湿陷性黄土桩基

湿陷性黄土桩基（精选7篇）

湿陷性黄土桩基 篇1

黄土的湿陷现象是一个复杂的物理、化学、地质学的变化过程, 它受到多方面因素的影响和制约, 所有这诸多因素均可归纳为内因和外因两个方面。内因主要是由于土本身的物质成份 (指颗粒组成、矿物成份和化学成份) 和结构发生变化外因则是水和压力的作用。具体地说, 湿陷性黄土在外因水分的作用下, 逐渐浸入土体, 破坏了原来的土体力学结构, 同时土体中的一些盐类受水浸湿后, 使易溶盐溶解, 降低了土体的胶结力, 加之湿陷性黄土在形成过程中具有一定的孔隙, 特别是上部土层或新近堆积的黄土层处于欠压缩状态, 所以湿陷性黄土在外因水分和压力的作用下压力强度超过土体的抗压强度而易产生沉陷。因此, 在湿陷性黄土地区进行桩基础施工, 是一个值得研究的问题。本文结合笔者工作经历。对湿陷性黄土地区桩基础的设计与施工进行了专项分析与总结。

1 湿陷性黄土地的分布

黄土和黄土状土广泛分布在我国华北、西北等地, 且地层多、厚度大。在这些地区, 一般气候干燥, 降雨量少, 蒸发量大, 属于干旱、半干旱气候类型。黄土分布地区年平均降水量在250～500mm之间。黄土在承重或一定荷重作用下受水浸湿后, 其结构迅速破坏而发生显著的附加下沉, 以至在其上部的建筑物遭到破坏。我国湿陷性黄土分布约占黄土分布面积的60%, 大部分在黄河中游地区。

基于这种地质条件, 传统的自然地基处理方式, 已远远不能满足越来越多的多层和高层建筑建设的需要。这就为桩基础在该地区的应用创造了条件, 桩基础在该地区被广泛应用, 且不断有新的先进桩型引入。

2 常用桩设计选择方法

(1) 以荷载为主要依据:即上部结构传递给基础的荷载大小是桩型设计的主要因素。

(2) 以土层为主要依据:即根据建筑物场地地下的工程地质条件, 地下水位状况和桩端持力层深度等, 选择桩的类型。

(3) 以施工环境为主要依据:即考虑施工对周围环境的影响, 如与建筑周围或市区繁华地区, 打入式预制桩, 对周围与建筑及振动、噪声等对周围环境的影响等。

(4) 以工程总价为主要依据:即采用的桩型造价应比较低廉。

(5) 以工期为主要依据:当工期紧迫时, 应考虑施工速度快的施工工艺, 如预制桩等。

总之, 在选择桩型和施工工艺时, 应对建筑物的特征 (建筑结构类型、荷载性质、建筑物的安全等级等) 、工程地质条件 (土层、桩端持力层特性) 、水文地质条件 (地下水类别、水位) 、施工机械设备、施工环境、造价以及工期等进行综合分析, 最后选择经济合理、安全适用的桩型和成桩工艺。当然, 任何一种桩型都不是万能的, 都有其一定的适用范围。

3 桩型的发展

3.1 锤击预制桩

该桩特点是:不受气候条件限制, 可随时施工, 工艺简单, 承载力大。上世纪90年代以来, 为数不少的中、高层建筑采用这一桩型处理地基。采用该技术的工程在工期、投资、承载力方面都达到了预期的效果。

3.2 向扩孔桩方向发展

以兰州地区普通直径钻孔扩底灌注桩的静载试验结果显示, 与相同桩身直径的桩相比, 前者极限荷载为后者的1.7～4倍, 扩底桩与普通桩相比具有承载力高, 桩径小, 承台面积小等显著优点, 在国内外得到广泛应用。扩孔的成型工艺除钻扩外还有夯扩、压扩、注扩、挤扩等多种种类。而目前在兰州地区应用比较广泛的为注扩。

注扩是指桩端压力注浆桩, 桩测压力注浆桩及桩端桩测联合注浆桩。桩端压力注浆是指钻孔灌注桩在成桩后, 通过预埋在桩身的注浆管利用压力作用, 将能固化的浆液 (主要为水泥浆) , 经桩端的预留压力注浆装置, 均匀地注入桩端地层, 视浆液性质, 土层特性和注浆参数等不同条件, 压力浆液对桩端虚土及桩端附近的桩周土层起到渗透、填充、置换、压密及固结等多种形式的作用, 以改变桩与土之间的边界条件及物理力学性能, 清除虚土隐患, 从而提高桩的承载力以及减少桩基的沉降量。近年来, 桩端压力注浆技术在兰州地区得到了广泛的应用和发展, 具体表现为:桩端压力注浆装置形式多样化;注浆工艺水平得到较大提高和完善, 是端桩压力注浆桩的承载力较初期使用时大为提高;不少施工单位制定出了适用于兰州地区的桩端压力注浆操作规程和质量控制标准;桩端压力注浆已成为土木建筑基础中的一种重要桩型, 高层和超高层建筑基础基本上都采用此类桩型。

3 钻孔灌注桩

该桩型在已在该地区应用时间较长。其特点有:承载力大, 设备简单, 受地形条件约束小, 桩径范围大 (0.5～2.0m) , 可入土较深, 能解决因建筑物所需承载力大而布桩较密的问题。该桩型最早应用于水工、桥梁工程的基础中, 且施工技术已相当成熟并被多数施工单位掌握, 至今仍被广泛应用。许多黄河大桥工程均采用了钻孔灌注桩基础。近几年地质条件复杂的楼房基础也应用此桩型。

4 沉拔管灌注桩

沉拔管灌注桩 (亦称为振动沉管灌注桩) 是工程基础中常采用的一种施工方法, 其主要是依靠桩锤产生的激振力, 使桩管沉入土中, 在桩管内放置钢筋笼灌入混凝土, 并伴随着振动拔管的过程, 使桩身混凝土密实。由于其具有施工工期短, 操作工艺简易, 承载力高, 施工方便, 节省材料等优点。因此, 被广泛地应用于湿陷性黄土地区的地基处理。但是由于其成孔、灌注混凝土、成桩等都处于隐蔽状态, 施工质量不易控制, 即使是一些施工经验丰富的施工单位, 也可能由于各种因素的影响而发生工程质量事故从而影响整个工程的经济效益, 若某一工程桩达不到设计要求就会造成建筑物的不均匀沉降, 轻则产生裂缝, 重则造成倒塌事故。

