雷生彬
中国石油工程建设有限公司青海分公司
摘 要：盐渍土的盐溶特性是其最主要的病害之一，本文通过对青海花土沟地区硫酸盐渍土的浸水载荷试验，通过试验测出青海花土沟地区盐渍土的地基承载力极限值。比较浸水后地基承载力的降低程度，确定盐渍土的溶陷系数及地基承载力。同时探讨多种经济有效的地基处理方法。
关键词：硫酸盐渍土；浸水载荷试验；溶陷系数；地基处理
作者简介：雷生彬、1986年10月、男、汉、青海互助、大学本科、工程师、岩土工程勘察、设计与施工
1 引言
盐渍土是我国西北地区广泛存在的一种不良地基，它是盐土和碱的总称。由于它具有吸湿、膨胀、淋溶、沉陷等特性，对在其上的建筑物有着很大的危害。而盐渍土的盐溶危害，是盐渍土地基最主要的病害之一，当盐溶发生时，地基土的强度会迅速降低，并伴随着大幅沉陷，造成置于其上的建构筑物的破坏。对盐渍土地基处理的主要目的是根据盐渍土盐溶特性，改善盐渍土的物理力学性质，以消除或减少地基因浸水而引起的溶陷现象。
本文通过青海花土沟地区盐渍土的浸水载荷试验确定其溶陷系数及地基承载力，分析研究盐渍土的分布特点及盐溶特性，同时探讨多种经济有效的地基处理方法。
2 工程概况
本次试验场地位于青海油田花土沟石油基地东北侧的一处空地，根据中国石油集团工程设计有限责任公司青海分公司岩土工程勘察资料，本次试验场地地层自上而下分述如下：
①含砾中细砂层：层面深度0.0～4.1m；黄褐、土黄、青灰色，干燥，松散～中密，成份以石英和长石为主，局部有粗砂和粉土薄层，砾石含量5～15%，最大粒径40mm。
②含砾中粗砂层: 层面深度4.1～5.6m；青灰、黄褐色，湿，中密，成份以石英和长石为主，局部有细砂和粉质粘土薄层，砾石含量5～25%，最大粒径在60mm。
③含砾中细砂层：层面深度5.6～8.7m；黄褐、青灰色，湿～稍湿，中密～密实，成份以石英和长石为主，局部有粗砂和粉质粘土薄层，砾石含量5～15%，最大粒径40mm。
④含砾中粗砂层 : 层面深度8.7～10.1m；青灰、黄褐色，稍湿，密实，成份以石英和长石为主，局部有细砂和粉质粘土薄层，砾石含量5～25%，最大粒径50mm。
⑤细砂层：层面深度10.1～14.5m；黄褐 、红褐色，稍湿，密实，成份以石英和长石为主，局部有粗砂和粉质粘土薄层，局部有少量砾石。
3 浸水载荷试验
3.1天然地基载荷试验方法
本次试验做浅层平板载荷试验3个点、地基浸水载荷试验3个点。天然地基载荷试验承压板面积采用0.5m2，浸水地基载荷试验承压板面积计划采用1.0m2。计划最大加荷量500～600kPa。试坑直径3.4m、深度0.7m，试坑底部尽量做到表面平整。试验采用慢速维持荷载法，采用100t油压千斤顶加荷、联系于千斤顶上的油压表测读荷载、百分表测沉降、水表记录加水量。
加荷分10级，第一级荷载（包括设备重量），宜接近开挖试坑所卸除土的自重（其相应的沉降量不计），最大加荷量应尽量接近土的极限荷载，本次试验砂土试验点天然地基按600kPa分级加荷、浸水试验按600kPa；泥岩试验点按1200kPa分级加荷。
每级加荷后，按间隔10、10、10、15、15min，以后每隔半小时观测一次沉降，当连续两小时内，每小时的沉降量小于0.1mm时，则认为稳定。待沉降稳定后，测得承压板沉降量，可加下一级荷载。最终一级荷载稳定后，逐级卸荷，以观测地基土的回弹量。
根据试验成果绘制载荷试验p～s曲线，确定地基土的极限承载力和承载力特征值。
1）当压力一沉降曲线上极限荷载能确定，而其值不小于对应比例界限的2 倍时，可取比例界限；当其值小于对应比例界限的2 倍时，取极限荷载的一半；
