湿陷性黄土场地上高速公路房建的地基处理方法

2013-08-15尚月英

山西建筑 2013年4期

尚月英

(山西路晟交通建筑设计有限公司，山西太原 030006)

高速公路房建场区原则上是因地制宜，尽量避免大填大挖，但考虑与主线衔接，还是经常需要大填大挖处理，甚至有的是部分挖方部分填方，尤其是在山路地段，这种现象特别常见。对于湿陷性场地，这就要求地勘单位在评价和编制地质报告时要特别注意这一点，以做出正确评价，同时也给房建设计的地基处理带来复杂性。

1 湿陷性黄土的概念及相关问题

1.1 概念

在上覆土自重应力和附加应力共同作用下或仅在上覆土的自重应力作用下，受水浸湿后土结构迅速破坏，并产生显著附加下沉的土称为湿陷性土。有时杂填土也具有湿陷性。湿陷性黄土广泛分布于我国山西、陕西、甘肃大部分地区以及河南西部，此外，新疆、山东、辽宁等地区也有不连续分布。湿陷性黄土又分为自重湿陷性黄土和非自重湿陷性黄土。在上覆土自重压力作用下受水浸湿发生显著附加下沉的，即为自重湿陷性黄土。反之，在上覆土自重压力作用下受水浸湿不发生显著附加下沉的，即为非自重湿陷性黄土。

1.2 湿陷性的危害

正常情况下，湿陷性黄土承载力较高，一旦受水浸湿，湿陷性黄土地基就引起迅速的附加变形即湿陷，很突然，而且不均匀，受水浸湿处及附近沉降大，不受水浸湿处不沉降或少沉降，由于上部结构很难适应和抵抗这种突发性的差异沉降，造成建筑物开裂、场院地面开裂、散水开裂，甚至散水倒坡，地表水、雨水一渗漏，加重开裂，形成恶性循环。

1.3 大填大挖场地湿陷性的正确判断及行业问题

自重湿陷量的计算应从天然地面算起，当挖填方的厚度和面积较大时，则应从设计地坪(即整平后场地标高)算起，也就是说与起算地面有关。起算标高不同，湿陷性类型、等级通常不一致。所以，若挖填方太厚、面积也较大，场地湿陷性类型和等级与自然场地相比，一般会发生变化。若地勘单位不注意这点，在湿陷性场地上所做出的湿陷性判断、评价也就不一定正确，最后会误导设计单位做出不合理的地基处理，从而使建筑物存在安全隐患，甚至引发湿陷事故。但问题就出在这点上，地勘单位拿到房建设计单位提供的标有自然地坪标高和整平(设计)地坪标高的总图后，不必提醒就应该明白应根据挖填方情况正确计算自重湿陷量和正确评价湿陷性类型和等级，但我发现就我们合作的几家地勘单位，没一家自觉地、不用提醒就给予正确考虑和评价。我发现这个问题后，就要求他们给予重新评价，并重新提供地勘报告。为避免遗漏，我统一要求设计人员(主要是总图和结构设计人员)事先在给地勘单位提供的总图上明确标清楚挖填情况，挖多少、填多少，并写明要求他们若为湿陷性场地就请正确给予评价。

2 湿陷性场地上建筑物的地基处理方法

根据场地湿陷土层厚度、湿陷类型和湿陷等级、建筑物的类别、周围环境条件等作出具体的地基处理方法，达到在地基压缩层内或湿陷性黄土层内改善土的物理力学性质、降低土的压缩性、消除湿陷性和提高地基承载力的目的。

2.1 不挖不填场地的地基处理

根据GB 50025-2004湿陷性黄土地区建筑规范规定的地基处理方法结合实际情况决定具体处理方案。处理原则通常是:当处理厚度不大于3 m时，采用局部或整片换填素土或灰土垫层法;当处理厚度大于3 m时，采用强夯法或挤密法(灰土挤密桩或素土挤密桩)处理，具体采用哪种方法要根据环境条件、施工条件结合经济比选而定。

2.2 挖方场地的地基处理

若将湿陷性土层全部挖除，则就不存在消除湿陷性问题了，而且因挖除的土层自重应力就很大，所以承载力对多层建筑一般也就满足了，对高层建筑则需根据具体情况决定是否需打复合桩以提高地基承载力和地基土的弹性模量。

