濕陷性黃土地基處理

1、濕陷性黃土地基處理一、黃土的分布及特征黃土分布廣泛，在歐洲、北美、中亞等地均有分布面積達1300萬km2,占 地球面積2.5%以上。我國是黃土分布面積最大的國家，總面積約64萬km2。西 北、華北、山東、內蒙古及東北等地均有分布。黃河中游的陜、甘、寧及山西、 河南等省黃土面積廣、厚度大，屬黃土高原。黃土是以粉粒為主，含碳酸鹽，具有大孔隙，質地均一，無明顯層理而有 顯著垂直節(jié)理的黃色陸相沉積物。典型黃土具備以下特征：Q顏色為淡黃、褐黃和灰黃色。Q以粉土顆粒(0.0750.005 mm)為主，約占60%70%。Q含各種可溶鹽，主要富含碳酸鈣，含量達10%30%，對黃土顆粒有一定 的膠結作用，常以鈣

2、質結核的形式存在，又稱姜石。Q結構疏松，孔隙多且大，孔隙度達33%64%，有肉眼可見的大孔隙、蟲 孔、植物根孔等。Q無層理，居柱狀節(jié)理和垂直節(jié)理，天然條件下穩(wěn)定邊坡近直立。Q具有濕陷性。二、黃土的成因及分類黃土按成因分為原生黃土和次生黃土，一般認為不具層理的風成黃土為原生 黃土。原生黃土經過流水沖刷、搬運和重新沉積而形成的為次生黃土，具有層理， 并含有較多的砂礫和細礫。黃土一般分為濕陷性黃土、非濕陷性黃土。在一定壓力下受水浸濕，土結構 迅速破壞，并產生顯著附加下沉的黃土稱之為濕陷性黃土；在一定壓力下受水浸 濕，無顯著附加下沉的黃土稱之為非濕陷性黃土。濕陷性黃土又分為自重濕陷性 黃土、非自重濕陷

3、性黃土。由于各地區(qū)黃土形成時的自然條件差異較大，因此其 濕陷性也有較大差別，有些濕陷性黃土受水浸濕后的土的自重壓力下就產生濕陷， 而另一些黃土受水浸濕后只有在土的自重壓力和附加壓力共同作用下產生濕陷， 前者稱為自重濕陷性黃土，后者稱為非自重濕陷性黃土。一般將黃土開始濕陷時 的相應壓力稱為濕陷起始壓力，可看作黃土受水浸濕后的結構強度。當濕陷性黃 土實際所受壓力等于或大于土的濕陷起始壓力時，土就開始產生濕陷。反之，如 果小于這一壓力，則黃土只產生壓縮變形，而不發(fā)生濕陷變形。三、濕陷性黃土的工程性質濕陷性黃土是一種特殊性質的土，在一定的壓力下，下沉穩(wěn)定后，受水浸濕， 土結構迅速破壞，并產生顯著附加下

4、沉，故在潤陷性黃土場地上進行建設，應根 據(jù)建筑物的重要性、地基受水浸濕可能性的大小和在使用期間對不均勻沉降限制 的嚴格程度，采取以地基處理為主的綜合措施，防止地基濕陷對建筑產生危害。1、濕陷性黃土的顆粒組成我國濕陷性黃土的顆粒主要為粉土顆粒，占總重量約60%70%，而粉土顆 粒中又以0.005mm0.01mm的粗粉土顆粒為多，占總重約40.60%，小于0. 005mm 的粘土顆粒較少，占總重約14.28%，大于0. 01m的細砂顆粒占總重在5%以內， 基本上無大于0.25mm的中砂顆粒。我國濕潤陷性黃土的顆粒從西北向東南有逐 漸變細的規(guī)律。黃土是干旱或半干旱氣候條件下的沉積物，在生成初期，土中

5、水分不斷蒸發(fā)， 土孔隙中的毛細作用，使水分逐漸集聚到較粗顆粒的接觸點處。同時，細粉粒、 粘粒和一些水溶鹽類也不同程度的集聚到粗顆粒的接觸點形成膠結。粗粉粒和砂 粒在黃土結構中起骨架作用，由于在濕陷性黃土中砂粒含量很少，而且大部分砂 粒不能直接接觸，能直接接觸的大多為粗粉粒。細粉粒通常依附在較大顆粒表面， 特別是集聚在較大顆粒的接觸點處與膠體物質一起作為填充材料。粘粒以及土體 中所含的各種化學物質如鋁、鐵物質和一些無定型的鹽類等，多集聚在較大顆粒 的接觸點起膠結和半膠結作用，作為黃土骨架的砂粒和粗粉粒，在天然狀態(tài)下， 由于上述膠結物的凝聚結晶作用被牢固的粘結著，故使?jié)裣菪渣S土具有較高的強 度，而