2）当压力一沉降曲线是平缓的光滑曲线时，可按相对变形值确定：
a）对以粘性土、粉土或砂土为主的盐渍土地基，可取s/D=0.015(D——承压板直径)沉降量所对应的压力为地基承载力特征值；
b）对以粗粒土为主的盐渍土地基，可取s/D=0.01沉降量所对应的压力为地基承载力特征值。
3.2 确定盐渍土地基浸水后承载力的载荷试验方法
1）试坑挖掘完成后，于试坑中心处安放承压板；
2）按载荷试验方法，逐级加荷至预定的压力P(本次试验按200kPa采用)，每级加荷后，按间隔10、10、10、15、15min，以后每隔半小时观测一次沉降，当连续两小时内，每小时的沉降量小于0.1mm时，则认为稳定。待沉降稳定后，测得承压板沉降量；
3）维持压力200kPa，并向基坑内均匀注入淡水，保持水头高为0.3m，浸水时间根据土的渗透性确定，且不小于5天。观测承压板的沉降，直至沉降稳定，标准稳定为第5天以后连续3天沉降量不大于1mm/d，并测得相应溶陷量 ；
4）把溶陷稳定后的地基视为新的地基，按5.3.4节载荷试验方法继续加载试验，确定浸水后地基的承载力极限值及特征值。
3.3 试验结果
1）天然状态载荷试验结果
天然状态载荷试验3个载荷试验点，加载至600kPa时，沉降量为5.18～7.76mm、均小于48mm（见表1）。由此可以得出，该试验场地，地基土在天然含水量状态下的极限承载力可以达到600kPa，变形模量29MPa。
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2）浸水载荷试验结果
3个浸水载荷试验，加载至200kPa稳定后浸水，浸水后附加下沉12.66～52.83mm（见图1）、离散性较大。
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3.3 溶陷系数
经现场浸水载荷试验结果可知，该场地盐渍土具溶陷性，溶陷等级Ⅰ级，溶陷系数见表3。
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根据现场浸水载荷试验结果计算，平均溶陷系数。
4 承载力特征值的确定
4.1天然状态地基承载力特征值
根据国家标准《建筑地基基础设计规范》C.0.6规定确定地基承载力特征值，当p～s曲线上有比例界限时、取该比例界限所对应的荷载值，当极限荷载小于对应比例界限的荷载值的2倍时、取极限荷载值的一半，当不能按上述要求确定时、当承压板面积为0.25～0.50m2、可取s/d=0.01～0.015所对应的荷载、但其值不应大于最大加载量的一半。同一土层参加统计的试验点不应少于三点，当试验实测值的极差不超过其平均值的30%时，取此平均值作为该土层的地基承载力特征值fak。
本次做3个平板载荷试验，最大加载600 kPa、累计沉降5.18～7.76mm，均为缓变型p～s曲线，取最大加载值的一半、即300 kPa，地基承载力特征值fak=300 kPa，变形模量E0=29MPa。
4.2 浸水后承载力特征值
根据《盐渍土地区建筑技术规范》国标附录C第2条规定确定砂土地基承载力特征值，当p～s曲线上极限荷载能确定，而其值不小于对应比例界限的2 倍时，可取比例界限；当其值小于对应比例界限的2 倍时，可取极限荷载的一半； 当p～s曲线是平缓的光滑曲线时，可按相对变形值确定：
1）对以粘性土、粉土或砂土为主的盐渍土地基，可取s/d=0.015沉降量所对应的压力为地基承载力特征值；
2)对以粗粒土为主的盐渍土地基，可取s/d=0.01沉降量所对应的压力为地基承载力特征值。
