CN106703004A - 一种湿陷性黄土地基的处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种湿陷性黄土地基的优化处理方案，通过干、湿结合的处理方法使黄土得到有效加固挤密后再消除其湿陷性，提高地基土体的承载力和稳定性，施工效果优良且成本较低。其步骤为：1) 在桩位处通过夯锤或成孔套筒以挤土方式进行成孔，并对桩孔周围土体进行挤密加固；2) 按照设定间距重复进行成孔，使桩孔之间的地基土体经多次挤密加固后，提高压实系数并消除湿陷性；3) 在桩孔内填入土和\或加固材料并灌注水，使桩孔内及周围土体受水浸泡并达到饱和，提高地基土体的含水量；4) 根据处理和湿陷沉降效果，在原桩孔之间增加新的桩孔并填入土和\或加固材料，或者在桩孔内补充灌注水、土和\或加固材料，对地基土体进行再处理。

Description

一种湿陷性黄土地基的处理方法

技术领域

本发明涉及土木工程领域，特别是涉及湿陷性黄土的地基处理。

背景技术

我国的黄土覆盖面积很大，广泛分布于我国东北、西北、华中和华东部分地区的黄土，并且多具有湿陷性，黄土的形成原因是由岩石经风化、日晒、降雨冲刷形成径流将黄土细小颗粒带到平原沉积下来，经长时间日晒失水后又受到人蓄的破坏形成浮土，被风吹起上升又飘回到高坡上沉积而成，即刘东生院士所提出的物源-搬运-沉积-沉积后变化这一完整过程。湿陷性黄土是一种特殊性质的土，其土质较均匀、结构疏松、孔隙发育。在未受水浸湿时，一般强度较高，压缩性较小。当在一定压力下受水浸湿，土结构会迅速破坏，产生较大附加下沉，强度迅速降低。

目前在湿陷性黄土地基处理中，常用的处理方法如垫层置换法，强夯法、DDC法、SDDC法、灰土挤密桩、还有穿透湿陷土层的桩基、预浸水法等等，这些方法在生产实践中发挥了重要作用，都有其各自的优点，也存在一定的不足。如桩基的经济性较差，当湿陷性土层较厚时造价更高，施工更加困难；垫层置换法仅适用于不会出现区域性地下水位升高和荷载不大的建筑，灰土挤密桩、DDC法等在遇到含水量较低土质较硬的土层时挤密效果较差；预浸水法对较深层的土体浸水效果较差，且场地内全部过水蒸发时间长，对沉降量的准确观测和后续施工造成困难，等等。目前，在湿陷性黄土地基中，遇到大量浸水后的出现房屋开裂、市政道路塌陷开裂等事故频频发生，这其中有地层的不均匀性等原因，更与黄土的物理指标特别是原状土的含水量以及施工参数的制定控制有关，在某些情况下，施工控制参数即使达到了国家规范的标准，也不能保证处理后的黄土地基在遇水后不会再产生湿陷沉降。

发明内容

本发明是为了解决上述的问题而提出的，目的在于提供一种湿陷性黄土地基的优化处理方案，该方案主要通过干、湿结合的处理方法，使黄土地基土体得到有效的加固挤密后再消除其湿陷性，提高地基土体的承载力和稳定性，施工效果优良且成本较低。

本申请的技术方案为，一种湿陷性黄土地基的处理方法，包括下述步骤：

1) 在桩位处采用挤土的方式进行成孔施工，即利用细长夯锤直接冲击土体，或者采用振动、锤击、静压的方式将底端封闭的成孔套筒在土体中沉入，在成孔过程中对桩孔周围土体进行挤密加固，达到设计深度后提出细长夯锤或者成孔套筒；

