学文网【摘 要】本文从三七灰土的定义、作用机理出发，介绍了三七灰土在实际工程中的应用，并论述了三七灰土施工的工艺方法。
【关键词】三七灰土；湿陷性黄土；灰土挤密桩
引言
天然黄土在自重压力和附加压力的作用下，受水浸泡后，内部结构迅速破坏，发生显著的湿陷变形称为湿陷性黄土。若这种黄土作为结构物的地基，湿陷变形会对结构物带来不同程度的危害：沉降、坼裂、倾斜、严重影响其安全和使用年限。
湿陷性黄土占我国黄土面积的6O%以上，而且多出现在地表上层，很多实际工程的地基处理大多是通过换填三七灰土或在基础下方设置三七灰土垫层来削除其湿陷性。因此，三七灰土在处理湿陷性黄土地基中就显得极为重要。
1 三七灰土的特点
1.1 三七灰土的定义
三七灰土是指生石灰与粘土的体积比，其中石灰粉为熟化石灰粉，生石灰必须在使用前两星期加水充分溶解，石灰充分消解是指石灰经消解后保留在2.5mm筛孔上的颗粒不得超过4O%。经消解后的石灰按消解先后分别存放，生产时先消解的石灰先使用。进入拌和机的熟石灰，不得含有未消解颗粒。熟石灰中的活性氧化钙含量不低于4O%，当活性氧化钙的含量为305～40%时应进行实验分析，适当增加石灰含量。当活性氧化钙的含量低于30%时，不得采用。
灰土地基凝固后非常坚硬，跟岩石一般。从岩石到黄土是岩石不断搬运风化形成的，而三七灰土正好相反，是从黄土到岩石的形成过程。因此时间越长，灰土的强度越高。工程中正是利用了三七灰土的这一特点。
1.2 三七灰土的作用机理
① 含水量小于4O%的填土地基用三七灰土加固地基原理：
这是一种比较常有的地基加固措施，它主要是利用消解后的是石灰与粘性土作为灰土料，其化学反应式为：
Ca（OH）2+CO2=CaCO3+H2O
Ca（OH）2+SiO2=CaSi03+H2O
灰土体积比为3:7，将三七灰土拌和均匀经过筛分后石灰粒径不大于5mm，土粒径不大于15mm，方可使用。大量工程实践证明，保证加固效果最主要一条是控制三七灰土含量。过干、过湿都不好；一般来说，施工人员现场掌握原则：手握能成团，轻轻一捏即散为原则。
② 含水量大于4O%的填土地基用三七灰土加固地基原理：
对于这种地基，传统的加固措施：一般用生石灰桩，这样对于降低土层中的含水量具有明显效果，但对于提高地基承载力效果并不好。采用机械夯实灰土基础，这既能降低土层含水量，又能提高地基承载力。其程序是灰土料按照前述方法拌和均匀，达到最优含水量进行夯实，也就是首先保证夯实效果，尔后未熟化的生石灰吸收水分，使土层中的含水量降低，增大土层土粒间的凝结效果，同时生石灰在吸水过程中放出热量，使土层含水量进一步蒸发，能使基础周围形成一种硬壳，达到加固地基的目的。
2 三七灰土在实际工程中的应用
① 灰土挤密桩
灰土挤密桩复合地基作为一种湿陷地基处理方法，在我国西北湿陷性黄土地区得到了越来越广泛地应用，主要应用于多层建筑物的地基处理，属于一种较成熟的地基处理方法。
灰土挤密桩是一种柔性桩，挤密后的地基，不但桩体要承担上部荷载，桩间土也分担很大一部分荷载，即桩体和桩间同组成了复合地基。实践证明，灰土挤密桩不仅可以消除黄土地基的湿陷性，同时也能提高地基土的承载力，改善地基的水稳性。
灰土挤密桩体是由石灰和土拌和填夯而成，其作用原理是石灰和土拌合物离子交换、凝硬反应以及石灰的碳化与结晶等物理化学反应形成具有高强度和大模量的灰土桩，同时使桩周土体密度增大，降低土体原始孔隙比，使土体压密固结，并由高压缩性变为低压缩性，以达到消除地基湿陷性，提高地基土的承载力，压密灰土可改善地基的水稳性。
② 三七灰土垫层
在湿陷性黄土地基上设置三七灰土垫层，仍是一种以土治土的地基处理方法，不需要用钢筋、水泥等建筑材料，而且当垫层的宽度、厚度和干密度符合设计要求时，完全可以减小或消除地基的湿陷变形[1]。
