伊犁某干旱湿陷性黄土区--中国期刊网

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伊犁某干旱湿陷性黄土区

发表时间：2020/9/27 来源：《基层建设》2020年第17期作者：胡涛

[导读] 摘要：伊犁干旱湿陷性黄土区地处偏远，年降水量少，土体含水量低，一般在3%～5%之间，在现行规范的能级下直接进行强夯，影响深度比较小，通常需要进行增湿处理。

        高能级强夯试验段对比试验研究；新疆建筑设计研究院有限公司
        摘要：伊犁干旱湿陷性黄土区地处偏远，年降水量少，土体含水量低，一般在3%～5%之间，在现行规范的能级下直接进行强夯，影响深度比较小，通常需要进行增湿处理。但施工现场距离水源地远，强夯增湿成本高，施工困难成为制约干旱湿陷黄土区强夯施工的主要因素。而高能级强夯却恰恰在该地区解决了这一难题，本文以高能级强夯直接处理低含水量湿陷性黄土的施工工艺为研究对象，通过试验段强夯前后土工试验结果对比研究表明，在干旱缺水、强夯增湿施工困难的地区，高能级直接强夯法可改善土的性质和结构，减小土的压缩，并消除其湿陷性。
        关键词：伊犁干旱区；湿陷性黄土；高能级强夯；试验对比
        1 前言
        伊犁干旱湿陷性黄土区土体比较干燥，含水量很低，一般处于3%～5%之间，未经扰动的土体干强度一般较高；在一般能级下直接进行强夯处理，效果不佳，影响深度较小，还需要进行增湿处理。采用强夯法处理湿陷性黄土地基，目前在伊犁地区已有很多成功案例，而直接采用高能级强夯法处理低含水量湿陷性黄土地基，目前仍缺乏经验及相关数据资料。根据《湿陷性黄土地区建筑规范》（GB50025-2018）规定，采用强夯法处理湿陷性黄土地基，土的天然含水量宜低于塑限含水量的1%～3%，在拟夯实的土层内，当土的天然含水量低于10%时，宜对其增湿至接近最优含水量。但对土层进行增湿处理不仅成本高、工期长、施工过程难以控制，而且在干旱缺水地区还面临取水困难等问题。因此，为探求伊犁干旱湿陷性黄土区直接进行高能级强夯地基处理效果、施工工艺、强夯设计参数，在本工程试验段试夯基础上，开挖探井取样开展试夯前后试验对比研究，以期待探索出一条适合伊犁干旱湿陷性黄土区地基处理的施工工艺，为类似地区工程提供参考和借鉴。
        2 工程概况
        本工程地处伊犁干旱湿陷性黄土区，属天山褶皱带内的中、新生代山间凹陷，具有楔形和三山夹两谷的特征，山前冲-洪积扇规模较小，黄土分布广泛，形成冲沟下切严重的地貌景观，该区黄土呈条带状分布，主要分布于低山丘陵区、山麓斜坡、河流阶地及沙漠边缘。该区湿陷性黄土层，具有自重或非自重湿陷性，湿陷性中等-强烈，湿陷等级Ⅱ-Ⅲ级，由于工程设计的需要，开展了强夯试验段对比研究，在试验段内共布设2个试夯区，分别在试夯前后开挖探坑取土样进行室内土工试验。
        2.1试夯区概况
        为了试验高能级强夯在伊犁干旱湿陷性黄土区的适宜性，了解高能级直接强夯法消除湿陷性黄土的深度及地基土经处理的改善效果，本工程试验段在有代表性的位置共布设两个试夯区，1#试夯区和2#试夯区，面积均为20×20m，即不小于400㎡，1#试夯区湿陷性土层厚4-5m采用5000kN•m夯击能，影响深度≥5m；2#试夯区湿陷性土层厚7m，采用7000kN•m夯击能，影响深度≥7m；不同夯击能处理不同厚度湿陷性土层时，均要求消除土层内土样的湿陷性，即湿陷系数≤0.015。要求在试夯区夯前原状土取样测定土体含水率、干密度、湿陷系数等物理力学指标，夯后取夯实样进行检测，从而进行试验对比研究。
        2.2试夯区地质条件
        根据勘察报告等资料：该工程湿陷性土大部分为第四系上更新统-全新统冲洪积（Q3-4al+pl）的低液限粉土、含砂低液限粉土，少部分为粉土质砂，属次生黄土，多分布于各冲沟沟底及两岸斜坡上；沟底厚度10-20m，两岸斜坡厚度5-10m，少部分为第四系上更新统风积（Q3eol）的低液限粉土、含砂低液限粉土，少部分为粉土质砂，属原生黄土，多分布于坡顶，厚度0-20m不等。地表向深部，湿陷系数呈逐渐变小的趋势，由强湿陷性土逐渐变为中等湿陷、轻微湿陷、非湿陷土层。湿陷性为中等-强烈，土体含水量在3-5%，塑限12-16%，其含水率基本上小于塑限，孔隙比＞0.8，压缩系数0.045-0.370MPa-1，湿陷系数基本上均＞0.015。
        3试验段施工参数及施工程序
        本次试验段两试夯区均的强夯机均采用YTHQ450型，夯锤36.0t，夯击能5000-7000kN•m，点夯2遍，每遍8-12击，满夯一遍，每遍3-5击，点夯按正方形布置，夯点中心距5.0m，第二遍点夯布置于第一遍点夯夯点之间。满夯夯机时点与点之间锤印搭接四分之一，试验段试夯施工参数间表1：
        表1

