地基湿陷（精选9篇）
地基湿陷 篇1
湿陷性黄土的结构是在形成黄土的整个历史过程中造成的, 干旱或半干旱的气候是湿陷性黄土形成的必要条件。湿陷性黄土受水浸湿, 盐类薄膜胶结物溶于水中, 结合水联结消失, 粗粉粒骨架强度随之降低、瓦解, 土体在上覆土层的自重应力或在附加应力与自重应力综合作用下其结构迅速破坏, 土粒滑向大孔, 粒间孔隙减小, 发生湿陷。强夯法处理湿陷性黄土地基就是利用夯锤先提高蓄势能, 再自由下落变动能夯击地基。根据湿陷性黄土强夯前后的分析表明, 夯后地基土特大孔隙己基本消失, 微孔隙显著增加, 土体由松散变得密实, 从而使地基土湿陷性消除, 水稳性得以增加, 满足工程需要。
1 强夯法处理湿陷性黄土地基检测
强夯地基检测依据的资料有国家和行业标准、地方标准、设计文件、岩土工程勘察报告及施工资料等。检测项目是依据国家和行业标准、地方标准规定, 结合设计要求及地基处理的目的, 确定相适应的质量检测方法和手段。
(1) 强夯前为湿陷性黄土地基, 宜采用井探分层采取原状结构土样进行土工试验, 检测处理后的物理力学性质指标 (主要测定含水率、干密度、压缩系数、压缩模量、湿陷系数等) 。对照处理前天然土的物理力学性质指标, 评价强夯处理效果。
(2) 对强夯地基承载力有要求的工程, 尚应进行承载力检测。检测方法应首选平板静载荷试验法, 在有可靠的试验对比资料时也可采用动力触探、静力触探、标贯试验等其他原位测试方法作为补充。静载荷试验依据国家标准《建筑地基基础设计规范》“浅层平板载荷试验要点”及国家标准《湿陷性黄土地区建筑规范》“垫层、强夯和挤密等地基的静载荷试验要点”的要求执行。
(3) 对于重大项目的强夯工程, 在试夯阶段也可采用施工过程中土层孔隙水压力测试、强夯后隔水性能试验及浸水静载荷试验等。
根据国家标准《建筑地基基础工程施工质量验收规范》 (CB50202-2002) 主控项目的要求, 检测抽样数量可按强夯施工处理面积进行确定。使用对于探井取样检测应从强夯终止夯面向下每隔0.50m~1.0m取样一件, 取样深度不小于设计夯实厚度以下1.0m。
强夯地基经过夯压后, 土中积蓄的高压应力随时将土孔隙中的水、气体逐渐挤出, 同时土的孔隙被逐渐压缩, 土的密度和加固凝聚力也随之逐渐增大, 其物理力学指标也逐渐提高。在夯击14天内, 强夯土的Es、fak值增长快速;夯击后第14天~28天增长缓慢;夯击后第28天~90天, 仍有少许增长。检测前间歇14天检测成果中原来不具有湿陷性的土层变得具有轻微湿陷性, 但间歇37天检测成果中这些轻微湿陷性的土样已不具湿陷性。由于强夯振动的影响, 原来不具湿陷性的地基土结构受到轻微扰动而微具湿陷性, 但随时间效应可恢复到原始结构状态。因此, 在不影响交工验收时间的前提下, 强夯施工完后应尽量推迟检测。如果检测间隔时间不够, 检测结果就不能反映强夯的真实效果。
因此, 强夯地基检测间隔时间应考虑强夯地基强夯地基力学指标的时间效应、强夯地基土层含水率的高低及工程工期等因素, 建议最短的间隔时间为:含水量低于16%的黄土类粉质粘土、粉土地基14天;含水量较高的黄土类粉质粘土、粉土地基28天。
2 强夯法处理地基施工
强夯法又名动力固结法, 或动力压实法。其施工工艺是先把待强夯的区域地面整平至开夯标高 (由终夯面标高即基础底面标高或垫层底面标高与地基预估夯沉量确定) , 然后按照设计要求的强夯能级及夯点排布、每夯点夯击数, 对全部夯点分2~3遍夯击完成, 然后再推平强夯工作面后采用低能量的满夯拍平 (夯印搭接1/3) 至终夯面, 完成地基强夯处理。强夯法处理湿陷性黄土地基的机具主要包括履带起重设备、夯锤和自动脱钩装置。
2.1 施工的安全措施
强夯施工机械为重型设备, 夯锤为钢制或混凝土制重锤, 强夯施工中又需要人为操作起重机械、夯点夯沉量观测及夯锤挂钩, 其施工安全显得尤为重要。强夯施工安全措施一般要注意以下几点。
(l) 其施工前应对施工人员进行安全教育, 并严格按照施工工艺流程进行操作, 进行安全检查, 防患于未然。
(2) 施工前应掌握拟建场地及其邻近场地的地下工程和相关管线埋置情况, 强夯法处理地基对周围环境的振动影响等。必要时应开挖减振沟消除或减小对周围环境的影响。
(3) 清除施工场地上2倍吊臂高度范围内空中线路;拆除地下管线、树根、废旧基础等障碍物。
(4) 对场地地下坑穴进行普探。对于埋深大于2/3处理厚度的地下坑穴应事先填实处理, 埋深较浅的地下坑穴及局部松软地基应在地面作出明显标记, 施工时应注意加强夯击或提前局部换填处理。以避免强夯设备在场地移动时发生倾覆或夯锤的倾斜, 影响施工工期和强夯质量, 保证安全施工。
(5) 起重设备宜选用起重量和起重高度可与设计强夯能级相匹配的履带式起重机, 也可选用较小起重量加装支承结构的起重设备。
(6) 自动脱钩装置应具有足够的强度和耐久性, 挂钩轻便、脱钩灵活的要求。
(7) 每天检查起重设备所用的钢丝绳是否受损, 定期检查和保养起重设备, 以防起重设备工作故障引起安全事故。
2.2 强夯施工质量控制
强夯设计参数确定后, 强夯施工质量控制就显得尤为重要。强夯施工质量一般注意以下几个方面。
(1) 强夯施工前应熟悉施工场地的工程地质资料、基础施工图和夯点平面排布图、设计强夯施工参数。
(2) 根据设计夯实厚度, 结合试夯结果或预估地基夯沉量确定开夯标高。
(3) 强夯施工开夯前, 宜在施工场地按10m×10m方格网点测定开夯面以下处理厚度内土的含水量。对于处理厚度内局部土层含水率不满足强夯适用范围的湿陷性黄土层, 应采取注水润湿或降低湿度措施。
(4) 强夯施工前应检验夯锤重量、外形尺寸及落距控制方法;施工过程中应检查夯点排布、夯锤落距、强夯遍数、夯点击数、最后两击平均夯沉量、夯点总夯沉量以及相邻两遍间歇时间等, 并不定时重点抽查。
(5) 当施工场地强夯处理深度以内土的含水率小于8%时, 宜按lm×lm的方格网点、并在方格中心加一点的布孔方式钻孔, 向孔中定量注水润湿土体。当需要加水润湿的土层限于上层, 且厚度小于1.0m时, 可采用地表水畦浇水润湿。
摘要：湿陷性黄土的最大特点是大孔隙、欠压密, 遇水后颗粒及团粒间的天然粘结强度急剧降低, 引起原状结构破坏, 土粒相互错位并重新排列, 从而引起湿陷。强夯法处理湿陷性黄土地基是一种有效的办法。本文对湿陷性地区强夯地基检测与地基施工进行了研究。
关键词：湿陷性地区,强夯法,地基
参考文献
[1]傅智, 王旭东, 赵尚传.黄土地区路面设计施工新技术[J].公路交通科技 (应用技术版) , 2007 (1) .
[2]罗翥, 傅智, 申俊敏, 赵尚传.黄土地区水泥混凝土路面板底陷穴力学分析[J].公路交通科技 (应用技术版) , 2007 (1) .
[3]朱术贵, 巩天真.湿陷性黄土地区变电架构地基处理方法探讨[J].电力学报, 1997 (1) .
地基湿陷 篇2
湿陷性黄土钻孔夯扩挤密桩复合地基设计
介绍钻孔夯扩挤密桩复合地基设计原则,桩的布置及桩间距计算,复合地基承载力及变形验算.
