(山西科匯工程質(zhì)量檢測有限公司，山西 太原 030013)

引言

濕陷性黃土是一種特殊性質(zhì)的土，其土質(zhì)較均勻、結(jié)構(gòu)疏松、孔隙發(fā)育完整。在未受水浸濕時，一般強度較高，壓縮性較小；但在一定壓力下受水浸濕時，土結(jié)構(gòu)會迅速破壞，產(chǎn)生較大的附加下沉，強度迅速下降?；彝翑D密樁是濕陷性黃土地區(qū)地基土處理最為常用的一種方法，因其具有造價低廉、施工簡單、易操作、施工速度快等優(yōu)點，在我國濕陷性黃土地區(qū)被大量使用。

本文以山西省晉中市某高壓變電工程為例，通過現(xiàn)場浸水試驗確定灰土樁復(fù)合地基剩余濕陷量的測試值，綜合判定地基的濕陷處理結(jié)果，總結(jié)灰土樁處理后濕陷性黃土地基的評價方法。

1 場地地質(zhì)

變電站地貌上屬黃土丘陵區(qū)，站址地基土以上更新統(tǒng)黃土(粉土)(Q3eol)及中更新統(tǒng)黃土(粉土)、黃土(粉質(zhì)黏土)(Q2eol)為主，地基土在17.0 m深度范圍內(nèi)主要為3層。各土層物理力學(xué)性質(zhì)指標見表1。

表1 各層地基土物理力學(xué)性質(zhì)指標

地基土的(1)層黃土(粉土)各項物理力學(xué)性質(zhì)相對較差，具有濕陷性，濕陷起始壓力為20～66 kPa；(2)層黃土(粉土)各項物理力學(xué)性質(zhì)相對較好，但也具有濕陷性，濕陷起始壓力為50～190 kPa；(3)層黃土(粉質(zhì)黏土)為非濕陷性土層。濕陷性土層厚度為6.1～11.7 m，自重濕陷量Δzs=95.2～259.5 mm；總濕陷量Δs=700.0～997.6 mm，該場地屬于Ⅲ級自重濕陷性黃土場地。

2 地基處理與濕陷性檢測結(jié)果

場地為Ⅲ級自重濕陷性黃土，地基處理采用灰土擠密樁，設(shè)計有效樁長為6.5～12.2 m，樁距為0.88 m，直徑為0.4 m，以等邊三角形梅花形布樁，采用錘擊沉管灰土擠密樁，樁孔內(nèi)材料為3∶7灰土，壓實系數(shù)≮0.97，濕陷性應(yīng)全部消除，處理后的復(fù)合地基承載力不應(yīng)<250 kPa。

該工程經(jīng)灰土擠密樁進行地基處理后，現(xiàn)場進行了探井分層取樣，測定樁間土的濕陷性、壓縮性、干密度和樁體的干密度等參數(shù)。檢測結(jié)果表明，局部區(qū)域樁間土尚有濕陷，(Ⅰ區(qū))Δs=148.0 mm，Δzs=38.0 mm；(Ⅱ區(qū))Δs=264.5 mm，Δzs=59.0 mm，達不到設(shè)計全部消除濕陷性的要求。

3 浸水試驗方案

3.1 試區(qū)設(shè)計

浸水載荷試驗選擇2組，試區(qū)1布置在Ⅰ區(qū)，試區(qū)2布置在Ⅱ區(qū)。采用兩樁復(fù)合地基載荷試驗，承壓板為矩形，尺寸為1.49 m×0.9 m，面積為1.34 m2，承壓板下鋪為100 mm的中砂找平，試區(qū)長度和寬度應(yīng)≮承壓板尺寸的3倍，取6.5 m×4.5 m的長方形，深度為0.5 m，坑底鋪設(shè)為100 mm的碎石，在坑內(nèi)布置14個滲水孔，孔徑為150 mm，孔深為10 m，孔內(nèi)填充為3～5 cm的碎石，含泥量<1%。

