黄土地基（精选10篇）
黄土地基 篇1
郑西客运专线位于我国黄土分布地区的东南部,沿线黄土分布广泛,约占线路总长的90%左右,其中湿陷性黄土区段长度占全线长度的65%。对线路平顺和路基工后沉降有特殊要求的客运专线来说,如何保证路基、桥涵、隧道等工程的安全、可靠、合理、可行,给工程设计理念和工程处理措施提出了新的要求。文中就利用桩网复合地基处理加固湿陷性黄土地基、控制路基沉降作了一些探讨,供设计时参考。
1 桩网复合地基
桩网复合地基(pile-net composite foundation),是指天然地基在地基处理过程中,下部土体得到竖直向增强体“桩”的加强,从而形成桩土复合地基加固区,并在该区上部铺设水平向增强体“网”,从而形成加筋土复合地基加固区,使桩—网—土协同作用,共同承担荷载的人工地基[1]。
桩网复合地基由四部分组成:1)拱上路堤填土;2)柔性拱区;3)桩土加固区;4)下卧层。
在地基部分土体中设置的竖直向增强体“桩”是受力主体,与桩间土形成桩土加固区,承担上部荷载,并传递到下部较为坚硬的持力层上。在该加固区上部铺设含高强度土工合成材料的加筋垫层“网”,形成柔性拱区(上部与下部之间的柔性土拱过渡区)。桩网复合地基中的桩起承载作用,是力学要求;而高强度网则是结构要求,目的是调整桩土竖向荷载分担比与桩土应力比,使桩—网—土协同作用,共同承担荷载以减小整体沉降及不均匀沉降。
2 桩网复合地基静力设计与计算
2.1 荷载
桩网结构地基荷载包括路基面荷载和路基土体自重,其中路基面荷载有钢轨荷载、扣件荷载、轨道板荷载、轨枕荷载和钢筋混凝土基础荷载。由于是静力计算,故不考虑列车荷载。计算式为:
W=w1+γ1H (1)
其中,w1为路基面荷载,kN/m2;γ1为路基填土容重,kN/m3;H为路基填土高度,m。
2.2 桩径
桩径的设计应与当地施工机械相适应。桩径过小,则桩数量增多,成孔和回填工作量增加;桩径过大,则对桩间土体挤密不够,同时对成孔机械能量要求较大,设备基本条件不易达到,过大的桩径也会影响挤密后土的均匀性。结合我国目前的施工机具和设备情况,桩径一般以300 mm～600 mm为宜,大多用400 mm。
2.3 桩距
桩距的设计一般通过试验和计算确定。桩距过大,承载能力不能满足;桩距过小,桩的承载能力不能充分发挥,且给施工造成困难。假设以桩体为中心,以桩距为边长的区域内的桩顶荷载全部由单桩来承载(最不利情况),则可由下式估算合理桩距。
其中,σa为桩容许抗压强度,kPa;Ap为灰土桩截面面积,m2。
为了使桩间土挤密均匀,桩孔尽量采用等边三角形布置。
2.4 桩长
桩孔深度应按湿陷性黄土层的厚度、湿陷等级、湿陷类型及成孔设备的能力等方面考虑,对于湿陷性黄土地基,处理深度应为基础以下湿陷起始压力小于上部荷载传递给地基的附加压力和土层的饱和自重压力之和的所有黄土层。另外还要考虑加固层和下卧层土体的工后沉降是否能满足设计要求。
2.5 地基置换率
复合地基置换率为桩体的横断面积与该桩体对应的复合地基面积的比值,若桩体按等边三角形布置,则置换率为:
2.6 地基承载力计算
2.6.1 单桩所承受的荷载
V=(w1+γ1H)×s2 (3)
2.6.2 单桩竖向承载力
1)国内计算法。
Rk=(πd∑qsikli+qpkAp)/K>V
(4)
其中,qsik为桩侧第i层土的极限侧阻力,kPa;qpk为极限端阻力,kPa;K为安全系数,一般取3.0。
2)日本桩网法。
Qa=(Qp+Qf)/Fs=(3quAp+πdquL/2)/Fs>V (5)
其中,Qp为灰土桩极限端阻力,kN;Qf为灰土桩桩周极限摩阻力,kN;d,L分别为桩径和桩长,m;Fs为安全系数,一般取3.0。
2.6.3 桩网结构承载力
根据桩网结构桩土分担荷载比原理,复合地基的承载力可按下式计算:
fck=mRk/Ap+αβ(1-m)fk>W (6)
其中,fk为天然地基承载力标准值,kPa;α为桩间土强度提高系数;β为桩间土强度发挥系数,硬土取0.1～0.4,软土取0.5～1。
