湿陷性黄土地区地基处理及施工管理方法研究

2015-07-18 171 0

  1引言

  湿陷性黄土是在一定压力下受水浸湿,土体结构迅速破坏,并产生显著附加下沉的黄土。湿陷性黄土是一种特殊性质的土,其土质较均匀、结构疏松、孔隙发育。在未受水浸湿时,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。故在湿陷性黄土场地上进行建设,应根据建筑物的重要性、地基受水浸湿可能性的大小和在使用期间对不均匀沉降限制的严格程度,采取以地基处理为主的综合措施,防止地基湿陷对建筑产生危害[1]。我国湿陷性黄土主要分布在黄河中游山西、陕西、甘肃大部分地区。

  2湿陷性黄土的成因

  湿陷性黄土以粗颗粒粉土颗粒为主。粗颗粒中主要是石英和长石,粘粒中主要是中等亲水性的伊利石。粗粉粒和砂粒在黄土结构中起骨架作用,由于在湿陷性黄土中砂粒含量很少,而且大部分砂粒不能直接接触,能直接接触的大多为粗粉粒。细粉粒、粘粒和一些水溶盐类不同程度的集聚到粗颗粒的接触点胶结和半胶结作用。在天然状态下,由于上述胶结物的凝聚结晶作用被牢固的粘结着,故使湿陷性黄土具有较高的强度,而遇水时,水对各种胶结物的软化作用,土的强度突然下降便产生湿陷。

  湿陷性黄土之所以在一定压力下受水时产生显著附加下沉,除上述在遇水时颗粒接触点处胶结物的软化作用外,还在于湿陷性黄土的密度较小。在干旱、半干旱气候条件下,无论是风积或是坡积和洪积的黄土层,很难同时满足充分的压力和适宜的湿度,导致土层得不到充分的压密,便形成了低湿度、高孔隙率的湿陷性黄土[2]。

  3湿陷性黄土地基处理方法

  地基处理的主要目的是消除黄土的湿陷性,提高地基承载力。在湿陷性黄土场地上进行建设,应根据建筑物的重要性、地基受水浸湿可能性的大小和在使用期间对不均匀沉降限制的严格程度,采取以地基处理为主的综合措施,防止地基湿陷对建筑产生危害。常用于湿陷性黄土地基处理的方法有:换填垫层法、挤密法、强夯法、重锤夯实法、桩基础、预浸水法等。各类地基的处理方法都应因地制宜,通过技术比较后合理选用。文献[3]介绍了几种常见的地基处理方法,见表1。

  表1湿陷性黄土地基常用的处理方法

  名称适用范围可处理的湿陷性黄

  土层厚度

  垫层法地下水位以上,局部或整片处理1~3m

  强夯法地下水位以上,Sr≤60%的湿陷性黄土,局部或整片处理3~12m

  挤密法地下水位以上,Sr≤65%的湿陷性黄土5~15m

  预浸水法自重湿陷性黄土场地,地基湿陷等级为Ⅲ级或Ⅳ级,可消除底面下6m以下湿陷性黄土层的全部湿陷性6m以上,尚应采用垫层或其他方法处理

  其他方法经试验研究或工程实践证明行之有效

  (1)垫层法:垫层法包括土垫层和灰土垫层。垫层法对基底以下厚度是1~3m的湿陷性黄土处理效果较好,一般可采用局部或整片处理。因无机胶体料的加入,垫层的力学湿度指标,如不透水性均大幅度提高,同时还获得了抗湿化性的优良性质,强度高、隔水性强、不湿化等特点。它消除了垫层范围内的湿陷性,减轻或避免了地基因附加压力产生的湿陷。这种方法施工简易,效果显著,是一种常用的地基浅层处理或部分湿陷性处理方法。当换填垫层厚度小于或等于3m时,压实系数不小于0.95,当换填垫层厚度大于3m时,压实系数不小于0.97。

  (2)强夯法:强夯法亦称动力固结法,通过重锤的自由落下,对土体进行强力夯实,以提高其强度,降低其压缩性。该法设备简单,原理直观,适用广泛,特别是对非饱和土加固效果显著。这种方法加固地基速度快,效果好,投资省,是当前较经济简便的地基加固方法之一。