5 向组合式桩的方向发展

由于承载力和环境保护的要求及工程地质与水文地质条件的限制度, 采用单一工艺的桩型往往满足不了工程要求, 这就要求我们用组合式的方法成桩。例如, 钻孔扩底灌注桩有成直孔和扩孔两个工艺;桩端压力注浆桩有成孔成桩与向桩端地层注浆两个工艺;预钻孔打入式预制桩有钻孔、注浆、插桩及轻打 (或压入) 等工艺。

随着社会经济的发展和改革开放的深入, 湿陷性黄土地区建筑市场日趋繁荣, 设计人员和施工人员也在致力于适合该地区地质条件的更新、更好桩型和施工的研究。

参考文献

[1]李相然, 姚志祥.城市岩土地基工程地质.北京:中国建材工业出版社, 2002.

[2]段新胜, 顾湘编.桩基工程.武汉:中国地质大学出版杜, 1995.

湿陷性黄土桩基 篇2

我国是世界上湿陷性黄土分布较广的地区之一。在我省 (山西) , 汾河流域和晋东南是湿陷性黄土的主要分布区域, 如表1所示。据资料显示, 山西省已建高速公路里程的40%均为湿陷性黄土路基。根据我省高速公路建设规划, 很多高速公路都通过湿陷性黄土地区, 如2012年8月通车的临吉高速 (临汾至吉县) 、2012年12月通车的忻保高速 (忻州至保德) , 计划2016年6月通车的长临高速 (长治至临汾) 等。因此, 在桥梁的建设工程中, 了解黄土特性, 避免黄土的湿陷性给工程造成损失以及破坏是非常重要的。

黄土的湿陷特性, 往往是局部和突然发生, 且不均匀, 对建筑物破坏性大, 危害严重, 是引起构造物破坏的主要因素。因此, 在湿陷性黄土地区进行桥梁建设, 对地基进行处理, 做好桩基础施工的质量控制, 是确保工程质量的关键。

1 湿陷性黄土的工程特性

在黄土地区进行桥梁桩基础施工, 从桩基设计的角度看, 湿陷性黄土具有以下特点:

1) 大孔隙。湿陷性黄土的孔隙比一般在1.0左右, 甚至更大。2) 土体的承载力受含水率变化的影响显著。湿陷性黄土在天然含水量状态下, 承载力一般高于100 k Pa, 甚至高于200 k Pa。而浸水后, 承载力小于100 k Pa, 甚至小于50 k Pa, 可以看出, 浸水后的黄土地基承载力大大降低。3) 水对黄土结构的影响很大。不同湿度的黄土, 如干黄土、湿黄土与饱和黄土, 动力性质具有显著差别。4) 振陷与湿陷。当黄土受到振动和水的浸润作用后, 导致黄土结构迅速破坏而发生的附加沉陷。5) 负摩阻力。湿陷性黄土地基浸水后, 其沉降变形大于桩身的沉降变形时, 桩体正摩擦力完全消失, 产生负摩阻力会进一步加大桩基沉降 (见图2) 。

2 黄土的工程特性及对桩荷载传递规律的影响

黄土地区的桥梁桩基, 由于受到黄土湿陷性影响, 其沉降变形大于桩身的沉降变形时, 桩侧将出现向下作用的负摩阻力。产生的负摩阻力会将桩侧土体的部分重力传递给桩。在此情况下, 负摩阻力不仅不能成为桩承载力的一部分, 还会成为给桩施加压力的外荷载。在黄土地区进行施工时, 产生的负摩阻力会增大桩的外荷载, 相对降低桩的承载力, 桩基沉降加大。

在湿陷性黄土地区进行桥梁施工时, 桩基础浸水后出现沉陷, 湿陷过大的沉降会造成负摩阻力的产生, 由桩端土体承受负摩阻力。这会使得增大桩的设计长度, 增大施工难度, 显著降低工程效益。

3 黄土地区桥梁桩基浸水前后的受力特性

1) 桩浸水前后的承载力对比。工程实践表明, 桩浸水前的极限承载力要显著大于浸水后的极限承载力。在荷载相同的情况下, 桩浸水前的沉降量要比浸水后的沉降量小很多。实验表明, 由于浸水导致的黄土湿陷, 会使得其抗剪强度大大降低, 从而造成桩的承载力显著降低。

2) 桩身轴力及桩端阻力浸水前后发挥的对比。在湿陷性黄土地区施工时, 桩周浸水前和浸水后的轴力分布差异较大。大量的工程实践表明, 由于桩周土体浸水发生湿陷, 导致负摩阻力产生。在荷载作用下, 黄土地基未浸水时, 桩身轴力随入土深度的增加而减小, 大部分荷载由桩侧土体承受, 桩端承受的荷载很小。当黄土地基浸水后, 由于负摩阻力的存在, 正摩阻力消失, 桩身轴力随着入土深度的增加而增加, 从而导致桩的沉降加大。

3) 桩的侧阻力浸水前后发挥的对比。大量的工程实践表明, 黄土地基未浸水时, 桩的侧阻力均为正摩阻力。随着载荷的增加, 桩侧阻力逐渐增大至极限值。黄土地基浸水后, 桩的侧阻力部分出现负摩阻力, 导致桩的沉降量增大。可以看出, 由于负摩阻力的影响, 桩浸水前桩侧达到极限摩阻力的土层深度比浸水后的浅很多。

4) 桩浸水沉降变形特性对比。桩在浸水后, 桩的沉降变形量与桩周土体的浸水特性一致, 但桩顶的沉降量比桩周土要小得多。

在工程建设中, 黄土地及总湿陷量越大, 对桥梁桩基等建筑物的危害越大, 相应的设计、施工和处理措施要求也相应地越高。

4 黄土地层中桩基设计需注意的问题

在黄土地层进行桥梁桩基建设时, 黄土特有的湿陷特性会造成桩基设计与应用受到很大的限制。在桩设计中, 一般通过增加桩长, 使桩端位于非湿陷性黄土层上来消除黄土湿陷性的影响。在我国现行公路桥梁规范技术规范中, 对在黄土地区进行桩基施工时采用的设计参数存在着不合理的问题, 造成桩埋深过大或过小。这些增加了桩的施工难度和工程造价, 甚至导致工程隐患。