2.7 桩网结构变形沉降
桩网结构地基的变形由加固区土层的变形和桩端以下土层沉降两部分组成。计算时不考虑加固区土体自重,桩顶平均应力按路基面荷载与路基土体自重之和计算,桩底附加应力计算考虑桩底提升1/3桩长,应力按30°角向下扩散后的附加应力。
2.7.1 加固区变形沉降
群桩压缩变形按下式计算:
式中:p0——桩顶处平均应力,kPa;
Δp——桩底处附加应力,kPa;
L——桩长,m;
Eps——桩网复合地基复合弹性模量,MPa。
2.7.2 下卧层变形沉降
下卧层计算采用分层总和法:
式中:pi-1,pi——分别为第i层土上下面附加应力,kPa;
Hi——第i层土厚度,m;计算厚度至附加应力小于自重应力的10%。
2.7.3 总沉降
总变形沉降量为加固区变形量与下卧层沉降量之和,即:S=S1+S2。
3 工程实例
3.1 工程概况
郑西客运专线某试验段,位于渭河南岸Ⅲ级阶地后缘,线路大都以挖方形式通过,工点处地表广布第四系上更新统风积砂质黄土,厚度约30 m,Ⅱ级普通土,5 m以上σ0=130 kPa,5 m以下σ0=150 kPa。砂质黄土具Ⅱ级自重湿陷性,湿陷土层总厚度15 m,天然容重18 kN/m3。当垂直压力为0.1 MPa～0.47 MPa时,平均压缩模量介于11.18 MPa～24.2 MPa之间。当垂直压力为0.4 MPa～1.6 MPa时,其压缩模量介于42.44 MPa～23.67 MPa之间。
选取典型断面进行计算(如图1所示)。线路为双线无砟轨道,路基面宽度b1=13.8 m,路基坡度1∶1.5,路基高度H=1.2 m。路基为A组填料,γ1=20 kN/m3。
3.2 路基面荷载
包括钢轨、扣件、轨道板、双块式轨枕和钢筋混凝土基础在内的路面荷载w1=13.68 kN/m2。
3.3 桩设计参数
采用灰土桩,桩径d=0.4 m,桩距s=0.8 m,等边三角形布置,灰土配比2∶8,桩顶铺设0.5 m厚二八灰土垫层,在垫层顶面铺设一层二布—膜土工布。计算置换率m=22.7%>10%。桩距
3.4 灰土桩桩网结构承载力计算
经计算单桩承受荷载V=19.67 kN,单桩竖向承载力标准值Rk=278 kN>V,日本桩网结构法得出的单桩竖向承载力容许值Qa=911 kN>V,实际上由V<Qa可解得桩长为负值,这说明在黄土地区,只要单桩承载力满足容许承载力,复合地基的承载力不是设计的控制因素,应该用沉降控制设计。
桩网结构的承载力fck=539.7 kPa。
3.5 桩网结构沉降变形计算
加固区变形:S1=(30.74+23.87)×13/64 000=0.011 m。
下卧层计算厚度为1 m,平均附加应力为23.29 kPa,取平均压缩模量为24 MPa,计算得下卧层沉降量为0.97 mm。
总变形沉降量S=0.012 m<0.015 m,符合设计要求。
4 结语
经计算,采用灰土桩桩网结构加固郑西客运专线湿陷性黄土地基,无论是桩网复合地基的承载力,还是工后变形沉降量,均能满足设计要求,故此方案是可行的。
参考文献
[1]饶为国.桩—网复合地基原理及实践[M].北京:中国水利水电出版社,2004:35.
[2]肖宏,蒋关鲁,魏永幸.遂渝线无碴轨道桩网结构地基处理技术[J].铁道工程学报,2006(4):22-25.
[3]乔国峰.浅谈湿陷性黄土地基加固施工技术[J].山西建筑,2007,33(12):119-120.
[4]龚晓南.复合地基理论及工程应用[M].北京:中国建筑工业出版社,2002:11.
[5]龚晓南.复合地基设计和施工指南[M].北京:人民交通出版社,2003:9.
黄土地基 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
黄土地基 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.