2) 按照设定的间距重复进行上述成孔施工，形成多根均匀布置的桩孔，使桩孔之间的地基土体经多次挤密加固后，提高其压实系数并消除湿陷性；

3) 在桩孔内填入土和\或加固材料并灌注水，水的灌注量根据地基土体的含水量确定，使桩孔内及周围土体受水浸泡并达到饱和，提高地基土体的含水量；

4) 根据地基土体的处理效果和湿陷沉降效果，采用下述方式之一或者组合对地基土体进行再处理：

①采用与上述步骤1）相同的方式在原桩孔之间位置增加新的桩孔，并在新的桩孔内再进行上述步骤3）的处理；

②在桩孔内补充灌注水，或者补充填入土和\或加固材料。

上述技术方案采用了干、湿结合的处理方法，首先进行干法挤密作业，通过冲击土体的过程中使桩孔周围土体被加固挤密，经过多个桩孔的反复挤密过程之后，相邻桩之间的土体的夯实密度得到了有效提高，该夯实密度或称压实系数一般要达到0.88以上，通过压实系数的提高减小黄土的湿陷；然后再进行湿法浸水作业，以桩孔为通道注入水，并在桩孔中加入土或加固材料，其目的和效果一是使桩孔中的土体最先并彻底的消除湿陷，二是利用土或加固材料对桩孔进行支撑，三是通过桩孔使桩孔的周边土体迅速浸水；为进一步提高地基土体的挤密效果和湿陷沉降效果，可以进行增加桩孔数量并继续填充土、水的方式；这种干、湿结合的双重处理方法，使桩孔内和桩孔外的土体都得到高效处理，其消除黄土土层湿陷性的效果相较其它单一形式的方法有显著提高。

上述湿陷性黄土地基的处理方法的步骤1）中，细长夯锤或者成孔套筒的底端为尖底或者平底，采用尖底时成孔的速度更快，采用平底时挤密的效果更好。

上述湿陷性黄土地基的处理方法的步骤1）中，桩孔的设计深度应超过湿陷性黄土层的深度，以使整个黄土层都得到挤密加固和浸水的双重处理。

上述湿陷性黄土地基的处理方法的步骤1）中，在桩孔达到设计深度后，包括在桩孔或者成孔套筒内填入一定量的填充料，通过细长夯锤提升后自由下落的冲击动能，对填入的填充料进行夯击，使灌注孔底端一定范围和深度的土层得到挤密加固；其目的和效果一是使湿陷性黄土层的底层土体，进一步得到加固密实并消除湿陷；二是在湿陷性黄土层的底层土体中形成挤密土层，当湿陷性黄土层的底部埋深有一定差异或者坡度较大时，该挤密土层起到封水的作用，避免上层土体中的水向下快速渗透流失，提高浸水湿陷固结的效果。

上述湿陷性黄土地基的处理方法的步骤3）中，在桩孔内填入土和\或加固材料并灌注水，土和\或加固材料的填入和水的灌注不分先后次序，能够同时进行也能够交替进行。

上述湿陷性黄土地基的处理方法的步骤3）中，包括将上述土和\或加固材料加入水提前予以均匀拌合之后，再灌注入桩孔之内，特别是在桩孔中填入有水泥等加固材料时，该方法可以提高桩身的固结强度。

上述湿陷性黄土地基的处理方法的步骤3）中，加固材料包括水泥、砂、粉煤灰、土壤化学加固剂。

上述湿陷性黄土地基的处理方法的步骤3）中，上述水的灌注量在桩孔中低于地基表面一定距离，以避免注水过多溢出地表，达到施工场区和施工过程的干场作业。

上述湿陷性黄土地基的处理方法的步骤4）中，上述新的桩孔能够采用螺旋钻或者取土器进行取土成孔，该方法特别适用于仅需加强对土体的浸水处理，另外在桩孔之间的土体已经达到一定夯实密度时，再进行挤土成孔没有必要也浪费工时。

上述湿陷性黄土地基的处理方法的步骤4）完成后，包括以强夯法对地基表层土体进行加固处理，强夯法的有效处理深度为3～7m，使地基浅层土体进一步加固密实并消除湿陷性，提高地基土体的整体承载力以满足上部建筑物的荷载要求。