作 者：穆兰 胡宇庭 王书鹏 MU Lan HU Yu-ting WANG Shu-peng 作者单位：石家庄铁路职业技术学院,河北石家庄,050041刊 名：石家庄铁路职业技术学院学报英文刊名：JOURNAL OF SHIJIAZHUANG INSTITUTE OF RAILWAY TECHNOLOGY年，卷(期)：20098(3)分类号：U415.6关键词：钻孔夯扩挤密桩 设计 桩间距 承载力 变形
地基湿陷 篇3
关键词:湿陷性黄土;地基处理;垫层法;挤密桩法
湿陷性黄土泛指非饱和的结构不稳定的黄土,在自重压力或自重压力与附加压力作用下,受水浸湿后,土的结构迅速破坏,发生显著的附加下沉的现象。湿陷变形是影响地基稳定的重要因素,这种特性会使结构大幅度不均匀沉降、折裂、倾斜,严重影响其安全和使用。所以降低其湿陷性程度,提高地基的强度和整体稳定性尤为必要。本文结合工程实例,分析渭北台塬区湿陷性黄土地基常用处理方法。
一、工程地质概况
本工程为一学校教学楼与行政楼,建筑物均为地上4层, 框架结构,钢筋砼条形基础。拟建场地地形较平坦,场区地貌单元属渭北黄土台塬区。场区稳定地下水位埋深大于15.0m,可不考虑地下水对基础的影响。场区地层从上至下主要有:
(一)杂填土(Q42ml)
灰黄色,以黄土状土为主,含有砖块、灰土等杂物。土质疏松,成份杂乱,性质不稳定。层厚0.6～0.8m。
(二)黑垆土(Q4lel)
褐黑色～浅褐黑色,土质不均,似团粒结构,大孔隙发育,含白色钙质菌丝体、蜗牛壳碎片及植物根系等。处硬塑～可塑状态,层厚0.3～0.5m。
(三)黄土(Q32eol)
浅灰黄色,土质较均一,具垂直节理,含大孔隙、虫孔及少量氧化铁,可见零星蜗牛壳。处硬塑～可塑状态,局部处坚硬状态,层厚5.1～5.8m。
(四)古土壤(Q31el)
浅棕红色,似团粒结构,土质较均匀,含孔隙、白色钙质菌丝体及钙质结核,处硬塑～坚硬状态,层厚1.4～2.4m。
(五)黄土(Q22eol)
褐黄色,土质较均匀,具垂直节理、小孔隙、虫孔等,含少量氧化铁,可见钙质网络和少量结核。处可塑～硬塑状态,层厚1.5～3.9m。
(六)古土壤(Q22el)
棕红色,土质较均匀,似团粒结构,针状虫孔发育,富含白色钙质菌丝体及钙质结核,致密较硬,处硬塑～可塑状态,层厚0.5～1.7m。
(七)黄土(Q22eol)
褐黄色,土质均匀,含小孔隙、虫孔及少量氧化铁等,可见钙质网络和少量结核,处硬塑状态。该层未揭穿层底。
二、地基处理
本场地有湿陷性黄土(三)层、(四)层及(五)层均具有湿陷性,且其承载力较低, 故天然地基不可行,必须进行地基处理。
(一)垫层法
垫层法包括土垫层和灰土垫层。仅要求消除基底下1～3m湿陷性黄土的湿陷量时,采用局部(或整片)土垫层进行处理,当要求提高垫层土的承载力及增强水稳定性时,采用整片灰土垫层进行处理。
地基处理后的承载力,应现场采用静载荷试验结果或结合当地建筑经验确定,其下卧层顶面的承载力特征值,应满足下式要求:
Pz+Pcz≤Faz(1)
式中Pz-下卧层顶面的附加压力值(KPa);
Pcz-地基处理后,下卧层顶面上覆土的自重压力值(KPa);
Faz-地基处理后,下卧层顶面经深度修正后的承载力特征值(KPa)。
施工土(或灰土)垫层,先将基底下拟处理的湿陷性黄土挖出,并利用基坑内的黄土作填料,灰土应过筛和拌合均匀,然后根据所选用的夯(或压)实设备,在最优或接近最优含水量下分层回填、分层夯(或压)实至设计标高。
这种方法施工简易,效果显著,经过处理,灰土垫层地基承载力可达到250kPa,土垫层可达到180kPa。
(二)挤密桩法
挤密桩法适用于处理地下水位以上的湿陷性黄土、杂填土和素填土等地基,处理厚度为3m～15m。当以消除地基土的湿陷性为主要目的时,选用土桩挤密法,当以提高地基土的承载力并消除其湿陷性为主要目的时,选用灰土桩挤密法。
挤密孔的孔位按正三角形布置。孔心距按下式计算:
式中S-孔心距(m);
d-预钻孔直径(m);
D-挤密填料孔直径(m);
Pdo-地基挤密前压缩层范围内各层土的平均干密度(g/cm3);
Pdodx-击实试验确定的最大干密度(g/cm3);
-挤密填孔后,3个孔之间土的平均干挤密系数不小于0.93。
本工程也可采用挤密桩法,桩尖应穿透湿陷性土层,教学楼桩长宜伸入(五)层黄土底部(桩长10.5m),行政楼桩长宜伸入(五)层黄土顶部(桩长7.0m)。桩体用3:7或2:8灰土作填料,挤密孔直径0.40m,填料分层回填夯实,系数不小于0.97。孔位按正三角形布置,间距为0.88m,单桩复合地基承载力特征值可达到200kPa以上。灰土挤密桩工程桩施工参数,应通过现场试桩具体确定。挤密地基完成后宜在基底下设置一定厚度的灰土褥垫层。
三、结束语
灰土(或土)垫层法和挤密桩法,近年来在湿陷性黄土地区建设中被广泛使用,都取得了良好的效果。随着科学技术的迅速发展,对湿陷性黄土地基的处理方法越来越多,也积累了一定的施工经验。在咸阳及附近地区近十几年开始采用的有干作业挖孔灌注桩、管桩、强夯法、CFG桩法等。但不管是采用那种方法,只要有严密的质量控制手段都可能经济而有效地获得期望的效果。
参考文献:
[1]中华人民共和国建设部.GB50025-2004湿陷性黄土地区建筑规范[M].北京:中国建筑工业出版社,2004.
[2]中国建筑科学研究院.JGJ79-2002建筑地基处理技术规范[M].北京:中国建筑工业出版社,2002.