2.3 填方场地的地基处理

这就是前面提到的地勘单位必须做出正确的湿陷性评价。在正确的评价前提下，设计师才能制定出合理的处理方法。高速路上的房建一般为多层建筑，所以以下方法是针对多层建筑的。若周围没有建、构筑物，施工设备也不受限制，可选择强夯法，消除湿陷性后再按规范要求分层回填素土或灰土至基底垫层下。当由于条件限制不能采用强夯法时就采用挤密法处理。这又分两种情况，对填方厚度不大于2 m的场区，先清除表层耕土、浮土或杂填土后再分层回填素土至设计标高，最后再打灰土挤密桩或素土挤密桩消除湿陷性和提高承载力，但这时回填的素土压实系数不能太高，0.95即可，因为松土振密、密土振松原理，回填得太密实了，打桩时反而将上层回填土层振松了，湿陷性消除了，但承载力可能不满足要求了，当然压实系数也不能太低了，太低了，打桩后的承载力仍达不到设计要求;对填方厚度大于2 m的场区，可考虑清表后先打挤密桩(灰土或素土)完全消除原土的湿陷性，然后再按规范要求分层回填素土或灰土至基底垫层下，达到提高承载力的目的。此时的打桩不是提高承载力(因上部回填的褥垫层太厚，起不到褥垫层的调节桩、土应力的作用)，仅仅是为了完全消除湿陷性。因上面还要回填2 m以上的垫层，故对多层建筑来讲，其下卧层承载力通常满足要求，2 m以上的回填土也起到了提高地基承载力的作用。这样做的好处还在于省去了先回填土、再打桩的程序，省了工序，造价上也经济，综合效果不错。

2.4 半填半挖或半填不挖场地的地基处理

当场地为半填半挖或半填不挖时，总图上尽量将建、构筑物放在填方上或挖方上，若实在避免不了，则必须根据具体情况慎重考虑。若挖填方高差不大，最好清平后再分层回填，若挖填高差大，则在回填填方部分时一定要处理好两点:回填土不仅要考虑自身的压实系数和承载力要与挖方段或不挖段匹配，还要考虑与挖方段或不挖段交界处的衔接，一定要将老土层交界面以1∶2(高500 mm)放台阶，与新回填土衔接好。否则，将来建筑物必会因地基的不均匀沉降或填方段沿新旧交界面滑移而产生开裂甚至更严重的破坏。

3 湿陷性场地上的地基处理实例

就以上高填方地段用先打桩消除湿陷后再回填土的情况，举例说明。

山西省平陆县交通局平陆汽车站候车楼，3层框架结构，候车部分为跨越两层层高的中空大厅，7度，0.15g，框架抗震等级为三级，场地类别为Ⅲ类，抗震构造措施的抗震等级为二级，安全等级二级，Ⅲ级自重湿陷性场地。本来原场地为Ⅱ级自重湿陷性黄土，根据地质报告所提供数据判断基底下换填3 m厚垫层(基底下1 m厚3∶7灰土，其余2 m厚素土回填)即可，但后来又换了场地，即现在所建场地，换了场地也没通知地质单位重做地勘，也没通知设计单位重调总图及地基处理，施工单位就在新场地上按原场地上的地基处理开挖到了基底下3 m厚垫层底标高，这时总图设计者发现总图标高怎么也对不上，与业主核实时才发现了问题——已经换了场地。设计公司赶快通知业主，让施工单位停止工作，要求重新做地勘，重新根据新场地的新地勘出具地基处理方案。后来，业主才又委托地勘单位重做了地质报告，根据最新出具的地勘报告，新场地为Ⅲ级自重湿陷性黄土，处理深度为现场已开挖的基坑标高下5.5 m才能控制住剩余湿陷量(＜200 mm)，换填法已不可能了，新场地周围都有建筑，采用强夯法也不现实，只能打灰土挤密桩或素土挤密桩了，由于持力层湿陷性粉土本身的承载力特征值为120 kPa，不算太低，湿陷性又严重，故以消除湿陷性为主、提高承载力为辅(适当提高即可)，素土挤密桩消除湿陷性更好，而且也能提高承载力，就采用了打素土挤密桩。这时还存在一个问题，已经开挖了，在这种情况下，是先回填后再打桩，还是先打桩后回填。若先回填再打桩(回填的压实系数还不能太高，太高了打桩时就振松了)，也就是说回填的工作也做了，但还不能一次到位，还需二次打桩，费时费力，还不经济。要是先打桩全部消除下部土的湿陷性，再回填上部3 m厚垫层到基底，这样既消除了湿陷性，又提高了地基承载力(主要靠上部3 m厚垫层填土)，下部桩、土复合体做下卧层仍保守地按天然地基承载力120 kPa(由于上部又回填了3 m厚垫层，基本起不到褥垫层的调节作用了)算也满足要求，一次到位，省时省力，也相对经济。所以，最后决定在现有开挖基坑的坑底标高上先打了5.5 m长的素土挤密桩，剩余湿陷性量控制到小于200 mm，要求全部消除桩间土湿陷性，然后回填2 m素土，基底下1 m厚3∶7灰土。地基处理后，经过试验、检测，检测结论是:所测桩身压实系数不小于0.97，所测桩间土挤密系数不小于0.93，所测桩间土湿陷系数小于0.015，全部消除了桩间土的湿陷性，复合地基承载力特征值不小于150 kPa，均满足设计要求。说明达到设计目的，处理效果良好。此工程已建成，即将投入使用。