上述湿陷性黄土地基的处理方法的步骤4）完成后，包括在桩孔内填入一定量的加固材料后采用细长夯锤予以夯实挤密，重复填入和夯实操作直至地基表面，即在完成上述干、湿处理之后，在原桩孔中进行第二遍加固挤密处理，提高地基土体的整体承载力以满足上部建筑物的荷载要求。

上述湿陷性黄土地基的处理方法中，在上述步骤3）完成后，如地基土体的处理效果和湿陷沉降效果达到设定要求，省略上述步骤4）的施工。

附图说明

图1是本发明的处理方法的第一个实施例的工序示意图；图2是本发明的处理方法的第二个实施例的工序示意图；图3是本发明的处理方法的第三个实施例的工序示意图。

具体实施方式

现结合附图对本发明的技术方案进行说明。

图1是本发明的第一个实施例的工序示意图，首先，如图1中a所示，在桩位处，采用平底细长夯锤1提升一定高度后自由下落，对地基土体进行冲击剪切形成桩孔2，在成孔过程中原桩孔2中的土体被向外和向下挤压，达到挤密加固效果；然后，如图1中b所示，在冲击成孔达到设计深度后，提出细长夯锤1；然后，如图1中c所示，按照设定的间距重复进行上述挤土成孔施工，形成更多根均匀布置的桩孔2，桩孔2之间的地基土体经过了2～4次的挤密加固，其压实系数得到提高并消除了湿陷性；然后，如图1中d所示，在桩孔2内填入成份为90%素土和10%水泥的混合料3，该混合料3填满桩孔2；然后，如图1中e所示，在桩孔2内灌注水4，水4的灌注量在桩孔中应低于地表1m，使桩孔2内及周围土体受水4浸泡提高其含水量；然后，如图1中f所示，在挤密加固和受水浸泡之后，地基土体的湿陷性得到消除，并因密实固结产生地表下沉；最后，如图1中g所示，在原桩孔2之间的位置，通过相同的挤土成孔方式形成新的桩孔5，并在新桩孔5之内也填入相同材质的混合料3并灌注水4，进一步提高根据地基土体的处理效果和湿陷沉降效果。

图2是本发明的第二个实施例的工序示意图，首先，如图2中a所示，在桩位处，利用液压锤6击打尖底的成孔套管7，使成孔套管7对地基土体进行冲击剪切形成桩孔2，在成孔过程中原桩孔2中的土体被向外和向下挤压，达到挤密加固效果；然后，如图2中b所示，在冲击成孔达到设计深度后，提出成孔套管7；然后，如图2中c所示，按照设定的间距重复进行上述挤土成孔施工，形成更多根均匀布置的桩孔2，桩孔2之间的地基土体经过了2～4次的挤密加固，其压实系数得到提高并消除了湿陷性；然后，如图2中d所示，在桩孔2内灌注水4，使桩孔2内及周围土体受水4浸泡提高其含水量；然后，如图2中e所示，在桩孔2内填入成份为80%素土、10%水泥、10%粉煤灰的混合料3，该混合料3填满桩孔2；然后，如图2中f所示，在挤密加固和受水浸泡之后，地基土体的湿陷性得到消除，并因密实固结产生地表下沉，在此过程中随时在桩孔内补充灌注水4和混合料3；最后，如图2中g所示，地基土体的湿陷性完全消除，并因密实固结地表再次下沉。

图3是本发明的第三个实施例的工序示意图，首先，如图3中a所示，在桩位处，采用尖底细长夯锤1提升一定高度后自由下落，对地基土体进行冲击剪切形成桩孔2，在成孔过程中原桩孔2中的土体被向外向下挤压，达到挤密加固效果；然后，如图3中b所示，在冲击成孔达到设计深度后，提出细长夯锤1；然后，如图3中c所示，按照设定的间距重复进行上述挤土成孔施工，形成更多根均匀布置的桩孔2，桩孔2之间的地基土体经过了2～4次的挤密加固，其压实系数得到提高并消除了湿陷性；然后，如图3中d所示，在桩孔2内填入成份为80%素土、15%水泥、5%土壤固化剂的混合料3，该混合料3填满桩孔2；然后，如图3中e所示，在桩孔2内灌注水4，使桩孔2内及周围土体受水4浸泡提高其含水量；然后，如图3中f所示，在挤密加固和受水浸泡之后，地基土体的湿陷性得到消除，并因密实固结产生地表下沉；最后，如图3中g所示，以强夯锤8对地基表层土体进行强夯加固处理，使地基浅层土体进一步加固密实并消除湿陷性，提高地基土体的整体承载力以满足上部建筑物的荷载要求。

