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淺析濕陷性黃土的工程特性及地基處理

2014-10-21 20:04賈學(xué)智文瑞
關(guān)鍵詞:陷性壓縮性墊層

賈學(xué)智 文瑞

【摘要】我國領(lǐng)土地域遼闊,由山區(qū)到平原分布著多種區(qū)域性特殊土。在實(shí)際工程中濕陷性黃土地基對(duì)工程產(chǎn)生了不利影響,由于不同的地理環(huán)境、氣候條件、歷史成因、物質(zhì)成分和次生變化等原因,濕陷性黃土工程有著自己的特性和地基處理方法,所以在具體的濕陷性黃土地基處理中,應(yīng)根據(jù)建筑場地的濕陷性類別、濕陷等級(jí)、地區(qū)特點(diǎn)、建筑物特點(diǎn)等進(jìn)行綜合考慮。

【關(guān)鍵詞】濕陷性黃土;工程特性;地基處理

引言

濕陷性黃土屬于一種特殊土,其特殊性主要表現(xiàn)在它的結(jié)構(gòu)性、欠固結(jié)性和濕陷性三個(gè)方面,其中最主要的特性就在于黃土的濕陷性,表現(xiàn)在該類土具有較大的孔隙率和較小的干密度,在天然濕度下其壓縮性較低,強(qiáng)度較高,但遇水浸濕時(shí),土的強(qiáng)度顯著降低,在自重壓力或基底附加壓力作用下會(huì)產(chǎn)生濕陷變形,是一種下沉量大、下沉速度快的失穩(wěn)性變形,就會(huì)影響到整個(gè)建設(shè)工程的質(zhì)量,甚至帶來相當(dāng)大的安全危害。 因此,我們必須重視濕陷性黃土工程特性,熟練的掌握施工技術(shù),做好地基處理,為整個(gè)建設(shè)工程質(zhì)量提供有利條件。

1、濕陷性黃土的工程特性

1.1濕陷性黃土的程度劃分。為了確認(rèn)黃土是否具有濕陷性和濕陷性的強(qiáng)弱程度,就要通過室內(nèi)壓縮試驗(yàn)測(cè)定黃土的濕陷系數(shù)。當(dāng)濕陷系數(shù)大于等于0.015時(shí),就判定為濕陷性黃土,相反的若濕陷系數(shù)小于0.015就為非濕陷性黃土。同時(shí)根據(jù)濕陷系數(shù)可以將濕陷性黃土劃分為三類,當(dāng)濕陷系數(shù)小于0.03時(shí)為輕微濕陷性,當(dāng)在0.03和0.07之間時(shí)就是中度濕陷性,當(dāng)大于0.07時(shí)就為嚴(yán)重濕陷性黃土,在這樣的地區(qū)進(jìn)行工程建設(shè)時(shí)就要特別注意。

1.2濕陷性黃土在物理力學(xué)性能上表現(xiàn)的狀態(tài)。濕陷性黃土的力學(xué)性能主要表現(xiàn)為顆粒組成、界限含水率、比重及孔隙比、含水率和飽和度、壓縮性和滲透性幾個(gè)方面。濕陷性黃土的顆粒主要由粉粒、沙粒和黏粒組成;其液性指數(shù)一般都在零上下擺動(dòng),因此多數(shù)的濕陷性黃土都處于堅(jiān)硬和硬塑的狀態(tài);在比重和孔隙比方面,濕陷性的趨勢(shì)主要由西北向東南逐漸增加,孔隙比一般較高;濕陷性黃土的飽和度一般在40%到50%之間,如果飽和度接近80%,那么濕陷性也基本不存在了,濕陷性黃土的含水量較低,而且在其他條件不變的情況下,含水率越低相對(duì)的濕陷性越強(qiáng);在壓縮性方面,濕陷性黃土自身的壓縮性較低,在遇水的情況下壓縮性有所提高。

1.3濕陷性黃土在濕陷性上可分為自重濕陷性黃土和非自重濕陷性黃土。非自重濕陷性黃土是指在土的自重壓力作用下受水浸濕而不發(fā)生濕陷的;自重濕陷性黃土是指在土的自重壓力作用下受水浸濕而發(fā)生濕陷的。

2、濕陷性黃土的危害

在濕陷性黃土廣泛分布的地區(qū),工程建設(shè)經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)不同程度的問題,進(jìn)而導(dǎo)致工程建設(shè)困難和建設(shè)成本增加,主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:(1)工程建設(shè)前期,必須對(duì)該地區(qū)進(jìn)行詳盡的勘察,這樣就需要增加室內(nèi)土工濕陷性試驗(yàn)次數(shù),以便得出最新的濕陷性系數(shù)、濕陷等級(jí)等詳細(xì)的資料,為工程人員設(shè)計(jì)施工提供準(zhǔn)確的依據(jù)。在具體的設(shè)計(jì)中,也要對(duì)濕陷性黃土地基的相關(guān)問題進(jìn)行深入的設(shè)計(jì),這在無形中也增加了工作量,降低了工作效率, 提高了工程造價(jià);(2)在建筑工程完工后,倘若之前對(duì)黃土的濕陷性考慮不周,建筑工程就會(huì)因地下水位的變化、污水的集中排放導(dǎo)致滲漏等問題,就會(huì)在一定程度上導(dǎo)致土體結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞。在這樣的情況下,就會(huì)使建筑物出現(xiàn)安全隱患,嚴(yán)重的甚至拆除重建,造成巨大的損失。

