湿陷性黄土湿陷特性及地基处理方法 杜杨

发表时间:2021/2/4   来源:《电力设备》2020年第30期   作者:杜杨 李进豪 杨立
[导读] 摘要:伴随着时代的不断进步与社会经济的高速发展,推动我国建筑工程建设规模不断扩大。
        (中国能源建设集团陕西省电力设计院有限公司  陕西西安  710054)
        摘要:伴随着时代的不断进步与社会经济的高速发展,推动我国建筑工程建设规模不断扩大。地基是建筑物的基础工程,直接影响着建筑的安全质量,维护建筑的稳定性,则必须做好地基处理工作。据调查了解,国内湿陷性黄土分布极为广泛,这种土壤地质松软,颗粒较大,承受能力弱,如果不予以有效处理,比如会影响建筑地基的稳定性。对此,必须按照标准要求,全面优化湿陷性黄土地基的处理方法。
        关键词:湿陷性黄土地基;处理方法
        引言
        近年来,随着我国交通运输业的快速发展,公路工程项目随之增多,其中又以高速公路居多。由于高速公路具有延长线的特点,从而使得施工中常常遇到一些不良地质,如湿陷性黄土等。湿陷性黄土地基的承载力相对较低,无法满足公路工程的施工技术要求,为此,需要采取合理可行的技术措施,对湿陷性黄土地基进行处理。
        1湿陷性黄土概述
        1.1湿陷性黄土的分类
        湿陷黄土地主要是指黄土壤遭到水侵袭之后,构造很容易改变,从而下陷变形的特别土质,和非湿陷黄土壤的差别是受到水侵袭之后的土壤下陷数量,使用δs显示。当δs等于超过0.015的时候,意味着黄土地很容易被水侵袭发生形状变化,属于湿陷黄土壤。同时湿陷黄土壤按照本身的压力数值又可以分成自重性湿陷黄土壤和非自重性湿陷黄土壤。第一,自重性湿陷黄土壤,实际上在没有外部力量的影响下,受到水的侵蚀影响,也会在本身土壤重力作用下,发生湿陷情况,这种黄土壤本质松软。第二,非自重性湿陷黄土壤,没有外力影响的情况下,不会因为水侵蚀出现下沉改变,只有受到外力才会出现一些湿陷情况。另外还有一些湿陷黄土壤,存在时间较长,经历很多次湿陷已经没有湿陷特征。
        1.2湿陷性黄土的工程特性
        湿陷性黄土是一种特殊性质的土,具有土颗粒较均匀、孔隙发育、结构疏松、压缩性较低、强度较高、透水性强、抗水性弱、塑性较弱等物理特征。土颗粒较均匀、孔隙发育、结构疏松三大特征直接决定了湿陷性黄土透水性强的性质,也就说黄土地基的吸水能力较强,这会影响黄土地基的稳定性;压缩性较低、强度较高的特点导致普通机械压实的地基处理方法无法达到理想压实效果,增加了压实成本;抗水性弱的特点,使得湿陷性黄土在吸水后,强度急剧下降,原始结构会被破坏,发生湿陷变形。
        1.3处理方案选用原则
        为消除湿陷性黄土地基的危害性,应根据道路地基的具体情况进行正确判断,在满足构筑物设计要求的原则下选择最优的处理方案。(1)因地制宜,综合考虑。根据施工结构需求和地段特点设计专项方案,综合考虑各种影响因素,采取科学合理的处理方法。(2)技术安全可靠。采用的技术方法应满足施工设计要求,处理的技术手段施工简便、效果好,确保技术处理后的地基在使用周期内具有足够的稳定性。(3)采用重锤对桩孔内部灰土进行处理,并保证下部未处理的湿陷性黄土层剩余湿陷量较小,满足《湿陷性黄土地区建筑规范》(GB50025—2004)设计规范标准。
        2湿陷性黄土对工程的影响
        湿陷黄土属于较大缝隙土,拥有中高压缩特性。在自然含水的情况下受到负载压力就会出现压缩形状改变。这种压缩形状改变的基座压力和超过地基土壤的允许承载能力差距很小,上面构造受到合理的强化就会让其允许形状变化大于地基土壤的压缩形状变化。因此一般情况下压缩形状变化不会给建筑的安全正常利用带来影响。而湿陷黄土壤受到水浸入的时候,相应承受能力会快速下降,导致地基下陷,出现湿陷事件,这种湿陷事件经常会给建筑正常应用带来较大的威胁和损害,轻微的影响是建筑出现裂缝和下陷,严重的影响是直接让建筑失去稳定一直到彻底损坏。在湿陷黄土区域比较常见的地质危险主要包括:黄土层的湿陷特性、地基的承受能力、地基的可以压缩特性、边坡的平稳特性等。

