复合地基检测论文

湿陷性黄土地基处理研究

黄土湿陷性对人类工程活动危害很大，常使建筑物、渠道、库岸、道路护坡造成破坏。以下是我收集整理的湿陷性黄土地基处理研究论文，和大家一起分享。

摘要： 通过梳理湿陷性黄土成因及各地基处理方法的适用范围、优缺点，结合黄韩侯铁路房屋湿陷性黄土地基处理方案的工程实例，以技术经济分析方式，得出了湿陷性黄土地区铁路房屋地基处理的一般方法，对湿陷性黄土地区铁路房屋的修建具有很好的借鉴作用。

关键词 ： 湿陷性黄土;铁路房屋;地基处理垫层法;挤密法

湿陷性黄土是一种特殊性质的土，具有在自重或外部荷重下或二者共同作用下，受水浸湿后结构迅速破坏发生突然下沉的性质.它在中国分布广泛，主要集中在山西、陕西、甘肃大部分地区以及河南西部.此外，新疆、山东、辽宁、宁夏、青海、河北及内蒙古的部分地区也有分布，但不连续.

铁路房屋是铁路生产、运营的核心，发挥着指挥、调度、监控、服务等作用，对整个铁路的安全运营起着十分重要的作用，是整体铁路系统中不可缺少的一部分.鉴于湿陷性黄土的危害性和铁路房屋的重要性，在湿陷性黄土地区的铁路站房建设，必须采取处理措施，以保证站房结构的安全.

由于国内对铁路房屋湿陷性处理措施的专项研究和实例介绍不多，本文特从理论与实践相结合的角度对此问题展开论述.

1 黄土的湿陷机理及防止措施

黄土的湿陷性机理

黄土的结构特点和胶结物质的水溶特性决定了黄土湿陷的机理[1].湿陷性黄土是一种非饱和的欠压密土，具有大孔和垂直节理，在天然湿度下，其压缩性较低，强度较高，但遇水浸湿时，土的强度显著降低，在附加压力或在附加压力与土的自重压力下引起的湿陷变形，是一种下沉量大、下沉速度快的失稳性变形.造成黄土湿陷的原因可总结为：

(1)黄土的力学性质从内部改变了黄土在浸水及外部荷载因素下，使剪应力超过抗剪强度，从而发生湿陷.

(2)黄土内部受浸水湿化作用下，使土壤自身摩擦力降低，外部扰动作用诱发湿陷.

(3)黄土内部结构发生崩解，使黄土颗粒间胶结强度弱化，颗粒间相对迁移，并伴随小颗粒进入大间隙.同时由于颗粒间胶结被水溶解，在外部扰动作用下强度已不堪平衡，造成土质结构损坏.

湿陷性黄土的防止措施

黄土湿陷性对人类工程活动危害很大，常使建筑物、渠道、库岸、道路护坡造成破坏.笔者认为，改变湿陷性黄土的结构特性是防止黄土湿陷性的核心，而防止或减小建筑物地基浸水湿陷则是防止黄土湿陷性的关键点.

防止湿陷性黄土地基湿陷的综合措施主要有地基处理、防水措施和结构措施三种.其中地基处理措施主要用于改善土的物理力学性质，减小或消除地基的湿陷变形;防水措施主要用于防止或减少地基受水浸湿;结构措施主要用于减小或调整建筑物的不均匀沉降，或使上部结构适应地基的变形[2].三种措施作用、功能、侧重点各不相同，在实践中要采取以地基处理为主的综合措施，标本兼治，突出重点，消除隐患.

防止黄土湿陷性的地基处理措施主要有以下几种：

(1)垫层法：包括土垫层和灰土垫层，是将基底以下湿陷性土层部分或者全部挖除，用2:8或3:7灰土局部或整片进行换填并分层夯实，适用于消除基底以下 1～3m的湿陷性黄土.具有施工简易、快捷、造价低的优点，但这种措施处理的黄土厚度有限，不适用于较厚的湿陷性黄土地层，还需做好防水，地面水及管道漏水仍可能渗入土层引起不均匀沉降.