结合湿陷性黄土的工程特性, 对黄土地层中桩基的设计需要注意的问题如下:

1) 桩型选择。在湿陷性黄土地区进行桥梁建设, 对上部结构荷载大或地基浸水可能性大时, 一般采用桩基础。将一定长度的桩穿透湿陷性黄土层, 将荷载通过桩端传到非湿陷性土层。即使地基受水浸湿, 也可以避免湿陷的危害。按施工方法分, 在湿陷性黄土地区可采用的有沉桩、灌注桩、管桩基础、钻埋空心桩及爆扩桩等。

2) 负摩阻力。设计中, 必须考虑负摩阻力验算桩基的承载力和沉降。在湿陷性黄土地区进行设计时, 按照技术规范, 对于自重湿陷性黄土场地的单桩承载力, 除了不计湿陷性土层范围内的桩周正摩阻力外, 还应扣除桩侧的负摩阻力, 同时规定桩侧负摩阻力的计算深度, 应自桩的承台底面算起, 到其下非湿陷性黄土土层顶面为止。

3) 针对黄土的湿陷特征, 并结合具体工程情况, 在设计中采取一些工程措施。如为改善结构物对不均匀沉降的适应性, 对地基进行预处理, 防水与排水以及采取结构措施等。

4) 设计中应特别注意沉降控制。在工程设计中, 通过分析计算, 做到桩基的沉降和不均匀沉降实现可控。同时还需注意, 由于黄土的振陷, 承台底面与土之间可能脱空, 导致桩在承台底面以下一段范围内发生水平断裂。

5) 单桩承载力的确定。在确定单桩竖向承载力时, 通常有三种方法, 一是将负摩阻力作为负的承载力;二是将负摩阻力作为一种不利因素, 以原有的安全储备补偿;三是将负摩阻力作为附加荷载。第三种方法在实际工程中应用较广。

5 消除负摩阻力的技术

在黄土地区, 负摩阻力是影响桩基承载力的重要因素。在工程设计中, 通常采用以下措施来减少负摩阻力:

1) 在桩基外设保护桩 (隔离桩) 。防止基础外填土或堆载引起的负摩阻力, 保护桩承担全部负摩阻力与填土的侧向推力。

2) 涂层法。在桩表面涂沥青、树脂、再生橡胶等物, 减少负摩阻力。

3) 预钻孔法。在插入桩前先钻孔, 直径比桩径稍大, 深度达到中性点。中性点以下则不用预钻孔, 而是打入或者其他常规方法设桩以保持桩的正摩阻力。

4) 塑料膜滑动隔离法。用双层筒形塑料薄膜预先置于中性点以上的钻孔内, 然后在薄膜内浇筑混凝土。

5) 套筒法。在桩外设置与桩身不相连的套筒, 由套管来承担负摩阻力。

6) 地基浸水法。使地基先浸水, 增加孔隙压力, 降低桩侧负摩阻力。

7) 地基加固法。在钻孔灌注桩施工之前, 先对一定范围内的地基实施处治, 达到削减负摩阻力的目的。

在工程实践中, 应根据实际情况选取合理的处治方法, 尽量减少负摩阻力的影响。

摘要：针对湿陷性黄土的工程特性, 分析了其对桩荷载传递规律的影响, 并探讨了黄土地区桥梁桩基浸水前后的受力特性, 总结了黄土地层中桩基设计需注意的问题, 提出了消除负摩阻力的技术措施, 避免湿陷性黄土给工程造成破坏。

关键词：湿陷性黄土,桥梁,桩基,特性

参考文献

[1]冯忠居.黄土地区桥梁桩基设计与施工相关技术问题[Z].2009.

[2]王斌.桩基础在湿陷性黄土的应用和发展[J].甘肃科技, 2008 (8) :15-18.

湿陷性黄土桩基 篇3

关键词：湿陷性,承载特性,黄土,桥梁桩基

当土壤湿陷性系数大于0.015时即为湿陷性黄土, 其空隙较大、垂直节理、含水率较高。研究表明, 湿陷性黄土路基沉降具有不连续性、突发性、不可逆等特点[1]。特别是自重湿陷性黄土, 其遇到水后会对桥梁桩基产生摩擦力, 影响桥梁结构稳定。较多学者对黄土本构模型进行研究, 但仍不能完全解释其变形特性[2]。

如何确定黄土湿陷性变形桥梁桩基在竖向载荷下的承载特性一直困扰着国内外学者。我国《建筑桩基技术规范》中虽然已经给出湿陷性黄土摩擦力的计算公式, 但是该公式并不适用于桥梁桩基。纵观国内外研究情况, 学者们对桥梁桩基承载特性的研究方法主要有:理论分析法、现场试验法、室内试验法、有限元仿真法等[3,4]。将新疆高速湿陷性黄土地区的桥梁桩基项目列为研究对象, 首先对其进行非均匀变形下的承载实验, 介绍了实验原理和模型装置, 并给出实验流程。基于实验结果, 研究桥梁桩基的承载特性, 分析了单桩承载力、单桩桩身轴力、单桩桩侧摩阻力、群桩承载力等特性。希望为今后的桥梁设计提供理论依据。

1 地质概况

本实验高速公路总长度为26km, 设计时速为120km/h, 路基宽度为33.5m, 共有桥梁24座, 桥梁总长度4671m, 桥梁基础采用桩基, 总工程量在1400根左右。实验桥梁为跨越高速的大桥, 全长450m, 位于冲洪积平原区, 平均海拔约为600m。地势东低西高, 地层完整, 黄土厚度较大, 土质多为黄色粉状粘土, 一旦发生浸水就会引起湿陷性。给桥梁产生竖向摩擦阻力, 严重影响桥梁安全。