        试验段试夯施工程序：清理整平场地→标出第一遍夯点位置并测量场地标高→夯前探井取样→第一遍主夯→平整场地→进行标高复测→第二遍主夯→平整场地→进行第二遍夯标高复测→满夯→平整场地→标高复测→夯后探井取样。
        试验段2个试夯区夯击完成后间歇7-14天进行夯后土样取样及土样物理力学指标（干密度、湿陷系数）检测。夯后探井取样试夯区布置探坑不少于3个，三角形布置，各探坑间距10m左右，探坑必需布置在强夯夯点之外，尽量与夯前检测点位置相同。
        4 试验段对比试验研究
        试验段在试夯前后分别对1#、2#试夯区探井取土样，每个探坑取样深度为整个湿陷土层，沿垂直方向每隔1.0m取原状样或夯实样1组，分别通过室内土工试验测定土样的含水率、干密度、湿陷系数，然后将相同深度内土样物理力学性质进行夯前夯后对比，以检测试验段强夯处理效果，本次主要针对土体干密度和湿陷系数进行研究。
        4.1 5000kN•m试夯前后物理力学性质对比
        表2

        整理和分析试验结果，绘制5000kN•m强夯处理前后地基土物理力学性质对比曲线（分别见图1、图2）。

        图1                                                    图2
        4.2 7000kN•m试夯前后物理力学性质对比
        表3

        整理和分析试验结果，绘制7000kN•m强夯处理前后地基土物理力学性质对比曲线（分别见图3、图4）。

        图3

        图4
        4.3 试验段数据对比分析
        由图1、图2可以看出，试验段1#试夯区土体含水率在3.5%-5.5%范围内，未对其增湿，直接经过5000kN•m强夯处理，地基土体在5.0m深度范围内，干密度提高百分率为12.9%，湿陷系数较夯前有大幅降低，且均小于0.015，5.0m深度范围内湿陷性全部消除。
        由图3、图4可以看出，试验段2#试夯区土体含水率在3.5%-5.5%范围内，未对其增湿，直接经过7000kN•m强夯处理，地基土体在7.0m深度范围内，干密度提高百分率为14.1%，湿陷系数较夯前有大幅降低，且均小于0.015，7.0m深度范围内湿陷性全部消除。
        通过对试验段两试夯区试验结果的对比分析和研究，得出在伊犁干旱湿陷性黄土区，在不进行地基土增湿处理而直接采用5000kN•m以上的高能级强夯，消除湿陷性的深度可达5.0m以上，从而达到了强夯处理目的。因此，今后对于特定地区的工程，可以根据具体情况通过试验段试验研究来确定强夯施工参数和处理效果。
        5 结语
        1）采用强夯法处理湿陷性黄土地基，应先在场地内选择有代表性的区域进行试夯或试验段施工，以确定其适用性和施工参数。
        2）通过试验段强夯前后土工试验结果对比研究表明，在干旱缺水、强夯增湿施工困难的湿陷性黄土区，高能级直接强夯法可改善土的性质和结构，减小土的压缩，并消除其湿陷性。
        3）高能级直接强夯法可有效消除土体湿陷性；通过这一试验，探索出一条适宜于伊犁干旱湿陷性黄土区高能级强夯地基处理的施工工艺，可以为类似工程的地基处理提供借鉴。
        参考文献：
        [1] GB50025-2018，湿陷性黄土地区建筑规范，中国建筑工业出版社，2018.
        [2] GB/T50123-2019，土工试验方法标准，中国计划出版社，2019.
        [3] 专利201310048882.4，超高能级直接强夯进行低含水量湿陷性黄土处理工艺，山西机械化建设集团公司，2013.
        [4] 何淑军.西北湿陷干旱湿陷性黄土区增湿高能级强夯试验研究.中化岩土工程股份有限公司，2011.
        [5] 张继文.超高能级强夯法加固湿陷性黄土地基的试验研究.工程勘察，2010.
        [6] 王铁宏.对高能级强夯技术发展的全面与辨证思考.建筑结构，2009.