而且发生地质危险没有任何预兆,会导致建筑部分或者不匀称损坏,严重影响其的正常投用。因此在湿陷黄土区域需要使用相应的技术举措处置地基。通过处置湿陷黄土层地基,达到除掉或者降低湿陷黄土层地基的湿陷特性,提升承受能力的效果,从而最大程度预防和避开因为地基湿陷事件导致的伤害,最终确保建筑的安全日常应用。
        3湿陷性黄土地基的处理方法
        3.1科学设计施工方案
        结合湿陷性黄土层的结构特征设计地基施工方案,为施工作业提供最科学的参考,则必须做好三方面的工作:(1)做好路基混凝土结构基层处理工作,着重优化基层施工工艺,控制好地基混凝土结构层内部的白灰含量,提高白灰集料的压实度,依次按照标准工序进行施工。最后,要做好地基混凝土结构基层的整形碾压工作。(2)做好黄土地基排水处理作业。在此环节,需要为地基两侧设置排水沟、线外涵洞、平台排水渠和急流槽,这样方能确保施工用水和雨水得以顺畅排出,维护地基的稳固性。其次,为了进一步提高地基排水效果,适宜选用预制混凝土,这样能够使排水结构更光洁,以此优化泄洪能力。(3)做好地基保护工作。延长建筑地基使用寿命,提高地基的稳定性,必须综合考虑雨水风雪对地基的侵蚀因素,科学采取护坡措施,通过栽种绿草与其他植被以降低雨水冲刷对黄土地基的负面影响,同时,要合理设置C20片石混凝土挡墙、空心六棱块防护、C25预制混凝土拱型骨架和六棱块以加强地基保护效果。
        3.2换填法
        该法适用于湿陷性黄土厚度小、地形复杂、施工较困难、回填材料易取得的情况,用挖土机直接将原来的湿陷性黄土挖去,用强度较大、性能相对稳定、压缩性低的砾石、碎石、矿渣、灰土、素土、煤渣等易得材料分层压实充填,提高地基的密实度。如文献《灰土换填法在湿陷性黄土地基处理中的应用》所述,在太行山中段,修建山上水池的工程中,由于地基表层黄土大部分具有湿陷性,作者利用灰土作为回填材料对原地基进行换填,实践证明,采用灰土换填法,经济可行。
        3.3挤密加固法
        这种处理方法需要在黄土饱和度不超过65%、厚度在5、15m时使用,采用人力或机械等方法对土层进行成孔处理,再对挤密桩填以含水量较好的灰土或素土,填筑完成后在进行夯实加固处理。这种加固方法施工简单、成本低、效果好,可以提高地基的抗水抗渗性,防止地基产生不均匀沉降,节省了经济成本,可以达到能量高、挤密强度、效果好的地基要求。
        3.4强夯法
        该法适用于饱和度≦60%的黄土地基,可处理基础下3-9m的湿陷性土层。主要是利用强夯机的重锤从高处自由下落产生的巨大重力势能对黄土地基进行动力夯击,使地基达到密实效果。该法操作简单、方便、经济成本较低且对地基的压实效果明显。如文献《强夯法在高速公路路基中的应用》所述,针对某高速公路,基于地基主要是湿陷性黄土,固结性较差、承载能力低的特点,作者选取试验段,采用了强夯法处理地基,最终经检验评估证明,压实效果良好,路用性能优良。
        结语
        总之虽然挑选地基处置方案是一个技术方面的难题,但是也是一个包含很多目的和受到很多不明确因素限制的整体策略问题,和施工地质条件、工程价格、周边环境情况,工程时间,构造种类等因素紧密联系。但是很难让所有目的都获得最优实现,这是不符合实际的,需要大量土木工程人员和规划人员思考各个策略目的的相对关键性,和各种地基处置方法对各种目的的满足程度,通过多方整体评论,最终获得一个整体上比较优秀的方案。
        参考文献
        [1]赵鹏.湿陷性黄土地基处理方法研究.建材与装饰,2019(46).
        [2]边江,张创.湿陷性黄土地基湿陷机理及地基处理方法探讨.湖北农机化,2019(13).
        [3]翁丽蓉.灰土换填法在湿陷性黄土地基处理中的应用.铁道建筑,2020(14).
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