沈大庆 张慧海 于清桦

（机械工业勘查设计研究院有限公司 陕西西安 710043）

引言

灰土垫层是湿陷性黄土地区使用最早和最广泛的地基处理方法之一[1]，采用灰土垫层不仅可改善黄土地基的受力状况，更重要的是它有较好的抗水防渗能力，是抵御湿陷性黄土地基湿陷变形的良好措施[2]，因而得到了广泛、普遍的应用，据不完全统计，在陕西省近5年的建筑工程中，有将近1/3使用或联合使用了灰土垫层，因此其施工中的质量控制对这一地区的工程建设有着重要的意义。本文通过工程实例阐述了灰土垫层施工选材和施工环节控制的重要性。

1 项目概况

该建筑为主体一层、局部两层的钢结构工业厂房，地基基础设计等级为丙级。地基处理采用3：7灰土垫层，垫层厚度为1.0m，分6匹分层虚铺，压路机碾压而成，独立基础按条带通长处理，基础边缘外放1.0m和1.3m。顶面标高为-2.0m，总处理面积约为4700m2。

灰土垫层施工完毕13d（此时大部分混凝土筏板已做好）后场地东边开始开裂，第14d开始下雨，第17d场地出现多处开裂，第18d后出现较多开裂，并伴有不均匀隆起（图1），最大高差可达50mm。开裂处0.10m下有枣样大的石灰块（见图2）。工程被迫停工。

图1 已完工筏板被顶起

图2 垫层隆起部位下挖出的灰块

2 场地土工程地质概况

根据本场地岩土工程勘察报告，本场地地貌单元属沣河Ⅰ级阶地，为非自重湿陷性黄土场地，地基湿陷性等级为Ⅰ级（轻微）。勘察期间，实测本场地地下水位埋深为9.00～10.40m，相应高程403.72～405.65m，属潜水类型，地下水位年变化幅度约为2m。场地地层结构、岩性描述及土的物理力学性质指标见表1。

表1 场地地层结构、岩性描述及土的物理力学性质指标

3 质量事故原因分析

根据本场地灰土垫层地基检测报告：本工程3：7灰土垫层压实系数平均值为0.97，极差0.07，达到设计要求并且均匀性较好。造成隆起的主要原因为：

（1）石灰材质较差。据建设方、施工方及监理反映，工地所用石灰由当地村民供应，为散装灰，石灰中含不少杂质且色泽不太均匀。

（2）石灰施工前未过筛。根据规范要求，石灰宜选用新鲜消石灰，其最大粒径不得大于5mm[3]。由于施工队伍质量意识淡漠且监管力度不足，石灰在使用前未过筛，最大直径约15mm的石灰块直接与土进行拌合，导致已完成的灰土垫层遇水隆起的罪魁祸首就是未烧透的生灰团，施工前倘若按要求过筛取掉生灰团的话，就算小颗粒灰粉中仍有未烧透的灰，其遇水后的膨胀力也比灰团遇水后的膨胀力小很多，膨胀应力也没这么集中，破坏作用会小很多甚至忽略不计。

（3）所用石灰未烧透。所用散装灰由村民供应，未经过检验就直接在施工中使用，相当一部分灰未烧透且为团块状，这样拌合后灰团很难及时钙化。未钙化的灰团遇雨水后吸水膨胀，已密实的垫层在膨胀力的作用下隆起破坏。

（4）灰土拌合不均匀。事故出现后挖开部分隆起比较明显的部位，发现这些部位灰团大都比较集中，这样灰团多的地方遇水后膨胀力大，灰团少的地方遇水后膨胀力小，从而引起不均匀的膨胀隆起。

4 处理措施及效果

4.1 处理措施

事故发现后，建设方立即召集勘察、设计、施工、监理、检测等多方专家进行论证。各方论证后给出如下处理意见：

（1）对全场地进行标高监测，监测部位不仅包括隆起的垫层顶面，还包括隆起的筏板顶面，通过一段时间的持续观测，看隆起是否进一步发展，发展到什么程度。

（2）观测结束后，对隆起部位进行开挖，观察隆起最大影响深度，本着经济与安全兼顾的原则，尽量避免垫层全部挖掉，而是开挖影响深度范围内的垫层，然后换用合格的袋装灰配成3：7灰土重新压实。

（3）换填垫层应进行干密度跟踪检测，压实系数达到设计要求后方可铺设下一层，全部换填完成后选有代表性的位置进行静载试验。

（4）处理后基础要提高防水等级，避免下部未处理厚度范围垫层遇水后发生同样问题。

4.2 处理效果

专家论证会后，通过15天的观测（采用全站仪进行的，期间下过四天中雨），隆起现象进一步发展了8mm后基本停止。通过开挖发现，第六层灰土垫层基本均在影响深度范围内，第五层部分在影响深度范围内，安全起见，采用换填第五、第六层垫层的处理方法。

每换填一层均进行干密度跟踪检测，压实系数达到设计要求后再铺设另一层，全部处理完毕后，选取了有代表性的6个点（S1～S3三个点在原隆起比较明显部位，S4～S6三个点在几乎没什么隆起的部位）进行了静载荷试验，S1～S3最终沉降在3.38～4.33mm之间，S4～S6最终沉降在3.55～4.30mm之间，由此可见隆起部位静载点与未隆起部位静载点最终沉降无明显差别，结果比较理想。

基础全部做完后进行了严格的防水手段，防水范围扩展到基础外线3m范围。

截止到2018年3月，本厂房已经投入使用近7年，至今未发现不良情况，由此可见对于问题灰土垫层的处理效果比较理想。

5 结语

灰土垫层处理湿陷性黄土地基是一种以土治土，原位处理地基的办法[4]，其使用普遍且原理看似简单，施工质量容易受忽视。通过本工程可以看出，灰土垫层施工工艺和施工控制远不像人们想象的那么简单，影响其质量的因素较多，我认为应从以下几个方面对工程质量加强把控：

（1）灰土垫层中石灰的质量好坏直接决定了灰土垫层的稳定性和耐久性，因此施工中必须严把质量关，严禁不合格石灰进入施工场地，从源头上把好质量关。

（2）工程中监理、建设单位要加强工程管理，从管理层面上设置好质量安全防线。

（3）工程技术人员要做好本职工作，对灰的质量、配比等各个环节都要严格控制，把质量安全当作生命线。