强夯法处理湿陷性黄土地基 篇4
关键词：强夯,湿陷性,黄土路基
湿陷性黄土是由于黄土颗粒表面含有可溶盐, 同时其结构具有肉眼可见的近乎铅直的小管孔、在雨水及地表水的侵蚀下可溶盐溶解, 从而使小土颗粒向大孔隙中滑移, 导致地面沉陷, 具有这种性质的土称为湿陷性黄土;其类型分为自重湿陷湿陷性黄土和非自重湿陷湿陷性黄土。处于湿陷性黄土路段的路基, 根据填土高度及黄土湿陷等级, 需要对黄土地基处理一定深度。对于普通路基, 当基底为Ⅰ级非自重湿陷性黄土地段, 地基清表后采用冲击碾碾压, 基底为Ⅱ级非自重湿陷性黄土地段, 且基底黄土层厚度大于2米时, 宜采用强夯的处理方式, 来消除地基的湿陷性。强夯法是利用重力机械将重8-30t的夯锤起吊一定高度后, 突然释放, 重锤从高处自由下落对地基产生强大的冲击能, 对较厚的软土层进行强力夯实的地基处理方法。
1 强夯法处理湿陷性黄土路基步骤
1.1 路基强夯
首先要通过设置试验路段来获取有关的技术参数, 以某工程为例阐述试验段的施工方法, 某高速公路路基工程有部分位于湿陷性黄土路段, 为Ⅱ级非自重湿陷性黄土, 黄土厚度平均2.5米, 根据设计要求采用1000KN.m的夯机能对黄土地基进行强夯处理
1) 根据工程要求和现场的地质条件, 选择具有代表性的路段为试验段, 长度122米。试夯前, 取原状土样测定含水量、塑限液限、粒度成分等, 然后在试验室进行动力固结试验或现场进行施工试验, 以取得有关数据。
2) 根据设计要消除2.5m内黄土的湿陷性, 综合考虑地基土的性质、有效加固深度、起重机的起重能力和起吊高度等因素, 初步确定相应的施工参数:单点夯击能锤重155.53KN, 落距7.1m;最佳夯击能1104KNm;点夯遍数8遍, 满夯2遍, 试夯中要做好现场测试和记录。
3) 夯击点按正方形布置, 第一遍的夯点间距大一些, 使深层土得到加固, 然后中间补插夯点, 夯点间距4m。
4) 机械设备配置。根据工程的实际情况, 投入1台16T履带式起重机、PC300挖掘机、推土机、压路机各一台、夯锤锤底面呈圆形, 直径为2.5m, 底面积为4.1m2, 挖掘机主要用于施工过程中的喂料和备料, 推土机用于场地平整, 压路机用于部分路基的碾压。配备自卸车用于土方的运输。
5) 试验结果。通过强夯试验段施工, 确定施工中基本测试项目包括夯点沉降、振动的影响范围和夯击次数。其施工工艺、夯击遍数、设备配置以及质量控制、检测方法等都将用来指导和控制后续施工。并达到以下目的:
按现场试夯得到的夯击次数和夯沉量关系曲线确定夯点的夯击次数, 满足最后两击的平均夯沉量不大于50mm。满夯过后夯沉量小于等于0.54m, 试验数据均满足此技术要求。
根据现场土质条件, 对试夯场地进行测试, 并与夯前测试数据进行对比, 检验强夯效果, 确定工程采用的各项强夯参数。
2.2 施工前准备工作
强夯段开工前, 由测量组工作人员校核导线点, 水准点, 复测无误后, 对路基地界桩, 坡脚, 中线进行准确放样, 用白灰线与木桩标出各部位的轮廓线, 并对原地面标高进行复测, 一般路基强夯范围为用地界。
2.3 施工方法
1) 首先清理并平整场地。
2) 起重机就位, 使夯锤对准夯点位置, 测量夯前锤顶高程。强夯处理采用的是带自动脱钩落锤装置的16T的履带式起重机一台, 锤重为17.3T重, 其底面形状呈直径2.5米圆形, 当单点夯击夯锤落距为5.90m, 单击能量为1000KN。夯点正方形布置, 夯点间距4m, 间隔跳夯。
3) 将锤起吊到预定高度, 开启脱钩装置, 待夯锤脱钩自由下落后, 放下吊钩, 若发现因坑底倾斜面造成夯锤歪斜时, 应及时将坑底整平。单点夯击数按现场试夯得到的夯击次数和夯测量关系曲线确定, 且同时满足以下条件:a.最后两击的夯沉量不大于50mm;b.夯坑周围地面不应发生过大的隆起。
4) 单点夯击达到条件后, 换夯点进行夯击。点夯以后以1000KN m夯击能满夯, 夯印彼此重叠搭接, 满夯2遍, 完成第一遍全部夯点的夯击后, 用推土机将夯坑推平, 并测量场地高程。
5) 采用二遍夯击。两遍夯击之间安排一定的时间间隔, 以利于土中超静孔隙水压力的消散。第二遍夯点位于第一遍夯点之间, 最后推土机整平, 采用振动压路机碾压全场地。
6) 强夯施工过程中应有专人负责下列监测工作:开夯前应检查夯锤重和落距, 以确保单击夯击能量符合设计要求;在每遍夯击前, 应对夯点放线进行复核, 夯完后检查夯坑位置, 发现偏差和漏夯应及时纠正;按设计要求检查每个夯点的夯击次数和夯沉量。
7) 测量夯后场地高程。
3 质量检验
检查强夯施工过程中的各项测试数据和施工记录, 不符合设计要求及时补夯和采取其它有效措施。
强夯施工结束后应间隔一定时间方能对地基质量进行检验。
质量检验的数量, 施工时满夯后, 以100m2不少于1点的频率检验沉降值。
4 注意事项
1) 夯距不易过小, 否则相邻夯击点的加固效应将在浅处叠加而形成硬层影响夯击能向深处传递, 对于粘性土, 如果夯距太近会使产生的裂隙又重新闭合, 孔隙水难以逸出, 达不到加固效果。2) 落夯一定要平稳, 夯位准确, 若错位或坑底倾斜, 要将坑底整平, 再重新夯实。3) 最后满拍夯时, 夯痕应搭接1/2~1/3, 以保证施工质量。4) 强夯时一定要采用防振、隔振措施。为了防止飞石伤人, 现场工作人员应戴安全帽, 另外在夯击时所有人员应退到安全线外。5) 为防止起重臂在较大仰角下突然释重而可能发生后倾, 可在履带起重机的臂杆部设置辅助门架或其他安全措施, 防止落锤机架倾覆。6) 湿陷性黄土路段特别注意路基排水, 对地表水采取拦截、分散、防冲、防渗、远接远送的原则, 根据设计及时做好综合排水设施, 降水迅速引离路基, 防止地表水下渗, 减少地基下沉。
5 结语
用强夯法对湿陷性黄土路基进行处理, 不仅加固效果显著, 强夯变形沉降小, 加固影响深度大, 而且强夯后的路基不均匀沉降小。它的优点是施工工艺简单, 易于掌握操作规程, 效率高、工期短、施工费用低, 对湿陷性黄土湿陷性消除的深度较大。缺点是振动和噪音较大。
参考文献
公路湿陷性黄土地基处治办法浅析 篇5
黄土作为一种常见的工程地基, 在世界各地分布很广, 面积达1 300万km2, 约占地球陆地总面积的9.3%。中国黄土主要分布于北纬33°～47°之间, 尤以34°～45°之间最为发育。总面积约为63.5万km2, 占世界黄土分布的4.9%左右。黄土的堆积厚度为世界之最, 其厚度中心在洛河和泾河流域的中下游地区, 最大厚度达180～200m。由此向东西两边逐渐减薄。其分布南始于甘肃南部的岷山、陕西的秦岭、河南的熊耳山、伏牛山, 北以陕西白于山、河北燕山为界, 西起祁连山, 东至太行山。湿陷性黄土约占中国黄土分布面积的60%左右, 主要分布于黄河中、下游地区, 厚度最大达30m左右。并具有自东向西、自南向北其湿陷性逐渐加剧的规律。
湿陷性黄土在自重或自重与附加压力作用下, 受水浸湿后, 土的结构迅速破坏, 会产生显著的下沉。它的这种特点, 会使地基大幅度沉降, 导致结构物倾斜, 开裂、甚至损坏, 严重影响其安全和使用。所以正确鉴别地基土的湿陷类别, 采取行之有效的加固措施, 显得尤为重要。
2 黄土的湿陷原理
湿陷性黄土按其湿陷原理可分为高可溶盐湿陷性黄土和高空隙率湿陷性黄土两类, 由于这两类湿陷性黄土的湿陷原理不同, 所以首先应对湿陷性黄土地基土有正确的鉴别, 然后采取必要的措施防止地基的湿陷。
