1、同地质条件下地基土湿陷性处理方法效果的对比摘要本文通过在相同地质条件下四种对地基土湿陷性处理的效果比较，通过总结和工程实践，给出了同地质条件不同施工环境条件下各种方法的优缺点、效果及其适用性。 关键词：同地质条件湿陷性 处理方法效果对比 中图分类号：F407.1 文献标识码：A 文章编号： 1 引言： 11 湿陷性黄土在我国和全世界大面积存在，对其上部的建筑实体具有很强的危害性，其处理方法和手段多种多样，总结不外乎四种：一、整体置换，二、夯压、挤密，三、桩基穿透，四、水浸法或化学加固土体。其中，夯压、挤密的处理方法在工程实践中应用的最为广泛，其中在国内方法简单的处理手段就有强夯法、土或灰土挤密
2、桩法、柱锤冲孔夯扩法等，对某一地质条件来说，技术、经济、时间等综合效果最好的方法可能只有一种是最佳的，但对不同的施工环境条件，该方法在实施过程中可能受到各种各样的制约，这就不得不考虑采用不同的手段来处理同一问题，达到同样的处理目的，以下就上述处理方法在同地质条件下不同施工环境情况下的应用及其方法的优缺点、效果及适用性作一简要探讨。 2 工程实例： 南水北调中线某段工程，坐落在约 7.5 米厚的湿陷性土层上，湿陷性土层在平面上分布均匀，失陷系数 0.028-0.039，属非自重湿陷性黄土，地质条件差异小，采用的处理方法为：强夯法、土挤密桩法。其中，土挤密桩法根据成孔工艺又分为：导杆式柴油锤锤击沉
3、管成孔法、振动沉管成孔法、柱锤冲孔成孔夯扩法和机械洛阳铲成孔锤击夯扩法。穿透法为水泥粉煤灰碎石桩（CFG 桩）法。 3 各种方法的适用范围与优缺点： 3.1 强夯法：基于挤密方法的竖向挤密类型，根据该场地的地质条件选择 3000-4000KN.m 的夯击能进行处理，有效处理深度 7-8 米，就地质条件来说适用于整段工程，但该方法对附近村庄建筑物的震动影响较大，不适合于距离村庄距离小于 400 米的地段，该方法简单、效果明显，施工速度快，造价低，是首选的处理方法。 设计采用单点夯击能 3000-4000KNm，夯点间距 3.65 米，第一遍 6.5米，单点夯击次数 10-12 击满足最后两击平均
4、夯沉量小于 50mm，第二遍夯点间距 3.65 米，位于第一遍夯点之间，单点夯击次数不少于 10 击满足最后两击平均夯沉量小于 50mm，最后一遍夯点压 1/3 锤直径，单点 3击。两遍之间间隔时间不少于 1 周。最后经质量检测，地基土在 7-8 米深度内的湿陷性全部消除，处理效果非常显著。 3.2 土挤密桩法： 3.2.1 导杆式柴油锤锤击沉管成孔法：基于挤密和置换同时作用的方法，挤密属于沿深度范围的横向挤密，就地质条件来说适用于处理深度小于 9 米的地段，原因在于当处理深度大于 9 米时出现拔管困难，且该方法噪音大，对附近村庄居民的影响较大，不适合于距离村庄距离小于100 米的地段，同时不
5、适合于地基土饱和度大于 65%的地段，该方法简单、效果明显，施工速度快，但造价较高，是处理方法的第二选择。 该方法根据该场地的地质条件选择桩径 400mm，桩长 8.5 米，桩间距1.2 米，有效处理深度 8-9 米，有效成孔深度 8.5 米，采用隔桩成孔，用专用夯实设备孔内每填高 100mm 厚经含水量调整到最佳含水量2%的粉质粘土用 350Kg 夯锤落距 800mm 夯击一次，直到桩顶标高并封桩顶，在一周后进行已成桩中间桩的施工，施工工序同前。该方法施工完成后进行了桩体及桩间土的湿陷性检测，湿陷性全部消除，处理效果非常显著。3.2.2 柱锤冲孔成孔夯扩法：基于挤密和置换同时作用的方法，挤密
6、属于沿深度范围的横向挤密，同时桩底以下一定范围（一般 1-1.5 米范围）加固挤密效果也很明显，在挤密桩体的同时可对桩间土进行二次挤密，对成孔难度大的地段可进行套管跟进成孔，扩大了使用范围，就地质条件来说适用于整段工程，该方法设备和施工方法简单、直观、效果显著，缺点是施工速度慢，造价高，是处理方法的第三选择。 该方法可处理深度可达 10 米以上，根据该场地的地质条件选择桩径400mm，桩长 9.5 米，桩间距 1.5 米，有效处理深度 10 米，采用隔桩成孔，用成孔夯锤在孔内每填高 400mm 厚经含水量调整到最佳含水量2%的粉质粘土，夯锤落距 1000mm 夯击一次，直到桩顶标高并封桩顶，在
7、一周后进行已成桩中间桩的施工，施工工序同前。该方法施工完成后进行了桩体及桩间土的湿陷性检测，湿陷性全部消除，处理效果非常显著，特别是桩间土的水稳定性与处理前相比有非常显著的改善，且在垂直方向均匀，挤密效果很好。 3.2.3 振动沉管成孔法：该方法与柴油锤锤击沉管法相似，基于挤密和置换同时作用的方法，挤密属于沿深度范围的横向挤密，同时桩底以下一定范围（一般 1-1.5 米范围）加固挤密效果也很明显，在复打反插挤密桩体的同时可对桩间土进行二次挤密，处理深度较锤击沉管法大，最大处理深度可达 18 米，但该方法震动噪音都较大，对附近村庄居民的影响较大，不适合于距离村庄距离小于 200 米的地段，同时不