对研究对象进行地质勘查, 发现上部为第四系黄土和马兰黄土, 土质为黄褐色粉土, 大空隙垂直节理;下部为离石黄土, 土质为棕黄色粉土, 密度较大;湿陷性黄土厚度为15~21m, 将上部分为6层, 下部分为3层, 合计9个土层。取样时, 每个土层取3份样本, 对其物理力学参数进行测量, 测量结果取平均值列于表1。

由表1可知, 该段湿陷性黄土的含水率较高, 承载力容许值较低, 土质粘性较大。湿陷性黄土路基的自重湿陷性系数和湿陷性系数也对其承载力有着较大影响, 因此对取样黄土进行指标测试实验, 测得湿陷性系数与土层深度的关系见图1。由图1可以看出, 该区域20m深度的土层大部分为自重湿陷性黄土。由此计算出该区域的自重湿陷量为0.373m, 总湿陷量为1.353m。

2 非均匀变形下的承载实验

非均匀变形下的承载实验是根据桩基的实际工作情况, 建立实验模型, 实验模型与原型间必须满足相似性准则。相似定理最早由牛顿提出, 又叫相似第一定律。本文设计实验时主要采用费吉尔曼提出的“π”定理, 又叫相似第二定律[5,6]。取相似常数为40, 根据物理方程、几何方程、相似关系得出各参数的相似比。

实验装置的直径为1.2m, 高度为0.8m, 底座是半径0.3m的圆筒, 筒底布置由梅花式桩孔。实验共设置了19个桩孔, 桩的半径为2cm, 每个桩长度为0.5m, 两个桩的距离为0.16m。实验模型示意图见图2。

实验材料要去桥梁现场提取, 此材料作为实验模型的桩周土。由于实验室距离现场十分遥远, 为了保证土壤含水率接近真实情况, 因此需要对土质进行重新加湿, 保证其含水率指标与表1中的值接近。将实验箱体清理干净, 随后进行分层填土, 每层土厚20cm。桩周土体的密度为1.56 kg/m3, 孔隙比为0.91。实验桩体用空心铝管替代, 铝管的力学参数要与实际桩体保持相似准则。

由于含水率不同对黄土湿陷性有着很大影响, 因此选取8种不同含水率进行测量。实验含水率依次是:1.5%、4.7%、8.2%、10.2%、11.5%、12.3%、15.2%、18.7%。对实验模型进行单桩承载力实验、单桩桩身轴力实验、单桩桩侧摩阻力实验、群桩承载力实验[7]。

3 承载特性实验结果分析

3.1 单桩承载力

桩基的受力特性主要反映在桩顶竖向载荷和桩位移上, 分析群桩基之前, 先研究单桩情况。分析不同桩顶载荷下的桩体沉降量, 如图3所示。图3中四条曲线分别对应4种不同弹性系数的基土。1号桩的弹性系数为22.2N/mm, 对应卵石桩基持力层;2号桩的弹性系数为17.5N/mm, 对应碎石桩基持力层;3号桩的弹性系数为9.3N/mm, 对应粉土砂土桩基持力层;4号桩的弹性系数为4.1N/mm, 对应粘土桩基持力层。由图3可知, 1号桩的承载能力大于其他桩, 因此当桩端土为卵石时, 桩顶应变较小。

3.2 单桩桩身轴力

桩基传递载荷由两部分组成:通过桩身将载荷传递到桩周土;通过桩摩擦力将载荷传递到桩周土。由于桩体与周围土层间存在摩擦力, 使得竖向载荷不断传递到桩周土上, 因此桩身轴力降低, 上部载荷减小。为了研究桩身轴力与摩擦力之间的关系, 实验测量了不同摩载荷下, 桩身轴力与深度的关系见图4。由图4可以得出, 桩身轴力随着载荷增加而上升, 同一载荷下, 桩身轴力自上而下依次降低。

3.3 单桩桩侧摩阻力

由3.2可知, 桩侧摩擦阻力对于承载特性有着重要影响, 因此首先分析单个桩体的摩阻力与深度的关系见图5。随着载荷的增加, 由于弹簧弹性力的作用摩阻力先降低后升高。由图5可知, 当受到竖向载荷作用时, 桩身产生的位移大于桩周土。相同载荷在30~36cm处的摩阻力将达到最大值。对于所有载荷, 摩阻力最大值可达87.3k Pa。

3.4 群桩承载力

与分析单桩的方法类似, 研究不同数量下桩与桩相互协调下的承载力。弹性系数选取9.4N/km, 分别研究4桩、6桩、9桩下的桩顶载荷与沉降的关系, 见图6。对于不同数量群桩, 桩顶荷载取最大值时, 沉降值最大。由图6可知, 九桩4D情况下的沉降量是六桩4D情况下的85.9%, 是四桩4D情况下的78.1%, 是四桩3D情况下的67.6%。当群桩受竖向载荷作用时, 桩侧土体会制约桩体沉降。

4 结语

自重湿陷性黄土, 其遇到水后会对桥梁桩基产生摩擦力, 影响桥梁结构稳定。基于新疆高速湿陷性黄土地区的桥梁桩基项目, 首先对其进行非均匀变形下的承载实验, 介绍了实验原理和模型装置, 并给出实验流程。基于实验结果, 研究桥梁桩基的承载特性, 分析了单桩承载力、单桩桩身轴力、单桩桩侧摩阻力、群桩承载力等特性。得出:

(1) 当桩端土为卵石时, 桩顶应变较小;

(2) 桩身轴力随着载荷增加而上升, 同一载荷下, 桩身轴力自上而下依次降低;

(3) 当受到竖向载荷作用时, 桩身产生的位移大于桩周土;

(4) 九桩4D情况的群桩承载能力最好。

参考文献

[1]张洪波.秦巴山区陡坡桥梁桩基竖向承载特性现场试验研究[D].西安:长安大学, 2011.

[2]张夏.竖向循环荷载下的桩基变形特性分析[D].西安:长安大学, 2013.

[3]赵明华, 张洋, 张永杰, 等.倾斜荷载与负摩阻共同作用下的桩基承载特性[J].中南大学学报 (自然科学版) , 2013 (02) :757-763.

[4]龚先兵, 杨明辉, 赵明华, 等.山区高陡横坡段桥梁桩基承载机理模型试验[J].中国公路学报, 2013 (02) :56-62.