湿陷性黄土除了具备黄土的一般特征外, 粒度成份以粉土颗粒为主, 约占50%以上, 具有肉眼可见的孔隙, 它呈松散、多孔结构状态, 孔隙比很大, 天然剖面上具有垂直节理, 含可溶盐 (碳酸盐、硫酸盐类等) 较多。垂直大孔性、松散多孔结构和遇水即降低或消失的土颗粒间的加固凝聚力是它发生湿陷的内部因素, 而压力及水是外部条件。关于黄土湿陷性的鉴别, 地基湿陷程度的判别, 可以室内压缩试验为主, 并以此提出工程上评价湿陷性的定量指标。
为了正确反映湿陷性黄土地层的湿陷程度, 并联系结构物和地基实际, 合理地采用有效的防护措施, 可用地基内各土层的湿陷系数, 求得地基的计算湿陷量, 另外, 我国建筑规范还规定当基底下面土层包含有自重湿陷性黄土时, 可按规范法确定湿陷量。
在黄土地区公路构造物, 应首先考虑建在非湿陷性黄土地基上, 它较经济可靠, 如确定结构物位于湿陷性黄土上, 则应尽量利用非自重湿陷性黄土地基, 因为这种地基的处理与自重湿陷性黄土地基相比, 要求较低。
3 湿陷性黄土地基的处理方法
湿陷性黄土地基处理的根本原则是:破坏土的大孔结构, 改善土的工程性质, 消除或减少地基的湿陷变形, 防止水浸入建筑物地基, 提高建筑结构刚度。
3.1 强夯法
强夯法又叫动力固结法。是利用起重设备将80～400kg的重锤起吊到10～40m高处, 然后使重锤自由落下, 对黄土地基进行强力夯击, 以消除其湿陷性, 降低压缩变形, 提高地基强度, 但强夯法适用对地下水位以上饱和度Sr≤60%的湿陷性黄土地基进行局部或整片处理, 可处理的深度在3～12m。
夯点一般布置成正三角形或正方形, 这样布置比较规整, 也便于强夯施工。夯点间距可根据所要求加固的地基土性质和要求处理深度而定。夯点间距一般取1.5～2.5倍的夯锤直径。每4000mm2工作面为一个施工单位。夯击遍数应根据地基土的性质确定, 地基土渗透系数低, 含水量高, 需分3-4遍夯击, 反之可分两遍夯击, 最后再以低能量“搭夯”一遍, 其目的是将松动的表层土夯实。强夯一般分三遍施工。第一、二遍为间隔跳夯方式施工, 锤中心间距为为3m, 以3m×3m方格网定位, 每3m×3m方格网为一夯位, 每个夯位连夯, 夯点的夯击次数可以按现场夯击得到的夯击次数和夯沉量关系曲线确定。夯击结束后检查夯沉量, 最后两击平均夯沉量不得超过5cm, 否则加击。对于饱和细粒土, 击数可根据孔隙水压力的增长和消散来决定, 当被加固的土层将发生液化时的击数即为该遍击数, 以后各遍击数也可按此确定。第三遍采用低能量满面拍夯, 将场地表层松土夯实, 夯位中心距1.5m。
相邻夯击两遍之间的间歇时间, 对于渗透性较差的粘性土地基的间歇时间, 应不少于3周;对于渗透性好的地基土, 第二遍夯位施夯时间, 与其相邻的第一遍夯后应施夯时间间隔不得少于4天, 每个夯区的第三遍拍夯必须在该夯区第二遍施夯完毕四天后进行。
强夯法施工相比较其他施工方法具有自己的优点, 如:施工设备、工艺简单, 仅用一台起重机和重锤即可施工等。夯后一般地基强度可提高2～5倍, 压缩性可降低2～10倍, 加固影响深度可达6～10m, 同时可防止地震区砂土液化, 和消除或降低大孔土的湿陷等级。工效高、施工速度快, 每台设备每月可处理地基面积5000～10000m2, 比桩基可加快工期1～2倍。节约投资, 根据夯击类型不同, 强夯法处理地基与桩基相比可节省投资50%以上。
3.2 垫层法
土 (或灰土) 垫层是一种浅层处理湿陷性黄土地基的传统方法, 我国已有2000多年的应用历史, 在湿陷性黄土地区使用较广泛, 具有因地制宜, 就地取材和施工简便等特点。
3.2.1 素土垫层法
素土垫层法是将基坑挖出的原土经洒水湿润后, 采用夯实机械分层回填至设计高度的一种方法, 它与压实机械做的功、土的含水率、铺土厚度、及压实遍数存在密切关系。压实机械做的功与填土的密实度并不成正比, 当土质含水量一定时, 起初土的密实度随压实机械所做的功的增大而增加, 当土的密实度达到极限时, 反而随着功的增加而破坏土的整体稳定性, 形成剪切破坏。在大面积的素土夯填施工中时常遇到, 运输土料的重型机械容易对已夯筑完毕的坝体表面形成过度碾压, 造成剪切破坏, 同时对含水率过高的地区形成“橡皮泥”现象, 从而出现渗漏。这些都将是影响夯填质量的主要因素。
3.2.2 灰土垫层法
灰土垫层法是采用消石灰与土的2∶8或3∶7的体积比配合而成, 经过筛分拌合, 再分层回填, 分层夯实的一种方法, 要保证夯实的质量必须要严格控制好灰土的拌制比例, 土料的含水率, 这对夯填质量起主要的影响因素。在实际施工过程中, 不可能用仪器对每一层土样进行含水率测定, 只能通过“握手成团, 落地开花”的直观测定法来测定, 但这种方法对于湿陷性黄土测定范围过于偏大, 经过实验测定大致在14%～19%, 存在测定偏差, 且土质湿润不够均匀, 往往有表层土吸水饱和, 下层土干燥的现象, 给施工带来很大的难度。当处理厚度超过3m时, 挖填土方量大, 施工期长, 施工质量也不易保证, 严重影响工程质量和工程进度。所以垫层法同样存在着施工局限。
3.3 挤密桩法
挤密桩法适用于处理地下水位以上的湿陷性黄土地基, 施工时, 先按设计方案在基础平面位置布置桩孔并成孔, 然后将备好的素土 (粉质粘土或粉土) 或灰土在最优含水量下分层填入桩孔内, 并分层夯 (捣) 实至设计标高止。通过成孔或桩体夯实过程中的横向挤压作用, 使桩间土得以挤密, 从而形成复合地基。值得注意的是, 不得用粗颗粒的砂、石或其它透水性材料填入桩孔内。
灰土挤密桩和土桩地基一般适用于地下水位以上含水量14%～22%的湿陷性黄土, 处理深度可达5～10m。灰土挤密桩是利用锤击打入或振动沉管的方法在土中形成桩孔, 然后在桩孔中分层填入素土或灰土等填充料, 在成孔和夯实填料的过程中, 原来处于桩孔部位的土全部被挤入周围土体, 通过这一挤密过程, 从而彻底改变土层的湿陷性质并提高其承载力。
一般来说, 挤密桩可以按等边三角形布置, 这样可以达到均匀的挤密效果。桩的间距的大小直接影响到挤密效果的好坏, 也与工程建设的经济性密切相关。
3.4 桩基础法
桩基础既是一种基础形式也可看作是一种地基处理措施, 是在地基中有规则的布置灌注桩或钢筋混凝土桩, 以提高地基承载能力。桩根据受力不同可分为端承桩和摩擦桩, 但桩基础仍然存在浅在的隐患, 地基一旦浸水, 便会引起湿陷给建筑物带来危害。在自重湿陷性黄土中浸水后, 桩周土发生自重湿陷时, 将产生土相对桩的向下位移对桩产生一个向下的作用力即负摩擦力。正是由于这股强大的负摩擦力至使桩基出现沉降, 由于负摩擦力的发挥程度不同, 导致建筑物地质基础产生严重的不均匀沉降, 构成基础的剪切应力, 形成剪应力破坏, 这也正是导致众多事故发生的主要因素。因此, 在湿陷性黄土场地上, 不允许采用摩擦型桩, 设计桩基础除桩身强度必须满足要求外, 还应根据场地工程地质条件, 采用穿透湿陷性黄土层的端承型桩 (包括端承桩和摩擦端承桩) , 其桩底端以下的受力层:在非自重湿陷性黄土场地, 必须是压缩性较低的非湿陷性土 (岩) 层;在自重湿陷性黄土场地, 必须是可靠的持力层。这样, 当桩周的土受水浸湿, 桩侧的正摩阻力一旦转化为负摩阻力时, 便可由端承型桩的下部非湿陷性土 (岩) 层所承受, 并可满足设计要求, 以保证建筑物的安全与正常使用。
总投资15.0亿元的陕西省东雷抽黄续建工程的主要建筑物之一出水塔的基础就是深达17.0m的自重湿陷性黄土, 湿陷等级为Ⅱ级, 塔体重量为4500t。采用了空心混凝土灌注桩方案外加端部扩头来提高单桩的承载力, 工程实施到现在, 一直运行正常。
3.5 预浸水法