本次做3个地基浸水试验，将浸水附加下沉稳定后的地基视为新地基，再分级加载至极限荷载。1、2号点加载至400kPa，3号点加载至300kPa时，地基沉降量为23.32～23.83mm，均超出s/d=0.015限值，即16.95mm。
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地基浸水后地基承载力特征值为180kPa。
5 地基处理方案选择
近几年随着岩土工程的迅速发展，很多新科技、新工艺、新方法在地基处理方面得到了运用和实践，盐渍土溶陷性地基处理类似与湿陷性土，方法较多如：浸水预溶、强夯、浸水预溶+强夯、换土垫层、旋喷桩、化学加固、CFG等。但结合花土沟地区实际情况提出以下几种较为经济适用的地基处理方法。
5.1换土垫层
换土垫层法为花土沟地区乙级以上建筑物处理盐渍土溶陷性时的常用手段，本地区溶陷性土层具有溶陷性土分布不均、土层溶陷性大小不均、溶陷土层深度大等特点。因此局部换填法在本地区处理溶陷性土时具有良好效果及较经济的效益指标；如溶陷性土溶陷性较强时可能换填深度会很大，既不经济也不适用，应采取其它手段进行地基处理。
主要技术要求：挖除溶陷性土，采用非盐渍砂砾石回填，其中粒径＞5mm的砾石含量宜＞30%，分层夯实，分层厚宜小于300mm。砂砾石垫层厚度h≥50cm，垫层宽度应超出外墙基础边缘的距离至少等于垫层的厚度，且不得小于300mm。
而对于一般丙级建筑物，由于花土沟地区地基土本身承载力高并且溶陷性小，大规模的换土垫层法反而不经济，针对这类建筑一般则只采用防水措施就可以满足正常工程需要。
5.2 浸水预溶+强夯处理
1）浸水预溶
浸水预溶目的：a.使地基土一定深度范围内易溶盐溶解，随着盐分的溶解、流失，土体结构重新排列，土体松软并产生一定的沉降或陷落（预沉降）；b.使部分盐分在晾晒过程中，由于蒸腾作用随毛细水上升在地表富集，清除表层形成的盐壳，达到降低含盐量的目的；c.地基土浸水后，含水率上升，可使其与最佳含水量相近。
2）强夯处理
地基土在浸水后，强度会大幅降低，土体结构松软，为提高地基土强度及消除或降低地基土溶陷性，采用强夯的方法进行处理。通过强夯可使有效作用深度内土层达到超固结，起到沉降预处理及地基强化的作用。此外，经强夯处理后的地基土的孔隙率降低，进一步消除盐渍土溶陷带来的影响。
5.3 CFG桩地基处理
CFG桩复合地基的加固机理可概括为桩体的置换作用，褥垫层的调整均化作用，采用不排土成桩工艺施工，还具有挤密作用。适用于淤泥、粘性土、溶陷性土、杂填土、粉土、砂土以提高地基承载力和减少地基变形为主要目的地基加固方法。
CFG主要由水泥、碎石、粉煤灰组成，其优点充分利用工业废料，能较大提高地基承载力。
此方法对处理软弱土，有良好的经济效益，但花土沟地区具有溶陷性的一般为砂土层，承载力一般较高，在经济效益及施工方法不如以上两种地基处理方法适用。
6 结论
花土沟地区硫酸盐渍土经现场浸水载荷试验结果可知该场地盐渍土具溶陷性，溶陷等级Ⅰ级，平均溶陷系数，浸水后承载力特征值为180kPa。针对花土沟地区硫酸溶陷性土的主要特性提出经济合理的地基处理方法。针对丙级建筑物只采用防水措施就可以满足正常工程需要，对于乙级以上建筑物适用于局部换土垫层法；浸水预溶强夯适用处理大面积具有一定深度的溶陷性土层；CFG本地区不适用。各种地基处理方法都有其优缺点，应因地制宜根据工程规模、性质选择合理的处理方法，从而达到保证工程质量、降低工程造价、控制工程投资的目的。
参考文献：
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