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湿陷性黄土地基处理方法简述

2015-07-14 392 0

引言
　　湿陷性黄土是一种十分特殊的土质，俗称大孔土，主要分布于我国陕、甘、宁等缺水少雨的干旱地区。属砂壤土的范畴，砂壤土的粘土含量为12.50%～25%，壤土的粘土含量为25%～37.50%，而湿陷性黄土的颗粒组成中粘粒的含量为8%～26%，属于砂壤土。湿陷性黄土易在自重压力或自重压力与附加压力作用下，受水浸湿后，结构迅速破坏，承载力急剧降低，发生显著下沉的现象。这种特性会对结构物带来不同程度的危害，使路基及结构物大幅度沉降、折裂、倾斜。湿陷性黄土地基处理措施是采取人为的手段，对基础或建筑物下一定范围内的湿陷性黄土层进行加固，以改变其物理力学性质，达到消除湿陷性，减少压缩性和提高承载力的目的。
　　湿陷性黄土地基处理的根本原则是：破坏土的大孔结构，改善土的工程性质，消除或减少地基的湿陷变形，防止水浸入建筑物地基，提高建筑结构刚度。
　　1 土或灰土垫层法
　　土或灰土垫层一般适用于消除1一3m厚土层的湿陷性。试验研究表明：在附加压力作用下，土层浸水后的最大湿陷变形发生在约1倍基础宽度的深度内。因此，如用垫层置换基础以下适当范围内的湿陷性土层后，就可以取得降低湿陷量的效果。垫层地基的湿陷变形与垫层的宽度和厚度有密切关系。在确定垫层的宽度和厚度时，应根据地基的湿陷等级、建筑物类别、基础面积、基底压力等因素综合考虑。对于垫层的质量，除有经验的地区外，应一律采用压实系数指标来控制。对地基浸水可能性大的建筑物，或厚度大于1.5m的垫层，压实系数不得小于0.93；对其余的垫层，应根据当地建筑物的经验确定，但不得小于0.90。
　　2 强夯法
　　强夯法处理地基也称动力固结法，是处理松软地基的一种有效的处理方法，能消除一定深度内黄土的湿陷性。强夯法采用较高的夯击能，锤重一般为100——600Kg，落距一般为6—40m，利用落锤产生的巨大夯击能（一般为60—10000KN · m），给地基以冲击力和振动，从而提高地基土的强度并降低其压缩性。此法适用于加固从砾石到粘性土的各类地基。其作用机理是将势能转化为夯击能，在地基中产生强大的动应力和冲击波，对土体产生加密作用、液化作用、固结作用和时效作用。
　　强夯法具有效果显著、设备简单、施工方便、适用范围广、经济易行和节省材料等优点。对于含水量较大的黄土地基，则要在每遍夯实后间隔一定的时间再进行下一次夯实，以便使黄土地基中的孔隙水溢出，使土壤固结。此法不仅能有效提高地基的强度，而且还能有效地消除黄土的湿陷性。
　　3 挤密法
　　根据桩身材料分为素土挤密桩、灰土挤密桩、砂石挤密桩、粉煤灰挤密桩和混凝土挤密桩等。其中素土挤密桩和灰土挤密桩法最为常用。土桩挤密法是利用成孔过程中的横向挤压作用，桩孔内土被挤向周围，使桩间土挤密，然后，将素土（粘性土）或灰土分层填入桩孔内，并分层填密实至设计标高。夯填密实的素土桩或灰土桩，与挤密的桩间土形成复合地基。挤密桩桩径大都为直径30cm，处理深度大都为5一10m，桩的排列方式为等边三角形、等腰三角形、梅花形和行列式形等。
　　素土桩和灰土桩法运用于处理地下水位以上的湿陷性黄土、素填土、杂填土等地基。当用于消除地基的湿陷性为主时宜采用素土桩挤密法，当用于提高地基承载力为主时宜采用灰土桩挤密法。
