楊樹

摘要：由于黃土地基具有濕陷的特點(diǎn)，在進(jìn)行橋涵結(jié)構(gòu)建設(shè)時(shí)會(huì)遭受濕陷帶來的危害。因此，在濕陷性黃土地區(qū)進(jìn)行橋涵設(shè)計(jì)時(shí)，不僅要考慮通常的設(shè)計(jì)規(guī)范，而且還應(yīng)針對(duì)黃土的濕陷特點(diǎn)采取措施進(jìn)行處理，筆者結(jié)合多年的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)濕陷性黃土地區(qū)的橋涵設(shè)計(jì)進(jìn)行了分析，希望對(duì)讀者有一定的借鑒參考作用。

關(guān)鍵詞：濕陷性黃土地區(qū) 橋涵設(shè)計(jì) 黃土地基

天然黃土在水的浸濕作用下，其本身受到的自重應(yīng)力或者附加應(yīng)力會(huì)使土本身的結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞，隨即產(chǎn)生明顯的濕陷變形。在水的浸濕作用下，黃土在應(yīng)力作用下產(chǎn)生濕陷變形，根據(jù)所受到的原始應(yīng)力條件的不同，可分為自重濕陷性土（僅在自重應(yīng)力作用下）和非自重濕陷性土（在自重應(yīng)力和附加壓力共同作用下）。普通存在的是非濕陷性黃土，對(duì)工程建筑的意義較大。

1 黃土濕陷變形機(jī)理

目前研究普遍認(rèn)為的較合理的黃土濕陷變形機(jī)理為：黃土在雨水浸濕時(shí)，其本身的膠結(jié)物質(zhì)在經(jīng)過一系列的物理或化學(xué)反應(yīng)后，會(huì)產(chǎn)生變化，這種變化會(huì)導(dǎo)致黃土在浸濕之后土體強(qiáng)度大幅減小，這是黃土產(chǎn)生濕陷的原因，黃土產(chǎn)生濕陷還應(yīng)具備另一個(gè)條件，黃土中存在的空隙大小應(yīng)大于周圍顆粒的大小，這是種架空結(jié)構(gòu)。黃土的濕陷特點(diǎn)會(huì)使建設(shè)于其上的橋涵結(jié)構(gòu)物帶來一定程度的危害，如大變形下沉、不均勻沉降引起的傾斜以及拆裂等，這些危害都將影響橋涵結(jié)構(gòu)物的安全使用。因此，橋涵結(jié)構(gòu)在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，除了遵守相關(guān)的設(shè)計(jì)規(guī)范外，還應(yīng)重點(diǎn)針對(duì)黃土濕陷的特點(diǎn)認(rèn)真考慮措施予以處理。

2 濕陷性黃土地區(qū)橋涵的勘察和橋型方案的選擇

2.1 橋位重點(diǎn)位置的地質(zhì)勘察

①采用專業(yè)儀器勘察黃土地層的年代、成因、土質(zhì)成分、性質(zhì)、膠結(jié)物的組成、黃土濕陷部分的厚度以及濕陷系數(shù)等。

②勘察了解橋位重點(diǎn)位置處是否存在不良地質(zhì)現(xiàn)象，包括沖蝕、崩塌、滑坡、陷穴等，并分析這些地質(zhì)現(xiàn)象產(chǎn)生的原因和對(duì)橋涵可能帶來的危害，才考慮相應(yīng)措施予以處理。

③勘察了解重點(diǎn)橋位處沖溝的形狀、發(fā)育程度以及坡度的變化位置，還應(yīng)了解溝頭的變化形狀和侵蝕情況，溝岸的穩(wěn)定程度以及未來可能的變化趨勢(shì)。

④勘察了解重點(diǎn)橋位一定范圍內(nèi)黃土地層的性質(zhì)、下臥層的巖石形狀、地質(zhì)的構(gòu)造狀況以及地形變化情況。

⑤勘察了解濕陷性黃土在重點(diǎn)橋位范圍內(nèi)所處的具體位置，分布的范圍大小和形成的原因，并且明確該濕陷性黃土的濕陷類型和濕陷等級(jí)。

⑥勘察了解重點(diǎn)橋位一定范圍內(nèi)存在的地下水的情況，包括地上水的埋深、深度隨時(shí)間的變化情況以及發(fā)育程度。

⑦收集調(diào)查其他建設(shè)于濕陷性黃土之上的橋涵結(jié)構(gòu)物的工程經(jīng)驗(yàn)，包括濕陷造成的橋涵結(jié)構(gòu)的破壞原因和防治黃土濕陷的具體措施。