  影响强夯法加固地基处理效果的主要因素除湿陷性黄土的性状外,主要有:夯击能大小、夯点间距、单点夯击次数、夯击遍数和强夯搭接方式、间歇时间等,其它因素还有锤底形状、施工工艺等。在施工前都要进行试夯,以确定夯锤的参数、夯锤落距、夯点的布置方案、夯击遍数及施工顺序等。按西北地区的经验一般采用三遍成夯或两遍成夯施工工艺。分别采用高能级主夯、中能级强夯和低能级满夯进行夯实。夯点布置应根据基底平面形状,采用等边三边形、等腰三角形或正方形布置,一般的夯点间距宜为1.5~2.0d(d为夯锤直径)。强夯的间歇时间等于土的超静孔隙水压力的消散时间,一般为2~4周。对于湿陷性黄土,地下水位距地面很深,在正常含水量下,一般可连续进行施工。强夯过程中尽量采用重锤低落距进行夯实。强夯土的承载力宜在地基强夯结束30d左右采用静载荷试验测定。

  (3)挤密法:挤密法是利用打桩机或振动器将钢套管打入地基土层并随之拔出,在土中形成桩孔,然后在桩孔中分层填入石灰土夯实而成灰土桩。它与夯实、碾压等竖向加密方法不同,属横向加密土层。施工中当套管打入地层时,管周地基土受到了较大的水平向挤压作用,使管周一定范围内地基土的工程物理性质得到改善,其密实度增加、压缩性降低、湿陷性全部或部分消除。

  成孔挤密应间隔分批进行,成孔后应及时回填。孔底在填料前必须夯实,填料时宜采用分层回填夯实,其压实系数不宜小于0.97。挤密孔的孔位宜按正三角形布置。在现场进行静载荷试验或其他原位测试测定地基承载力。

  (4)预浸水法:预浸水法是在修建建筑物前预先对湿陷性黄土场地大面积浸水,使土体在饱和自重应力作用下,发生湿陷产生压密,以消除全部黄土层的自重湿陷性和深部土层的外荷湿陷性。预浸水法一般适用于湿陷性黄土厚度大、湿陷性强烈的自重湿陷性黄土场地。预浸水法宜用于处理湿陷性黄土层厚度大于10m,自重湿陷量的计算值不小于500mm的场地,浸水前宜通过现场试坑浸水试验确定浸水时间、耗水量和失水量等。浸水坑边缘至已有建筑物的边缘不宜小于50m,浸水坑的边长不得小于湿陷性黄土层的厚度,当浸水坑的面积较大时,可进行分段施工。

  但预浸水后,地面下6m以上的土层还不能消除因外荷所引起的湿陷变形,还需按非自重湿陷性黄土地基配合采用土垫层、重夯或强夯法等措施进行处理。同时它耗水量大处理时间长,所以目前在推广上还受限制。此外,还应注意到浸水对附近建筑物(一般要求其间距离不宜小于50m)和场地边坡稳定性的影响。

  4湿陷性黄土地区施工管理注意事项

  湿陷性黄土受水浸湿后,土的结构迅速破坏,发生显著下沉的现象。这种特性,会对结构物带来不同程度的危害,使路基及结构物大幅度沉降、折裂、倾斜,严重影响其安全和使用性能。

  施工前应做详细的勘察,除应查明黄土层的时代、成因、厚度、湿陷性、地下水位深度及变化等工程地质条件外,尚应结合建筑物功能、荷载与结构等特点,对场地与地基作出评价并就防止降低或消除地基的湿陷性提出可行的措施建议。

  施工中应加强观测,及时发现勘察出现的漏洞及时进行处理,对重要的、难度大的工程更应该加强观测的频率和力度,确保后续施工的顺利进行。有影响场地稳定的不良地质现象和地质环境时应及时采取相应措施。坚决按照设计要求进行施工,做到问题不清楚不施工,问题不处理不放过,确保后续工作的顺利进行。

  5结束语

  本文阐述了湿陷性黄土的成因,讨论了地基处理常用方法的选用原则、适用范围、可处理深度及效果,同时对各处理方法应注意事项和可能带来的负面作用等也进行了概述,这为工程场地地基处理方案的选型论证及实施提供了有利的支持。

  [参考文献]

  [1]裴章勤,刘卫东.湿陷性黄土地基处理[M].中国建筑工业出版社,1992.

  [2]汪国烈,李新怀.大厚度湿陷性黄土的工程处置[C].西部开发中的岩土工程问题(岩土工程系列学术研讨会之九论文集),上海:同济大学出版社,2005.

  [3]湿陷性黄土地区建筑规范,GB50025-2004
 

评论 (0

成功提示

错误提示

警告提示

TOP