摘 要：我國粘土分布較廣，主要分布在陜西，甘肅，河北等北方地區(qū)，其中以濕陷性黃土所占比例較大。對于這類土質地區(qū)的水利工程建筑物和構筑物的地基處理，最有效，最成功的處理之一是采用灰土地基。本文主要對灰土的特性，灰土的施工等方面進行了論述，對實際工程有一定參考價值。

　　關鍵詞：灰土,特性,施工,質量

　　灰土地基是我國傳統(tǒng)的建筑地基之一，有著悠久的應用歷史，并且不論是技術可行性還是經(jīng)濟性到施工便捷性都有很強的應用空間。現(xiàn)根據(jù)新疆某一級水電站為例作已論述，該水電站位于木扎提河上游河段的南岸階地上，距拜城縣約85km處，木扎提河自破城子至阿合布隆渠首，均穿行在峽谷中，由于兩岸山體高大，無洪水危害，出峽谷后經(jīng)排洪渠首泄洪閘，洪水入木扎提河拜城段，通過94.5公里河道，途中分別納入喀普斯浪河、臺勒維丘克河、卡拉蘇河后匯入克孜爾水庫，流經(jīng)國營羊場、老虎臺鄉(xiāng)、大宛其農(nóng)場、察爾齊農(nóng)場、大橋鄉(xiāng)、溫巴什鄉(xiāng)、米吉克鄉(xiāng)、康其鄉(xiāng)、托克遜鄉(xiāng)、賽里木鎮(zhèn)及克孜爾鄉(xiāng)。各鄉(xiāng)鎮(zhèn)交通便利，有簡易公路直達場區(qū)。

　　該工程主要廠房、尾水渠及生活管理房均位于木扎提河一級階地上，地勢較平坦，地表出露地層為全新統(tǒng)沖洪積粉土及上新更統(tǒng)沖積卵石，植被稀少。卵石層在勘探深度30m范圍內未揭穿。

　　主要基礎所在層為粉土，粉土(Q4al+pl)：淺黃色、黃褐色，局部夾粉砂薄層，搖震反應中等，切面稍有光澤，干強度一般，稍濕，稍密。層厚在發(fā)電廠房處介于1.50～6.0m之間，在尾水渠處介于1.00～5.0m之間。標貫擊數(shù)平均值為3.5擊。

　　fak=80kPa，γ=15.6kN/m3, Ck =8kPa，φk=20°。根據(jù)實際勘測報告及試驗數(shù)據(jù)，結合有關單位的資料，最終確定采用灰土換填的地基處理方式，并在此工程后期的實際使用過程中取得良好效果，得到業(yè)主的肯定。先將本工程所采用的灰土地基處理方式從灰土的特性到施工過程到使施工期間注意事項作簡要介紹如下：

　　一.灰土的特性：

　　1、灰土的抗壓強度，灰土的抗壓強度中一般隨所用土壤的塑性指數(shù)的增加而提高。因為含灰率12%的灰土試件(28天濕房養(yǎng)護)，當土的塑性指數(shù)為6.5時，試件的抗壓強度為40N/m2，當土的塑性指數(shù)為13.5時，抗壓強度為200 N/m2以上。而用頁巖粉碎過篩(0.5毫米篩孔)與石灰配制而成的頁巖灰土更比同級石灰灰土的壓力強度高1.3~2.0倍。灰土的抗壓強度并不隨含灰率的增加而一直提高，并且灰土的最佳含灰率與土的塑性指數(shù)成反比，一般說來，可以重量比10%~15%作為最佳含灰率。

　　灰土的抗壓強度隨齡期(灰土制備后的天數(shù))的增加而提高，當天的抗壓強度與素土夯實相同，但在28天以后則可提高2.5倍以上。從原津沽大學實驗資料可知，10天時灰土的抗壓強度為160 N/m2 ，10年時則為650 N/m2 。

