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湿陷性黄土地基处理的一般方法

2015-07-13 654 0

湿陷性黄土是一种非饱和的欠压密性土，内部具有大孔和垂直节理，在天然状态下，其压缩性较低，强度较高。但遇水浸湿时，土的强度明显降低，在自重压力下即可引起较大的湿陷变形，并且下沉量大、下沉速度快，对建筑物危害性极大。湿陷性黄土在我国主要分布在山西、陕西、甘肃中部、河南西部的大部分地区，湿陷性黄土的变形包括压缩变形和湿陷变形两种。
　　压缩变形是在土的天然含水量下由于建筑物的负荷所引起的，一般地基的压缩变形很小，大部分在其上部结构的允许变形值范围以内。不会影响建筑物的安全和正常使用。湿陷变形是由于地基被水浸湿所引起的一种附加变形，往往是局部和突然发生的。而且很不均匀，对建筑物的影响很大，危害性很严重。
　　因此，在湿陷性黄土地区的建筑物设计中，为了保证建筑物的安全和正常使用，往往需要采取相应的地基处理措。
　　本文将针对湿陷性黄土发生的危害谈一下此类土质处理的一些常用方法。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。根据湿陷变形范围，地基的处理厚度（从基础底面算起）可分为处理全部湿陷变形范围和部分湿陷变形两种。前者的处理目的是消除建筑物地基的全部湿陷量，而后者只是消除部分湿陷量。地基处理宽度的大小一般可从控制侧向变形、扩散附加压力和防水要求等方面来考虑。湿陷性黄土地基受水浸湿时，常伴随着大量的侧向变形，而由其所引起的竖向变形有时竟占总湿陷摄的60%～70%；侧向变形最远发生在距板以外约0.5倍～0.75倍承压板宽度处。因此.为防止或减少大量的湿陷变形，应将发生侧向变形的大部分范围包括在处理宽度以内。
　　常用方法有：强夯法、灰土置换法、桩基础法。
　　强夯法对湿陷性黄土的地基处理：
　　强夯法对于浅基础工程不需要挖方，对基础埋深在2m深内的建筑物而言，铲去基础范围内的表层土，进行强夯后即可直接施工基础工程。强夯法因施工投入的劳力少，效率高、工期短，并且受天气影响不明显，对施工场地要求较低等特点，而受到广泛关注与采用。强夯法需要使用起重机与重锤，通过使用大吨位重锤给地基以强大能量的夯击，使土中出现冲击波和很大的冲击应力，迫使土颗粒重新排列，排除孔隙中的水和气，使土质压密达到固结，从而在大深度范围内，提高土体强度，降低其压缩性，消除黄土的湿陷性。强夯法施工可按以下步骤进行：1、清理并平整施工场地，进行表面松散土层碾压，修筑机械设备进出道路； 2 、标出第一遍夯点位置，并测量场地高程；3、夯锤进场时应过磅秤重，按设计要求的夯击能计算落距，起重机就位后夯锤置于夯点位置； 4、测量夯前锤顶高程；5、将夯锤起吊到预定高度，开启脱钩装置，待夯锤脱钩自由下落后，放下吊钩，测量锤顶高程，若发现因坑底倾斜而造成夯锤歪斜时，应及时将坑底整平；6、重复步骤5，按设计规定的夯击次数及控制标准，完成一个夯点的夯击；7、换夯点，重复步骤3至6、完成第一遍全部夯点的夯击；8、用推土机将夯坑填平，并测量场地高程； 9、在规定的间隔时间后，按上述步骤逐次完成全部夯击遍数，最后用低能量满夯，将场地表层松土夯实，并测量夯后场地高程。
　　强夯后的地基处理，经试验测得可达到一般建构筑的地基承载力要求。
　　预浸水法对湿陷性黄土的地基处理：
　　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不大于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，不适于工期要求较紧的工程，在对地基浸水前需沿场地四周修土埂，并设置标点以观测地面及深层土的湿陷变形，浸水期要加强观测，浸水初期水位不易过高，待四周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。预浸水法用水需求量较大，对于缺水少雨、水贫乏地区，不易采用，当下部土层存在隔水层时，预浸时间加大，工期延长，都将是制约工期的因素。
　　灰土置换法对湿陷性黄土的地基处理：
　　灰土垫置换法是采用二八灰土或三七灰土对湿陷性黄土地基进行置换，即将基础下一定深度范围内的湿陷性黄土挖除，采用消石灰与土的2∶8或3∶7的体积比进行配合，经过筛分拌合，再分层回填，分层夯实的一种方法，夯实过程中必须严格控制好灰土的拌制比例，拌合料的含水率，这将对夯实质量起到重要影响。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、压实度测定，只能通过“握手成团，落地开花”的直观方法来进行测定，但这种方法存在测定偏差，且拌合料湿润不够均匀，往往存在上层土吸水饱和，下层土仍然干燥的现象，使拌合料质量得不到很好的保证。并且当处理的土层厚度超过3m时，挖填土方工程量较大，施工工期较长，对施工质量和施工进度造成一定的影响。所以灰土置换法存在施工局限性。
　　桩基础法对湿陷性黄土的地基处理：
　　桩基础既是一种基础形式也可以看作为一种地基的处理措施，是在地基土中有规则的布置灌注桩或钢筋混凝土桩，以提高地基的承载能力。桩基础是一种常用于高层建筑物和重要结构物的地基基础形式，桩基础根据施工方法不同分为：人工挖孔桩、打入桩（预制管桩）、爆扩桩、钻孔灌注桩等，桩根据受力形式不同分为端承桩和摩擦桩，端承摩擦桩、摩擦端承桩等，其中人工挖孔桩是人工将桩基位置的土挖至设计标高，然后进行混凝土的浇筑施工，此方法施工操作工艺简单，施工方便，不需要大型机械设备。单桩承载力较高，可直接检查桩的外形尺寸和持力层情况，受力性能可靠，抗震能力强。并且可多桩同时进行作业，施工速度相对较快，节省设备投资，能降低工程造价，但井下作业条件差，环境恶劣，劳动强度大，安全和质量特别重要。打入桩是将混凝土桩在施工现场预制，待达到设计强度后使用打桩机打入土中的方法，此法产生的噪音较大，不适合晚间或在居民区周围作业。
　　钻孔灌注桩是使用钻机成孔后，吊放钢筋笼浇筑混凝土的一种方法，此法比打入桩噪音小，能形成比打入桩更大直径的桩，劳动强度也较挖孔桩低，安全性较好，缺点是用于钻孔护壁的泥浆若控制不严，极易造成场内环境污染，且无论如何清孔，孔底都会留有或多或少的沉渣；在浇筑混凝土时，混凝土从细长的导管落下，因落差太大容易造成桩底部位的混凝土离析形成“虚尖”、“干碴石”；孔壁的泥皮会阻碍桩身与桩周土的结合，降低摩擦系数。爆扩桩是在桩孔底部进行爆破扩底形成扩大头的一种施工方法，桩基础处理方法在工业与民用建筑中使用较多，其相对其他地基处理方式来讲，承载力能够得到足够保证，这也是桩基础应用面较广的一个重要原因。
　　1、《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2008）中国建筑工业出版社
　　2、《建筑地基基础设计规范》GB 50007-2011 中国建筑工业出版社
　　3、《建筑地基处理技术规范》JGJ79-2012 中国建筑工业出版社

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