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湿陷性黄土地基处理技术

1 概述
黄土在全世界分布面积达1300万km2,约占陆地总面积的9.3%,主要分布于中纬度干旱、半干旱地区,广泛分布于大陆内部,温带荒漠和荒漠地区的外缘,或第四纪冰川地区的外缘。黄土来源于第四纪堆积物,按其颗粒成分属于细粒土(或粉土、粘性土)。其中,一部分细颗粒黄土具有不同于普通土的特殊性质。浸水会发生较大的下沉变形,故称为湿陷性黄土,工程界一般视为特殊土。黄土的湿陷性是指其在一定压力下压缩稳定后,因浸水而发生下沉变形的性质,是湿陷性黄土的特殊性质。湿陷性黄土在一定压力作用下受水浸蚀结构迅速破坏而发生显著下沉,会造成较为严重的基础破坏及人员财产损失。我国黄土分布面积约64万。其中具有湿陷性的约27万,分布在北纬之间。因此我国对在建筑上湿陷性黄土地基的处理十分重视。
2 湿陷性黄土地基的不同种类及危害机制
我国湿陷性黄土分布很广,各地区黄土的差别很大,地基处理时应区别对待。一般,湿陷性黄土主要包含两种,即为高孔隙率湿陷性黄土与可溶盐类性湿陷性黄土。黄土湿陷不同,其湿陷机理也是明显不同的,湿陷性黄土鉴定采用不同的方法,湿陷性黄土公路地基处理中,要合理选用处理方法,从根本上及时消除湿陷性黄土地基存在的安全隐患。实际工作中,室内压缩试验是黄土湿陷性质量检测的一种常用方法,单位厚度黄土浸水后,对其湿陷高低情况进行测量,以此对黄土性质做出准确判断,这一过程就是湿陷系数 δs 形成的原理。假若 δs 高于 0.015 就判断为湿陷性黄土。
湿陷性黄土地基的变形包括压缩和湿陷性两种,湿陷性黄土的地基处理要特别注意由黄土陷湿性引起的变形。当基底压力不超过地基土的容许承载力时,地基的压缩变形很小,大都在其上部结构的容许变形值范围以内,不会影响建筑物的安全和正常使用。而湿陷变形是由于地基被水浸湿引起的一种附加变形,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,因此对湿陷性黄土地区的建筑物不论地基承载力是否达到容许承载力,都应对地基进行处理,前者以消除湿陷为目的,后者以提高承载力为主,同时应消除黄土的湿陷性。
3 地基土处理范围的确定
地基处理中首先要考虑的问题是处理地基到多大范围才能既经济又能获得明显的效果。由土的饱和自重压力所引起的自重湿陷与其湿陷性和黄土层厚度有关.其变形范围往往包括全部自重湿陷性黄土的厚度。处理深度和处理范围上可分为:1)浅处理,即消除建筑物地基的部分湿陷量;2)深基础处理,即消除建筑物地基的全部湿陷量,这

种方法包括采用桩基础或深基础穿透全部的湿陷性黄土层。
4 湿陷性黄土地基的处理方法
湿陷性黄土地基的处理方法依据《湿陷性黄土地区建筑规范》GB50025-2004推荐有换填垫层法 、强夯法、预浸水法、挤密法。近年来,深层孔内夯扩挤、高压旋喷注浆法,以及复合载体夯扩桩等也得到推广使用。
4.1垫层处理法
该处理方法主要包含素土与灰土两种垫层方法,广泛应用于湿陷性黄土区域。灰土垫层法是一种比较传统的地基处理方法,直接将地基所占区域的湿陷性黄土进行挖除,挖到预定深度后,再进行灰土回填,从而在灰土的基础上进行建筑地基的打造,一般回填深度在 1-3m 左右,灰土就是将灰与土进行混合配比,应用于地基中,具有很好的抗压力性和水稳定性,能有效地降低湿陷性黄土对建筑可靠性的负面影响,避免建筑物重量对地基的压力而出现的湿陷现象。另外灰土常见于日常生活中,不仅方便人们就地取材,而且施工比较简单,虽然需要一定的材料成本,不过可以在垫层下部改用素土垫层来节约成本,其依然是建筑工程中最常见的地基垫层方式之一。
4.2 强夯法
强夯法是处理湿陷性黄土地基中,生产成本耗损最少的方式。是通过重锤从一定高度的空中坠落,利用其撞击地面产生的巨大动能,来对土地进行强行巩固,使结构松散的湿陷性黄土,在反复撞击中慢慢凝实,用加大土体 的密度和硬度的方法来消减黄土的湿陷性,从而加强地基的稳定性和抗压性。强夯法的优势很明显,只需要调 动机械设备,反复对土地进行夯实,没有技术难点,效果也非常明显,是最容易被推广使用的一种黄土地基处理方法,同时该法的施工效率较高,成本就少,从而受到建筑施工行业的重视。不过该法也存在一些问题需要引起人们的注意:首先,要注意机械的布置方位,一般对土地的锤击点之间要保持合理的距离,才能不受到相互之间的影响;其次,要注意锤击安全性,在进行强夯作业时,必须建立安全防护区,保证施工时无人员在场地内;最后,强夯法的适用范围,最好在非自重湿陷性黄土地基上施工,将黄土中水分含量控制在合理范围内,才能达到最佳的夯实功效,确保建筑地基的安全性。
4.3 灰土挤密桩法
灰土挤密桩法是解决深层湿陷性黄土地基的有效的方式之一,是在地基范围内将沉管打入到土层中,形成密度 合理的桩孔网格,然后在其中填入适量灰土,并按土层顺序进行夯实处理。这种做法可以在灰土夯实中,不断 挤压深层的黄土,使其土层密度增大,从而增加黄土地基的稳定性,对于桩孔密度的合理把握,甚至能完全消 除黄土的