2.2 橋型方案的選擇

對(duì)于橋型方案的選擇，當(dāng)黃土沖溝的溝岸穩(wěn)定性沒達(dá)到要求時(shí)，為了避免橋梁墩臺(tái)的整體穩(wěn)定性受到發(fā)育中的沖溝的影響，設(shè)計(jì)橋梁的長(zhǎng)度應(yīng)在符合要求的基礎(chǔ)上適當(dāng)加長(zhǎng)，留有一定的余地；在選擇橋梁形式時(shí)，盡量考慮對(duì)不均勻沉降適應(yīng)性較好的簡(jiǎn)支梁，并且預(yù)留一定的沉降空間，避免需用連續(xù)梁和懸臂梁，不得選用拱橋；橋涵涵洞的形式盡量選用鋼筋混凝土矩形涵或者蓋板涵，并且適當(dāng)加大預(yù)留的涵洞拱度；在布置橋梁的孔徑時(shí)，墩臺(tái)的位置應(yīng)避開陡坎一定距離，并且應(yīng)給墩臺(tái)預(yù)留足夠的襟邊，保證安全；不良的地質(zhì)現(xiàn)象如沖蝕、崩塌和滑坡等都可能對(duì)樁周的土體產(chǎn)生剝蝕作用，因此在設(shè)計(jì)樁基礎(chǔ)時(shí)，要考慮不良地質(zhì)的影響，對(duì)于被消弱的有效樁長(zhǎng)應(yīng)采取措施給以補(bǔ)足。

3 濕陷性黃土地基的處理

對(duì)于濕陷性黃土的危害，除了在構(gòu)造上采取措施之外，還可從提高地基承載力、降低土層壓縮性和減小水的滲透性等方面對(duì)地基進(jìn)行處理，消除地基以下部分或全部的濕陷性黃土，達(dá)到改善土層性質(zhì)的目的。濕陷性黃土地基的處理方法有以下幾種：

3.1 重錘夯實(shí)

重錘夯實(shí)就是根據(jù)計(jì)算將一定重量的重錘提高到一定的高度后，令其自由下落，通過這種方式的重復(fù)夯打，達(dá)到密實(shí)土層目的，從而改善了土層的物理性質(zhì)，提高了地基承載力，減小了黃土的濕陷性危害，降低了土的壓縮性。這種方法適用于位于地下水位以上的濕陷性黃土層，并且其飽和度應(yīng)小于0.6，對(duì)于厚度為1.5m的濕陷性黃土重錘夯實(shí)效果最為顯著。通過此種夯實(shí)的土層，其計(jì)算中的承載力可適當(dāng)加以提高，但不可超過原有承載力的30%。

3.2 土墊層或灰土墊層

當(dāng)處理較濕的地基時(shí)，可用土墊層法。對(duì)于含水量較大的地基，可以先將這部分土層挖出，放在特定的場(chǎng)地晾曬，使土的含水量達(dá)到最佳含水量，接著再進(jìn)行分層壓實(shí)或夯實(shí)。土墊層的干重度一般大于16N/。設(shè)置土墊層這種方法可以使基礎(chǔ)下一定深度的黃土層濕陷性降低，從而可以減弱黃土層的濕陷變形和滲透性，加強(qiáng)了地基的防水效果，土墊層的設(shè)置對(duì)其下未經(jīng)過處理的土層也有一定的防水作用?；覊|層的設(shè)置效果比土墊層顯著，原理相同。

3.3 預(yù)浸水

預(yù)浸水是在橋涵結(jié)構(gòu)物修建之前先使?jié)裣菪酝翆映浞纸瘢屍浒l(fā)生濕陷作用，在濕陷作用結(jié)束之后在修建橋涵結(jié)構(gòu)物，這種方法效果明顯，對(duì)地表數(shù)米以下的黃土層的濕陷性有很大的減弱作用。