湿陷性黄土地基预浸水法是利用黄土浸水后产生自重湿陷的特性, 在施工前进行大面积浸水使土体预先产生自重湿陷, 以消除黄土土层的自重湿陷性, 它只适用于处理土层厚度大于10m, 自重湿陷量计算值不大于500mm的黄土地基, 经预浸法处理后, 浅层黄土可能仍具外荷湿陷性, 需做浅层处理。
预浸水法用水量大、工期长, 一般应比正式工程至少提前半年到一年进行, 浸水前沿场地四周修土埂或向下挖深50cm, 并设置标点以观测地面及深层土的湿陷变形, 浸水期间要加强观测, 浸水初期水位不易过高, 待周围地表出现环形裂缝后再提高水位, 湿陷性变形的观测应到沉陷基本稳定为止。预浸水法用水量大, 对于缺水少雨、水资源贫乏地区, 不易采用, 当土层下部存在隔水层时, 预浸时间加大, 工期延长, 都将是影响工程的因素。由于浸水时场地周围地表下沉开裂, 并容易造成“跑水”穿洞, 影响建筑物的安全, 所以空旷的新建地区较为适用。
宁夏扬黄扩灌工程十一泵站主副厂房基础处理采用了预浸水处理消除基础黄土的湿陷性。浸水停止4个月后, 在现场进行土工试验结果表明基础黄土的湿陷性已基本消除。但是浸水处理后的泵站场地上层土层, 仍呈中压缩性, 所以在该工程中施工单位最后对表层8 m范围内的土层采用了水泥粉喷桩处理。
3.6 深层搅拌桩法
探层搅拌桩是复合地基的一种, 近几年在黄土地区应用比较广泛, 可用于处理含水量较高的湿陷性弱的黄土。它具有施工简便、快捷、无振动, 基本不挤土, 低噪音等特点。
深层搅拌桩的固化材料有石灰、水泥等, 一般都采用后者作固化材料。将水泥掺入粘土后, 与粘土中的水发生水解和水化反应, 进而与具有一定活性的粘土颗粒反应生成不溶于水的稳定的结晶化合物, 这些新生成的化合物在水中或空气中发生凝硬反应, 使土有一定的强度, 从而使地基土达到承载的要求。
深层搅拌桩的施工方法有干法施工和湿法施工两种, 干法施工就是“粉喷桩”, 其工艺是用压缩空气将固化材料通过深层搅拌机械喷入土中并搅拌而成。因为输入的是水泥干粉, 因此必然对土的天然含水量有一定的要求, 如果土的含水量较低时, 很容易出现桩体中心固化不充分、强度低的现象, 严重的甚至根本没有强度。在某些含水量较高的土层中也会出现类似的情况。因此, 应用粉喷桩的土层中含水量应超过30%, 在饱和土层或地下水位以下的土层中应用更好。
湿法施工是将水泥搅拌成浆后注入土中的方法。水泥浆通过柱塞式泥浆泵强制注入, 除非特殊情况很少断浆, 施工中一般采用预搅下沉时就喷浆的工艺, 因此桩体的均匀性比干法施工好。但喷浆增加了水泥土的含水量, 强度会受到一定影响, 实际应用时需根据土的工程性质, 尤其是含水量情况作出适当的选择。
3.7 化学加固法
在我国湿陷性黄土地区地基处理应用很多, 并取得实践经验的化学加固法包括硅化加固法和碱液加固法, 其加固机理如下。
硅化加固湿陷性黄土的物理化学过程, 一方面基于浓度不大的、粘滞度很小的硅酸钠溶液顺利地渗入黄土孔隙中, 另一方面溶液与土的相互凝结, 土起着凝结剂的作用。
碱液加固:利用氢氧化钠溶液加固湿陷性黄土地基在我国始于20世纪60年代。
其加固原则为:氢氧化钠溶液注入黄土后, 首先与土中可溶性和交换性碱土金属阳离子发生置换反映, 反映结果使土颗粒表面生成碱土金属氢氧化物。
4 结束语
本文论证了湿陷性黄土地基常用处理方法的选用原则、适用范围、可能处理深度及效果, 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, 随着科学技术的迅速发展, 对新型材料的研究使用, 对湿陷性黄土地基的处理方法越来越多, 也有了一定的施工经验。在近十几年开始采用的有孔内深层强夯法CFG (水泥粉煤灰碎石桩) 法、夯坑置换法、压力灌浆法等, 都不失为好方法。但不管是采用那种方法, 只要有严密的质量控制手段, 都可能经济而有效地获得期望的效果。
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湿陷性黄土地区地基处理研究 篇6
1.1湿陷性黄土分类
(1)湿陷性类型。湿陷性黄土主要包括自重湿陷性与非自重湿陷性两种。 其中自重湿陷性主要指的是当湿陷性黄土地基在被浸湿后,并没有受到某些附加应力的影响,只是在地基土自重压力的影响下,产生的湿陷情况。非自重湿陷性指的是:湿陷性黄土地基或者黄土场地,在未受到附加荷载作用时,是不会发生湿陷的。这种是湿陷性必须是受到附加荷载作用与浸水作用,才会发生非自重湿陷性。
(2)湿陷性变形。湿陷性黄土发生变形主要是受生成环境、地理环境与气候条件等的影响,其产生的条件为:压力作用、浸水作用,湿陷性黄土变形根据受力条件划分,主要分为自重湿陷性变形与外力影响湿陷性变形共两种。
1.2湿陷性黄土特性
湿陷性黄土的特性如下:塑性能力弱、含水量低、压实度较差、抗水性弱、 透水性强、压缩性一般等。这些特性使西部地区建筑物经常出现湿陷引起的许多问题,将造成建筑危害:湿陷程度轻建筑结构则只是出现沉降与折裂、倾斜等问题;湿陷问题严重则会影响建筑物的安全与正常使用。面对这一问题,需要在建设的过程中,采取一些可行的措施,用来防止或者消除地基湿陷性。
1.3湿陷性黄土地基的处理原则
处理湿陷性黄土地基的基本原则: 破坏土壤的大孔结构;改善黄土工程性质;减少浸水情况的发生;防止或者消除黄土地基湿陷变形;提高地基建筑的刚度与强度。处理湿陷性黄土地基需要根据不同地区的黄土特性来选择,包括地基土质及上部建构筑物的等。在地基处理前,需要做好现场勘查,在现场取样调查,用采集的数据做具体分析,对其湿陷性黄土类型做出具体判定。同时, 还需要测量出湿陷性黄土层的实际厚度以及湿陷等级,综合考虑选择处理方法。
2湿陷性黄土地基处理措施
2.1垫层处理法
湿陷性黄土地基处理方法中,垫层法比较常用,主要分为素土垫层与灰土垫层处理方法,当只需要处理或者消除地基底下1 ~ 3m之间的湿陷性黄土时, 便可以采取局部黄土垫层处理方法,若在地基处理的过程中,需要增加垫层土承载能力或者增强水稳性能时,则采取整片灰土垫层法:
(1)素土垫层法是指:将湿陷性黄土地基的基坑挖出来的黄土,用水浸湿后,使用夯实机,将黄土分层回填。回填的高度要与设计的高度保持一致,这一方法的施工效果与压实机的功率、黄土的含水率、回填土的厚度、紧密程度等有着直接的联系,因此需要严格把控各个环节,保证施工的质量。
(2)灰土垫层法是指:使用消石灰与土作为原材料,按照2:8或者3:7的比例,做筛分拌合处理。利用分层回填的办法、灰土垫层处理地基时,使用分层夯实方法,需要严格控制灰土拌制的比例、土料含水率,以此保证夯实的质量,增强湿陷性黄土地基处理的效果。
2.2强夯处理法
(1)强夯处理法。强夯处理法应用在地基处理施工中的时间比较长,该方法使用具有一定重量的大锤,在一定高度范围内,做自由落体运动。利用大锤的重量与加速度产生的冲击力,提高地基的强度,这种方法凭借其处理效果好、 施工成本低、操作方便等优势,已经被广泛地应用于湿陷性黄土地基处理施工中。
(2)强夯处理法施工工艺。在最短的时间内,利用大锤的重量,对地基施加冲击能量,主要处理厚度在3 ~ 12m范围内的湿陷性黄土,主要适用位置是地下水位以上的湿陷性黄土,并且饱和度在60% 以下的黄土,采取局部处理方法或者整片处理方法,该方法受施工环境影响比较大,具有局限性。
(3)施工需要注意的事项。在处理地基前,需要做试夯实验或者实验施工, 检查夯锤的质量,确定夯锤的落距与夯击的次数等;夯实处理结束10天后,需要在强夯施工现场,按照具体要求的间距参数,做取样实验,检查强夯处理效果。
2.3挤密处理法