三七灰土垫层是用三七灰土自下而上分层回填分层夯实而成，并可根据工程需要将其设置为局部垫层和整片垫层。此法是一种浅层处理湿陷性黄土地基的传统方法，在我国西北和华北等湿陷性黄土地区使用较广泛，具有因地制宜、就地取材和施工设备简单等特点，处理厚度自基础底面起，一般为1～3m，在湿陷性黄土地基上设置局部或整片三七灰土垫层具有下列作用：
Ⅰ 可消除地基的部分湿陷量，减小湿陷性黄土层的厚度和地基的总湿陷量；
Ⅱ 可降低垫层地基的压缩性，提高其承载力和变形模量；
Ⅲ 基础上的荷载通过垫层扩散，可减小其下卧层顶面的附加压力；
Ⅳ 整片三七灰土垫层还具有减小渗透性，防止下部未处理的湿陷性黄土不受上部管道等设施漏水引起湿陷。
在湿陷性黄土地基上设置三七灰土垫层，首先应明确是消除地基的部分湿陷量还是全部湿陷量。设计三七灰土垫层主要包括确定垫层的宽度、厚度、干密度（或压实系数）和垫层地基的承载力等内容，使所设计的三七灰土垫层既要满足建筑物对地基变形及稳定的要求，又要符合经济合理的原则，三七灰土垫层宽度通常按应力扩散角设计。
3 三七灰土在施工过程中的注意事项
在三七灰土的施工过程中，通常会遇到诸如灰土已经打夯（或碾压）很硬了就是达不到要求，灰土打不住，打夯成了橡皮土，灰土裂缝变形等等问题。据多年的施工经验和灰土结构的研究，灰土施工要经过以下程序，施工起来方便快捷，且易达到质量要求[2]。
① 做三七灰土的标准击实试验，从而得出最佳含水量。在施工当中尽量控制达到最大干容重，至少保证95%以上，这样就可以满足地基处理的要求了。
② 测定土料的天然含水量。黄土类型千差万别，用手捏成团自然落地破碎来判断含水量是否最佳的方法，它并不能完全客观地反映含水量是否达到最佳。尽量采取一定的方法来测定天然含水量。测定的方法有烘干法、核密仪测定法等。用核密仪来测定方便快捷。
③ 拌和三七灰土使灰料土料均匀和含水量均匀，这是三七灰土施工的一个重要环节，如果不均匀，一是影响灰土质量，二是测定干容重的大小不均匀。含水量均匀是三七灰土施工最关键的环节，含水量不均匀出现的情况是含水量不足灰土打不住，含水量过高灰土打夯成橡皮土，还会出现诸如壅起、松散等不良现象，严重影响三七灰土的质量。在施工中可以用机械拌和、人工拌和两种方法，使灰料土料均匀，含水量均匀。机械拌和使用灰土拌和机，一般说来灰土较大时施工采用；灰土量较小用人工进行拌和3～5遍就可以了，洒水时用洒水车或喷壶洒水，不得用水管直接浇灌。
④ 三七灰土施工完毕后，养护时间不小于7d，温度不得低于5℃，灰土属于缓凝性材料，养护期内需要保持一定的湿度，含水量宜在10%，不能过湿或过干，更不能曝晒和受水浸泡，可采用均匀洒水，覆盖砂或低黏性土、不透水薄膜。
⑤ 在施工前必须认真的选料：土料不得采用冻土、渗水性土、腐植土、有机物含量土，碾碎后最大
粒径不得大于15mm；灰料需要严格控制有效钙和氧化镁的含量：钙质消石灰不小于55%，镁质消石灰不小于50%，钙质生石灰不小于70%，镁质生灰不小于65%，生石灰需要加水粉成消石灰，最大粒径不大于5mm。
在灰土施工中最重要的环节是“一最佳两均匀”，即最佳含水量，灰土拌和均匀，含水量均匀。把握住这两个环节灰土施工效率和质量就可以大大的提高。
4. 结论
从上述三七灰土在处理湿陷性黄土地基中的应用可见，三七灰土的应用效果良好，同时可相应提高地基土承载力，增加了地基的稳定性，减少了沉降，是经济有效的处理方法。
参考文献
[1]罗宇生，夯实法处理湿陷性黄土地基的效果[J]，陕西建筑.2005,（05）
[2]建筑地基处理技术规范JGJ79-2002[M]
作者简介：
王长柏（1981-），男，大学本科学历，主要从事建筑结构设计工作。
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