　　灰土的抗壓強度隨灰土蜜實度的增加而提高。對常用的3：7灰土(其重量比為1：2.5)多打一遍夯后，其90天的抗壓強度可提高以44%。

　　灰土拌合不勻對其抗壓強度有極壞的影響，有的灰土雖歷經(jīng)21年，但因拌合不勻，操作粗糙，其抗壓強度仍為16~220 N/m2 。這對工程是很大的隱患。

　　2、 灰土的抗剪強度：灰土的抗剪強度(C+tgΦ)在一定范圍內隨含灰量的增加而提高;超過一定數(shù)值后，其總抗剪強度即趨減少。對亞粘土灰土，在不同垂直荷重下，相應于最大抗剪強度的灰土比為1：3~1：4，土料為輕亞粘土時，則為1：2。

　　灰土的抗剪強度隨土的塑性指數(shù)的增加而提高，因為種種1：4的灰土，當土的塑性指數(shù)為14.9時，其抗剪強度C=1.6 N/m3 ，Φ=49.50C。而當土的塑性指數(shù)7.9時，則C=14.4 N/m3，Φ=360C。

　　灰土的抗剪強度可隨齡期的延長而提高，但其內摩擦角變化不大，而灰土的密實度對其抗剪強度有更大的影響。

　　3、灰土的剛性角：灰土作基礎時基本有兩種作法，一種是把灰土置于冰凍線以下，另一種是部分或全部置于冰凍線以上作為基礎的一部分，兩者皆需對灰土的剛性角給以必要的考慮，對體積比為3：7或明或2：8的灰土，其最小干容量分別為：當土料為輕亞粘土時16.6 kN/m3,亞粘土為16.0 kN/m3,粘土為14.5k N/m3,其剛性基礎的寬度比為：

　　當基礎底面平均壓力P ≤100kN/m2，時為1：1.25

　　當基礎底面平均壓力100 kN/m2 P≤之200kN/m2，時為1：1.50相當于25~50號砂漿毛石基礎的剛性角。

　　灰土的抗彎強度，根據(jù)中國建筑科學研究院的實驗資料，灰土的抗彎強度低于抗壓強度，抗彎強度亦隨齡期的延長而提高，增長速度與抗壓強度情況相同。

　　4、灰土的形變模量：實驗測得亞粘土(干容量15.5 kN/m3)，粘土(干容量14.5 kN/m3)配制的3：7灰土(體積比)養(yǎng)護七天后浸水48小時的形變模量1000~1500 N/m2，養(yǎng)護28天后浸水48小時的形變模量為3200~4000 N/m2。

　　5、灰土的滲透性：灰主的滲透系數(shù)隨素塑性指數(shù)及密實度的增高而減小;且隨齡期的延長而減小，其滲透系數(shù)約為28x10~1.0x10cm/s之間。對同類土壤，不同含灰量的差別而改變。

　　6.灰土D的抗凍性：實驗表明，在空氣沖養(yǎng)護28天不經(jīng)浸水的試件，歷經(jīng)三個冰凍循環(huán)，情況良好，其抗壓強度不變，無崩裂破壞現(xiàn)象。但養(yǎng)護14天并接著浸水14天后的試件，同上試驗后則出現(xiàn)崩裂破壞現(xiàn)象。分析原因是齡期太短，灰與土作用不完全，致使強度太差所致。

　　綜合所述，對亞粘土制備的2：8灰土(體積比)，其施工密度達95%以上時，灰土的技術性能如下：

　　30天的抗壓強度可達標30 N/m2，(不浸水)抗剪力，粘聚力為15 N/m2，內磨擦角Φ=350C，滲透系數(shù) Kw=1.5x10cm/s;容量為15.5~16.5kN/m3。

　　二.灰土的施工

　　(一) 灰土的施工程序:

　　1、生石灰(選用鈣石灰)在使用前兩天用清水消解并剔除未燒透的小塊(過篩)。本工程在地基處理期間嚴格采用此方式進行。

　　2、土過篩并剔除雜物和土塊。此環(huán)節(jié)尤為重要一定的將雜物和土塊去除，本工程在此環(huán)節(jié)嚴格有相關人員把控，并且在材料進場時我們并做了嚴格的檢查和質量把控，切實的從源頭保證質量，因為如果不去除干凈嚴重影響后期整個地基的整體承載力。