黄土地基 篇4
1 湿陷性黄土地基的处理方法
1.1 换土垫层法
换土垫层法是湿陷性黄土地基常用的处理方法,包括灰土垫层法和素土垫层法,这种处理方法是将处理范围内的湿陷性黄土挖出来并进行筛选,之后按照一定的比例将筛选出的黄土与石灰或素土混合起来,对地基进行分层的铺设夯实。换土垫层法的施工比较简便,回填土的孔隙率小,密实度大,产生的压缩变形小,灰土和素土的加入能使垫层的湿度、强度和隔水性大大提高;这种方法的处理范围较小,只能消除小范围内黄土的湿陷性。
1.2 灰土挤密桩法
挤密桩法与夯实、碾压法不同,夯实、碾压法是竖向加密方法,而挤密桩法是横向加密土层,它主要是利用打桩机将钢管套打入地基土层中,然后将钢管套拔出,土层中就会形成打桩孔,最后,在桩孔中分层填入石灰土并将其夯实。这种方法能使地基土体更加密实,改善桩周围基土的工程物理性质,能够大范围的全部或部分消除黄土的湿陷性;但是灰土挤密桩法的工艺比较复杂,如果地基土的含水量较小,还要做浸水处理,成本比换土垫层法高。
1.3 重锤夯实法
重锤夯实法主要适用于处理深度在1.5 m左右、饱和度在60%范围内的湿陷性黄土地基,是表层夯实的处理方法。重锤夯实法是采用2.5～3.5 t左右的重锤,重复的夯打地基,在夯实范围内,土的力学性质、物理性质都得到了改善,密实性增加、压缩性降低,能减少甚至是消除地基的变形,还能形成一层弱透水层,降低地表水下地下的渗入量,优越性非常明显。
1.4 强夯法
强夯法适用于工程场地的整片处理,其夯实范围、夯实点的布置要合理,加固地基的原理同重锤夯实法是相同的,是将一定重量的重锤以一定的落距对地基进行夯实,压实能更大,击实的深度更深;夯实法要注意在含水量条件下进行。这种处理方法能提高地基的承载力,降低土层的压缩性,施工方法非常简便,且效果更明显。相对于其他处理方法而言,这种方法能节约大量的成本投资,是非常经济的深地基处理方法,在我国黄土地区工程建设中的应用很普遍。
2 黄土填筑路基的施工要点
2.1 施工准备
在黄土路基填筑的施工前,要做好施工方案的设计,做好设计图纸的审核;明确各部门、各人员的责任,从优选择施工队伍,确保每个人员都能持证上岗;做好材料、机械设备的准备,并保证材料的质量和机械设备的安全性、可操作性、高技术性,做好材料和设备的配置、运输、贮存、安装等;做好道路、供水、供电、临时生活房的准备和建设。
2.2 路基排水
进行路基排水的主要目的是使路基经常处于干燥、坚固和稳定状态,把含水量、气温变化等对路基引起的破坏性应力减小至小于交通荷载所造成的破坏,从而提高路面的耐久性能。对于黄土地区工程正在建设的工程和投入使用的工程来说,路基只有具有良好的排水系统,才能保证工程的安全和使用功能,才能减少夏天因积水、冬天因冻胀引起的工程病害。
路基填筑每层表面应有2%～4%的坡度以利于排水;排水系统要具有综合性,以便将水引离路基,同时,在路基填、挖的交界处还要引出边沟,并做好边沟口的加固处理,避免水冲刷出水口;挡墙、护面墙应有良好的渗水和排除降水的功能;在雨季施工的时候,要严防堵塞水路;高路堤路基的施工应在高段设置临时的阻水设施,避免雨水冲刷边坡。在路基的排水可采用渗透方式排水即地下排水,地下排水设施可采用渗井、暗沟、渗沟等,也可设置地下管道,应对排水量大的情况;地面排水可采用边沟排水、截水沟排水、跌水排水、排水管排水的方法。
2.3 路基压实
在黄土填筑路基的施工中,填土层太厚或太薄都不能使压实度达到要求,因此,要严格控制填土层的厚度,最大松铺厚度不应超过30cm。松铺的路基填料必须经过充分的压实才能获得足够的强度。如果路基土层的压实不充分,路基产生变形的可能性将会大大增加,最终会导致路面的破坏,只有经过充分的压实,在长期的行车负载积累和自然因素的作用下,产生的塑性变形才较小,能有效的防止路面病害,提高路面的使用寿命和使用功能。
应时刻注意路基土质的变化,并及时对施工方案做出合理的调整;压实机具的选择要合理,并根据机具的类型确定压实的厚度和次数;待压的填土要具有良好的平整度,从而保证路基的均匀压实;严格控制含水量。
2.4 地表处理
黄土填筑地基的施工要特别注意基底土的类型和地下水位的情况。如果基底土为软土,地基的承载能力将会严重不足,可根据软土的深度、埋层、路堤的高度、填筑材料等因素采取加固处理,加固处理方法包括换土垫层、设砂砾层、换砂砾等;地下水位过高,会影响基底的强度,当潜水层较浅的时候,可采用地表排水的方法降低地下水水位,同时设置合理的断面和尺寸将路基内的渗出水引离路基。
3 结语
湿陷性黄土在我国的分布范围很广,黄土区的工程建设也比较多,由于湿陷性黄土对工程的安全性、经济性有着较大的影响,所以,选择合理的湿陷性黄土地基的处理方法、把握黄土填筑路基的施工要点对于建筑工程来说非常重要。在进行黄土地区工程建设的时候,必须对湿陷性黄土的厚度、类别、湿陷程度等进行深入的调研,结合施工环境、施工工期等多个因素,选择最为合适的地基处理方法和施工方案,确保满足地基的承载力和变形条件的要求,满足工程安全、经济的要求。
摘要：湿陷性黄土颗粒表面含有可溶盐,在雨水或地表水的作用下,可溶盐溶解,从而使小土颗粒向大孔隙中滑移,最终导致地面的沉陷,所以,湿陷性黄土地基的处理和黄土填筑路基的施工对于在黄土地区展开的工程建设具有非常重要的影响。文章主要对湿陷性黄土地基处理的方法和黄土填筑路基的施工要点进行了探讨。
关键词：湿陷性黄土,地基处理,路基填筑,施工
参考文献
[1]王斌.浅谈高等级公路路基黄土填筑施工技术[J].科技风,2010,5(3):177.