[5]周世良, 李克森, 关英俊, 等.富宁港软岩桩基承载特性模型试验成果及数值分析[J].水运工程, 2013 (04) :168-172.

[6]尹平保, 赵明华, 杨超炜, 等.复杂荷载下横坡段桥梁桩基承载特性试验研究[J].土木工程学报, 2014 (05) :110-117.

湿陷性黄土桩基 篇4

后压浆技术是指在成桩后对桩端或桩侧土体进行压力注浆，在成桩时在桩底或桩侧预置压浆管路和压浆装置，待桩身达到一定强度后，通过压浆管路，利用高压压浆泵压注以水泥为主剂的浆液，压力浆液对桩端沉渣、桩侧泥皮及桩周土体起到渗透、填充、置换、劈裂、压密及固结等不同作用，改变土体的物理力学性能及桩土边界条件，从而提高了桩基的承载力，减少了沉降量。

由于黄土湿陷产生的负摩阻力对桩基的承载力是极为不利的，目前，国内外学者从负摩阻力的形成机理、计算理论进行了很多研究，并取得了很多成果，在准确计算负摩阻力的基础上通过加大桩基尺寸来消除负摩阻力的影响，是目前常见的做法。

西安市地区地表以下相当厚土层具有湿陷性，导致桩基尺寸普遍较大。例如，西安市东北二环立交原设计桩长59 m，钻孔深度达到了63 m。由此而产生了一系列问题，如钻孔机械选型困难、施工难度增大等。为了合理解决这些问题，在该工程中首次引入湿陷性黄土地层中桩基后压浆技术，通过自平衡桩基静载荷试验分析桩基承载力提高的效果。

1 工程概况

西安市东二环—北二环立交工程是利用世界银行贷款实施的西安城市综合交通改善工程，是西安市“十一五”期间的重点建设项目。

该立交场地地貌单元为渭河三级阶地，地形较平坦，地面标高介于399.94 m～403.84 m之间。场地地层自上而下依次由第四系全新统人工填土(Qml4)，上更新统风积(Qeol32)黄土、残积(Qlel3)古土壤，中更新统风积(Qeol22)黄土、冲积(Qal2)中砂、中粗砂及粉质粘土构成。据室内土工试验结果，(2)层，(4)层黄土土样自重湿陷系数δzs>0.015，湿陷系数δs2.0>0.015，均具湿陷性，场地自重湿陷量计算值Δzs介于42.0 mm～1 014.2 mm之间，综合判定场地属自重湿陷性黄土场地，湿陷等级为Ⅱ级(中等)～Ⅲ级(严重)。

2 后压浆桩基承载力提高机理

浆液扩散机理随土层类别、性质、上覆压力、边界条件等而变化，可分为充填注浆、渗透注浆、劈裂注浆、挤密注浆四种情况。在实际桩端压浆过程中，并不是以某一种浆液扩散形式单独作用，而是以某种扩散形式为主，其他形式为辅，同时共同作用。

2.1 减少桩底沉渣厚度，加固桩端持力层

不管桩端土性质如何，注入的浆液与桩端沉渣混合固化，凝结成一个强度高、化学性能稳定的结石体，减少沉渣厚度。同时，浆液会沿着桩端持力层的孔隙扩散和渗透，使桩端土层强度得到明显提高，从而提高桩端阻力。对于不同的桩端土质条件，桩端压浆加固的作用机理并不完全相同。

2.2 改善桩—土界面特征

在桩端压浆过程中，随着压浆量和压浆压力的提高，在桩端以上一定高度内会沿着桩侧泥皮上渗泛出，加固泥皮、充填桩身与桩周土体的间隙并渗入到桩周土层一定宽度范围，浆液固结后调动起更大范围内的桩周土体参与桩的承载力，改善了桩土接触面的条件。

2.3 减少桩基沉降变形

在压浆压力作用下，桩端土层得到挤压密实，使桩端压缩变形部分在施工期内提前完成，减少工后的竖向压缩变形。

3 施工工艺及方法

本工程桥梁桩基为150 cm灌注桩，桩长45 m，全桥桩基共计340根，全部采用后压浆技术进行处理。

3.1 施工流程

准备工作→按设计水灰比拌制水泥浆→过滤后存于贮浆桶→用软管将压浆泵出浆口接至桩基压浆管上→用清水打开压浆阀，待管道畅通后再压入水泥浆→检测成桩质量。

3.2 压浆设备及压浆管安装

压浆系统主要有浆液搅拌器、带滤网的贮浆桶、压浆泵、预埋在钢筋笼内侧的压浆管和压浆阀，其中压浆泵是实施后压浆的主要设备。考虑到压浆过程中流量和压力调整方便，在该工程中选用了BW150型压浆泵，16 MPa压力表。泵的压力和流量可以随时变档调整。

贮浆桶的容量与浆液搅拌器的搅拌能力相匹配，搅拌器浆液出口设置水泥浆滤网，避免水泥团进入贮浆桶后吸入压浆泵导致堵管。

压浆管采用规格为公称口径1.5 in焊接钢管(采用国标低压流体输送用焊接管)，压浆管底部安装压浆阀，每根桩设置三根压浆管，并按120°夹角布置在钢筋笼内侧，用铁丝绑扎在钢筋笼上，同钢筋笼一起下入孔内。

也可以利用超声波检查混凝土质量的声测管作为压浆管，先声测、后压浆，既经济又方便。

3.3 水泥浆

压浆材料采用42.5普通硅酸盐水泥，初凝时间为3 h～4 h，稠度为17 s～18 s,7 d强度不小于10 MPa。

水泥浆配合比通过试验确定。

3.4 开阀

压浆前，为使整个压浆管路畅通，先用清水压开压浆阀。开阀要逐步升压，当压力骤减、流量突增时，表明管路已经开通，必须立即停机，防止大量水涌入地下。用清水打开压浆阀的压力一般为6 MPa～10 MPa左右。