　　3、按要求的配合比(一般按體積比)配制灰土，要求拌合均勻然后鋪至打柱地點，每鋪30cm，夯實到15cm。

　　4、灰土夯實后，如上部構筑物不能及時砌筑時，需用草席等物

　　掩蓋，防止暴曬及雨水沖刷。灰土的后期保護在實際工程當中一定的去做這部分工作，比如本工程中部分已夯實的部分灰土地基未能覆蓋，后在雨水的沖刷下，嚴重的影響了其強度，后經(jīng)重新?lián)Q填夯實后方達到其預期處理效果，這在工作量及經(jīng)濟性和技術合理性等方面都造成了較大的損失和隱患。所以在實際工程當中一定的注重防護工作，且一般在水利工程施工過程中造成沖刷現(xiàn)象的可能性很多，因工程一般都比較靠近水源，所以在水利工程施工過程當中的更加注重防護工作。

　　(二) 在水利工程施工時注意事項：

　　1、石灰不能消解過早，否則熟石灰堿性下降，減緩作用，降低強度。

　　2、以選用粘土，亞粘土及輕亞粘土為宜，在無試驗儀器時，

　　可用搓條法選土類。粘土能搓成直徑0.5cm土條，其長度不短于手掌(約20cm);亞粘土能搓成0.5~1.0cm土條, 其長度大于5cm,輕亞粘土能搓成2~3cm土條,粉砂土能搓成3~4cm土條。

　　3.準確掌握灰土的配合比常用的配合比(體積比)為28或3：7;在重量比換算濕松體積比時可參照下式計算。如測得石灰含水率為24%，濕容量為5.60 kN/m3 ,土壤含書率為16%，濕容量為12.0 kN/m3，要求的重量比為12：88，則換算成體積比為

　　(12x12.4÷5.60：(88x11.6÷12.00)=2.65：8.56=1：3.2

　　4.壓密是保證灰土質量的主要工序，不僅能提高灰土的各項物理力學指標，并具有現(xiàn)實的經(jīng)濟意義。如以密實度由95%為準，則密實度降至86%時，造價提高62%;密實度提高到100%時，造價可降低15%。

　　5. 施工用水應妥善管理,防止管網(wǎng)漏水,并應做好防,排水措施,防止使用用水流入基坑。

　　6. 基坑內應嚴禁強夯后的坑底土層受擾動,防止其被踐踏,受凍或受水浸泡.冬季施工應有防凍措施,墊層越冬應有保護措施。

　　7. 基坑內應嚴禁強夯后的坑底土層受擾動,防止其被踐踏,受凍或受水浸泡.冬季施工應有防凍措施,墊層越冬應有保護措施。

　　灰土的含水量與壓實效果有很大的關系，但因條件所限，尚提不出最佳含水率的確切數(shù)值，但在現(xiàn)場可通過試驗決定。簡易的辦法是用手攥灰土則能成團塊，再用兩手捏之就能粉碎，即為適宜含水率。

　　在地下水位較高且基槽在施工期間排水困難時，不宜采用灰土基礎。

　　三.灰土的經(jīng)濟意義

　　灰土的主要優(yōu)點是充分利用當?shù)夭牧虾凸I(yè)廢料(如爐渣灰土)，節(jié)省水泥，降低工程造價，灰土基礎比混凝土基礎可降低造價60~75%，在冰凍線以上代替磚或毛石基礎可降低造價格30%，用于公路建設時比泥結碎石降低40~60%，用作擋土堵的卸荷稷體時，如增高9m，則每米墻長可節(jié)省漿砌石8.7 m3,挖，填土各23 m2，降低造價30%(增用石灰25N)。并可改良土壤性質，提高回填土的抗剪強度。

　　四.結論

　　今后如進一步充分利用灰土的各種物理及力學性質，則可進一步擴大灰土的使用范圍，使其更多的在建設中發(fā)揮作用。通過諸多工程的實踐灰土地基處理方式均取得了良好的效果，并且從經(jīng)濟性和實際可操作性都符合當下的基本國情，有著較為廣闊的應用前景，有待于進一步的研究和推廣發(fā)展。

　　參 考 文 獻

　　[1]《混凝土結構設計規(guī)范》(GB50010-2010)

　　[2]《建筑地基基礎設計規(guī)范》(GB50007-2011)

　　[3]《建筑樁基技術規(guī)范》(JGJ 94-2008)

　　[4]《土工試驗規(guī)程》(SL237-1999)