(2)强夯法：是反复将夯锤(10～60t)提到一定高度(10～40m)使其自由落下，给地基以冲击和振动能量，从而提高地基承载力、降低其压缩性，改善地基性能.该法设备简单、工期短、节省劳力材料、造价低廉.处理深度一般在3～7m，对非自重湿陷性黄土效果明显.它要求场地有足够空间，对土壤含水量要求高，且施工造成的震动大，对周围建筑有影响，不适宜在城区使用，施工前试验和完工后检验时间长(30d).

(3)挤密法：是用灰土或土层夯实的桩体，形成增强体，与挤密的桩间土一起组成复合地基，共同承受基础的上部荷载.成孔挤密主要有沉管、冲击、夯扩、爆扩等方法，适用于厚度在3～15m的湿陷性黄土，由于桩体和桩间土的双效作用使得挤密法地基处理的整体效果好，不但消除或部分消除了黄土的湿陷性，还提高了地基土的承载力、增强了其水稳性.

(4)预浸水法：宜用于处理厚度大于10m，自重湿陷量的计算值不小于 500mm的场地.浸水结束后，地面6m以下湿陷性可全部消除，地面6m以内湿陷性也可大幅度减小，但该法耗时太长，往往影响工期，需水量也大，缺水地区不适用.浸水使场地周围地表下沉开裂，容易影响附近建筑物的安全，所以规定至既有建筑物的距离不小于50m，而且一般在浸水结束后，还需进行补充勘察工作，重新评定地基土的湿陷性，并采用垫层或其他方法处理上部湿陷性黄土层，无形中增加了成本、延长了工期.

当以上地基处理措施都不能满足设计要求时，可采用桩基础来消除黄土的湿陷性，此法安全可靠，但是投资费用较大.

2 工程实例

铁路车站站房综合楼

黄韩侯铁路新建白水、澄城、合阳北站站房在陕西省渭南市境内，位于陇东—陕北—晋西的湿陷性黄土带上，此地区自重性黄土分布广泛，厚度一般大于10m，地基湿陷等级一般为3～4级，湿陷性较敏感.经现场钻孔检测，三站均为4级自重性湿陷性黄土，与《湿陷性黄土地区建筑规范(GB 50025-2004)》判定一致.以澄城站站房施工场地为例，土层从上至下分布为：

(1)人工填土：厚约.

(2)黏质黄土：厚约，黄褐色，成份以黏粒为主，黏性一般，土质均匀，土体结构疏松，可见针状孔隙及虫孔，含少量钙丝及钙质结核，岩芯呈散块状及短柱状，其中：～含大量钙丝，～含大量钙质结核，具IV级自重湿陷性.fak=150kPa.(3)砂质黄土: 厚约，棕褐色，成份以黏粒为主，黏性一般，土质均匀，土体结构较紧密，可见少量针状孔隙，硬塑，岩芯呈短柱状，具IV级自重湿陷性.fak=150kPa.

经现场探孔检测，白水站和合阳北站站房与澄城站房一样，均为IV级自重湿陷性黄土，且厚度较大.站房为300人小型铁路车站站房，房屋结构采用全现浇钢筋混凝土结构，主体1层，局部2层，建筑高度12m，建筑面积2500m2，设计使用年限为50年，房屋基础采用钢筋混凝土独立基础，地基基础设计等级为丙级.

设计要求处理后复合地基承载力特征值不小于180kpa，桩间土平均挤密系数不小于.

根据现场情况、房屋结构及国家有关规范的要求综合分析测算，对三站站房地基采用灰土挤密桩的方式进行处理.灰土挤密桩材料按2：8配合比，桩径400mm，桩长度为10m，梅花状布桩，桩距900mm.施工完毕后，经检测三站站房复合地基承载力特征值为225kPa，桩间土平均挤密系数大于，地基承载力提升明显，满足设计要求。

单层小型砌体房屋

黄韩侯铁路韩城车站待检室及清扫房位于陕西省韩城市韩城火车站内，拟建房屋地质资料如下：

(1)杂填土：由粉质粘土与大量砖瓦碎片组成，结构杂乱，土质不均，厚约1m，Ⅱ级普通土.