3.5 压浆

待桩体混凝土强度达到设计强度的80%并大于20 MPa后实施后压浆。压浆时将一个承台的两根桩作为一组进行，两根桩循环压浆。两根桩分别有三根压浆管，编号均是A,B,C管，先压第一根桩的A管，压浆量约占总量的70%，再压第二根桩的A管，然后依次压完第一根桩的B,C管和第二根桩的B,C管，这样就能保证每根桩的两根压浆管压浆间隔在30 min以上，给水泥浆在土层中扩散的时间。

后压浆采用压浆量和压浆压力双控，以压浆量为主，压力控制为辅。当满足下列条件之一时即可终止压浆:

1)压浆量达到3.75 t。

2)压力超过3 MPa，压浆量未达到3.75 t，间隔10 min～15 min再压浆，仍压不进去，即可终止压浆。

4 后压浆桩基承载效果

通过对C-20号，C-17号试验桩(实体工程桩)进行的压浆前、后自平衡静载试验，对其效果进行了对比分析，试验结果如表1，表2所示。

压浆前桩基承载力均为16 875 k N，压浆后桩基承载力分别为24 068 k N,25 268 k N，提高的比例分别是42.6%和49.7%。

采用桩端后压浆技术后，桩端阻力提高幅度非常大，两根试验桩桩端阻力分别提高了124.3%和152.6%。

试验结果表明，C-20号，C-17号桩桩端压浆的效果良好，试桩采用的后压浆施工工艺能够大幅度提高单桩极限承载力，满足设计要求。

根据试验结果，本工程将原设计的59 m桩长缩短为45 m，通过对340根灌注桩进行的费用、工期、承载力三项指标分析，采用后压浆技术节约投资约754万元，缩短工期约57 d，产生了巨大的经济效益。

5 结语

1)钻孔灌注桩后压浆技术工艺设备简单，料广价廉，操作方法易于掌握，能显著提高钻孔灌注桩的承载力，是降低基础施工成本的有效方法和手段，具有较高的推广价值。

2)对注浆量与承载力的关系、注浆压力在不同地层条件下与注浆量的优化比、承载力的增大幅度值等都还需进一步进行量化研究。

3)由于目前国内尚无统一的后压浆技术工艺的标准规范，建议尽快组织有关专家研究讨论制定国内统一的相关技术规范，以便各单位参考使用。

参考文献

[1]王平,李志光,孙浩.太原地区灌注桩后压浆技术的施工设计与应用[J].探矿工程,2002(sup):29.

[2]王兆,杨锐.后压浆技术在灌注桩中的应用研究[J].低温建筑技术,2004,94(1):64-66.

[3]龚维明,戴国亮,黄生根.大型深水桥梁钻孔桩桩端后压浆技术[M].北京:人民交通出版社,2009.

[4]JGJ 94-2008,建筑桩基技术规范[S].

湿陷性黄土桩基 篇5

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.

湿陷性黄土的强夯处理 篇6

在公路施工中, 经常遇到湿陷性黄土软土路基。在覆土层自重应力作用下, 或者在自重应力和附加应力共同作用下, 因浸水后土的结构破坏而发生显著附加变形的土称为湿陷性土, 属于特殊土。有些杂填土也具有湿陷性。广泛分布于我国东北、西北、华中和华东部分地区的黄土多具湿陷性。

1 湿陷性黄土的特点

所谓湿陷性黄土就是在一定压力下受水浸湿, 土结构迅速破坏, 并产生显著附加下沉的黄土。湿陷性黄土地基在天然状态下的密度 (天然容重) 低, 单位体积内粘土颗粒含量少, 孔隙率较大 (一般为35%~65%) 。土体的水稳定性极差, 遇水会使土粒间的毛细水表面张力丧失, 在土体中起骨架作用的晶体颗粒溶解, 产生地基表面垂直沉陷, 导致建筑物、构筑物的破坏。因此, 在高速公路路基施工中, 采取何种方案处理, 必须优化方案、做经济比较、施工时间的比较, 沉降值保证在规范值内, 保证高速公路建成以后正常的运营年限, 降低公路养护成本具有重大意义。

2 处治方案的选择

根据湿陷性黄土一般分布在表层, 厚度一般在5~6m以内, 采用强夯法进行处理可消除黄土的湿陷性。

2.1 夯击能量

本工程主、副夯宜采用2000k N·m夯击能量, 满夯采用1000k N·m夯击能量。

2.2 夯点布置

本工程采用等边三角形布点, 夯点间距为4.0m。满夯时彼此搭接1/4。

2.3 夯击数和夯击遍数

单点夯击数和夯击遍数通过试夯确定。且同时满足下列条件:单点夯击次数一般按最后两击之差3~5cm控制, 夯击遍数以夯坑周围地面不发生过大隆起, 不因夯坑过深而发生起锤困难, 不出现“翻浆”或“橡皮土”为宜。第一遍:主夯, 按规定间距;第二遍:副夯, 按规定间距在主夯点位中间穿插进行;第三遍:满夯, 夯印彼此搭接1/4。

2.4 间歇时间

间歇时间由试夯时孔隙水压力消散过程的观测资料来确定, 对渗透性较差的地基间歇时间应长一些, 对渗透性较好的地基间歇时间, 一般采用3d。

3 强夯施工机理

湿陷性黄土主要最佳含水量不易控制, 一般压路机碾压, 无法使路基达到规定的密实度要求。

强夯法是1969年法国Menard技术公司首创的一种地基加固方法, 这种方法是用巨锤 (我国常用锤重为80~250k N, 世界最大锤重为2000k N) 从高处自由下落 (落距一般为8~40m) 对地基施加巨大的冲击能及冲击波, 使土中出现很大的冲击应力, 土体产生瞬间变形, 迫使土层孔隙压缩, 土体局部液化, 在夯击点周围产生裂缝, 形成良好的排水通道, 孔隙水和气体逸出, 使土粒重新排列, 经时效压密达到固结, 从而提高地基承载力, 降低其压缩性, 而且还能改善砂类土抵抗振动液化的能力, 消除湿陷性黄土的湿陷性。

4 施工季节的选择

强夯的最不利季节为冬夏两季。夏季雨水多, 土层中的水分不易析出, 夯击时容易形成橡皮泥, 无法达到最佳的密实效果。由于冬季土层容易冻结成硬块, 使得冻块部分不能夯击密实, 并且毛细水容易冻结成冰, 不易析出蒸发, 达不到很好的夯实效果。