6、遇水時，水對各種膠結物的軟化作用，土的強度突然下降便產生濕陷。2、濕陷性黃土的濕度和密度濕陷性黃土之所以在一定壓力下受水時產生顯著附加下沉，除上述在遇水時 顆粒接觸點處膠結物的軟化作用外，還在于土的欠壓密狀態(tài)，干旱氣候條件下， 無論是風積或是坡積和洪積的黃土層，其蒸發(fā)影響深度大于大氣降水的影響深度， 在其形成過程中，充分的壓力和適宜的濕度往往不能同時具備，導致土層的壓密 欠佳。接近地表2-3米的土層，受大氣降水的影響，一般具有適宜壓密的濕度， 但此時上覆土重很小，土層得不到充分的壓密，便形成了低濕度、高孔隙率的濕 陷性黃土。濕陷性黃土在天然狀態(tài)下保持低濕和高孔隙率是其產生濕陷的充分條 件。3、

7、濕陷性黃土的壓縮性壓縮性反映地基土在外荷載作用下產生壓縮變形的大小。對濕陷性黃土地基 而言，壓縮變形是指地基土在天然含水量條件下受外荷載作用時所產生的變形， 它不包括地基土受水浸濕后的濕陷變形。一般在中更新世末期和晚更新世早期形成的濕陷性黃土多為中等偏低，少量 為低壓縮性土；晚更新世末期和全新世黃土多為中等偏高，有的甚至為高壓縮性 土，新近堆積黃土的壓縮性多數(shù)較高。4、黃土的抗剪強度黃土的抗剪強度主要取決于土的含水量和密實程度。當含水量越低，密實程 度越高，則抗剪強度越大。當黃土的天然含水量低于塑限時，水分變化對強度影 響最大，隨含水量的增加，土的內摩擦角和黏聚力都降低較多，但當天然含水量 大

8、于塑限時，含水量對抗剪強度的影響減小，而超過飽和含水量時，抗剪強度變 化不大。當土的含水量相同，則密實程度越大，即土的干重度越大，抗剪強度越 大。在浸水過程中，黃土濕陷處于發(fā)展狀態(tài)，此時，土的抗剪強度降低最多，但 當黃土的濕陷壓密過程已基本結束，此時土的含水量雖然很高，但抗剪強度卻高 于濕陷過程。因此，濕陷性黃土處于地下水位變動帶時，其抗剪強度最低，而處 于地下水位以下的黃土，抗剪強度反而高些。四、濕陷性黃土地基的處理原則濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范(GB 50025-2004)對濕陷性黃土地區(qū)建筑物 的設計和施工按建筑物的類別及場地的濕陷類型、等級相應提出了不同的措施要 求。其中設計措施分為地基處

9、理措施、防水措施和結構措施。各類建筑物的設計 應根據(jù)建筑物的分類和場地土的濕陷類型、濕陷等級采取以地基處理為主的綜合 措施。地基處理措施主要用于改善土的物理學性質，減少或消除地基的濕陷變形； 防水措施和結構措施一般用于地基不處理或用于消除地基部分濕陷量的建筑，以 彌補地基處理的不足。對地基受水浸濕可能性大或對不均勻沉降有一定限制的一般工業(yè)與民用建 筑物，即乙類建筑物，設計措施的原則是當?shù)鼗l(fā)生濕陷時，能保證主體結構安 全，次要部位易于修復。在II級,111級自重濕陷性黃土地基上的乙類建筑及丙類建 筑物，若以地基處理為主時，其處理厚度應控制剩余濕陷量分別小于20 cm和30 cm，并且應采取適當

10、的防水措施和結構措施；如以防水措施為主時，仍不能忽視 地基處理的重要性，盡量減少地基的剩余濕陷量，以保護防水措施免遭破壞。甲律 A KA r&LlaXtfa曰曰P5 財以 JQO-i五、濕陷性黃土地基處理的方法濕陷性黃土地基處理的方法很多，在不同的地區(qū)，根據(jù)不同的地基土質和不 同的結構物，地基處理應選用不同的處理方法。在勘察階段，經過現(xiàn)場取樣，以 試驗數(shù)據(jù)進行分析，判定屬于自重濕陷性黃土還是非自重濕陷性黃土，以及濕陷 性黃土層的厚度、濕陷等級、類別后，通過經濟分析比較，綜合考慮工藝環(huán)境、 工期等多方面的因素。最后選擇一個最合適的地基處理方法，經過優(yōu)化設計后， 確保滿足處理后的地基具有足夠的承載

11、力和變形條件的要求。濕陷性黃土地基的處理方法依據(jù)濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范(GB50025-2004) 推薦有換填墊層法、重錘表面夯實法、強夯法、預浸水法、擠密法、樁基礎法 等。1、換填墊層法換填墊層法適用于淺層軟弱地基及不均勻地基的處理，應根據(jù)建筑體型、結 構特點、荷載性質、巖土工程條件、施工機械設備及填料性質和來源等進行綜合 分析，進行換填墊層的設計和選擇施工方法。該法是將基礎底面以下一定深度范 圍內的軟弱土層挖去，然后以質地堅硬、強度較高、性能穩(wěn)定、具有抗侵蝕性的 填料分層填充，并同時以人工或機械方法分層壓、夯、振動，使之達到要求的密 實度，成為良好的人工地基。墊層可以選用的填料有砂石（包括