(2)黏性黄土：分布于填土底面以下，黄褐色，硬塑—可塑，虫孔及大孔隙发育，具湿陷性，工程场地均有分布，属中等压缩性土.厚约10m，底部为棕红色古土壤层.Ⅱ级普通土.fak=120kpa，具Ⅲ级自重湿陷性.

待检室及清扫房建筑面积，层数1层，层高，结构形式为砖混，设计使用年限为50年，地基基础设计等级为丙级，基础采用柱下墙下条形基础，要求处理后的地基承载力特征值不小于180kpa.

地基处理采用基底以下换填3m厚3:7灰土垫层，每边宽出基础边不小于，垫层分层夯实，压实系数不小于.用换填法处理地基后，压实系数不小于，地基承载力特征值为195kpa，满足设计要求.

多层框架房屋

(3)黄韩侯铁路芝阳站运转综合房屋，建筑面积，二层框架结构，层高.拟建房屋地质资料为：黏性黄土：浅棕黄—黄褐色，厚度大于 20m，土质均匀，夹有钙质网膜及零星姜石，硬塑，Ⅱ普通土，fak=150kpa，属自重型湿陷性黄土，湿陷等级Ⅳ级，湿陷土层厚度约25～35m.地表水不发育.钻孔深度未见地下水，土壤冻结深度37cm，要求地基处理后复合地基承载力特征值不小于180kpa.

拟采用3：7灰土挤密桩进行地基处理，桩长6m，桩径450mm，等边三角形布桩，桩距1000mm.但由于现场施工场地不能满足灰土挤密桩处理宽度的要求，经计算，将地基处理方案修改为3:7灰土换填处理地基，处理厚度为基底下3m，宽出基础边缘各2m，灰土压实系数不小于.

现场施工完毕后，经检测，地基承载力特征值大于180kpa，满足设计要求.

工程造价分析

从上表可以看出，对铁路房屋的重要建筑如火车站站房由于其重要性宜采用灰土挤密桩进行地基处理以保证其结构的安全性，其他房屋宜采用换填灰土垫层的方法对地基进行处理，相较挤密法既能有效节省工期、又能显著降低造价，可作为铁路一般房屋处理湿陷性黄土的首选方法.

3 结语

(1)本文以陕西黄韩侯铁路房屋湿陷性黄土地基处理为例，针对房屋所处的现场情况和地质条件，论述了采取的垫层法和挤密法的房屋地基处理方案，并进行了经济技术分析，得出了铁路站房适用灰土挤密法、一般房屋适用垫层法进行湿陷性黄土地理处理结论.

(2)目前对湿陷性黄土的研究成果主要集中在地方民建方面，铁路方面主要集中在对路基的'处理方面[3，4]，对铁路房屋的研究极少、类型也单一[5].由于铁路房屋的特殊性，下一步应加强湿陷性黄土地区铁路房屋地区地基处理方法的探索和研究，尤其是地方民建较少使用的其他技术(如DDC桩、钻孔灌注桩、震动碎石桩等)，注意案例的收集和数据的积累，以推动湿陷性黄土地基处理技术的发展.

(3)在湿陷性黄土地基处理时，要根据《湿陷性黄土地区建筑规范》(GB50025)、《建筑地基处理技术规范》(JGJ79)的要求，结合所建建筑物的特点、地质条件、要求的地基承载力、施工难易程度、节省投资等方面，进行技术经济分析，选择最合适的房屋地基处理方案，避免资源的浪费.

(4)灰土挤密桩的施工机械属大型施工机械，由于成本原因，现在使用的机械都较为陈旧，因此要研究一套切实可行的安全控制方法和安全操作规程，确保施工安全.