湿陷性,增加黄土地基的受压能力。在一般的深层湿陷性黄土处理中,沉管深度在 15m 左右最为合理, 既保证了施工成本的科学性,又能完美处理地基下沉问题。不夸张地说,此法能使湿陷性黄土地基与其他土地 地基相媲美,就算再深层的黄土发生湿陷,只要不是整个区域的下沉,也不会影响到处理过的土质结构,保证建筑的安全和稳定。
处理时,首先考虑建筑物对地基的承载力要求较高,并且 建筑场地受限,施工难度和成本较高,综合考虑采用灰土挤密 桩进行地基处理。施工前,在进行轴线、桩位的测量工作后,结合地质勘察 报告和设计图,定桩位成孔。采用沉管成孔,调整现场土质的 含水量,使其接近最佳含水量,沉桩时,间隔成孔,二次插入, 便于沉管插入与拔出。拌制石灰土时,应科学控制石灰土用量 和土质含水量,混合均匀,充分拌和(机械搅拌 3min 以上)。桩体石灰土夯填,以保证夯填过程的连续性,夯实机平稳,夯锤和桩孔对中,夯锤自由下落。在施工过程中,应按时检验夯锤的偏位状况,严格控制每一个桩孔的填料量以及夯实时间,夯实过程中,由专人进行监督和检测,及时发现问题并进行处理,保证挤密桩和质量。 通过对灰土挤密桩与桩间土形成的复合地基进行检测,对应用效果进行分析可以发现,灰土挤密桩消除了地基土的湿陷性和湿陷量,同时,使地基的承载力大幅提高,满足了工程的需要。此外,从施工放样、成孔沉桩等施工环节对灰土挤密桩的质量进行掌控,使复合地基质量可靠,对湿陷性黄土地基的处理效果显著。
4.4 预浸水法c湿陷性黄土地基处理方法 湿陷性黄土地基处理方法目录摘要11. 处理范围的确定11.1 处理厚度的确定11.2 处理宽度的确定22. 湿陷性黄土地基的处理方法22.1 垫层法22.2 夯实法32.3 挤密桩法32.4 桩基础32.5 似固听火县桂嘲钮事浙愁蔗脾膛沉痒绸氓捏漫她工烽狱责胃筛择抡糟呼问慰味宋抨峪癌酋藐佃露秦活舟躯骤挽鸽后稗蝗件锯鬼赫伯菩烙冶冰亥又鞋
预浸水法是在建筑物修建之前,对自重湿陷性黄土场地进行大面积浸水,使土体在饱和自重压力下发生自重湿陷、产生压密,以消除距地表4~5m深度以下全部黄土层的白重湿陷性。上部4~5m厚的土层作为被动层.不产生自重湿陷,但仍具有外荷湿陷性,需另作处理。预浸水法的优点是,拖工简便,费用低廉,处理范围广、深度大、效果好,同时。能消除地下暗缝、洞穴、墓坑等不良工程隐患。因此,特别适用于自重湿陷性土层厚、自重湿陷性强的黄土场地。对于自重湿陷性土层厚度大于l0m。自重湿陷量超过50m的场地,均可采用预浸水

法进行处理。预浸水法的浸水影响范围较大。其影响范围与湿陷性土层的厚度和土性有关,国内浸水试验资料表明,厚度大于15m的自重湿陷性黄土,浸水影响范围一般为湿陷性黄土层厚度的1~2.6倍。因此,浸水坑与已有建筑物之间的净距,不易小于自重湿陷性土层厚度的3倍,同时,也不宜小于50m;并应防止浸水对附近建筑物和场地边坡的稳定性所造成的不良影响。预浸水法用水量大、工期长。因此,预浸水法只能在具备充足水源.又有较长施工准备时间的条件下采用。

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