[2]罗建斌.湿陷性黄土地基的处理方法[J].西部大开发,2011,12(2):67.
黄土地基 篇5
关键词：灰土挤密桩与CFG二元复合地基 高层建筑 消除湿陷 承载力 沉降
0.引言：
灰土挤密桩与CFG二元复合地基中灰土挤密桩以消除湿陷为主要目的以提高承载力为次要目的，CFG以提高承载力为主要目的最终形成的灰土挤密桩与CFG二元复合地基既消除了湿陷又提高了承载力还可以降低沉降，扬长避短，一举多得最终取得了较好的处理效果。所谓二元复合地基是指采用两种不同的地基处理方式增强土体强度扬长避短最终较好的处理结果以满足设计要求。
1.工程概况
某商住楼是带有裙房的高层建筑，主楼大致呈矩形，东西长约36.7m南北宽约18m
地上30层地下1层剪力墙结构筏板基础，基础板厚1.2m, 根据《岩土工程勘察报告》基础落在第二层湿陷性粉土层上,地基承载力130kPa不能满足上部结构的要求,故地基需进行处理。经过方案优选此部分地基处理先采用灰土挤密桩桩径400间距1000正方形布点处理来消除湿陷，处理完后消除湿陷并提高承载力至190Kpa,然后再插打桩径400间距1000的CFG桩处理完后的地基承载力特征值不小于480 Kpa
2灰土挤密和CFG二元复合地基设计
按照上部结构设计要求，灰土挤密桩灰土挤密桩与CFG二元复合地基承载特征值不小于480Kpa
2.1复合地基承载力特征值设计计算
桩径D＝400mm，桩距1000mm，正方形布桩。桩顶标高为884.44桩长穿透湿陷层
又根据《建筑地基处理技术规范（JGJ79-2002）》(以下简称为《JGJ79》)14.2.8条，灰土挤密桩和土挤密桩复合地基承载力特征值，应通过现场单桩或多桩复合地基载荷试验确定。初步设计当无试验资料时，可按当地经验确定，但对灰土挤密桩复合地基的承载力特征值，不宜大于处理前的2.0倍，并不宜大于250kPa；
2.2复合地基沉降计算
2.2.1计算示意图
沿竖直方向的计算沉降区域分为三部分：灰土挤密桩和CFG均有部分，CFG桩长处部分和下卧层区域部分，从上至下分为H1,H2,H3.基础底面处的附加压力为P0=340Kpa.
3复合地基检测试验
（1）根据室内实验结果，在300Kpa浸水压力下，桩间土试样湿陷系数均小于0.015即检测深度范围内桩间土湿陷性已全部消除。
（2）本次进行3组灰土挤密桩与CFG桩组合而成的二元复合地基载荷实验结果确定该工程灰土挤密桩与CFG桩组合而成的二元复合地基承载力特征值为500Kpa满足设计要求
（3）灰土挤密桩与CFG桩组合而成的二元复合地基载荷实验p-s曲线见试验载荷板尺寸为1㎡
4实测沉降数据与理论计算结果的对比
载荷试验加载到设计要求的载荷时测得沉降三个试验点数据分别为25.61mm,26.91mm,28.61mm平均沉降量为27.043与理论计算值基本接近。
5结论
（1）采用由灰土挤密桩与CFG桩组合而成的二元复合地基处理高层建筑自重湿陷性地基是可行的。该方法的应用基本消除了该地基的湿陷，满足了地基承载力与变形的要求。
（2）用现行的地基基础规范提倡的方法计算灰土挤密桩和CFG二元复合地基的沉降是简便可行的，与计算所得基本一致。
致谢：太原理工大学葛忻声教授在本文写作过程中提出了宝贵的指导和建议；太原市建筑设计院胡志强高工在工程设计当中提出了宝贵的的指导和建议；在此一并表示感谢。
参考文献
1、GB50007-2002建筑地基基础设计规范[S]北京：中国建筑工业出版社，2002
2、JGJ79-2002建筑地基处理技术规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2002
湿陷性黄土地区地基处理 篇6
黄土是一种以粉粒为主, 具有大孔隙、天然含水量小、呈黄红色, 富含碳酸钙成分的粘质土, 我国黄土地区的总面积占国土面积的6%以上, 广泛分布于北纬34O~45O之间的大陆内部干旱和半干旱地区。黄土的湿陷性是指黄土浸水后在外荷载或土自重的作用下发生的下沉现象。湿陷性黄土又可分为自重湿陷和非自重湿陷两类, 自重湿陷是指土层浸水后仅仅由于土的自重发生的湿陷;非自重湿陷是指土层浸水后, 由于自重及附加压力的共同作用而发生的湿陷。因此, 对于此项工程而言, 湿陷性黄土地基处理尤为重要。
黄土的湿陷性可根据在室内由一定压力下的压缩试验所测定的湿陷系数δs值判定。当湿陷系数δs小于0.015时, 定为非湿陷性黄土;否则, 定为湿陷性黄土。湿陷性黄土的湿陷程度, 可根据湿陷系数值的大小分为三种:
当0.015≤δs≤0.03时, 湿陷性较微;
当0.03<δs≤0.07时, 湿陷性中等;
当δs>0.07时, 湿陷性强烈。
2 湿陷性黄土地基的处理方法
对于湿陷性黄土的地基处理, 工程中可用的方法很多, 通常有:垫层法、强夯法、CFG桩复合地基法或挤密桩法等方法。一般情况下, 对湿陷等级为Ⅱ级及以上且湿陷厚度小于3m的自重湿陷性黄土地基, 可采用垫层法处理;对于湿陷厚度大于3m的Ⅱ级自重湿陷黄土地基, 可采用强夯法或挤密桩法处理;对于湿陷厚度大于3m的Ⅲ级、Ⅳ级自重湿陷性黄土地基, 可采用强夯法或灰土桩、碎石桩、CFG桩复合地基法等处理。
2.1 垫层法
垫层法是将建筑物基底下一定深度的不良土层挖除, 然后回填强度较大、压缩性较小、料源较丰富、价格较便宜且无腐蚀性的砂土、碎石、石渣、素土、煤灰、矿渣、二灰 (石灰、粉煤灰) 以及其他性能稳定的材料, 分层夯实至要求的干密度, 作为持力层, 达到增强承载力、减小地基沉降的地基处理目的。
2.2 强夯法
强夯法就是通过一般8~20t的重锤 (最重可达200t) 和8~20m的落距 (最高可达40m) , 对地基土施加很大的冲击能, 一般能量为500~8000k N·m。在地基土中所出现的冲击波和动应力, 可提高地基土的强度、降低土的压缩性、消除湿陷性黄土的湿陷性等。同时, 夯击能还可提高土层的均匀程度, 减少将来可能出现的不均匀沉降。强夯法适用于处理地下水位以下, 饱和度小于60%的湿陷性黄土。对湿陷性黄土地基进行强夯施工时, 宜在强夯土表面以上设置300~500mm厚的灰土垫层。
强夯法夯实的效果与锤重、锤底面积、夯锤的落距和夯击次数有关外, 另一个重要的因素是土的水含量。夯击时, 只有当土的水含量在最优含水量范围时, 才能取得最有效的夯实效果, 获得较大的加固深度和密实度, 否则可能出现“橡皮土”等不良现象。土的最优含水量是随压实能量的大小而变化的, 它可通过试验确定, 也可按当地经验或按0.6ωL选用 (ωL为液限) 选用。当夯实土的含水量发生变化, 则应调节夯击能量的大小, 使这一夯击功适应实际土的含水量, 以达到最佳的夯击效果。
2.3 CFG桩复合地基法
水泥粉煤灰桩, 简称CFG桩 (C指Cement, F指Flyash, G指Gravel) , 由碎石、石屑、粉煤灰, 掺适量水泥加水拌合, 用各种成桩机制成的具有可变粘结强度的桩型。通过调整水泥掺量及配比, 可使桩体强度等级在C5~C20之间变化。桩体中的粗骨料为碎石;石屑为中等粒径骨料, 可使级配良好;粉煤灰具有细骨料及低强度水泥作用。
CFG桩和桩间土一起, 通过褥垫层形成CFG桩复合地基, 一般适合于处理湿陷厚度深, 湿陷等级强的自重湿陷性黄土地基。
采用CFG桩处理湿陷性黄土, 有以下优点:
2.3.1 承载力提高幅度大, 可调性强。
根据具体地段地基湿陷厚度的不同, CFG桩的桩长可以从几米到二十多米, 并可全桩长发挥桩的侧阻力。当地基承载力较好时, 荷载又不大, 可将桩长设计的短一些, 荷载大时桩长可以长一些, 尤其适用于天然地基承载力较低而设计要求承载力较高的情况。
2.3.2 时间效应。
利用振动成桩工艺施工, 将会对桩间土产生扰动, 特别是对高灵敏度土, 结构强度丧失、强度降低。施工结束后, 随着恢复期的增长, 结构强度的恢复, 桩间土承载力会有所增加。
根据相关实验资料显示, CFG桩施工后14天, 桩间土承载力比天然地基承载力低约43.8%;恢复期超过32天后, 桩间土承载力大于天然地基承载力;恢复期53天后, 桩间土承载力为天然地基的1.2倍, 所以采用CFG桩, 可以有效制止被处理土层的湿陷量, 同时提高桩间土的强度、减少其湿陷量。
CFG桩复合地基, 通过改变桩长、桩距、褥垫厚度和桩体配比, 可使复合地基承载力提高幅度有很大的可调性。沉降变形小、施工简单、造价低, 具有明显的社会和经济效益。
2.4 挤密桩法
挤密桩根据选材不同, 常用的有土 (灰土) 挤密桩、碎石挤密桩。土 (灰土) 桩挤密法适用于处理加固地下水位以上饱和度小于65%的湿陷性黄土, 可处理的湿陷性黄土层厚度为5~
1 5 m左右, 灰土挤密桩通常通过灰土中生石灰
吸水消解体积膨胀大约为原来的2倍, 从而使桩周围黄土的含水量降低, 体积受到挤密, 使土壤密实度增大提高桩间土强度。