(1)挤密地基处理方法。挤密处理地基法适用范围:地下水位以上的湿陷性黄土地基,深度在5 ~ 15m内。挤密法施工工艺:利用沉管技术、冲击技术、 夯扩技术、爆扩技术等进行成孔,在这一过程中,桩孔位置处的土体会发生径向挤压作用,密实桩周围的桩间土,最终使桩体与桩周土可以组成复合地基, 提高湿陷性黄土地基强度。
(2)灰度挤密法。挤密地基处理法中灰土挤密桩办法,主要是在成孔时挤密桩间土,或者灰土桩分担桩上部的荷载约束桩间土,这种处理方法在处理湿陷性黄土地基时,主要适用于厚度比较大的湿陷性黄土地基,这种方法可以消除黄土地基的湿陷性,在一定程度上可以提高黄土地基的承载能力,节约施工成本,缩短施工所用的时间。
2.4桩基础处理方法
(1)施工工艺。湿陷性地基处理方法中,桩基础施工是避开湿陷性黄土层, 将桩落实在比较坚固的非湿陷性地基区域内,用桩来承担地基上部机构传递的荷载。桩基础处理地基时,桩主要起到的是传递载荷的作用,其不能直接消除黄土土体的湿陷性,而是转移了湿陷性的危害。该种方法桩主要分为钢筋混凝土预筑桩与钢筋混凝土灌注桩两种,适用于黄土地基受水浸湿严重的地区。在应用该种方法时,因为使用了大量的钢材与水泥,所以施工成本也会随之增加。 但是这种施工方法安全性与可靠性强, 采取该种施工方法,可以保证在地基在受到水浸湿后,不会出现湿陷事故,由此在选择处理方法时,需要综合考虑。
(2)注意事项。采取该种施工方法时,需要选择合适的桩。在选择的过程中,要充分考虑施工现场的湿陷类型, 测量出湿陷性黄土区的黄土土层厚度, 测定黄土层的物理性质与化学性质以及最大的承载力。除此之外,还需要了解地下水位与施工环境,选择压缩性比较低的黄土层中,支撑桩端。
3结束语
文章简单论述了湿陷性黄土层地基处理的垫层处理法、夯实处理法、挤密处理法以及桩基础处理法、适用范围及施工工艺。在选择时,需要结合本地区的实情, 使用最佳的施工方法,保证施工的效率。
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湿陷性黄土地基处理措施研究 篇7
黄土湿陷性一直是我国黄土地区工程建设过程中不可避免的一个问题,也是工程地质勘察界最关心的问题。黄土地区遇到的主要病害就是黄土的湿陷性,需根据黄土湿陷性的程度进行适当处理,保证工程的质量,同时兼顾经济性。对黄土的湿陷特性的认识以及处理均对整个工程质量起着关键的作用。在以往的工程建设过程中,由于对湿陷性黄土的认识不够深刻,相应的设计方案和处置措施不够完善,造成了建筑物在建成之后出现了大量的局部沉陷或是不均匀沉降等病害,使其不能正常运营。因此,为确保黄土地区工程建设的质量,对湿陷性黄土的湿陷性进行较深入、细致的研究不仅理论上具有一定意义,而且具有重要的工程实践意义。
1 黄土的湿陷性定义及等级划分
黄土的湿陷性就是在一定应力(即上覆土的饱和自重应力或上覆土的饱和自重应力与附加应力)作用下受水浸湿后,结构迅速破坏,发生显著附加下沉的特性。世界上的黄土,可以发生湿陷的有半数以上。
湿陷等级的划分,主要目的是为了更正确地评价黄土的湿陷程度,从而采取相应的防护措施,使湿陷性黄土地基上的建筑物经济合理,安全可靠。生产实践经验证明,各地区各层土的湿陷程度往往不一致,如果不加区分,不分青红皂白的进行地基设计,对于具有轻微湿陷性的黄土地基采取不必要的设计手段,必将造成浪费;而对于具有严重湿陷性的黄土地基设防措施过于简单,建筑物建成后(或者在建设过程中)出现湿陷事故,危及安全生产和正常使用,有时还会引起人身伤亡等更大的损失。显然,这也是一种浪费。对于发生湿陷事故的工程,还要花费大量资金和时间进行加固处理,亦属浪费。因此,按照湿陷程度将湿陷性黄土划分几个等级,针对不同等级,施以不同的防护措施,是很有必要的。本文依据我国1990年颁布的《湿陷性黄土地区建筑规范》中规定,湿陷强烈程度按湿陷系数为0.03,0.07划分为轻微湿陷、中等湿陷和强烈湿陷三种。
2 黄土湿陷机理分析
关于黄土湿陷原因与机理,有过各种各样的假说,如:毛管假说、可溶盐假说、胶体不足说、水膜楔入说、欠压密理论以及结构理论。这些假说有一个共同认识是水削弱了骨架颗粒间的连接力而导致湿陷,但因对骨架颗粒间胶结物成分及其作用认识不同,实验手段各异,得出不同的结论。它们都能说明问题的一个方面,但不能充分地解释黄土所有的湿陷现象和本质。根据现有资料的综合分析,结合上面对黄土湿陷性影响因素的试验研究及分析,对黄土的湿陷原因与机理进行如下的分析。
人们早就知道黄土湿陷的原因具有外因和内因之分,且外因是通过内因起作用的,那么外因是通过什么样的内因,又是怎样起作用的,则为黄土湿陷的机理。
湿陷性黄土的物质组成以粒径大于0.005 mm的粉粒含量为主,起着骨架颗粒的作用,由于黄土是在干旱半干旱的气候条件下堆积,骨架颗粒间的干摩擦力阻碍颗粒紧密排列,而造成大量的架空孔隙,粒径小于0.005 mm的物质在黄土中起着胶结作用,由X线能谱分析可知,这些物质主要为粘土矿物,陪伴氧化物及碳酸钙,使颗粒间产生一定的连结强度,黄土具有一定的孔隙水,它们主要集聚在颗粒连结处呈不连续分布。这是湿陷性黄土的主要结构特征。黄土结构体系的强度主要取决于黄土的连结强度。连结强度主要是上覆荷重所传递的有效法向应力,粒间的摩擦力与胶结物的连结强度。
黄土的湿陷性随含水量的变化而变化,因为黄土的连结强度都随着其含水量的变化而变化。黄土遇水后,有效法向应力因孔隙水压力增加而减小;由于水的润滑作用,粒间的摩擦系数降低,粒间摩擦力相应地就降低;非抗水的粘粒胶结物由于水膜楔入而距离拉大,连结强度变小。总之水大大削弱了黄土的连结强度,黄土的强度自然会降低。所以水这个外因是通过这些内因起作用的。
黄土在外部荷载作用时,由于湿陷性黄土的特殊的支架大孔结构,而且其颗粒成分非常的不均匀,即使在均匀的外力作用下土骨架中所受到的应力也是不均匀的,而是在土颗粒的胶结物上将发生应力集中。在水的作用下骨架颗粒间的非抗水胶结物本身就发生了软化,连结强度减弱,在应力集中的情况下,就更容易发生破坏,当残留的连结强度抵抗不了使颗粒移动的外力时,部分抗水胶结也被破坏,粒间接触处发生断裂,黄土的粒状架空结构体系崩溃,导致了黄土的湿陷。这就是黄土在外部荷载作用下的变形过程。
通过试验并在扫描电镜下观察表明,在一般的工程荷载下,黄土发生湿陷时,宏观上的大孔,如根孔、虫孔等并不发生破坏,主要发生破坏的是构成黄土架空结构的粒间孔隙。所以小孔隙是黄土湿陷的主要空间条件。
综上所述,我们可以得出结论:黄土的湿陷性并不是受某个单一因素控制,而是多个因素综合控制的结果。黄土的多孔性,架空结构,特别是其中的结构性孔隙的存在是黄土湿陷的空间条件;黄土在水与压力的共同作用下发生的化学、物理化学作用导致粘粒胶结的强度降低,是黄土产生湿陷的基本原因;可溶盐的存在及其含量对黄土湿陷性也造成一定的影响。
3 湿陷性黄土地基处理措施
1)地基处理措施:
a.消除地基的全部湿陷量,若采用桩基、深基础等,应穿透全部湿陷性土层。b.消除地基的部分湿陷量,可采用换土垫层、夯实、挤密等方法。湿陷性土地基处理方法,应根据建筑物的类别、湿陷性黄土的特性、技术经济比较并注意施工条件和就地取材的原则。常用地基处理方法可按表1选用。
2)防水措施:
a.基本防水措施,在建筑布置、场地排水、地面防水、散水等方面,防止雨水或生产生活用水渗入地基内的各项措施。b.检漏防水措施,在基本防水措施的基础上,对防护范围内的地下管道增设检漏管沟和检漏井。c.严格防水措施,对重要建筑场地和高级别湿陷地基,在检漏防水措施的基础上,对防水地面、排水沟、检漏管沟和检漏井等设施提高设计标准,如增设卷材防水层、采用钢筋混凝土排水沟等。
3)结构措施:
减小建筑物的不均匀沉降,或使结构物适应地基的变形,建筑平面布置力求简单,或用沉降缝分成若干个体型简单的独立单元,用增设圈梁、基础梁、构造柱等方法,加强建筑物上部结构的整体刚度。
