非擠密法處理濕陷性黃土地基的探討

張顯飛 朱武衛

（陜西省建筑科學研究院 710082 西安）

1、前言

黃土在我國的分布大約在64萬km2，其中濕陷性黃土約占其中60%左右，主要分布在黃河中游地區。目前，處理黃土濕陷性常用的方法有強夯、置換、擠密等。由于擠密樁法處理濕陷性黃土地基其經濟實用性及處理效果好（能夠同時提高承載力、減小沉降量、消除濕陷性），是目前最有效的處理方法。上述方法均采用對地基土擠密的方法，進而達到消除地基土濕陷性的目的。

2、國內現狀

在陜西渭北，甘肅，寧夏等地，由于這些地區均屬氣候干旱區域，建筑場地地基土含水率較低，這在進行消除地基濕陷性處理時，由于黃土結構強度較大，現今普遍采用的處理方法均難以達到消除濕陷的目的，或者技術經濟上很不合理，對在該地區的建筑設計、施工等均造成了很大困擾。

鑒于此，根據多年來的工程實踐，結合當地施工經驗及黃土特征，部分濕陷性黃土地區均總結了適合于自身特點的一些規律，并由此形成了不同的區域性的法規、規程或意見稿等形式的對濕陷性黃土處理的有別于《濕陷性黃土地區建筑規范》（GB50025-2004）的地方性處理方式，如：

①陜西省結合本地工程經驗及相關科研成果，于2006年發布并實施了《擠密樁法處理地基基礎規程》，針對陜西省境內普遍采用的擠密樁法處理濕陷性黃土地基的情況，提出了較為寬松的濕陷性消除標準，即以處理后樁間土的平均擠密系數作為地基土濕陷性是否消除的判定依據，摒棄了一定要所有場地土樣濕陷性消除的標準，明確了地基土濕陷性是否消除與場地內所有地方土均無濕陷性不是對等關系。該規程自實施以來，工程應用情況良好，未出現不良工程案例。

②甘肅省在《濕陷性黃土地區建筑規范》（GB50025-2004）發布以后，由于在執行乙類、丙類建筑地基處理時的剩余濕陷量規定時，有的工程依靠國內外現有的常規工程手段，很難滿足規范條文所規定的剩余濕陷量限值要求，若嚴格執行規范規定，則工程的技術經濟性非常不合理。為此，形成了相應的處理《說明》，甘肅省據此形成了《甘肅省大厚度濕陷性黃土場地工程處理措施暫行規定》。《暫行規定》對乙級、丙級建筑地基處理當受水浸濕的可能性較小時的剩余濕陷量進行了適當放寬。

3、非擠密法處理濕陷性黃土地基的探討

擠密樁復合地基作為復合地基的一種類型，其作用一方面是消除地基土的濕陷性；另一方面是提高地基土的承載能力，其方法是當復合地基受荷載時，樁與土的變形模量不一致，使得變形模量較小的土的部分荷載轉移至變形模量較大的樁上，在其達到平衡點時，兩者變形一致共同作用，因此，樁間土的實際荷載小于基底平均壓力。

對于非自重濕陷性黃土，其發生濕陷是有條件的，即其上覆壓力大于濕陷起始壓力。據此，在既定樁徑條件下，某一樁距的復合地基在上部荷載作用下，考慮到樁間土浸水軟化以后強度變化，經荷載轉移后，樁間土承受的實際壓力小于濕陷起始壓力時，理論上講即便地基浸水，地基土也不會濕陷，建筑物依然是安全的；如果當樁間土分擔的壓力大于濕陷起始壓力，則與基礎接觸面以下部分土將發生濕陷變形，樁間土承載能力下降或消失，上部荷載進一步轉移至樁體上，如此，下部濕陷性土層由于上覆壓力不再增加而不會發生濕陷（這與《濕陷性黃土地區建筑規范》規定的非自重濕陷性黃土樁側阻力計算方法一致）。而當樁身材料不同（主要指強度不同）時，由于和樁間土的強度差異不同，其受荷后荷載轉移的量亦不相同，因此不同材料的樁形成的復合地基在滿足地基土不濕陷（即地基土分擔的壓力小于濕陷起始壓力）條件下，其臨界樁距將不同。

現有的研究資料亦證明了上述分析：擠密樁復合地基在剛性矩形基礎在均布荷載作用下，素土樁上的接觸應力與樁間擠密土上的應力并無明顯的變化，同一部位的樁土應力比，部分夯填質量較高的土樁，樁土應力比也僅達到1.6～ 1.8；而灰土樁具有一定的膠凝強度，其變形模量超過樁間土10倍左右，因而在基底下灰土樁面上的應力高于樁間土近十倍，樁體承擔著近一半荷載。已有研究資料表明，當剛性壓板上的均布壓力為150kKPa時，灰土樁上的應力已超過600KPa，而樁間土的應力為（50～100）KPa，兩者的應力分擔，浸水后應力比值進一步增大。計算分析表明，僅占基底面積約20%的灰土樁，承擔著總荷載的50%左右；其余則由占80%面積的樁間土分擔，從而使樁間土上的壓力可降低33%～67%。在基底下一定深度內，由于灰土樁具有分擔荷載和明顯降低土中應力的作用，使持力層內地基土的壓縮變形和濕陷變形量顯著降低或消失。陜西張橋浸水載荷試驗證明，在樁間土未能完全消除陷性的情況下，土樁擠密地基的浸水陷量仍超過了200mm，而灰土樁擠密地基在同一條件下的濕陷量則基本消除，下表所列為同類場地通過基底應力測試結果求得的灰土樁與素土樁擠密地基的樁土應力比與荷載分擔百分率。由于灰土具有一定的膠凝強度和較高的變形模量，故灰土擠密地基浸水前后的樁土應力比高達6.6～15.6，樁體分擔荷載率為39.2%～61.8%，即灰土樁體承擔一半左右的荷載，從而對樁間土具有卸荷減壓作用；而素土樁擠密地基的樁土應力比僅為1.3～2.4，其樁體分擔荷載率為12.4%～28.9%，近于或略高于其面積置換率。

灰土樁與素土樁擠密地基樁土應力比及樁體分擔荷載百分率

由上述資料可以推斷，當置換樁更換為強度更大的水泥土樁或素混凝土樁后，在上部荷載作用下，樁土應力比與素土、灰土樁相比將進一步增大，進而使樁間土的荷載分擔比進一步降低，也使得在非自重濕陷性黃土場地采用非擠密法處理的可能性提高。

4、結語

傳統的擠密法在處理含水率較低或大厚度濕陷性黃土場地時，施工困難且難以達到預期效果。本文通過對已有研究資料的分析比較，并通過理論分析，探討了在非自重濕陷性黃土場地采用采用非擠密法處理的可能性，若通過試驗驗證后，將為解決上述問題開辟一條新的設計方法，對濕陷性黃土地區地基處理具有重要意義。

參考文獻

楊鴻貴、《地基處理的設計與應用》，2008(10)

龔曉楠、《地基處理手冊》（第三版），2008

(本文來源：陜西省土木建筑學會 文徑網絡：劉軍 呂琳琳 編輯 劉真 文徑 審核)