　　素土桩和灰土桩挤密法具有原位处理、深层挤密和以土治土等特点，在现场无需大量的土方开挖，回填工作，适应较狭小的施工场地。并处理地基深度较大，对湿陷性黄土土层较厚的地基尤为适宜，且施工工期较短，费用较低。用于处理深厚湿陷性黄土、素填土地基时，具有较好的经济效益和社会效益，在我国西北和华北等地区得到广泛应用。但是素土、灰土挤密桩对含水量较大和地下水水位较高的地基则不适应。
　　4 预浸水法
　　预浸水法的基本原理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的浸水，使土体预先产生自重湿陷，以消除全部黄土层的自重湿陷和深层土的非自重湿陷。预浸水法可以消除土层的自重湿陷性，具有费用很低，处理范围广，处理深度大，简单、易操作等优点，但存在施工期较长的问题，多达1-3年之久，尤其是渠道工程，线长量大，解决水源有一定的困难。因此，预浸水法适用于开阔且水源充足的场地。
　　5 压浆法
　　压浆法是将流动或半流动的工程材料以适当的方法送到地基土层或岩层中去，从而改变土层或岩层某一部分的物理、化学性能使之满足工程要求的一种方法。压浆法具有效果显著、技术先进、设备简单、施工方便、不影响正常交通等优点。但其费用也较高。因此，对于高要求的大型工程选用较为适宜。
　　6 复合地基法
　　（1）粉喷桩法：粉喷桩是利用粉体喷射搅拌机械在钻孔过程中，用压缩空气将粉体加固料以雾状喷入被加固的土中，凭借特别的钻头叶片的旋转，使加固料与原位土就地强制搅拌混合，加固料吸水后进行一系列的物理化学反应，使土硬结，形成整体性强，水温性好和足够强度的桩体。粉喷桩具有加固工艺合理，施工简单，技术可靠，成本较低，进度快，无振动，无噪音，工期短，占地面积小，对环境无污染，对周围建筑物无影响，加固效果优良等优点，但在施工中一定要控制成桩的质量，否则成桩很难均匀，达不到应有的效果。
　　（2）CFG桩：即水泥粉煤灰碎石桩，是在碎石桩基础上加一些石屑、粉煤灰和少量水泥拌和制成的一种具有一定粘结强度的桩，也称低标号混凝土桩。
　　（3）DDC法：即深孔重夯法，此法实际是挤密法在施工工艺上的革新，它是先用重锤冲孔，再向孔内填料，然后以重锤在孔内进行夯击，使填料向孔周侧向挤压以达到加固地基的目的。其优点是材料来源广泛，造价低，桩径粗，摩擦系数大，承载力高。但它是一种比较新型的方法，很多方面还有待完善。
　　（4）NHC法：此法也是一种新兴的方法。其基本原理是以水玻璃（NaZsiO3）为主剂，以碳酸盐类为促凝剂组成的浆液，通过注浆泵分浆器在注浆管顶端的三通处混合，再经由注浆管、花管注入地基土中，充填土中的孔隙，达到快速胶凝，消除黄土的湿陷性，提高地基的承载力。此法可以降低地基处理的工程造价，减小附加下沉，适用于湿陷性黄土的地基加固处理，以及地下构筑物的防水堵漏工程。
　　7结语
　　湿陷性黄土地基处理的目的是在改造土的性质，减少土的渗水性、压缩性，部分或全部消除它的湿陷性，控制湿陷事故的发生。湿陷性黄土地基处理的方法很多，在不同的地区，应根据不同的地基土质和不同的结构物，对地基处理选用不同的处理方法。但不管采用哪种方法，经济又能消除黄土湿陷性是最终的目的。
　　参考文献：
　　[1]湿陷性黄土地区建筑规范（GB50025- 2004），北京：中国建筑工业出版社.2004.
　　[2]陈希析.土力学地基基础[M] .清华人学出版社1998
　　[3]钱鸿.王继唐.湿陷性黄土地基.中国建筑工业出版社.
　　[4]GB 50007-2002，建筑地基基础设计规范[S].
　　[5]GBJ25-90，湿陷性黄土地区建筑规范[S].

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