挤密桩一般采用三角形布孔, 孔底在填料前必须夯实, 孔内填料宜用灰土或素土, 必要时可用强度高的填料如水泥土等, 一般防 (隔) 水时, 宜填素土, 当提高承载力或减少处理宽度时, 宜填灰土、水泥土等。填料宜分层回填夯实, 压实系数不宜小于0.97。
结束语
以上介绍的处理方法在已建成的诸多铁路干线如神 (木) 延 (安) 铁路、兰 (州) 武 (威) 增建二线等铁路中应用, 运营后效果良好;在刚刚建成的郑西客运专线铁路项目中, 应用这些方法来消除黄土湿陷性, 减少地基沉降量, 提高地基承载能力。
工程中处理湿陷性黄土的方法很多, 除上述介绍的几种常用方法外, 还有预浸水法等, 各种方法除了单独运用外还可以多种方法结合使用。各种处理方法原则上处理机理基本相同, 都是降低湿陷性黄土的含水量、提高其密实度、最终达到提高黄土承载力、减小沉降、以便于满足现代化交通土木工程的设计使用要求。
参考文献
[1]湿陷性黄土地区建筑规范 (GB50025-2004) [S].北京:中国建筑工业出版社, 2004.Code for building construction in collapsible loess regions (GB50025-2004) .Beijing:China Cosnstrution Industry Press, 2004.
对震陷性黄土地基的研究 篇7
1 施工中震陷性地基的处理原则
在施工过程中,遇到震陷性地基情况也多种多样,但是处理的方法也很多,根据近年来的工程经验,如何选择震陷性地基处理方法是一项重要课题,一般是按照不处理→浅层处理→排水预压→复合地基→轻质路堤的顺序进行选择。具体的问题应该根据具体的路面情况而定。
1)当临界高度高于路堤填筑高度时,天然地基在下沉情况较轻,而且即将达到稳定状态的时候,并且面临施工时间紧急,进度要求压力较大的情况下,可以根据实际情况放弃对此路段的地基处理。2)在临界高度低于路堤填筑高度时,施工进度压力不大,时间允许的情况下,可以选择对此震陷性土地基做浅层处理,让地基逐渐达到稳定。这种方法是一种简单、有效的处理方法。但在具体的建筑施工过程中,得根据具体情况而定,要在工期、资金等条件允许的情况下实现。3)工程项目的预算是运行核心。所以在对具体震陷性黄土地基处理前,要事先作好预算,看资金是否允许,然后根据具体情况而定。4)在震陷性黄土地基的硬性指标达不到预定要求时,可以尝试使用复合地基,或者轻质地基等不同的处理方法。但是,在实际操作过程中,要根据实际地形、黄土层的厚度及排水条件、高度、资金、工期等前提选择最佳处理方法。
2 建筑施工过程中常用的震陷性黄土地基处理方法
1)排水固结法。排水固结法是处理我国很多震陷性黄土地基的有效方法,主要是通过在地基中打入塑料排水板或沙井,打入沙井后在上部采用堆载预压,使软土中的水分有效排出,进而增强土质的硬度和承载能力。2)注浆架固法。把填充物用高压设备注入震陷性黄土地基的方法,以便填充震陷性黄土地基的间隙,使其扩散、凝固、增加硬度,就是通常所说的注浆加固法。按照注浆的机理,又可分为:渗入型注浆、劈裂灌浆、压密灌浆、电动化学灌浆等注入方法。注浆法适用范围广,效果明显,但是相应的成本也相对较高。3)加筋法。在震陷性黄土地基中填加设置筋体,通过软土与筋体之间的相互挤压、摩擦作用,使加筋震陷性黄土地基中筋体和土体加固,提高稳定性。4)置换法。由于很多自然条件的不同,使震陷性土地基的形成也不同,各自有其复杂的性质。面对这种情况,置换法能达到有针对性的解决问题。置换法主要是以优质的土将震陷性黄土地基中的松软、间隙的土置换出来,以便改善震陷性地基的质量,去除震陷性地基的自然弊端。5)挤密法。挤密法是通过高压手段对土质进行改善。主要通过振密、挤密使震陷性黄土的密度提升,达到改良效果。挤密法主要又可详细分为两种:其中一种是不填加任何材料,直接进行高压挤密,或者填加其他密度较大的材料进行挤密。这两种方法要根据当时施工的震陷性地基的具体情况而定。6)动力固结法。动力固结法是指通过人工或者机械反复利用重物对震陷性黄土地基进行夯击,外力挤压,在震陷性黄土地基中产生动应力,从而提高土质密度、改善震陷性黄土地基质量的一种方法。由于动力固结法的加固效果特别显著,施工方便、施工成本低,所以在我国建筑行业施工过程中得到广泛应用。
3 如何选择建筑施工过程中震陷性黄土地基处理方法
在震陷性黄土地基处理问题中,现阶段已经有了很多方法,但是,在客观条件不同、成因各异的情况下,如何选择合适的处理方法显得尤为重要。