(5)湿陷性黄土房屋地基经过地基处理后湿陷性消除或降低，能达到建筑物荷载的要求，但是我们在实践中还应该采取结构(如考虑框架结构，结构内外设置变形缝等)、防水(如扩大站房外散水的宽度、增加防水卷材等)等措施，继续结构、防水、维护这方面的研究和探索，在实践中不断探索防止湿陷性黄土的方法，防止地基湿陷对建筑物的危害.

参考文献：

(1)张晓宇.湿陷性黄土地区建筑的地基处理措施[J].山西建筑，2014(3)：76.

(2)GB 50025-2004，湿陷性黄土地区建筑规范[S].79.

(3)摇裕春，李安洪，罗照新，孙莺.郑西客专湿陷性黄土地基处理技术研究[J].铁道工程学报，2013(9)：15—19.

(4)赵如意.黄韩侯铁路湿陷性黄土地基处理措施研究与设计[J].科技创新导报，2013(5)：113.

(5)袁二丽.湿陷性黄土地段房屋地基处理方案及造价分析[J].铁路工程造价管理，2013(3)：8-10.

高压旋喷桩在道路软基处理中的应用摘 要：在津沽改线下穿通道的U15-U18段及搭板处，因按照原计划用于加强软土地基承载力的深层水泥搅拌桩机具过高，容易使机具与其上的高压线发生电击事故而在施工中无法得到实施，所以此段变更为高压旋喷桩。本文结合工程实例，分别从工作机理、施工流程、和质量检验三个方面对高压旋喷桩做了阐述。关键词：软土地基处理，高压旋喷桩，质量控制1、工程简介津沽该线下穿通道工程全长440米，宽为米，其中U型槽的JK3+¬— JK3+的范围内，道路中心线两侧上方有110KV高压线干扰，所以此段由原来的深层水泥搅拌桩变更为高压旋喷桩。此段旋喷桩设计桩长10—15 米，设计桩径600mm，梅花形布置，桩距米，总根数为668根，总米数为米，从2009年11月8日始到2009年11月19日止，历时12天，工后检验效果理想。2、高压旋喷桩概述.概念：高压旋喷桩是高压喷射注浆法处理地基中的一种，是利用钻孔设备，把安装在注浆管底部侧面的特殊喷嘴，置入土层预定深度后，用高压泥浆泵等装置，以20Mpa左右的压力把预先制备好的水泥、水玻璃等材料作为主固化剂的浆液从喷嘴中喷射出去冲击破坏土体，同时借助注浆管的旋转和提升运动，使浆液把从土体上崩落下来的土搅拌混合，经一定时间的凝固，便在土中形成圆柱状的具有一定强度和抗渗能力的固结体，从而使地基承载力得到加强的一种工程方法。. 加固机理：高压喷射注浆是利用工程钻机把带有喷嘴的注浆管钻进至土层的预定位置，以高压设备使浆液成为20Mpa左右的高压流从喷嘴里喷射出来，冲击破坏土体，当能量大、速度快和呈脉动状的喷射流的动压超过土体结构强度时，土料便从土体剥落下来，高压流切割搅碎的土层，呈颗粒状分散，一部分被浆液和水带出钻孔，另一部分则与浆液搅拌混合，随着浆液的凝固，组成具有一定强度和抗渗能力的固结体，当喷射流以360°旋转、自下而上喷射提升时，固结体的截面形状为圆形即称为旋喷。在钻机的钻杆最前端设置一个高压液体喷射装置，当钻机把该高压喷射装置送到土层预定深度时，通过高压泵向钻杆中心孔连续输送高压水泥浆液，高压水泥浆液即通过喷射装置中的喷嘴小孔喷入钻杆周围的砂层、土层及砂土层，与此同时钻机带动钻杆缓慢旋转并提升使喷嘴缓慢螺旋上升，从而使高压水泥浆不断切割搅拌土层，形成水泥、砂、土及速凝剂的混合搅拌浆体，通过固化剂和软土间所产生的一系列物理化学反应，生成水化物，然后水化物胶结形成凝胶体，将土颗粒凝结在一起形成具有整体性、水稳定性和较高强度的结构整体，从而提高其复合地基承载力及改变地基土物理化学性能，达到提高地基承载力、减少地基沉降、阻止水体流动、增强地基稳定性的目的。