4 结语
在湿陷性黄土地区进行建设时,必须根据湿陷性黄土的特点和工程要求,因地制宜,采取以地基处理为主的综合措施,消除地基的全部湿陷量或部分湿陷量,防止地基湿陷,保证建筑物的安全和正常使用。
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浅析湿陷性黄土地基处理的方法 篇8
1 垫层法
垫层法是先将基础下的湿陷性黄土一部分或全部挖除, 甲类建筑在自重湿陷性土场地应全部消除湿陷性黄土层;乙类建筑在自重湿陷性黄土场地不应小于湿陷性土层深度的2/3;丙类建筑在自重湿陷性黄土场地, 地基处理厚度不应小于2.5 m。垫层的设计主要包括垫层的厚度、宽度、夯实后的压实系数和承载力设计值的确定等方面。垫层设计的原则是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要求下处理1 m～3 m湿陷性黄土的湿陷量, 宜采用局部或整片土垫层进行处理;当同时要求提高垫层土的承载力或增强水稳性时, 宜采用局部或整片灰土垫层进行处理。经这种方法处理的灰土垫层的地基承载力250 kPa (素土垫层可达180 kPa) 且有良好的均匀性。
垫层的设计主要包括垫层的厚度、宽度、夯实后的压实系数和承载力设计值的确定等方面。垫层设计的原则是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要求。同时, 还要考虑以下几方面的问题:
1) 局部土垫层的处理宽度超出基础底边的宽度较小, 地基处理后, 地面水及管道漏水仍可能从垫层侧向渗入下部未处理的湿陷性土层而引起湿陷, 因此, 设置局部垫层不考虑起防水、隔水作用, 地基受水浸湿可能性大及有防渗要求的建筑物, 不得采用局部土垫层处理地基。
2) 整片垫层的平面处理范围, 每边超出建筑物外墙基础外缘的宽度, 不应小于垫层的厚度, 且不应小于2 m。
3) 在地下水位不可能上升的自重湿陷性黄土场地, 当未消除地基的全部湿陷量时, 对地基受水浸湿可能性大或有严格防水要求的建筑物, 采用整片土垫层处理地基较为适宜。但地下水位有可能上升的自重湿陷性黄土场地, 应考虑水位上升后, 对下部未处理的湿陷性土层引起湿陷的可能性。
2 重锤表层夯实及强夯
重锤表层夯实适用于处理饱和度不大于60%的湿陷性黄土地基。一般采用2.5 t～3.0 t的重锤, 落距4.0 m～4.5 m, 对表面松土满夯2击～3击, 可消除基底以下1.2 m～1.8 m黄土层的湿陷性。在夯实层的范围内, 土的物理、力学性质获得显著改善, 平均干密度明显增大, 压缩性降低, 湿陷性消除, 透水性减弱, 承载力提高。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, 是当前最经济简便的一种方法, 非自重湿陷性黄土地基, 其湿陷起始压力较大, 当用重锤处理部分湿陷性黄土层后, 可减少甚至消除黄土地基的湿陷变形。因此在非自重湿陷性黄土场地采用重锤夯实的优越性较明显。强夯土的承载力宜在地基强夯结束30 d左右采用静载荷试验测定。
3 挤密桩法
桩基础既不是天然地基, 也不是人工地基, 属于基础范畴, 是将上部荷载传递给桩侧和桩底端以下的土 (或岩) 层, 采用挖、钻孔等非挤土方法而成的桩, 在成孔过程中将土排出孔外, 桩孔周围土的性质并无改善。但设置在湿陷性黄土场地上的桩基础, 桩周土受水浸湿后, 桩侧阻力大幅度减小, 甚至消失, 当桩周土产生自重湿陷时, 桩侧的正摩阻力迅速转化为负摩阻力。因此, 在湿陷性黄土场地上, 不允许采用摩擦型桩, 设计桩基础除桩身强度必须满足要求外, 还应根据场地工程地质条件, 采用穿透湿陷性黄土层的端承型桩 (包括端承桩和摩擦端承桩) , 其桩底端以下的受力层:在非自重湿陷性黄土场地, 必须是压缩性较低的非湿陷性土 (岩) 层;在自重湿陷性黄土场地, 必须是可靠的持力层。这样, 当桩周的土受水浸湿, 桩侧的正摩阻力一旦转化为负摩阻力时, 便可由端承型桩的下部非湿陷性土 (岩) 层所承受, 并可满足设计要求, 以保证建筑物的安全与正常使用。
桩挤密地基的加固作用主要是增加土的密实度, 降低土中孔隙率, 从而达到消除地基湿陷性和提高水稳性的工程效果。挤密桩法适用于处理地下水位以上的湿陷性黄土地基, 常用的布桩方式有两种:1) 按三角形布桩;2) 将桩布置成正方形。在实际施工中, 也有按梅花形布桩的。梅花形布桩, 实质上是沿45°斜线布置的方形桩, 所以与正方形布桩并无本质上的差别。在设计中先确定出桩孔深度, 再根据施工设备及施工工艺拟定桩径, 然后依据挤密效果确定出桩距。孔底在填料前必须夯实, 孔内填料宜采用素土或灰土, 必要时可用强度高的填料如水泥土等。不得用粗颗粒的砂、石或其他透水性材料填入桩孔内, 桩与其周围被挤后的土体共同形成了复合地基, 一起承受上部荷载。填料时必须分层回填夯实, 其压实系数不宜小于0.97。
深层搅拌桩是复合地基的一种, 近几年在黄土地区应用比较广泛, 可用于处理含水量较高、湿陷性弱的黄土。它具有施工简便、快捷、无振动, 基本不挤土, 低噪声等特点。
深层搅拌桩的固化材料有石灰、水泥等, 一般都采用后者作固化材料。其加固机理是将水泥掺入粘土后, 与粘土中的水分发生水解和水化反应, 进而与具有一定活性的粘土颗粒反应生成不溶于水的稳定的结晶化合物, 这些新生成的化合物在水中或空气中发生凝硬反应, 使水泥有一定的强度, 从而使地基土达到承载的要求。
在湿陷性黄土地基处理中, 灰土桩法能有效地消除大厚度黄土的湿陷性, 灰土桩与挤密土一起构成灰土桩复合地基, 提高了地基强度, 减少了地基变形, 改善了黄土地基的工程特性。
4 化学加固法
在我国湿陷性黄土地区地基处理应用很多, 并取得实践经验的化学加固法包括硅化加固法和碱液加固法, 其适用于加固地下水位以上, 渗透系数为0.5 m/d～2.0 m/d的湿陷性黄土地基。对酸性土和渗入沥青油脂及石油化合物的地基土不宜采用。
硅化加固湿陷性黄土的物理化学过程, 一方面基于浓度不大的、粘滞度很小的硅酸钠溶液顺利地渗入黄土孔隙中, 另一方面溶液与土的相互凝结, 土起着凝结剂的作用。在灌注硅酸钠溶液过程中, 应进行沉降观测。
碱液加固:利用氢氧化钠溶液加固湿陷性黄土地基, 其加固原则为:氢氧化钠溶液注入黄土后, 首先与土中可溶性和交换性碱土金属阳离子发生置换反应, 反应结果使土颗粒表面生成碱土金属氢氧化物。加固深度应根据湿陷性黄土层深度, 基础宽度, 基底压力与湿陷事故的严重程度等综合因素确定。
5 结语
本文论证了湿陷性黄土地基常用处理方法的选用原则、适用范围、可能处理深度及效果, 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技术支持。随着科学技术的迅速发展, 对湿陷性黄土地基的处理方法越来越多, 但不管是采用哪种方法, 只要有严密的质量控制手段, 都可能经济而有效地获得期望的效果。
摘要：根据建筑的类别、湿陷性黄土的厚度等级, 提出了湿陷性黄土地基的几种处理方法, 并论述了各种处理方法的选用原则、适用范围及处理效果等, 从而为地基处理方案的选型论证及实施提供了技术支持。
关键词：湿陷性黄土,地基处理,地基变形
参考文献
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[3]汪国烈, 李新怀.大厚度湿陷性黄土的工程处置[A].西部开发中的岩土工程问题[C].2008.