12、碎石、卵石、圓礫、礫砂、粗砂、中砂或 石屑，應級配良好，不含植物殘體、垃圾等雜質）、粉質粘土（用于濕陷性黃土 的粉質粘土墊層，土料中不得夾有磚、瓦和石塊）、灰土（土料宜用粉質粘土， 石灰用新鮮的消石灰，其顆粒不得大于5啞，體積配合比宜為2： 8或3： 7）、粉 煤灰、礦渣（指高爐重礦渣，可分為分級礦渣、混合礦渣及原狀礦渣）、其他工 業(yè)廢渣（要求質地堅硬、性能穩(wěn)定、無腐蝕性和放射性危害）、土工合成材料等。經該方法處理過的人工地基或墊層，可以把上部荷載擴散到下面的下臥層， 以滿足上部建筑所需的地基承載力和減少沉降量的要求。當墊層下面有較軟土層 時，也可以加速軟弱土層的排水固結和強度的提高。此法用于

13、濕陷性黃土地基可 以消除地基的濕陷性。2、重錘表面夯實法重錘表層夯實是在基坑內的基礎底面標高以下待夯實的天然土層上進行的。 它與換填土墊層法相比，可少挖土方工程量，而且不需要回填，其夯實土層與土墊 層的作用基本相同。重錘表層夯實加固原理是將1830KN的重錘提高到45m后自由落下，并如 此重復夯打，使土的密度增大，土的物理力學性質改善，以減少或消除地基的變 形。在重錘夯實區(qū)域附近有建筑物以及正在進行砌筑工程或澆筑混凝土時，應注 意防止建筑物、砌體和混凝土因受振動而產生裂縫，應采取適當?shù)拇胧?、強夯法強夯法的加固原理是利用夯錘自由落下產生的沖擊波使地基密實。這種沖擊 引起的振動在土中以波的形式

14、向地下傳播。這種振動波可分為體波和面波兩大類。強夯理論認為：壓縮波大部分通過液相運動，使孔隙水壓力增大，同時使土 粒錯位，土體骨架解散，而隨后的剪切波使土顆粒處于更加密實的狀態(tài)?，F(xiàn)在一般的看法是，地基經強夯后，其強度提高過程可分為:夯擊能量轉化， 同時伴隨強制壓縮或振密；土體液化或土體結構破壞；排水固結壓密；觸變恢復 并伴隨固結壓密。4、預浸水法采用預浸水法處理地基，應符合下列規(guī)定：（1）浸水坑邊緣至既有建筑物的距離不宜小于50m，并應防止由于浸水影響附 近建筑物和場地邊坡的穩(wěn)定性。（2）浸水坑的邊長不得小于濕陷性黃土土層的厚度，當浸水坑的面積較大時， 可分段進行浸水。（3）浸水坑內的水頭高度

15、不宜小于300mm，連續(xù)浸水時間以濕陷變形穩(wěn)定為準， 其穩(wěn)定標準為最后5d的平均濕陷量小于1 mm/d。（4）預浸水法宜用于處理濕陷性黃土層厚度大于10m，自重濕陷量的計算值不 小于500mm的場地。浸水前宜通過現(xiàn)場試坑浸水試驗確定浸水時間、耗水量和濕 陷量等。5、擠密法灰土擠密樁或土擠密樁通過成孔過程中的橫向擠壓作用，樁孔內的土被擠向 周圍，使樁間土得以擠密，然后將備好的灰土或素土（粘性土）分層填入到樁孔 內，并分層搗實至設計標高。用灰土分層夯實的樁體，稱為灰土擠密樁；用素土 分層夯實的樁體，稱為土擠密樁。二者分別與擠密的樁間土組成復合地基，共同 承受基礎的上部荷載。夯實水泥土樁也屬于擠密樁

16、灰土擠密樁和土擠密樁，在消除土的濕陷性和減小滲透性方面，其效果基本 相同或差別不明顯，但土擠密樁地基的承載力和水穩(wěn)性不及灰土擠密樁。6、樁基礎法可使用各種類型的樁穿透濕陷性土層，把上部結構的荷載通過樁尖（或擴大 頭）傳到非濕陷性土層上。樁基礎起著向深處傳遞荷載的作用，而不在于消除土 體本身的濕陷性。濕陷性黃土浸水后樁身與土之間的摩擦力大大降低，在自重濕 陷性黃土中還會產生負摩擦力。爆擴樁一般適用于穿透不大于8m的濕陷性黃土 層。對非自重濕陷性黃土地基，其擴大頭應支撐在壓縮性較低的非濕陷性土層上， 對自重濕陷性黃土地基則應支撐在密實的非濕陷性土層上。機械或人工成孔的灌 注樁和預制樁可用于穿透厚度較大的濕陷性黃土層。擴底灌注樁的支撐條件應與 爆擴樁的要求相同。不擴底的灌注樁和預制樁應支撐密實的非濕陷性土層或巖層 上。六、建議上述幾種濕陷性黃土地基的處理方法，近年來在工程建設中被廣泛使用，都 取得