一种非自重湿陷性黄土湿陷性地基的处理方法及应用

摘要

本发明涉及一种非自重湿陷性黄土湿陷性地基的处理方法，包括以下具体步骤：S1：对地基进行加固处理；S2：对所述S1处理后的地基进行防渗水处理。本发明的有益效果是将地基加固及地基防渗结合起来，不仅可以不考虑地基土湿陷性，按照一般地区进行地基处理设计，大大降低了成本，经处理后的复合地基承载力还较常规方法有显著提高；该方法施工简单，能够满足在非自重湿陷性黄土地基中较多高层建筑地基强度要求，且取土少、成本低，还具有环保价值。

说明书

技术领域

本发明涉及建筑施工技术领域，具体涉及一种非自重湿陷性黄土湿陷性地基的处理方法及应用。

背景技术

非自重陷性黄土是一种特殊性质的土，广泛分布于我国东北、西北、华中和华东部分地区。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，土体结构会迅速破坏，产生较大附加下沉，强度迅速降低。所以，当地基土具有湿陷性，受水浸湿饱和，且附加压力大于湿陷起始压力条件时就会产生较大沉降。故在湿陷性黄土场地上进行建设，通常采取地基处理消除湿陷性，防止地基湿陷对建筑产生危害。

湿陷性黄土地基消除湿陷性的常用方法为：素土或灰土挤密法。但经该方法处理完后的地基土承载力提高有限，通常只应用于对地基承载力特征值要求较低的建筑，而对于地基承载力特征值要求高的高层建筑，还须辅以其它处理措施。目前高层建筑常用的地基处理方法是：

①先用素土或灰土挤密桩消除地基的湿陷性，等达到要求后，采用素混凝土灌注桩对地基土进行二次施工，提高地基土强度，这种不仅工期长，且处理费用较高。

②采用桩基础。因在非自重湿陷性黄土场地上，不允许采用摩擦型桩，只能采用穿透湿陷性黄土层的端承桩和摩擦端承桩，且桩底端以下的持力层必须是压缩性较低的非湿陷性黄土(岩)层，故所需桩长较长，费用较非湿陷性地区的摩擦型桩基础高出很多。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种非自重湿陷性黄土湿陷性地基的处理方法及应用，旨在解决现有技术中的问题。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

一种非自重湿陷性黄土湿陷性地基的处理方法，包括以下具体步骤：

S1：对地基进行增强处理；

S2：对所述S1处理后的地基进行防渗水处理。

本发明的有益效果是：本发明将地基加固及地基防渗结合起来，不仅可以不考虑地基土湿陷性，按照一般地区进行地基处理设计，大大降低了成本，经处理后的复合地基承载力还较常规方法有显著提高；该方法施工简单，能够满足在非自重湿陷性黄土地基中较多高层建筑地基强度要求，且取土少、成本低，还具有环保价值。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，所述S1具体包括以下步骤：

S11：采用灰土对基坑底部的地基进行换填处理，换填的厚度范围为2-3m；

S12：对地基换填后的地基进行螺纹桩增强处理。

采用上述进一步方案的有益效果是结构简单，设计合理，使得湿陷性黄土的土质会有很大改善，湿陷性的起始压力值将大大提高；

另外，桩将承担较大荷载，减小了桩间土承载力，使桩间土承受荷载值小于湿陷性起始压力值，满足了建筑施工的要求，从而不用处理地基土的湿陷性，还大大降低了施工成本。

进一步，所述S11包括以下具体步骤：

S111：基坑开挖至基底以下2-3m处形成换填垫层，并对所述换填垫层底部的湿陷性黄土进行分层碾压处理；

S112：采用灰土对上述换填垫层进行换填，回填至基地以下0.1-0.2m处；

其中，灰土中黏土与生石灰的体积配比为2:8或3:7。

采用上述进一步方案的有益效果是结构简单，设计合理，使得湿陷性黄土的土质会有很大改善，湿陷性的起始压力值将大大提高。

进一步，所述S12包括以下具体步骤：

对地基进行钻孔，并在土体中形成螺纹状灌桩孔，并向多个所述灌桩孔内连续注入预拌混凝土形成增强体桩，以形成复合地基增强体。

采用上述进一步方案的有益效果是桩将承担较大荷载，减小了桩间土承载力，使桩间土承受荷载值小于湿陷性起始压力值，满足了建筑施工规范的要求，即地基基础可按一般地区的规定设计，从而大大降低了施工成本，结构简单，设计合理。