3.4 其他處理方法

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，用于消除黃土的濕陷性危害的方法還有灰土擠密樁法、旋噴法以及堿液加固地基法等，這些地基處理方法都能有效的達(dá)到要求。（上接第101頁(yè)）4 橋涵的防排水設(shè)計(jì)

黃土要發(fā)生濕陷作用，水是引起這種作用的必要條件，因此在濕陷性黃土地區(qū)修建橋涵結(jié)構(gòu)物時(shí)，要做好放排水設(shè)計(jì)，避免或盡量減小這種濕陷作用產(chǎn)生的危害，保障橋涵結(jié)構(gòu)物的安全和使用。如果沒有進(jìn)行防排水措施或者防排水措施不夠完善，在雨水的長(zhǎng)期作用下，地基的濕陷作用會(huì)使橋涵結(jié)構(gòu)物產(chǎn)生一定程度的危害。因此，為了橋涵結(jié)構(gòu)物的長(zhǎng)久安全，必須重點(diǎn)考慮橋涵的放排水設(shè)計(jì)。

對(duì)于黃土地區(qū)橋涵，當(dāng)進(jìn)行防排水設(shè)計(jì)應(yīng)遵循迅速引離、分散逕流、降低流速、加固溝渠以及防止地表水積聚而下滲的設(shè)計(jì)原則，同時(shí)對(duì)于邊坡和施工坡還應(yīng)采取相應(yīng)的防沖和防滲措施。橋梁的橋面應(yīng)采用集中防水的方式，通過設(shè)置排水溝將集中起來的水排出橋梁場(chǎng)地；對(duì)于可能遭受雨水浸濕的橋涵地基，應(yīng)在溝床的表面鋪砌漿砌片，鋪砌的范圍應(yīng)大于同種類型的橋涵結(jié)構(gòu)，同時(shí)加大垂裙的深度；當(dāng)橋梁的選址位于發(fā)育中的黃土沖溝時(shí)，此情況應(yīng)特別注意，可以采取綜合防治的方式，通過將截水溝內(nèi)的水流改變方向，對(duì)坡面采取措施防治以及加強(qiáng)支擋結(jié)構(gòu)等科學(xué)合理的措施，達(dá)到防止黃土沖溝對(duì)溝岸的長(zhǎng)期侵蝕的目的，從而提高橋梁結(jié)構(gòu)的安全性能。

防排水設(shè)計(jì)時(shí)還應(yīng)考慮施工階段的防排水要求。施工中可根據(jù)需要修建永久性的防洪、防水溝，也可簡(jiǎn)單修建臨時(shí)性的；用水設(shè)施在保持一定距離的基礎(chǔ)上，還應(yīng)做好漏水措施，并盡量將其放置在地勢(shì)較低的地方；當(dāng)進(jìn)行地基處理或者較大的土方工程的施工時(shí)，應(yīng)盡量避開雨季，同時(shí)做好措施避免地表水進(jìn)入基礎(chǔ)的坑槽內(nèi)；當(dāng)無法一次性全部完成基礎(chǔ)工程時(shí)，應(yīng)在基礎(chǔ)上覆蓋大于50cm的土層加以保護(hù)，等到下次施工時(shí)在予以挖除；施工中設(shè)置沉降縫時(shí)，應(yīng)采用柔性材料對(duì)沉降縫進(jìn)行填塞密實(shí)，并且在沉降縫的周圍用不透水的土進(jìn)行封閉，嚴(yán)格防止漏水。

5 結(jié)語(yǔ)

在濕陷性黃土地區(qū)進(jìn)行橋涵結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)特別重視濕陷性黃土這種不良地質(zhì)的危害。在做好充分的工程勘察的基礎(chǔ)上，針對(duì)性的進(jìn)行橋型方案的選擇，同時(shí)應(yīng)采取措施對(duì)橋涵結(jié)構(gòu)物的地基進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚恚侠碛行У牡鼗幚矸椒?，能在很大程度上提供土的性質(zhì)，降低黃土濕陷性的危害，而且應(yīng)重視橋涵結(jié)構(gòu)的防排水設(shè)計(jì)，最終才能保證橋涵結(jié)構(gòu)物的長(zhǎng)久安全和使用。

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