1)了解各种处理方法的优缺点,达到有的放矢。
在对具体方法了解的基础上,才能选择正确、实际的处理方法。只有在了解的基础上才能选择合适的方法,这样,不仅能在最短的工期达到理想效果,还能减少成本。
2)有针对性的考虑预期效果、成本等因素。
由于建筑过程中震陷性黄土地基的处理不但要考虑工期和评价体系的要求,同时对操作的成本也应该有个明确的预算,以免造成得不偿失的后果。
3)结合实际,全面性的考虑各种因素。
单纯考虑某一方面的因素来决定选择什么样的处理方法还不够全面。应该结合具体的多方面因素进行考虑,做到既能解决实际问题,又能将成本降低,同时还不会对自然环境造成没必要的损害。
4 结语
目前,我国在建筑施工过程中对震陷性黄土地基的处理仍然是当前建筑行业所面临的一项重大难点。现阶段已经有很多行之有效的处理方法。但是,一些具体的施工单位对这些处理方法的运用还不够妥当。本文通过对目前存在的几种对震陷性黄土地基的处理方法的分析讨论及如何选择处理方法的原则,提出了一些可行性的选择方法的原则,其中包括建筑施工过程中,遇到震陷性黄土地基情况也多种多样,但是处理的方法也很多,根据近年来的工程经验,如何选择震陷性黄土地基处理方法,提出具体的问题应该根据具体的路面情况而定;在震陷性黄土地基处理问题中,现阶段已经有了很多方法,但是,在客观条件不同、成因各异的情况下,如何选择合适的处理方法显得尤为重要,首先了解各种处理方法的优缺点,达到有的放矢;其次,有针对性的考虑预期效果和成本等因素;最后,结合实际,全面性的考虑各种因素。希望本研究能对我国建筑行业中对震陷性黄土地基的处理中如何选择合适的处理方法提供有力的借鉴。
摘要：针对当前西北地区的震陷性黄土地基进行具体的逻辑分析,分析了震陷性的危害,再根据当前所常用的一些处理方法,对震陷性黄土地基进行具体的、多方面的研究、分析,提出了一些可行性措施和具体设计方法,对震陷性黄土地基的处理研究起到了推动作用。
关键词：震陷性黄土地基,设计,措施
参考文献
[1]段汝文,李兰,王竣.不同性状黄土的震陷特性及震害评估[J].西北地震学报,1997,19(sup):88-93.
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[3]关文章.湿陷性黄土工程性能新篇[M].西安:西安交通大学出版社,1992.
湿陷性黄土地区地基处理研究 篇8
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。
参考文献
[1]陈培,房琛,丁士君.灰土挤密桩在湿陷性黄土地区电厂冷却塔地基处理中的应用[J].建筑科学,2013,(1).
[2]栾春雪,李建杰.关于湿陷性黄土地区的地基处理方法的探讨[J].包钢科技,2013,(4).
湿陷性黄土地基的常用处理方法 篇9
我国中西部地区由于特殊的地质结构,大面积分布着湿陷性黄土,这种湿陷性黄土一般呈黄色或黄褐色,粉土粒含量常占土重的60%以上,含有大量的碳酸盐、硫酸盐和氯化物等可溶盐类,天然孔隙比在1.0左右,竖直节理发育,具有一定的抵抗移动和压密的能力,是一种非饱和的欠压密土。在天然湿度下,其压缩性较低,强度较高,但遇水浸湿时,土的强度显著降低;在附加压力或在土的自重压力下引起的湿陷性变形是一种下沉量大、下沉速度快的失稳性变形,对建筑物的危害性极大。所以对湿陷性黄土地基要做一定的处理,降低湿陷性程度,提高地基的强度和整体稳定性尤为必要。
1 工程和地质概况
国电河北龙山发电有限公司下属某石灰石制粉工程,位于河北涉县井店镇,地貌单元属于太行山东麓,山前丘陵地带,主要建筑物均位于一条东南向西北渐低的山脊上,东南端基岩直接裸露,西北段为缓丘,两侧为多级黄土陡坎。场地内最高处地面标高622.04m,最低处标高为604.75m。钻探深度范围内,主要为第四纪中晚更新世(Q3、Q2)的黄土,下卧层为奥陶系灰岩。自上而下土层主要为:(1)第一层耕土【Q42pd】;(2)第二层黄土【Q3】;(3)第三层黄土【Q2】;(4)第四层黄土【Q2】;(5)第五层黄土【Q2】;(6)第六层石灰岩【Q2】;所有钻孔均未揭穿本层。
根据《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001)该场地抗震设防烈度为7度、第一组,设计基本地震加速度值为0.10g。本场地等效剪切波速估算值为260m/s,场地土类型为中硬土,本区覆盖层厚度大于5m,综合判定场地类别为Ⅱ类。本场地勘探深度范围内未见地下水。