强夯施工的最佳施工季节应选择干旱少雨的春、秋最佳, 适合土壤中水分的析出和蒸发。

5 强夯施工工艺

5.1 强夯施工步骤

第一步:清除杂物, 用平地机平整场地, 并用压路机碾压。

第二步:夯点放样, 用石灰标明第一遍夯点 (主夯) 的位置, 并测量地面高程。

第三步:夯击就位, 使夯锤对准夯点位置。

第四步:采用2000k N·m夯击能量控制, 将夯锤起吊至预定高度, 待夯锤脱钩自由下落后, 放下吊钩, 如锤顶倾斜, 应及时将坑底整平。

第五步:重复步骤四, 按设计规定的夯击次数及控制标准, 完成一个夯点的夯实。

第六步:现场记录, 强夯施工时应对每一个夯点的夯击能量、夯击次数及夯沉量做好详细记录。

第七步:移动位置, 进行下一个夯点的夯击, 直至完成第一遍全部夯击。

第八步:主夯完成后, 静置72h以上, 用推土机将夯坑填平, 压路机静压一遍, 然后测量夯后的地面高程。

第九步:重新放线定位, 按主夯的施工步骤进行第二遍 (副夯) 的夯击施工, 副夯与主夯施工方法相同。

第十步:副夯完成后, 静置72h以上, 用推土机将夯坑填平, 按规定进行最后一遍满夯, 满夯采用1000k N·m夯击能量控制, 夯锤单点1击, 并且夯印彼此搭接1/4。强夯完成后, 推土机整平, 压路机静压一遍, 然后测量场地高程。

5.2 强夯施工过程的监测工作

(1) 开夯前应检查锤重和落距, 以确保单击夯击能量符合设计要求;

(2) 在每遍夯击前, 对夯点放样进行复核, 夯完后检查行坑位置, 发现偏差或漏夯及时纠正;

(3) 按设计要求检查每个夯点的夯击次数和每击的夯沉量。

5.3 施工控制

施工过程中由专业人员对每次锤击深度进行测量, 并对各项参数及施工情况进行详细记录。派专人察看现场, 监理派人旁站, 设专人做好记录。在纵向每打完10m左右, 旁站监理用水准仪抽检一次锤击深度, 检查与施工记录是否相符, 并根据每次的锤击变化, 了解填土高度及地基强度, 认真做好强夯记录。

6 路基处理过程

6.1 原地面

原地面处理主要是地表草皮、腐殖土的清除及耕地填前夯压密实。一般地段的地表腐殖土层较薄, 路基清表可按地基清表层土能够碾压密实, 并且表土中有机质含量不超过5%进行控制。清表土方集中堆放, 工后用于边坡和中央分隔带绿化。

路基填前强夯工作面宽度, 为路基坡脚外1m范围内, 地表横坡缓于1∶5时, 在清除地表草皮、腐殖土后, 原地面可直接进行处理, 然后进行路堤填筑。对于地面横坡陡于1∶5时, 原地面开挖台阶, 台阶宽度不小于2m, 先填筑第一个台阶, 使形成宽度不小有4m的工作平台后再进行强夯。基岩面上的覆盖层较薄时, 宜先清除覆盖层再挖台阶。

6.2 挖方路槽

对于挖方路槽进行强夯处理, 处理宽度为路槽范围, 同时对路槽不再进行超挖处理。挖方时预留出50cm (经试夯确定) 的强夯沉降量, 即比设计少挖一定深度。

6.3 半填半挖路基

横向半填半挖路基:为保证填挖过渡段路基的稳定和路面平顺, 避免严重的不均匀沉降, 纵向填挖交界处, 沿路基垂直方向开挖台阶, 台阶宽度2.0m台阶底做成向内倾斜4.0%的坡度, 并采用强夯进行处理, 以消除路基填挖的差异沉降。

纵向填挖交界路基:填挖交界处设置15m过渡段, 对于土质地段采用级配较好的砂类土、砾类土、碎石填筑, 岩质地段过渡段采用填石路堤, 并采用强夯处理, 以消除路基填挖间的差异沉降。

6.4 施工注意事项

(1) 对于原地面坡度陡于1∶5, 需开挖台阶的路段, 开挖成宽度不小有2m的台阶, 先填筑第一个台阶, 形成宽度不小有4m的工作平台后再进行强夯。

(2) 桥涵台背15m范围内不得进行强夯, 15m以外采用夯击能1000k N·m进行强夯, 25m以外按正常路段强夯;暗桥涵顶部一般不宜强夯, 必须采用时, 可在拱顶填高大于8m时, 用夯击能1000k N·m进行强夯。强夯路段横向距民房25m内时, 不得采用强夯。

(3) 密切注意夯击中的异常变化, 在构造物顶面强夯作业时, 加强观察, 一旦发现危及构造物的安全时立即停打, 通知总监办、建管处、设计人员研究处理。

(4) 强夯前, 查明场地范围内的地下构造物和各种地下管线 (尤其是通讯电缆) 的位置及标高, 并采取必要的措施, 以免强夯施工而造成损坏。

7 总结

强夯处理不但在湿陷性黄土的软土路基上得到了很好应用, 而且为了防止高填方路基下沉, 在路基填筑过程中也得到了很好的应用。

摘要：分析湿陷性黄土的特点, 选择适当的施工方法;结合临大二级公路施工中, 对湿陷性黄土路基利用强夯处理软土, 防止路基沉降的措施, 进行施工方法的探讨。

谈湿陷性黄土的工程特性 篇7

1 湿陷性黄土的分布特点

1.1 水平分布特点

在整个湿陷性黄土建筑场地上，自重湿陷性黄土和非自重湿陷性黄土的分布特点均是零星的不连续的板块状态。在小区域范围内不同湿陷类型和不同湿陷等级交错分布，变化较大。常常在一座建筑物下两种湿陷类型和两种以上湿陷等级的湿陷性黄土层同时存在，造成了地基处理上的复杂性。