旋喷桩主要用于加固地基，提高地基的抗剪强度，改善地基土的变性性能，使其在上部结构荷载作用下，不至破坏或产生过大的变形。3、施工流程旋喷注浆施工流程可大致分为:施工准备，试桩、技术参数确定→测量放样，桩机就位，钻孔，水泥浆制备，旋喷和复搅，提管冲洗，移动设备→桩基工后检测；、 施工准备：钻机进场之前首先进行场地布置，清除施工区域的杂物，平整场地施工段落要平整密实，做好排水工作，确保在较干净的环境中进行施工,其次，准备好施工用电和施工用水；施工用电使用沿线设置的变压器并配备发电机在施工现场，架设电缆接线到施工作业区。、试桩、技术参数确定：每个工点施工前必须先打不少于3根的工艺试验桩，以检验机具性能及施工工艺中的各项技术参数，其中包括最佳的灰浆稠度、工作压力、钻进和提升速度等，还应根据被加固土的性质及单桩承载力要求，确定水泥掺入量。通过试验桩确定本工程高压旋喷桩施工技术参数为：水灰比为1：1；钻进、工作压力20～25Mpa；提升速度≤；桩顶1米范围提升速度≤；转速应控制在20～25r/min，水泥掺入量范围在180～220Kg/m之间。、测量放样：测量人员根据施工图纸提供的坐标、平面布置图，在施工段落进行布桩，桩位用小木桩红色头醒目标注，桩间距误差不大于50mm，布桩完成自检合格后报监理工程师验收，验收合格后进行下一步工序。、钻机就位：搅拌机具运至现场后进行安装调试，待转速、压力及计量设备正常后就位。钻机就位时先使钻头对准桩位标志中心，然后进行钻杆的双向调平，之后，再次调整对中，最后再精确调平。垂直度误差不超过1%，对中误差小于5cm。、钻孔：每台钻机在开钻前，技术人员对钻杆总长度进行尺量，根据桩长、设计桩顶标高、原地面标高计算下钻节数，并在最后一节钻杆上标定出下钻结束位置。钻孔的目的是为了把注浆管置入到预定深度，钻孔方法采用单管法旋转钻机。在钻杆下钻时采用小于10Mpa的水泥浆压力，一方面防止堵喷嘴，另一方面对土体进行第一次喷射，使土体成为混合液，减小喷浆时土体的阻力，以利于浆液充分搅拌，钻到设计的深度。成孔后，应校检孔位、孔深及垂直度，是否符合设计要求。、灰浆的制作：选用优质普硅水泥，根据搅拌桶的大小、水灰比、泥浆比重来标定最大水位线，按水灰比1：1添加水泥，并经充分搅拌，测定泥浆比重是否达到试配时比重，如达不到继续添加水泥直至达到试配水泥浆比重为止。搅拌时间少于4分钟的不得使用，超过初凝时间的浆液也不得使用；灰浆经过两道过滤网的过滤，以防喷嘴发生堵塞；抽入储浆桶内的灰浆要不停地搅拌。、旋喷和复搅：将注浆管下到预定深度后，调整回流阀门，使旋喷罐内的压强达到规定值，水泥浆到达喷嘴后，检验喷射方向、摆动角度，一切合格后，调整工作台和油泵阀门，使旋转速度控制在20—25 r /min和提升速度达到20-25cm /min的范围时开始提杆、旋喷，由下往上成桩，在桩头以下1米范围复喷提钻时采用最慢的1档提钻上升，并复喷一次，增加桩体的密实度，因为桩顶以下1米范围将承受较大的荷载，加强此处桩体的质量对发挥桩体的承载力起关键作用。当喷浆结束后，要对注浆孔进行二次回灌，防止旋喷桩体因水泥浆固结出现顶部凹陷而达不到设计桩顶标高。