探究湿陷性黄土地区地基处理方法 篇9
1 湿陷性黄土的概念解释
黄土覆盖地区一般气候比较干燥, 当土壤内的水分散失到一定程度时, 其内部结构就会产生很多大大小小的空隙而呈现出疏松状态, 当这种土壤遇到水时, 内部土壤粒子就会因流动而占据空隙, 进而出现湿陷现象。湿陷性黄土度建筑物的危害很大, 会造成其倾斜、沉降甚至是倒塌。因此, 为了消除这种危害性, 在广大北方地区进行工程施工时均将湿陷性黄土地基的处理摆在了十分重要的位置。目前位置, 土木建筑工程一般使用预浸水法、强夯法、挤密法等就进行地基处理, 收到的效果十分显著。
2 湿陷性黄土的工程特性
2.1 湿陷性黄土的颗粒组成
我国湿陷性黄土的颗粒主要为粉土颗粒, 占总重量约50%~70%, 而粉土颗粒中又以0.05~0.01 mm的粗粉土颗粒为多, 占总重约40.60%, 小于0.005 mm的粘土颗粒较少, 占总重约14.28%, 大于0.1 rnm的细砂颗粒占总重在5%以内, 基本上无大于0.25 mm的中砂颗粒。湿润陷性黄土的颗粒从西北向东南有逐渐变细的规律。
黄土是干旱或半干旱气候条件下的沉积物, 在生成初期, 土中水分不断蒸发, 土孔隙中的毛细作用, 使水分逐渐集聚到较粗颗粒的接触点处。细粉粒通常依附在较大颗粒表面, 特别是集聚在较大颗粒的接触点处与胶体物质一起作为填充材料。作为黄土骨架的砂粒和粗粉粒, 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。
2.2 湿陷性黄土的湿度和密度
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, 还在于土的欠压密状态, 干旱气候条件下, 无论是风积或是坡积和洪积的黄土层, 其蒸发影响深度大于大气降水的影响深度, 在其形成过程中, 充分的压力和适宜的湿度往往不能同时具备, 导致土层的压密欠佳。接近地表2~3 m的土层, 受大气降水的影响, 一般具有适宜压密的湿度, 但此时上覆土重很小, 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。
3 湿陷性黄土地区地基处理方法探讨
上文已经提及, 在对湿陷性黄土地区地基处理方法的探索过程中, 人们积累了相当丰富的经验。到目前为止, 已经形成了比较系统的处理方法, 除了上文提到的预浸水法、强夯法、挤密法之外, 垫层法、桩基础、注浆技术等的应用也十分广泛, 下面对这些处理方法进行一个大概性的介绍。
3.1 强夯法
在日常生活中 (常常在农村地区) , 在进行建筑住房时, 一般会使用打夯机对地基进行处理, 以增强低级的硬度和致密性, 以消除湿陷性黄土地区地基对建筑的危害。这便是强夯法, 只不过其所用的夯机“块头”相对于大型土木工程比较小而已。强夯法的工作原理是:将湿陷性黄土地基基本处理平整之后, 利用夯机将重锤提升到一定高度, 然后松开齿链使之在重力作用下下落, 冲击湿陷性黄土, 使之内部土壤离子发生运动进而达到致密效果。在工程上一般使用的夯机重锤最重可达12 t, 提上高度也可以达到接近40 m的水平, 按照物理学公式:重力势能E=Mg H可计算得重锤对湿陷性黄土地基的冲击能量可达1600000 J, 如此巨大的能量几乎可以将黄土地基“打压”如磐石一般, 可以非常有效的降低黄土地基的可压缩性以及湿陷性, 施工简单, 效率高, 工期短, 处理效果令人满意。不过, 在地基处于地下水位以下或者地基厚度大于12 m的情况下, 强夯法的处理效果就会大大下降, 也就是说超出了其适用范围了。而且利用强夯法处理时振动和噪音较大, 不宜在居民区施工带使用。
3.2 垫层法
垫层法也是常用的湿陷性黄土地基的处理方法。这种处理方法的原理其实就是“偷梁换柱”, 也就是将地基处理带的黄土用挖土机等挖走, 清理出一个地基坑来, 然后用非湿陷性土壤或者湿陷性很低的土壤进行回填, 然后再进行诸如夯实等进一步处理。工程上一般使用素土或者灰土作为回填土壤, 这两种土壤一般含有一定量的红壤 (俗称胶泥) , 其土质可压缩性较小, 自身的流动性也不大, 十分适合作为地基土使用。这种处理方法主要针对黄土层的厚度在地下水位以上、厚度在1~3 m范围内, 且要求当处理土层厚度小于3 m时, 压实系数λc应大于 (或等于) 0.95;当土层厚度大于3 m的情况下, 在保证小于3 m的部分λc不小于0.95同时, 超过3 m部分的λc应保证不小于0.97, 以满足地基的整体性稳定性。
3.3 预浸水法
顾名思义, 所谓预浸水法就是在地基进一步施工之前, 用大量的水浸入到湿陷性黄土地基带, 使其的含水量达到饱和, 并促使其内部发生最大程度的湿陷, 从而达到地基压实的目的。这种处理技术在我国应用很早, 大概在20世纪60年代便广泛应用于各种建筑的地基处理。在现代土建工程上, 这种处理方法主要应用于自重湿陷性黄土地基, 且根据工程实践, 其可以将地面下6 m以下湿陷性黄土层的湿陷性几乎全部消除, 具备极佳的施工效能和可操作性。在具体应用时, 要注意对用水量、处理时间以及湿陷量的控制, 且只能在施工准备时间较长的情况下才能使用, 因为这种处理方法使得地基的含水量急剧增大, 其干燥需要较长的时间, 因此在施工准备期较短时尽量不要使用这种处理方法。
3.4 挤密法
有一句歌词唱到“万里长城永不倒 (电视机《霍元甲》主题曲) ”, 万里长城的地面部门一般是由大型城砖或者是石砖砌成的, 自重非常大, 那么是什么保证了“万里长城永不倒”呢?答案之一自然是坚固的地基了。据考察, 在万里长城的西北段 (也就是湿陷性黄土地段) , 其地基就是利用挤密法处理的, 显示了我国古代劳动人民无以伦比的聪明才智。从中我们可以读取到以下两个信息:其一, 是挤密法处理技术简单、成熟, 否则在缺乏大型施工机械的古代是很难实现如此高质量的地基处理的;其二, 是这种地基处理方法效果很好, 可靠性极高, 数千年过去了而万里长城依旧具备当日的风采。而所谓挤密法, 就是利用沉管、冲击或爆破等技术在地面平面打孔洞, 并在这些孔洞中用素土或者处理过的混合土回填, 并分层振捣密实, 制成土桩, 从而与桩间土形成混合地基, 有效地提高地基的承载能力和稳定性, 保证建筑物不发生较大幅度的沉降。同样, 这种地基处理方法适用于地下水位以上的地基, 且厚度在5~15 m的范围之内。在具体施工处理时, 最重要的是土桩的施工质量, 应尽量保证孔位成菱形分布, 以最大限度的提高其承重能力, 且在桩顶部宜设置0.5 m厚的灰土或素土垫层。
3.5 桩基础法
其实桩基础法是一种“打擦边球”的地基处理方法, 其原因在于这种处理技术并不是以消除黄土地基的湿陷性为目的的, 而是采用在地基带平面上打一些水泥桩来传递和承受建筑物的重量。这样一来, 虽然建筑物可以不用考虑黄土地基的湿陷性了, 但基桩却仍旧需要考虑到这一点, 因为黄土的湿陷性不可避免的会对基桩的稳定性造成影响。在具体工程施工时, 应当实地勘察地基带的黄土湿陷类型 (自重性湿陷或者非自重性湿陷) 、地基黄土的厚度以及密度、持力层土的物理化学性质和容许承载力、地下水位等等, 以确定打桩的方法和地基的预处理方法。这种方法对大地基受水浸湿可能性大或者湿陷性黄土地基带距离河流较近时具备很强的适应能力。但是由于桩位一般使用钢材和水泥浇筑而成, 因此会一定程度上增加处理成本。
3.6 注浆处理技术
注浆处理技术可以看做是预浸水法的“升级版”, 其原理是将水泥浆进入到湿陷性黄土地基中, 既能有效的消除黄土地基的湿陷性, 又能利用水泥有效地增强地基的密度和承载能力, 而且可以处理地下水位以下的地基, 适应能力较强。由于其处理原理与预浸水法基本类似, 在此不再赘述。
在实际对湿陷性黄土地基的处理中, 上述的处理方法往往并不是单独应用的, 而是两种或者多种方法联合使用, 以达到最好的处理效果。
4 结语
文章中作者论证了湿陷性黄土地基常用处理方法的选用原则、适用范围、可能处理深度及效果, 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技术支持。在实际对湿陷性黄土地基的处理中, 上述的处理方法往往并不是单独应用的, 而是两种或者多种方法联合使用, 以达到最好的处理效果。
摘要：我国北方大部分为黄土所覆盖, 尤其是在山西、陕西, 甘肃等省, 几乎全境均是黄土高原。由于黄土的流动性强、硬度低、致密性差, 在其上修筑建筑物地基时, 很容易出现湿陷现象, 严重危害建筑物的稳定性, 因此必须采取一定的施工技术对这类湿陷性黄土地区地基进行处理, 以满足施工要求。
关键词：湿陷性,黄土地区,地基处理
参考文献
[1]湿陷性黄土地区建筑规范[S].中国建筑工业出版社, 2004.