1.2 竖向分布特点

1)生活区湿陷性黄土竖向分布有明显界限，且产状平稳。从天然地表算起4 m～5 m为新近堆积黄土，具有湿陷性和高压缩性。在新近堆积黄土层的层底有厚0.5 m左右的黑褐色埋藏土，为古地表，Ⅱ级阶地基本都有分布。古地表下为湿陷性黄土层，层厚6 m～8 m，下半部常有经褐色粘土出现，再下为非湿陷性黄土。

2)竖向分布不连续，有两条自重湿陷带。以古地表为界限，其上新近堆积黄土层中有一层自重湿陷带，厚度较小，但工程意义重要，因为在建筑物的压缩层范围内。

3)砂类土夹层与透镜体在湿陷性黄土层中竖向分布情况。Ⅱ级阶地的后缘和到Ⅲ级阶地的过渡带，湿陷性黄土层中砂类土夹层与透镜体较多，同时厚度大，颗粒粗，以中细砂类土为主。

2 自重湿陷变形的特征

2.1 自重湿陷变形的产生条件

自重湿陷系指土体被水浸湿后产生的自身沉陷变形，没有附加荷载的作用。它的产生:

1)土体的饱和自重压力大于土的湿陷起始压力;

2)浸湿土体的自重压力大于周边的阻力。

大量试验研究工作揭示，当浸水面积的边长或直径不小于湿陷土层厚度时，自重湿陷变形往往不能产生或不能完全产生。当浸水面积已经满足完全湿陷条件后继续增大时，则浸水面积越大，自重湿陷变形速度越快，完成全部湿陷变形的时间越短，但土层的自重湿陷量不变。

2.2 自重湿陷变形发生时间的特点

大型试坑浸水试验表明:试验中对不同深度土层的湿陷变形进行了观测。试验结果表明，土体浸水后自重湿陷变形发生的时间过程可分为三个阶段:

1)自重湿陷变形阶段。随着土体被水浸泡，在自重压力下土的天然结构很快遭到破坏，大量的湿陷变形同时发生，湿陷速度逐步达到高峰。当全部自重湿陷土层被水浸湿时，约有60%的自重湿陷变形已经产生。这阶段湿陷变形速度快，湿陷量大，耗水量多，总延续时间15 d～25 d。

2)土体压密阶段。土饱和自重压力作用下，自重湿陷变形已大部分产生，土体不断地压密，湿陷速度变慢，耗水量降低，30%左右的剩余湿陷变形继续发生，并趋于稳定。这阶段的延续时间为20 d左右。

3)二次湿陷阶段。浸水停止后，饱和土中的自由水逐渐消散，孔隙水压力也随着减小和消失，土体中的微应力重新分布。这时约10%的剩余湿陷量再次发生湿陷变形，湿陷速度增加，直到再次稳定，这阶段延续时间为10 d。

2.3 自重湿陷变形发生范围的特点

1)竖向湿陷变形范围。山西铝厂黄河的自重湿陷性已明显退化，湿陷性弱，敏感性低、变形速度慢。从现场大型试坑浸水试验结果可知，自重湿陷量一般都小于70 mm，主要发生在上部土层，深标点基本没发生下沉。

2)水平湿陷变形范围。从试坑浸水试验的数据来看，在较均匀的湿陷土层中，湿陷范围、裂缝分布和浸湿土体的边界是一致的，三者的边缘距浸湿中心的距离基本相等，约等于试坑的边长。

3 在附加应力作用下地基土的变形特征

经过大型载荷浸水试验，查明了在附加应力作用下地基土的变形特征。

3.1 天然地基的变形特征

天然地基载荷浸水试验场地的计算分级湿陷量36 cm，自重湿陷量11 cm。在200 k Pa压力作用下，压缩变形3.5 cm，变形模量8 070 k Pa，荷载(P)—沉降(S)曲线的比例极限125 k Pa，地基强度125 k Pa，停水稳定后的湿陷变形24 cm。这些数据充分表明，场地上部新近堆积黄土层承载力低，湿陷变形大，不适宜直接作为建筑物的地基。各级荷载下的沉降量见表1。

3.2 强夯地基的变形特征

强夯地基大型载荷浸水试验场地的计算分级湿陷量38.4 cm，自重湿陷量11.3 cm，与天然地基载荷浸水试验场基本一致。

先在试验场地开挖20 m×20 m的浸水试坑，然后在试坑内北半部100 m2的面积上强夯，夯击能级1 000 k J。地基土在200 k Pa压力作用下，压缩变形2.3 cm，变形模量13 800 k Pa。P—S曲线为一条直线，地基强度可达200 k Pa。停水稳定后的湿陷变形0.8 cm，各级荷载下的沉降量见表2。

从测量沉降结果可以看出，地基土的压缩变形和湿陷变形主要发生在B(B为压板宽度)深度范围内，其压缩层的深度为5 m，相当于2.5B。

试验结果表明，强夯地基的密实性提高，渗透性减少，压缩性降低，湿陷性消除，承载力和变形模量增加，强夯效果显著。

4 自重湿陷量实测值与计算值的比较

为了比较自重湿陷变形室内外试验结果的异同，深入了解湿陷黄土的工程特性，进行了系统的大型试坑浸水试验和相应的大量室内试验，可以得出如下的结论:

1)现场试坑浸水试验的实测自重湿陷量均小于室内试验的计算自重湿陷量，且差异较大。

2)实测自重湿陷量和计算自重湿陷量的比值(K)，变化在0～0.55范围内，平均为0.22，最大值为0.30。这说明湿陷性黄土规范GBJ 50025-2004中规定的修正系数β0(山西地区β0=0.5)基本与规范吻合。

3)不论现场试坑浸水实测自重湿陷量，还是室内试验计算的自重湿陷量，都表明生活区有自重湿陷场地，但分布不连续，零星地出现非自重湿陷场地之间，具有轻微自重湿陷性。

4)室内试验条件和现场实际情况不完全相同，土质状况各地区也不一样，这就导致了实测自重湿陷量和计算自重湿陷量的差异，这种差异在各地区又有不同的特点。

5 结语

1)生活区及厂前区建筑场地，多属于Ⅱ级～Ⅲ级自重湿陷场地，湿陷敏感性低，湿陷速度慢，分布不连续，零星地出现在非自重湿陷性场地中，多属于非自重湿陷场地。