黃土地基處理的目的主要在于改善土的物理力學性質(zhì)，消除或減少地基因偶然浸水而造成的濕陷變形。在濕陷性黃土地區(qū)常用的地基處理方法有墊層法、強夯法、擠密法、預浸水法和化學加固法，對于處理深厚黃土則主要采用擠密法進行處理。傳統(tǒng)的擠密法成孔方法主要采用沖擊、沉管等方法，由于受到地基土層和施工機具的限制，處理深度一般為5 m～15 m。而鉆孔夯擴擠密樁采用長螺旋鉆鉆孔，圓錐形重錘分層夯實填料，處理深度可達25 m～30 m。

2 處理原理

鉆孔夯擴擠密樁是在土擠密樁基礎上改進的樁型，采用長螺旋鉆成孔，填料可采用土、灰土、水泥土、干硬性混凝土等，分層填料，用不小于1.5 t的重錘(錘尖角度約30°)進行分層夯實夯擴，使樁徑由成孔直徑夯擴達到設計直徑，從而改善樁間土力學性能，使處理后的夯擴樁與擠密的樁間土共同承擔上部荷載。

3 處理特點

1)由于采用長螺旋鉆成孔，相比傳統(tǒng)成孔工藝(沖擊、沉管)，處理深度增加，施工速度提高，成樁樁徑增大，施工噪聲和振動降低。

2)采用長螺旋鉆機也比傳統(tǒng)成孔機具容易穿過黃土中普遍存在一些硬夾層(卵礫石夾層、姜石夾層)或局部含水率偏高地層。

3)根據(jù)地基處理的目的和要求，選用不同的樁體材料，使該種地基處理方法應用范圍更加廣泛。

4 工程實例

4.1 工程概況

太原東山某工程，地上17層，地下2層，框架剪力墻結(jié)構(gòu)，筏板基礎，要求地基承載力特征值達到350 kPa，同時消除地基土濕陷性。

4.2 場地工程地質(zhì)條件

勘察期間勘察深度范圍內(nèi)未見地下水。

4.3 設計方案

根據(jù)勘察報告，本場地為自重濕陷性場地，地基濕陷等級為Ⅲ級，濕陷厚度約22 m。濕陷性黃土的主要物理力學指標如下：天然含水量ω=8.2%～15.3%，天然重度γ=13.8 kN/m3～15.9 kN/m3,孔隙比e=0.975～1.245，壓縮系數(shù)a1-2=0.35～0.58，濕陷系數(shù)δ=0.029～0.087。

根據(jù)GB 50025—2004濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范,本建筑為甲類建筑，應消除全部濕陷量或采用樁基礎穿透全部濕陷性黃土層。因本場地存在深厚濕陷性黃土層，且為自重濕陷性場地，如采用鋼筋混凝土灌注樁基礎，上部約20 m厚黃土遇水后將產(chǎn)生向下作用的負摩阻力，采用此方案樁長較長，工程造價高，經(jīng)討論確定采用鉆孔夯擴擠密樁復合地基進行處理，填料采用體積比1∶4水泥土。成孔直徑400 mm，采用2.3 t重錘夯擴至550 mm，有效樁長22 m，樁距1 m，正三角形布樁，要求水泥土立方體試塊在標準養(yǎng)護條件下90 d齡期的抗壓強度不小于2.5 MPa，孔內(nèi)填料壓實系數(shù)平均值不小于0.97，單樁豎向抗壓承載力特征值不小于175 kN,復合地基承載力特征值不小于350 kPa。

4.4 試樁檢測

施工前先在場地外側(cè)布置三組試樁，共21根，試樁施工完成后28 d進行試樁，根據(jù)設計要求共布置3根單樁豎向抗壓靜載荷試驗；3組單樁復合地基靜載荷試驗；探井3個，井深22 m。

1)根據(jù)3根單樁豎向抗壓靜載荷試驗結(jié)果，最大加載量400 kN,沉降達到相對穩(wěn)定標準，三根試樁的最大沉降量分別為10.21 mm,12.35 mm,9.32 mm，其荷載—沉降曲線呈緩變型，取最大加載量400 kN為該3根試樁的單樁豎向抗壓極限承載力，相應的單樁豎向抗壓承載力特征值200 kN。

2)根據(jù)3組試樁的單樁復合地基靜載荷試驗結(jié)果，最大加載壓力750 kPa，沉降達到相對穩(wěn)定標準，3組試樁復合地基的最大沉降量分別為28.31 mm,19.75 mm,30.23 mm，其壓力—沉降曲線呈緩變型，按相對變形值s/d=0.008(即s=8.4 mm)對應的荷載值分別為393 kPa,415 kPa,385 kPa，均大于最大加載壓力的1/2，取最大加載壓力的1/2即375 kPa為該3組試樁的單樁復合地基承載力特征值。

3)根據(jù)3個探井分別在3組試樁形心位置在樁長深度范圍沿深度間隔1 m取樣室內(nèi)土工試驗結(jié)果，其濕陷系數(shù)δ均小于0.015，消除了濕陷性。

4)根據(jù)在3組試樁形心位置布置標準貫入試驗孔試驗結(jié)果，處理后第②濕陷性粉土層的實測標準貫入平均擊數(shù)12.2擊，第③濕陷性粉土層的實測標準貫入平均擊數(shù)16.3擊。是處理前土層的實測標準貫入擊數(shù)1.5倍～1.7倍。

5)施工完后對工程樁按規(guī)范進行相關(guān)檢測，該工程水泥土樁單樁豎向抗壓承載力、復合地基承載力、樁間土的濕陷性檢測均達到設計及相關(guān)規(guī)范的要求。

4.5 建筑沉降觀測

根據(jù)該建筑從基礎施工開始至竣工的沉降觀測結(jié)果，其最大沉降量19.26 mm，最小沉降量15.74 mm，平均17.88 mm，沉降均勻，滿足規(guī)范和使用要求。

5 結(jié)語

根據(jù)本工程的處理結(jié)果，可知鉆孔夯擴擠密樁具有以下優(yōu)點：

1)可以處理深達25 m～30 m的深厚濕陷性黃土層，消除黃土濕陷性，提高樁間土的物理力學性能，施工速度較快，地層適應能力較強，施工噪聲低。

2)可根據(jù)設計要求，采用不同的樁徑、樁距、樁體材料達到不同的處理目的，適用范圍較廣。

3)通過充分利用和發(fā)揮原有地基土的承載力，結(jié)合增強體共同作用，達到提高承載力，減少建筑沉降的目的，從而降低了建筑造價，具有較好的經(jīng)濟效益。

總之，鉆孔夯擴擠密樁是一種行之有效的地基處理方式，尤其在深厚黃土濕陷地區(qū)，針對小高層建筑地基處理的優(yōu)勢更加突出。