进一步，多个所述增强体桩分别为螺纹桩。

采用上述进一步方案的有益效果是采用反螺旋工艺，钻孔过程中不排土，将钻孔内土向桩侧及桩端进行挤压，改变土体性质，增加土体承载力，消除部分湿陷性，同时提高湿陷性土体的起始压力值。

进一步，所述S12之后还包括S13：在螺纹桩处理后的地基上铺设砂石褥垫层。

采用上述进一步方案的有益效果是通过砂石褥垫层调节桩土应力比，加大桩顶承担的竖向荷载，减小桩间土承担的竖向荷载。

进一步，所述S2包括以下具体步骤：

S21：在所述砂石褥垫层上铺设一层下防水隔渗层，并在所述下防水隔渗层上铺设一层7-15cm后的基础混凝土垫层。

采用上述进一步方案的有益效果是结构简单，设计合理，提高整个地基的防水性能。

进一步，所述S2还包括以下具体步骤：

S22：在所述基础混凝土垫层上施工形成主体建筑，同时在所述主体建筑与基坑侧壁之间区域的底部铺设一层中防水隔渗层，并采用灰土进行回填处理形成灰土层；

其中，灰土中黏土与生石灰的体积配比为2:8，膨润粘土为500mm厚。

采用上述进一步方案的有益效果是结构简单，设计合理，使得基坑与地表保持齐平，防止沉降，防止漏水；另外，在主体建筑与基坑侧壁之间区域的底部铺设一层中防水隔渗层，进一步增加防水的效果。

进一步，所述S2还包括以下具体步骤：

S23：将所述主体建筑周围的地表下挖0.5-1.5m，并铺设一层上防水隔渗层，且在所述上防水隔渗层上铺设一层土层。

采用上述进一步方案的有益效果是结构简单，设计合理，进一步提高整个地基的防水性能。

本发明还涉及一种采用如上所述的非自重湿陷性黄土湿陷性地基的处理方法在建筑施工中的应用。

采用上述进一步方案的有益效果是本发明将该处理方法应用于建筑施工中，该方法施工简单，能够满足在非自重湿陷性黄土地基中较多高层建筑地基强度要求，且取土少、成本低，还具有环保价值。

附图说明

图1为本发明的处理方法流程图；

图2为本发明的建筑施工图；

图3为本发明中螺纹桩的结构示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、换填垫层；2、螺纹桩；3、砂石褥垫层；4、下防水隔渗层；5、基础混凝土垫层；6、主体建筑；7、灰土层；8、上防水隔渗层；9、中防水隔渗层。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

实施例1

如图1至图3所示，本实施例提供一种非自重湿陷性黄土湿陷性地基的处理方法，包括以下具体步骤：

S1：对地基进行增强处理；

S2：对所述S1处理后的地基进行防渗水处理。

本实施例将地基加固及地基防渗结合起来，不仅可以不考虑地基土湿陷性，按照一般地区进行地基处理设计，大大降低了成本，经处理后的复合地基承载力还较常规方法有显著提高；该方法施工简单，能够满足在非自重湿陷性黄土地基中较多高层建筑地基强度要求，且取土少、成本低，还具有环保价值。

实施例2

在实施例1的基础上，本实施例中，所述S1具体包括以下步骤：

S11：采用灰土对基坑底部的地基进行换填处理，换填的厚度范围为2-3m；

基于上述方案，该步骤严格按照《建筑地基处理技术规范》(JGJ 79-2012)进行设计，采用灰土换填垫层地基处理(挖除上面一层，换上一层灰土)，优选换填厚度2.5m。

S12：对地基换填后的地基进行螺纹桩增强处理。

该方案结构简单，设计合理，使得湿陷性黄土的土质会有很大改善，湿陷性的起始压力值将大大提高；

另外，桩将承担较大荷载，减小了桩间土承载力，使桩间土承受荷载值小于湿陷性起始压力值，满足了建筑施工的要求，从而不用处理地基土的湿陷性，还大大降低了施工成本。

实施例3

在实施例2的基础上，本实施例中，所述S11包括以下具体步骤：

S111：基坑开挖至基底以下2-3m处形成换填垫层1，并对所述换填垫层1底部的湿陷性黄土进行分层碾压处理，具体操作如下：

基坑开挖至基底下2.65m处，采用15吨振动碾对换填垫层底部湿陷性黄土进行分层碾压处理、碾压次数不少于8遍，压实系数不小于0.97(根据相关规范而定)，以消除部分湿陷性，增大湿陷性黄土的起始压力值。

