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特殊土地基的工程特性及地基处理研究

2015-07-13 748 0

特殊土是指在特定地理环境或人为条件下形成的具有特殊性质的土[1]。这几种特殊类型的土壤分布一般具有明显的地域性。特殊土种包括以下几种：杂填土、盐渍土、膨胀土、湿陷性黄土、冻土等。
　　一、膨胀土地基的工程特性与处理方法
　　膨胀土指的是吸水性较强吸水后显著膨胀、失水后收缩特性高的高液限粘土。膨胀土吸水膨胀、失水收缩并往复变形，对建筑物基础的有强大的破坏力。膨胀土的膨胀能力与其含水量有密不可分的关系，对于膨胀土壤，问题的关键即保证土壤含水量不变化。
　　（一）换土回填
　　施工人员可以采用换土回填的办法使用灰土替换膨胀土。除了可以采用灰土置换以外，施工人员还可以使用砂石垫层，砂石的厚度应该大于300mm，而且宽度应该大于地基底部宽度。
　　（二）化学方法改良土壤
　　施工人员可以利用化学的方法对土壤进行改良，利用拌合的方法改良膨胀土层，或者用石灰砂桩和石灰浆压注入土壤之中，对膨胀土变形机制进行干预，消除膨胀土形变。
　　（三）挖除法
　　挖除法从原理上来说较为简单，适用于厚度较小的膨胀图层，一般只需要挖除膨胀土层，进而消除膨胀土对建筑的不利影响。
　　二、盐渍土地基的工程特性与处理方法
　　盐渍土为地表下一米深的土层内易溶盐平均含量大于0.3%的土壤[2]。如果自然条件发生变化，土壤中的结晶易溶盐将会被溶解为液体，这个时候盐渍土就会发生化学反应，它可由三相体变为二相体，盐渍土相态的变化对上部结构造成严重的影响。
　　（一）安装隔断层
　　在土壤内部深度安装隔断层，能够有效防止盐分与水分向上转移，避免路基发生翻浆、盐胀、湿陷等现象。隔断层主要包括砂砾隔断层、碎石隔断层、土工布隔断层以及沥青砂隔断层等。
　　（二）科学安排排水
　　科学合理的排水方式能够确保水流畅通，保持盐渍土路基结构的安全，但是并不会对路基产生影响，很快排除降水与积水，避免周围地表出现盐分堆积以及盐渍化等现象。并且，在盐渍土层地下水位较浅的位置，为达到降低地下水位的目的，排水方式中边沟应设定加大深度。
　　（三）挖除换填法
　　在盐渍土地区进行老路改造时，如果老路基压实度偏低，又不便采用挖除换填或提高路基的措施，或者采用填充法对地基进行加固。
　　三、湿陷性黄土地基的工程特性与处理方法
　　湿陷性黄土是一种特殊的土，一般是干旱天气的产物，这种土质在一定的压力下，下沉稳定后，受水浸湿，土质结构容易被破坏，并发生附加下沉，故在湿陷性黄土场地上进行建设，应根据建筑物的类型和设计、计算地基受水浸湿可能性的大小和在使用期间沉降程度，采取以地基处理为主的综合性措施，预防土质造成危害。
　　（一）灰土、素土回填法
　　这种方法较为常见，灰土和素土回填就是把地基底部的湿陷性土层全部挖出，或者挖到预测的深度，之后利用灰土、素土在挖出的地方回填，夯实基础。施工人员要根据填土材质的不同采用不同的处理参数，通常垫层的厚度是一到三米。这种分别处理的最大优点就是可以消除垫层范围的湿陷性，给施工过程带来了极大的便利。填土过程最重要的一点就是填土的质量，施工人员对于灰土、素土层的最优含水量与最大密度要仔细把握，否则的话，就无法达到理想的填土效果[3]。
　　（二）预湿性方法
　　在湿陷性黄土当中，有一种称为自重湿陷性黄土的地土。当遇到自重湿陷性黄土的时候，就可以采用预湿性的方法解决。预湿性方法，就是在建筑施工以前，对自重湿陷性黄土进行先行的浸湿处理，使自重湿陷性黄土因为自重的作用发生人为作用的下陷，之后施工人员就可以等下陷完成之后，再进行基础的施工。在现实应用中，这种方法可消除地下数米以外黄土的自重湿陷性，但表面数米以内的湿陷性黄土因为压力较小，仍具有一定湿陷性，需二次处理。
　　四、冻土的地基工程特性与处理方法
　　冻土由冰川作用形成，大小不一、间隙大、棱角分明地基承载力不均匀，其主要危害是在施工过程中发生变化，导致地基不均匀沉降。目前，对于冻土地基主要的处理方法是对冻土地基的工程防护及改造，预防冻土天然状态的改变造成对地基的影响。
　　（一）通风方法
　　通风措施主要包括管道通风以及架空通风。主要是利用桩、柱抬高建筑物，利用通风管道的埋置或者采取预设隔热垫层的方式而使建筑物隔离地表，在不改变冻土地基原始度的情况下保持地基稳定。
　　（二）垫高地基铺设隔热层
　　在一些年平均气温在0℃以下的寒冷地区，大多数建筑地基可采用粗颗粒垫高地基，垫高地基高度应当高出相应的建筑物外围0.3米或以上。施工人员可以选择有一定刚度的泡沫材料作隔热层，材料应具备好的隔热性、防水性。
　　（三）建设桩基础
　　桩基可以将上层建筑与土质隔离分开，从而防止其直接接触，桩基础在冻土区施工中应用比较常见。其中比较常见的还包括热桩，这是一类比较特殊的桩，它能够制冷并且消除土层中的热量，降低土壤内部温度，避免冻土融化下沉与冻胀效果较好，提升冻土地基的稳定性。
　　结语：
　　地基的质量决定一个工程的成败，因此，我们对于地基施工工作一定要认真根据土壤情况特殊分析。上述的几种土壤都是比较特殊，在施工的时候，尤其要注意地基的处理办法。虽然上述的处理办法给出了一定的指导方法，但是具体的实际措施还是要根据实际情况中才能确定。
　　参考文献：
　　[1]王心毅，李小奇. 高速公路特殊土地基处理措施分析 [J]. 交通标准化，2011（11）：22-25.
　　[2]孔令伟，陈正汉. 特殊土与边坡技术发展综述 [J]. 土木工程学报，2012 （05）：141-161.
　　[3]柳墩利. 高速铁路湿陷性黄土地基处理试验研究[D].中国铁道科学研究院，2012.
　　作者简介：马晓鹏（1988—），男，学士，中机国际工程设计研究院华东分院，助理工程师，主要从事道路工程设计及软土地基处理的试验研究等。

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