3、淺析濕陷性黃土工程地基處理

在我國西北、華北地區(qū)的工程建設(shè)中,濕陷性黃土廣泛分布在陜北、關(guān)中和甘肅、山西等地區(qū)。在濕陷性黃土地區(qū),為消除或減輕土體的濕陷變形對(duì)建筑物帶來的危害,時(shí)常需要進(jìn)行地基處理,其主要目的在于破壞濕陷性黃土的大孔結(jié)構(gòu),以便使全部或部分土體消除地基的濕陷性,從根本上避免或削弱濕陷現(xiàn)象的發(fā)生,提高地基的承載能力。常用的濕陷性黃土地基處理方法有:強(qiáng)夯法、墊層法、擠密樁法、預(yù)浸水法等。

3.1采用表層夯實(shí)法及強(qiáng)夯法處理地基問題。表層夯實(shí)法也叫做重錘表層夯實(shí)法,主要適用于飽和度小于等于60%的濕陷性黃土地基。在利用重錘夯實(shí)過后,黃土的性能得到改善,平均密度增大,壓縮性降低,最終使得黃土的承載力大大提高。強(qiáng)夯法地基處理就是通過起重機(jī)將一定重量夯錘吊到高處,在指定位置上自由下落給予地基很大的沖擊和震動(dòng),將濕陷性黃土土體強(qiáng)力夯實(shí),壓縮黃土土中的孔隙,使黃土土體局部液化,達(dá)到增大壓實(shí)度,降低濕陷性黃土的壓縮性,進(jìn)而消減黃土的濕陷性,提高濕陷性黃土地基的強(qiáng)度。強(qiáng)夯的過程實(shí)際上是瞬時(shí)對(duì)地基施加了一個(gè)巨大的沖擊力量,使黃土土體發(fā)生一系列的物理變化,主要的作用結(jié)果是使一定范圍內(nèi)的孔隙擠密、地基強(qiáng)度提高。

3.2采用墊層法處理地基問題。墊層法是現(xiàn)在工程建設(shè)使用的主要方法,指的是將地基下的濕陷性黃土部分或者全部進(jìn)行挖除,然后用素土或灰土分層夯實(shí)作成墊層,用來消除地基的部分或全部濕陷量,可以適當(dāng)減少地基的壓縮變形,增強(qiáng)地基的承載力。墊層的設(shè)計(jì)是采取這一方法的關(guān)鍵,它既要滿足建筑物對(duì)地基的要求,同時(shí)也要考慮到經(jīng)濟(jì)因素。所以在使用這一方法時(shí)我們要注意以下的幾個(gè)問題。(1)在選擇使用墊層法處理地基問題時(shí),注意實(shí)際的地質(zhì)水文環(huán)境,地下水位不能上升的自重濕陷性黃土地,對(duì)那些防水要求高,容易受到侵濕的建筑物,為消除地基的全部濕陷量,最好的選擇進(jìn)行整體的墊層處理。(2)在采用局部墊層法時(shí),考慮到防水、隔水的作用,有防滲要求的的建筑物和容易受到侵濕的建筑物,不能采用局部黃土墊層處理地基。因?yàn)榫植繅|層的處理寬度比地基的寬度小,在地基處理過后也容易產(chǎn)生漏水現(xiàn)象,引起未處理的濕陷性黃土濕陷化,致使建筑物存在安全隱患。

3.3采用擠密樁法處理地基問題。擠密樁法是處理大厚度濕陷性黃土地基的常用方法,加固深度可達(dá)10~15m,適用于地下水位以上的濕陷性黃土地基。擠密樁法是利用沉管、爆破、沖擊、夯擴(kuò)等方法在濕陷性黃土地基中擠密填料孔,再用素土、灰土,必要時(shí)采用高強(qiáng)水泥土,分層回填夯實(shí)以加固濕陷性黃土地基,提高其強(qiáng)度,減少其濕陷性和壓縮性。在具體的工程中,按照設(shè)計(jì)方案精確的布置樁孔并成孔,通過將素土或灰土分層填入樁孔內(nèi),并進(jìn)一步的進(jìn)行夯實(shí),實(shí)現(xiàn)處理好地基問題的目的。通過成孔或樁體夯實(shí)過程中的橫向擠壓作用,使樁間土得以擠密,從而形成復(fù)合地基,上部荷載通過它往下傳遞時(shí)應(yīng)力要擴(kuò)散,而且比天然地基擴(kuò)散的更快,在加固深度以下,附加應(yīng)力將大大減小。但是我們要注意一點(diǎn),不能使用粗顆粒的砂、石或其它透水性材料填入樁孔內(nèi)。實(shí)踐證明:擠密樁法對(duì)土的含水量要求較高,含水率過高或過低,擠密效果都不佳。

結(jié)語

綜上所述,由于濕陷性黃土不良的工程特性,給黃土地區(qū)的工程建設(shè)帶來了諸多安全隱患,在工程實(shí)踐中要綜合考慮建筑場地的濕陷性類別、濕陷等級(jí)以及土體厚度等因素,并盡可能的因地制宜和就地取材,選用安全經(jīng)濟(jì)與具體工程需要相適應(yīng)的地基處理方法。

參考文獻(xiàn)

[1]羅宇生.濕陷性黃土的工程特性.陜西建筑,2011,(3).

[2]濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范(GB50025-2004).北京:中國建筑工業(yè)出版社.2004.

[3]建筑地基處理技術(shù)規(guī)范(JGJ79—2012).北京:中國建筑工業(yè)出版社.2012.

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