S112：采用灰土对上述换填垫层1进行换填，回填至基地以下0.1-0.2m处，具体操作如下：

采用灰土进行回填，回填至基底下0.150m处。灰土(黏土+生石灰)体积配合比为2:8或3:7。石灰宜选用新鲜的消石灰，其最大粒径不得大于5mm。土料选用粉质黏土，不使用块状黏土，且不含有松软杂质，土料经过筛且最大粒径不大于15mm。采用15吨振动碾对回填灰土进行分层碾压处理、碾压次数不少于8遍，压实系数不小于0.95。该措施旨在消除部分湿陷性，增大基底土承载力。

其中，灰土中黏土与生石灰的体积配比为2:8或3:7。

该方案结构简单，设计合理，使得湿陷性黄土的土质会有很大改善，湿陷性的起始压力值将大大提高。

实施例4

在实施例2至实施例3任一项的基础上，本实施例中，所述S12包括以下具体步骤：

对地基进行钻孔，并在土体中形成螺纹状灌桩孔，并向多个所述灌桩孔内连续注入预拌混凝土形成增强体桩，以形成复合地基增强体。

桩将承担较大荷载，减小了桩间土承载力，使桩间土承受荷载值小于湿陷性起始压力值，满足了建筑施工规范的要求，即地基基础可按一般地区的规定设计，从而大大降低了施工成本，结构简单，设计合理。

实施例5

在实施例4的基础上，本实施例中，多个所述增强体桩分别为螺纹桩2。

采用反螺旋工艺，钻孔过程中不排土，将钻孔内土向桩侧及桩端进行挤压，改变土体性质，增加土体承载力，消除部分湿陷性，同时提高湿陷性土体的起始压力值。

螺纹桩是桩身带有螺牙的混凝土灌注桩，与相同直径的普通素混凝土灌注桩相比，单桩承载力通常可以提高30％以上，可以增大复合地基桩承担的荷载值。

另外，螺纹桩具有挤土密实效应，可将桩侧土体进行挤密加固，进而消除桩侧土的部分湿陷性。

实施例6

在实施例2至实施例5任一项的基础上，本实施例中，所述S12之后还包括S13：在螺纹桩处理后的地基上铺设一层较薄的砂石褥垫层3。

该方案通过砂石褥垫层3调节桩(螺纹桩2)土应力比，加大桩顶承担的竖向荷载，减小桩间土承担的竖向荷载。

在灰土垫层上设置150mm厚砂石褥垫层，褥垫材料宜采用中砂、粗砂、级配砂石和碎石等，最大粒径不宜大于30mm。通常砂石褥垫层厚度宜为0.4～0.6倍的桩径，且一般不小于200mm厚。本发明为调节桩土应力比，减小桩间土承担荷载，故减小褥垫层，将桩顶伸入褥垫层内不小于50mm，使桩顶承担较多竖向荷载。

经过以上措施及施工工艺处理后，达到预期效果：

①湿陷性黄土的土质会有很大改善，湿陷性的起始压力值将大大提高。

②在地基土雨水浸湿饱和状态下，依然可以满足设计所需要的承载力。

③螺纹桩复合地基中，桩将承担较大荷载，减小了桩间土承载力。使桩间土承受荷载值小于湿陷性起始压力值，满足《湿陷性黄土地区建筑规范》GB50025-2018关于“地基基础可按一般地区的规定设计”要求，从而不用处理地基土的湿陷性。从而大大降低了施工成本。

实施例7

在实施例6的基础上，本实施例中，所述S2包括以下具体步骤：

S21：在所述砂石褥垫层3上铺设一层下防水隔渗层4，并在所述下防水隔渗层4上铺设一层7-15cm后的基础混凝土垫层5，具体步骤如下：

在基础混凝土垫层(10cm，铺在砂石褥垫层上)下设置防水隔渗层(基础混凝土垫层与砂石褥垫层之间)：土工布一道+聚乙烯(PE)防渗塑料薄膜+土工布一道；防水隔层每边超出混凝土垫层不小于两倍的基础垫层至换填灰土底部厚度。

