一种环保型湿陷性黄土地基专利在钢结构建筑中的应用

2019-03-14行础张培义钮旭

中国建筑金属结构 2019年2期

行础张培义钮旭

根据钢结构建筑物的重要程度，在湿陷性黄土地区的地基施工中，对可局部处理的，针对不同黄土类型及压缩系数等因素，推荐采用《一种环保型湿陷性黄土的地基结构》（专利号ZL 2018 2 0239102.2）专利技术，该技术较好解决了独立基础下消除黄土湿陷，满足地基承载力设计要求，保证地面建筑安全稳定，从而达到保证质量、缩短工期、节约造价、绿色环保。

1.湿陷性黄土概况及常用处理方法

1.1分布

湿陷性黄土主要分布在黄河中游甘肃、陕西、山西大部分、河南西部地区，其次是宁夏、青海、河北的一部分地区，新疆、山东、辽宁等局部地区。

1.2特征及危害

湿陷性黄土是一种特殊土，主要分为自重和非自重两大类。在自然条件下，其黄土自身水分蒸发量大于大气降水的蒸发量，形成低湿度、高孔隙率黄土结构。当遇水侵蚀，黄土产生液化和软化，造成显著附加下沉。

在钢结构建筑工程中，湿陷性黄土处理不当，造成的危害比比皆是，轻者基础下沉，地面、墙面变形开裂，严重者结构失稳断裂，造成人身伤害和建筑物损害等。

1.3常用地基处理方法及不足

常用的地基处理方法有：垫层法、强夯法、挤密法等。这些方法不同程度存在工作量大、花费劳力多、施工现场占地大，带来不环保、工期长、造价高、投入产出周期长等问题。

2.本专利处理湿陷性地基的特点

本专利针对钢结构建筑独立基础局部挤密法的工艺，不仅解决了消除湿陷，而且有效降低大面积换填或整片挤密费用高、工期长以及由此带来的不足。2018年8月获得国家专利授权。

2.1挤密法消除湿陷基本原理

单桩成型时采用逐层夯实法，形成孔壁土径向扩张，达到桩体和周边土产生侧压力（如图1所示）;群桩成型时，在桩与桩挤压作用下，桩间土在水平方向产生位移，降低孔隙率，增加密实度，最大程度消除湿陷，达到工程所需的复合地基（如图2所示）。

2.2 独立基础局部消除湿陷的特点

根据《湿陷性黄土地区建筑规范》，建筑类别及湿陷性等级不同，采取处理措施不同。

采用独立基础的钢结构建筑，结构荷载主要是由钢梁传于钢柱，钢柱传于独立基础，再由独立基础传于地基。根據地基承载局部受压的特点，基于挤密法原理，在独立基础底平面向四周外扩到一定范围内，布置挤密桩，消除独立基础下需承压地基的土层湿陷，并提高其承载力，以满足设计要求，保证结构安全。或者说，消除湿陷后的土层即为非湿陷性的复合地基，在其上设置独立基础，就不再考虑湿陷性的因素。

3.本专利在钢结构建筑中的应用方法

本专利技术应根据地勘报告和设计要求，确定桩数、桩径、打桩深度及桩身材料等。

3.1布桩

按照规范要求，在独立基础平面外扩范围线内布桩。先划定独立基础中心线、边线及布桩范围线，以桩身中心和布桩范围线交点为定位桩中心。在布桩范围线内，采用正三角梅花型布桩。如桩中心线不能满足和布桩范围线重合，桩位应沿布桩范围线布桩（如图3所示）。

3.2 打桩

本专利采取在清表后地坪上直接打挤密桩，挤密桩身主要有空桩+虚桩+实桩和虚桩+实桩两种类型（如图4所示）。首先施工定位桩，其余采取跳桩法施工。

3.3开挖

基坑底边线范围以内挤密桩有实桩、虚桩和空桩;基坑底边线范围以外，基坑底面外扩范围以内挤密桩有实桩和虚桩;基坑底面以下有实桩;分别在每个独立基坑底边线内开挖，按规范放坡，达到清除空桩、虚桩，露出实桩桩顶，挖至设计标高（如图5所示）。

4.结束语

综上所述，本专利技术与现有技术相比，有两个特点：其一，局部消除湿陷;其二，先打桩后独立开挖;这样能明显的减少占地面积、减少开挖、回填及灰土工程量等，达到安全施工、保证质量、缩短工期，降低造价，节能环保。

我国现有湿陷性黄土面积30多万平方公里。该区域基本建设正在雨后春笋般兴起，湿陷性黄土处理还有大量的工作要做。本专利技术所采用的施工方法，针对独立基础的钢结构建筑有非常重要的实践意义。

我们在湿陷性黄土区域内从事钢结构建筑地基处理，进行了一定的探索和研究，取得一定技术进步，希望我们这项获得国家授权的专利技术，能够发挥应用价值。