8、适合于地基土饱和度大于 65%的地段，该方法简单、效果明显，施工速度快，但对电的依赖性高，造价较高，用发电机非常不经济，是处理方法的第四选择。 该方法可处理深度可达 18 米，根据该场地的地质条件选择桩径400mm，桩长 12.5 米，桩间距 1.5 米，有效处理深度 12.5 米，采用隔桩成孔，用成孔夯锤在孔内每填高 1000mm 厚经含水量调整到最佳含水量2%的粉质粘土，用振动沉管反插挤密回填土，直到管加压并锤头电流值达到 120A 时停止，直到桩顶标高并封桩顶，在一周后进行已成桩中间桩的施工，施工工序同前。也有局部地段因地基土含水量较大，采用碎石进行下部回填，上部采用碾压粘土封顶的方法，
9、该方法施工完成后进行了桩体及桩间土的湿陷性检测，湿陷性全部消除，处理效果非常显著，特别是桩间土的水稳定性与处理前相比有非常显著的改善，且在垂直方向均匀，桩间土与桩体回填土的挤密效果均较好。 3.2.4 机械洛阳铲成孔锤击夯扩法：基于挤密和置换同时作用的方法，挤密属于沿深度范围的横向挤密，同时桩底以下一定范围（一般 1-1.5米范围）加固挤密效果也很明显，在挤密桩体的同时可对桩间土进行挤密，但挤密效果主要是挤密桩体所用锥形锤的锤形和重量、落距等因素形成的夯扩效应对桩间土的影响，对机械洛阳铲的成孔垂直度要求较高，主要是置换作用，所以要求的置换率较高，导致经济性降低。根据该场地的地质条件选择桩径 4
10、00mm，桩长 7.5 米，桩间距 1.0 米，有效处理深度 7-8 米，就地质条件来说适用于整段工程，该方法简单、造价低、施工速度快，适用于高压线下及大型设备无法到达的区域，缺点是施工质量难以保证，效果主要是置换，桩周土挤密效果差，只能部分消除湿陷性，是处理方法的无奈之举。 该方法可处理深度可达 20 米，根据该场地的地质条件选择桩径400mm，桩长 7.5 米，桩间距 1.0 米，有效处理深度 7.5 米，用机械洛阳铲隔桩成孔，用重量约 800Kg 的夯锤落距不小于 1.5 米在孔内每填高300mm 厚经含水量调整到最佳含水量2%的粉质粘土，夯 2 锤，直到桩顶标高并封桩顶，在一周后进行已
11、成桩中间桩的施工，施工工序同前。该方法施工完成后进行了桩体及桩间土的湿陷性检测，桩间土的湿陷性未完全消除，但剩余湿陷量在设计允许范围内，桩体的检测未出现湿陷性，处理效果较明显，特别是桩间土的水稳定性与处理前相比有非常显著的改善，且在垂直方向均匀，桩体回填土的挤密置换效果优于桩间土的侧向挤密 。 3.3 水泥粉煤灰碎石桩法：基于穿透湿陷性土层的方法。该方法主要是通过置换并穿透湿陷性土层的方法来减小土层的附加压力，通过桩体将上部荷载传递到下部湿陷性土层的方法来减小地层的湿陷性影响。该方法设备简单、施工速度快，适应性强，缺点是造价高，对电和混凝土的依赖性强，效果主要是置换，桩周土基本没有挤密效果，不
12、能消除桩间土的湿陷性。 该方法可处理深度可达 30 米，根据该场地的地质条件选择桩径400mm，桩长 21 米，桩间距 1.4 米，桩体混凝土强度 C20，施工顺序为隔桩跳打，在一周后进行已成桩中间桩的施工，施工工序同前。该方法不需进行湿陷性检测。该方法适用于处理因地基土含水量较大，饱和度较高、挤密法无法成孔的地段采用。 3.4 水浸法或化学加固土体法：基于通过预先固结或充填化学材料的方法。该方法的原理为通过管路或钻头将化学浆液注入土体内，通过化学浆液与土颗粒胶结并充填湿陷土体的孔隙，提高土体的孔隙比来消除地基土的湿陷性；水浸法对处理自重湿陷性场地的处理效果明显，但不能完全消除，对处理非自重湿
13、陷性场地的处理效果不明显，该方法简单、直观、造价低，缺点是施工速度慢，对周围环境要求高，对处理深度较大的场地不适用。 4 结束语：复合地基处理技术在土木工程施工中得到了广泛的应用，对某一种地质条件来说可能在设计时考虑最经济、工期短且质量容易控制的方案，但对于线路性工程来说，跨越地域广、施工条件千差万别，设计的处理方法要与实际施工环境相适应，综合应用各种可能手段来处理同一问题，充分发挥各种施工处理方法的优势，达到了处理目的的统一性。 参考文献： 1 中国建筑科学研究院湿陷性黄土地区建筑规范GB50025-2004 北京：中国建筑工业出版社，2004 2 闫明礼等多桩型复合地基设计计算方法的探讨岩土工程学报200325（3） 3 钱家欢土工原理与计算M 殷宗泽北京：水利水电出版社，1996 4 黄绍铭软土地基与地下工程殷宗泽北京：水利水电出版社，1996