该方案结构简单，设计合理，提高整个地基的防水性能。

实施例8

在实施例7的基础上，本实施例中，所述S2还包括以下具体步骤：

S22：在所述基础混凝土垫层5上施工形成主体建筑6，同时在所述主体建筑6与基坑侧壁之间区域的底部铺设一层中防水隔渗层9，并采用灰土进行回填处理形成灰土层7，分层压实或夯实；

其中，灰土中黏土与生石灰的体积配比为2:8，膨润粘土为500mm厚。

该方案结构简单，设计合理，使得基坑与地表保持齐平，防止沉降，防止漏水；另外，在主体建筑与基坑侧壁之间区域的底部铺设一层中防水隔渗层，进一步增加防水的效果。

上述中防水隔渗层9具体为：土工布一道+聚乙烯(PE)防渗塑料薄膜+土工布一道；防水隔层每边超出混凝土垫层不小于两倍的基础垫层至换填灰土底部厚度。

实施例9

在实施例8的基础上，本实施例中，所述S2还包括以下具体步骤：

S23：将所述主体建筑6周围的地表下挖0.5-1.5m，并铺设一层上防水隔渗层8，且在所述上防水隔渗层8上铺设一层土层，具体操作如下：

在室外地表下1米深度设置防水隔渗层：300mm厚的防渗层(粘土+膨润土)+土工布一道+聚乙烯(PE)防渗塑料薄膜+土工布一道；防水隔层每边超出混凝土垫层不小于为基础垫层底部至湿陷性土底部厚度。

该方案结构简单，设计合理，进一步提高整个地基的防水性能。

经过以上防渗措施，在建筑地基土应力扩散范围内形成闭合隔水带，避免地基土浸水湿陷，降低地基土承载力、产生较大附加下沉。

实施例10

在上述各实施例的基础上，本实施例还提供一种采用如上所述的非自重湿陷性黄土湿陷性地基的处理方法在建筑施工中的应用。

本实施例将该处理方法应用于建筑施工中，该方法施工简单，能够满足在非自重湿陷性黄土地基中较多高层建筑地基强度要求，且取土少、成本低，还具有环保价值。

本发明中处理方法的具体步骤如下：

(1)基坑开挖至基底以下2-3m处形成换填垫层1，并对所述换填垫层1底部的湿陷性黄土进行分层碾压处理；

(2)采用灰土对上述换填垫层1进行换填，回填至基地以下0.1-0.2m处；

(3)对地基进行钻孔，在土体中形成螺纹状灌桩孔，并向多个所述灌孔内连续注入预拌混凝土，以形成复合地基增强体；

(4)在处理后的地基上铺设砂石褥垫层3；

(5)在所述砂石褥垫层3上铺设一层下防水隔渗层4，并在所述下防水隔渗层4上铺设一层7-15cm后的基础混凝土垫层5；

(6)在所述基础混凝土垫层5上施工形成主体建筑6，同时在所述主体建筑6与基坑侧壁之间区域的底部铺设一层中防水隔渗层9，并采用灰土进行回填处理形成灰土层7；

(7)将所述主体建筑6周围的地表下挖0.5-1.5m，并铺设一层上防水隔渗层8，且在所述上防水隔渗层8上铺设一层土层。

本发明的优势在于：

与现有施工方法相比，本发明措施一“换填+螺纹桩地基处理”方法，可以满足规范关于“地基基础可按一般地区的规定设计”要求，从而不用考虑地基土湿陷性问题，节省常规常规方法处理湿陷性的施工费用，大大缩短施工工期，经济效益优势明显。

措施二“地基土防渗水处理措施”方法，可以使建筑地基土在应力扩散范围内形成闭合隔水带，避免地基土受水浸湿产生较大沉降及降低承载力。在地下水位较深，可不考虑地下水对地基土的影响时，使用该方法，不需再考虑湿陷性问题，节省常规采用消除湿陷性的处理费用，经济效益明显。

综上所述，本发明将措施一及措施二结合起来，综合应用于非自重湿陷性黄土地基中，不仅可以不考虑地基土湿陷性，按照一般地区进行地基处理设计，大大降低了成本，经处理后的复合地基承载力还较常规方法有显著提高。

措施一是避免地基土浸水湿陷，保证建筑安全的第一道防线，措施二是地基土虽浸水湿陷，但仍能保证建筑安全的第二道防线。该方法施工简单，能够满足在非自重湿陷性黄土地基中，较多高层建筑地基强度要求。且取土少、成本低，还具有环保价值。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。