刘城 杨飞
甘肃华能天竣能源有限公司刘园子煤矿 甘肃庆阳 745700
摘要：本文首先分析了湿陷性黄土的工程特性，然后结合具体工程案例详细阐述了灰土夯扩桩在湿陷性黄土地基处理中的应用。
关键词：湿陷性黄土；地基处理；灰土夯扩桩；成桩
一、湿陷性黄土的工程特性
黄土是指第四纪以来在干旱、半干旱气候条件下陆相沉积的一种特殊土，分为老黄土和新黄土，老黄土一般没有湿陷，承载力较高，新黄土广泛覆盖在老黄土之上，与工程建筑关系密切，一般都具有湿陷性，湿陷性黄土在上覆土层自重应力作用下，或者在自重应力和附加应力共同作用下，下沉稳定后，因浸水土的结构迅速破坏而发生显著附加变形，强度迅速降低，体现在建筑物方面: 在框架结构中，对于上部结构的刚度较大的建筑物，发生不均匀沉降，随着不均匀沉降的发展，可能造成上部结构出现45℃斜裂缝，甚至发生破坏，甚至是倒塌; 在砖混结构中，主要体现墙体开裂并附加不均匀沉降引发危险。所以在湿陷性黄土地基上进行工程建设时，我们应先查明建筑工程特征，根据建筑物的重要性、地基受水浸湿可能性的大小和在使用期间对不均匀沉降限制的严格程度来采取适宜的地基处理方法，防止地基湿陷引起附加沉降对工程造成危害。
二、工程概况
沙井子矿区刘园子煤矿位于甘肃省庆阳市环县，坐落在湿陷性黄土分区上。本工程为刘园子煤矿选煤厂主厂房，地基长度为43.4m，宽度为32.4m。其地质条件是：根据西安中勘工程有限公司提供的《甘肃华能天竣能源有限公司刘园子煤矿选煤厂的岩土工程勘察报告》（详勘），本场地为自重湿陷性场地，湿陷等级为Ⅱ级。地层自上而下分为：①素填土：主要由粉土组成，在主房地段，在开挖地基坑时素填土基本被挖除，其剩余厚度小于1.0m。②黄土：浅黄色，主要为粉土，可塑－硬塑，稍密，稍湿。具中等～强湿陷性。本层在场地内普遍分布，层厚12.6～18.6m,其承载力特征值135kpa;③黄土：浅黄色，主要为粉土，可塑－硬塑，稍密，稍湿。中等压缩性。该层局部具弱湿陷性。本层在场地内普遍分布，层厚8.2～11.1m;其承载力特征值160kpa;④卵石：杂色，稍湿，中密－密实，卵石母岩主要成分为灰岩、砂岩等，砂及粘性土充填。本层在场地内普遍分布，层厚2.7～2.9m;其承载力特征值300kpa;⑤：强风化砂岩：棕红色，产状近水平，泥质胶结。强风化呈块状。部分孔有揭露。
处治前对地基承载力进行试验检测，其地基承载力仅为135kPa，满足不了设计要求，处理后的复合地基承载力特征值不小于220kpa。由于地基承载力低，保证不了选煤厂主厂房的安全稳定，地基必须采取有效措施进行处理。
通过对施工现场和湿陷性黄土特性进行分析，结合当地的施工条件，制定了相应的处理方案。该项目地基湿陷性黄土处理，采用3:7灰土夯扩桩方案（采用DDC工法），消除处理深度范围的地基土湿陷性。设计成孔直径400mm,成桩直径580mm，桩间距850mm,排距736.0mm.按等边三角形布桩；施工桩长12.5m,有效桩长12.0m;开挖时挖去桩头500mm土层做3:7灰土垫层，垫层宽出基础外沿不小于2.0m。
三、灰土夯扩桩在湿陷性黄土地基处理中的应用
（一）施工前期准备
在挤密桩施工前，首先熟悉施工图、并仔细阅读地质勘察报告、组织工程技术人员对地基场地进行地质勘察，编制详细的施工组织设计和成熟的施工安全保证措施；其次，把拟建场地开挖至灰土夯扩桩顶标高，达到成孔标准，实现“三通一平”。根据施工蓝图设计的长度、宽度进行测量定位，按照轴线确定桩位，对设计控制桩位进行统一编号，并将设计桩的统一编号进行放样，并以明显的标记标记桩位；第三在雨季一定要做好排水措施，保证所成桩孔不受雨水侵害；第四严格按照施工组织设计的顺序组织设备进场和安排成孔。
（二）机械钻成孔夯扩
1、成孔技术要求
通过对施工现场土质情况进行勘察，本项目施工采用机械钻成孔，重锤夯实工艺；施工试验桩时，每次填入拌合料量0.1～0.11立方米，夯击8～10锤，每次提锤高度应大于3.0m；并依据试验结果调整施工参数。
施工中先进行钻机定位，确保钻机轴线与桩孔重合，然后操作设备钻孔成型，最后将已经按照3:7比例拌合好灰土填入孔内再夯实。为了提高成孔质量，施工中采取以下措施:
1) 为保证成桩质量，增设安装导向器，保证成孔位置准确，防止桩孔倾斜。导向管采用直径大于冲击锤直径的大孔径无缝钢管，钢管壁厚不得低于10 mm，高度是冲锤长度的两倍以上。
2) 确保钻机与桩孔轴线重合，刚开始施工时采用低速旋转的方式，成孔达到一定深度后再采用正常的钻速施工。
3) 施工人员要准确控制松绳长度，良好配合施工，宜采用勤松少松的方式，并避免打空锤。
4) 加强对钢丝绳进行检查，防止由于钢丝绳磨损、卡扣松弛等原因导致突然掉锤。
5)为了便于观察成孔的深度，在钢丝绳上应做好长度标志。另外，钢丝绳必须保证连接质量，保证固定卡扣数量，保证施工安全。
2、成孔质量要求
成孔后对桩孔施工质量进行检验，主要包括桩孔孔位偏差、桩径、垂直度和深度，具体要求详见表 1。成孔后注意对桩孔进行保护，防止碎石和水流入孔内。
表1 灰土挤密桩成孔质量检测
3填料筛分和拌合
土料可以选择粘性土，通过筛分来获得细料，筛孔大小应该不超过20mm；对石灰材料进行筛分，筛孔在5mm以内获得熟石灰粉，根据实际情况尽可能选择一级石灰。在灰土拌和过程中，使用自动配料拌和机，借助机械进行拌拌和与过筛。通过对配料装置的自动化调节，灰、土比例必须满足相关偏差标准，为灰土质量提供坚实保障。对过筛装置的调节，将粒径较大的土块分离出去，这样将过筛和拌和后的灰土传输过来，直接装车运输到施工现场。灰土拌和中，对于土层中含水量的控制十分关键，一定控制在12～14%范围内最佳，超过这个范围都可能影响到灰土拌和质量。
（四）桩孔填夯
施工中采用卷扬机提升式夯实机，夯锤直径为35cm，重50kg，落锤高度为1.5m。所采用的卷扬机的提升力为夯锤重的1.2倍，该夯实机具有较高的夯实能量，可以一次夯实较厚的填料。
正式进行桩孔填夯时应进行试夯，确定每次夯填填料的数量、夯击次数等指标，施工还应注意以下事项:
1) 进行填料夯填前首先进行夯实机定位，使夯锤对准桩孔中心，确保夯实过程中不会触碰桩壁，以自由落体的形式完成夯击。
2) 进行填料夯填前先对桩孔进行检查和清理，将桩孔内的积水和杂物清除，然后对桩底进行数击夯实，直到桩底密实并发出清脆回声为止。
3) 填料应采用人工方式进行填充，每次填入的数量和填入的速度应根据施工要求进行，不得盲目快填，禁止采用翻斗车直接倒入。
4) 桩孔夯填标高应比桩顶设计标高高出 20 cm～30 cm，采用夯实机夯实后应检测其压实度。
5) 施工过程中做好记录，对每一桩孔夯实所使用的填料数量和施工时间进行详细记录，并对每一桩孔的检测结果做好记录。
（五）质量检测
1、质量控制要点
施工前需要进行充分的成桩和夯填实验，对地基中的含水量和夯击次数进行检测，获得较合理的参数。严格把控原材料质量，灰土材料过筛后选择合理方法，确保土层中含水量符合实际要求。质量检验人员需要对每根桩孔质量进行严格检验，做好数据记录工作，尽可能避免数据遗漏问题的出现，同时抽检成桩质量。
2、检验方法
对于桩身强度和密度，可以选择钻孔取样方法进行检查；桩身质量采用现场抽取的方式；桩深采用终孔检查方法检查；桩径和桩位均采用尺量检查方法；垂直度则是借助垂线进行检查，确保各项指标质量符合实际要求。
结语
综上，对于湿陷性黄土建筑物地基处理，使用灰土挤密桩可以有效解决地基的缺陷，借助振动沉桩机进行处理，促使层孔隙率有效降低，增加土层密度，消除湿陷性特征，促使地基含水量控制在合理范围内，切实提升地基承载力和水稳性。只有这样，才能在地基上进行施工，保证工程施工质量和建筑物安全。
参考文献
[1]田林伟.湿陷性黄土的地基处理[J].科技创新与应用. 2012(07)
[2]李四龙，丰乐华.关于湿陷性黄土性质及常用地基处理方法的研究[J].城市建设理论研究(电子版). 2017(36)
论文作者:刘城,杨飞
论文发表刊物:《防护工程》2018年第12期
论文发表时间:2018/10/24
标签：地基论文; 黄土论文; 灰土论文; 夯实论文; 填料论文; 质量论文; 特征值论文; 《防护工程》2018年第12期论文;