3.2 試驗方法

試驗方法同復(fù)合地基靜載荷試驗。每加一級荷載前后均讀記承壓板沉降量1次，以后每0.5 h讀記1次。當(dāng)1 h內(nèi)沉降<0.1 mm時，即加下一級荷載。等加載至250 kPa穩(wěn)壓，沉降穩(wěn)定后，試區(qū)內(nèi)晝夜浸水，試區(qū)內(nèi)水頭始終保持在300 mm以上。在浸水過程中，自行加載穩(wěn)壓，量測承壓板在恒壓下的附加下沉量，恒壓穩(wěn)定后，在浸水條件下再分級加荷至500 kPa。

3.3 觀測點布置

淺標點是用來測量試區(qū)內(nèi)的自重濕陷變形量。在試區(qū)底部設(shè)置淺標點10個。淺標點的布置如圖1所示。

3.4 觀測項目與現(xiàn)場測試

浸水過程中及停止浸水后一段時間內(nèi)，需對試驗場地不同位置的沉降量、裂縫、注水量以及浸水影響范圍進行觀測和測量。

圖1 試坑淺標點布置

3.5 試驗終止條件

試驗終止條件如下：

(1)濕陷穩(wěn)定標準：浸水過程中始終保持試區(qū)內(nèi)的水頭高度在300 mm，至地層濕陷穩(wěn)定后停水，濕陷穩(wěn)定標準為最后5 d的平均濕陷量<1 mm/d。

(2)停水后終止觀測條件：試區(qū)停止浸水后，當(dāng)出現(xiàn)連續(xù)5 d的平均沉降量≯1 mm/d時，終止觀測。

4 試驗結(jié)果分析

兩組復(fù)合地基浸水靜載荷試驗均是浸水前，加荷至1倍設(shè)計荷載，即250 kPa。下沉穩(wěn)定后，向試區(qū)內(nèi)晝夜浸水，連續(xù)浸水13～15 d，樁間土已達飽和狀態(tài)，坑內(nèi)水頭保持≮300 mm，附加下沉穩(wěn)定后，加荷至500 kPa。由浸水試驗得到的結(jié)果如下。

4.1 地基處理后在設(shè)計荷載作用下的剩余濕陷量

兩組復(fù)合地基浸水靜載荷試驗，在設(shè)計荷載下(250 kPa)濕陷量統(tǒng)計如圖2所示。

圖2 濕陷量結(jié)果統(tǒng)計

第一組復(fù)合地基浸水靜載荷試驗(試區(qū)1)，歷時13 d，最后5 d的剩余濕陷量平均值為0.93 mm/d，<1.0 mm/d，達到濕陷穩(wěn)定條件，總剩余濕陷量為98.93 mm，<150 mm。

第二組復(fù)合地基浸水靜載荷試驗(試區(qū)2)，歷時15 d，最后5 d的剩余濕陷量平均值為0.86 mm/d，<1.0 mm/d，達到濕陷穩(wěn)定條件，總剩余濕陷量平均值為89.75 mm，<150 mm。滿足GB 50025—2018《濕陷性黃土地區(qū)建筑標準》第6.1.4條第2款乙類建筑要求。

通過現(xiàn)場觀察兩個試區(qū)周圍地面在浸水試驗期間未產(chǎn)生地面裂縫，試區(qū)坑內(nèi)地面自重濕限量為6.49～12.98 mm，說明地基處理后自重濕限量較小。

兩組復(fù)合地基浸水靜載荷試驗說明，復(fù)合地基在250 kPa壓力下，產(chǎn)生沉降達89.75～98.93 mm，滿足規(guī)范要求，但附加沉降較大。

4.2 濕陷量對比分析

地基處理前、后由室內(nèi)土工試驗計算的濕陷量與現(xiàn)場浸水試驗測得的濕陷量對比結(jié)果見表2。

表2 濕陷量對比

該工程用灰土樁處理后的剩余濕陷量測試值是室內(nèi)試驗計算值的37.32%～60.64%，自重濕陷量測試值是室內(nèi)試驗計算值的17.08%～22.00%。

5 結(jié)語

通過此次試驗可知，灰土擠密樁復(fù)合地基剩余濕陷量及自重濕陷量測試值較計算值小，說明用GB 50025—2018《濕陷性黃土地區(qū)建筑標準》方法計算灰土樁的剩余濕陷量偏于保守。另外，在評價灰土樁處理后的地基濕陷性時，應(yīng)考慮到樁體灰土的置換效果。