在施工过程中，旋转速度、提升速度、旋喷压力、水泥用量参数的变化将直接影响桩的均匀程度和桩径，水灰比参数的变化将会影响桩身的强度，因此必须时刻注意检查浆液初凝时间、水泥浆流量及压力、提升速度、旋摆角度、喷射方法等参数是否符合设计要求，并随时作好记录，如遇故障应及时排除。、提管冲洗：喷射作业完成后，将注浆泵的吸浆管移到水箱内，在地面上喷射，以便把泥浆泵、注浆管内的浆液全部排除，防止残存水泥浆将管路堵塞。移动设备:移动钻机至下一孔位，为确保桩与桩之间能很好咬合，宜采用打一跳一法，且间隔时间应大于36小时。4、质量检验 高压旋喷桩完成28d后方能进行质量检验。、触探及抽芯检验成桩7d内采用轻型触探进行N10检测，检测频率为工程桩数的2%。抽芯检验的总桩数不得少于工程桩数的3‰，单位工程桩数小于1000根时，至少做3根。桩芯无侧限抗压强度（28d）应满足如下要求：桩顶～2/3桩长范围：≥；2/3桩长～桩尖范围：≥。、高压旋喷桩单桩承载力要求高压旋喷桩单桩承载力表桩长（m） 单桩承载力（KN）10 30711 33712 36713 39714 42715 442质量检验标准序号 控制参数 控制标准值 备 注1 桩机安装垂直度偏差 ＜1% 查施工记录2 桩位偏差 ±50 mm 查施工记录3 注浆压力 ≥20Mpa 查施工记录4 水灰比 1：1 查施工记录5 水泥用量 ≥180kg/m 查施工记录6 桩径 ≥600mm 开挖抽查2％7 桩长 不小于设计值 查施工记录8 旋转速度 20~25r/min9 喷提升速度 10~25 cm/min10 桩身强度 不小于设计值 抽芯检查5、注意事项、施工时应先施工内排桩，后施工外排桩、水泥浆液应连续供应。如发生断浆现象，须复打，复打重叠长度必须大于。、浆液拌和应均匀，不得有结块；浆液不得离析或停滞时间过长，超过2小时应停止使用。、构造物基底水泥搅拌桩桩顶高程应根据构造物底高程进行计算确定，同时应考虑凿除50㎝桩头的影响。、旋喷废浆应予以充分利用，施工过长中可在相邻桩之间开挖一定深度的浆液存贮沟（沟宽～米，深～米），待浆液凝固后形成具有一定强度的桩间横系梁，以增强各桩间共同作用，提高地基承载力。施工中控制冒浆量小于注浆量的20％，超过20％或完全不冒浆应查明原因，采取措施。、成桩28d后，可开始基槽开挖，凿除50㎝软桩头，桩头凿除后桩长不得小于设计桩长。、提钻喷浆的速度控制，控制好旋喷速度，保证不大于25cm/min且稳定，灌浆管分段搭接的长度不得小于10cm。底部时应适当加大压力保证底部桩头大于设计，顶部时应重复提钻喷浆一次保证桩头的完整。、提升旋喷过程中确保压力达到设计要求，不小于20Mpa，使足够的水泥浆压入土体，钻杆旋转速度再规定范围内，20~25r/min，确保桩体的均匀性和整体性及强度。6、结语实践表明，采用高压旋喷桩技术进行软土地基加固的效果是显著的，它具有加固体强度高、加固质量均匀、施工操作简便、占地高度小等特点，可用于处理加固淤泥质土、粉土、粘土等软土地基，适用于场地狭窄、不宜进驻大型机械设备等场合，可有效地减少地基总沉降量和不均匀沉降，地基处理效果明显。参考文献:[1] 叶书麟. 地基处理工程实例应用手册[M].北京：中国建筑工业出版社，1983，3[2] 程云朋. 高压旋喷桩在地基加固中的应用探讨[J]. 山西建筑，2007[3] 李 兵. 高压旋喷桩施工技术[J]. 甘肃科技，2005