Claims (12)

1.一种湿陷性黄土地基的处理方法，包括下述步骤：

1) 在桩位处采用挤土的方式进行成孔施工，即利用细长夯锤直接冲击土体，或者采用振动、锤击、静压的方式将底端封闭的成孔套筒在土体中沉入，在成孔过程中对桩孔周围土体进行挤密加固，达到设计深度后提出细长夯锤或者成孔套筒；

2) 按照设定的间距重复进行上述成孔施工，形成多根均匀布置的桩孔，使桩孔之间的地基土体经多次挤密加固后，提高其压实系数并消除湿陷性；

3) 在桩孔内填入土和\或加固材料并灌注水，水的灌注量根据地基土体的含水量确定，使桩孔内及周围土体受水浸泡并达到饱和，提高地基土体的含水量；

4) 根据地基土体的处理效果和湿陷沉降效果，采用下述方式之一或者组合对地基土体进行再处理：

①采用与上述步骤1）相同的方式在原桩孔之间位置增加新的桩孔，并在新的桩孔内再进行上述步骤3）的处理；

②在桩孔内补充灌注水，或者补充填入土和\或加固材料。

2.根据权利要求1所述的湿陷性黄土地基的处理方法，其特征在于上述步骤1）中，上述细长夯锤或者成孔套筒的底端为尖底或者平底。

3.根据权利要求1所述的湿陷性黄土地基的处理方法，其特征在于上述步骤1）中，桩孔的设计深度应超过湿陷性黄土层的深度。

4.根据权利要求1所述的湿陷性黄土地基的处理方法，其特征在于上述步骤1）中，在桩孔达到设计深度后，包括在桩孔或者成孔套筒内填入一定量的填充料，通过细长夯锤提升后自由下落的冲击动能，对填入的填充料进行夯击，使灌注孔底端一定范围和深度的土层得到挤密加固。

5.根据权利要求1所述的湿陷性黄土地基的处理方法，其特征在于上述步骤3）中，在桩孔内填入土和\或加固材料并灌注水，土和\或加固材料的填入和水的灌注不分先后次序，能够同时进行也能够交替进行。

6.根据权利要求1所述的湿陷性黄土地基的处理方法，其特征在于上述步骤3）中，包括将上述土和\或加固材料加入水提前予以均匀拌合之后，再灌注入桩孔之内。

7.根据权利要求1所述的湿陷性黄土地基的处理方法，其特征在于上述步骤3）中，加固材料包括水泥、砂、粉煤灰、土壤化学加固剂。

8.根据权利要求1所述的湿陷性黄土地基的处理方法，其特征在于上述步骤3）中，上述水的灌注量在桩孔中低于地基表面一定距离。

9.根据权利要求1所述的湿陷性黄土地基的处理方法，其特征在于上述步骤4）中，上述新的桩孔能够采用螺旋钻或者取土器进行取土成孔。

10.根据权利要求1所述的湿陷性黄土地基的处理方法，其特征在于上述步骤4）完成后，包括以强夯法对地基表层土体进行加固处理，强夯法的有效处理深度为3～7m。

11.根据权利要求1所述的湿陷性黄土地基的处理方法，其特征在于上述步骤4）完成后，包括在桩孔内填入一定量的加固材料后采用细长夯锤予以夯实挤密，重复填入和夯实操作直至地基表面。

12.根据权利要求1所述的湿陷性黄土地基的处理方法，其特征在于，在上述步骤3）完成后，如地基土体的处理效果和湿陷沉降效果达到设定要求，省略上述步骤4）的施工。