2 地基处理方法
本场地广泛分布有湿陷性黄土,第二层黄土具有Ⅰ~Ⅱ级湿陷性,其下的Q2黄土顶部局部具有湿陷性,均匀性较差,因此,天然地基方案不可行,必须进行地基处理。
2.1 垫层法。
垫层法包括土垫层和灰土垫层,是一种浅层处理湿陷性黄土地基的传统方法。处理厚度一般为1~3m,通过处理基底下部分湿陷性黄土层,可以减少地基的湿陷量。当仅要求消除基底下1~3m湿陷性黄土的湿陷量时,宜采用局部土垫层进行处理,当要求提高垫层土的承载力及增强水稳性时,宜采用整片灰土垫层进行处理。具体做法是先将基础下的湿陷性黄土部分或者全部挖除,再将灰土或素土在最优或接近最优含水量下分层回填夯实,以便消除地基的部分或全部湿陷量,并可减小地基的压缩变形,提高地基承载力。这种方法施工简易,效果显著,经过处理,地基承载力可达到250k Pa,土垫层可达到180k Pa。
2.2 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)、灰土或水泥土在最优含水量下分层填入桩孔内,并分层捣实至设计标高止。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。
本项目的石灰石堆棚,面积大,为了达到工艺提出的堆放高度,在场地平整后,宜采用挤密桩法进行处理。挤密孔的孔位按正三角形布置,孔心距按下式计算:
其中,S为桩孔之间中心距离(m);d为桩孔直径(m);D为挤密填料孔直径(m);ρdmax为击实试验确定的最大干密度(g/cm3);ρdo为地基挤密前压缩层范围内各层土的平均干密度(g/cm3);ηc为挤密填孔(达到D)后,3个孔之间土的平均挤密系数,不宜小于0.93。
当挤密处理深度不超过12m时,不宜预钻孔,挤密孔直径宜为0.35m~0.45m;当挤密处理深度超过12m时,可以预钻孔,直径d宜为0.25~0.30m,挤密填料孔D宜为0.5m~0.6m。孔底在填料前必须夯实。孔内填料用水泥土等强度高的填料。填料时,宜分层回填夯实,其压实系数不宜小于0.97,成孔挤密应间隔分批进行,成孔后应及时夯填。
2.3 桩基础法。
桩基础法适用于消除湿陷性黄土层的湿陷性,可使用各种类型的桩穿透湿陷性土层,把上部结构的荷载通过桩尖(扩大头)传到非湿陷性的土层(岩层)上。桩基础起向深处传递荷载的作用,本身并不消除湿陷性黄土本身的湿陷性。湿陷性黄土浸水后桩身与土之间的摩擦力大大降低,在自重湿陷性黄土中还会产生负摩擦力。其中爆扩桩一般适用于穿透不大于8m厚的湿陷性黄土层。在非自重湿陷性黄土场地,应支承在压缩性较低的非湿陷性土层上;在自重湿陷性黄土场地,应支承在密实的非湿陷性土层上。机械或人孔的灌注桩可用于穿透厚度较大的湿陷性黄土层。扩底灌注桩的支承条件,应与爆扩桩的要求相同;不扩底灌注桩应支承在密实的非湿陷性黄土层。预制桩可用于穿透厚度较大的湿陷性黄土层,并应打入密实的非湿陷性黄土层中。
本工程的主厂房等重要和重型建筑,包括:破碎料斗、破碎系统及提升机楼、碎石库、粉磨车间、空压机房及提升机楼、石粉库储存及发放等,荷载大,要求高,采用人工挖孔灌注桩进行处理,桩端宜进入强风化石灰岩2~3m,单桩承载力通过现场试桩确定。桩设计参数见表1。
3 结语
在湿陷性黄土地区,地基处理方法有很多种,如重锤表层夯实、置换垫层、强夯、挤密桩、热处理、预浸法、水下爆破、化学加固和桩基础等。本工程中使用的几种湿陷性黄土地基的处理方法,近年来已被广泛使用。随着科学技术的迅速发展,对新型材料和新型施工方法的研究使用,对湿陷性黄土地基的处理方法也越来越多。近十几年来开始使用的CFG(水泥粉煤灰碎石桩)法、强夯置换法、压力灌浆法等均效果良好。
摘要：文章介绍了湿陷性黄土常用的几种地基处理方法,适用范围及处理要点,并结合工程实例,指出应根据建筑物类别、黄土特征、施工条件等方面的综合因素确定具体处理方法。
关键词：湿陷性黄土,地基处理,垫层法,挤密法
参考文献
[1]建筑地基基础设计规范(GB 5007-2002)[S].中国建筑工业出版社.,2002
湿陷性黄土地基处理措施研究 篇10
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。
参考文献
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