黃土地區(qū)地基處理施工

第五章特殊條件下的路基施工第四節(jié)黃土地區(qū)路基施工第三節(jié)濕陷性黃土地基

一、黃土的特征和分布黃土是我國(guó)地域分布最廣的一種特殊性土類。其主要特征有：顏色呈黃色或褐黃色；顆粒以粉粒（0.05－0.005mm）為主（一般為50%以上）；具有肉眼可見的大孔隙，孔隙比在1.0左右；富含碳酸鹽類；無(wú)層理，垂直節(jié)理發(fā)育；具有濕陷性和易溶性、易沖刷性。

我國(guó)黃土分布非常廣泛，以黃河中、下游地區(qū)最為發(fā)育，多分布于甘肅、內(nèi)蒙、陜西、山西、青海、寧夏、河南諸省，東北和新疆地區(qū)也有部分分布。

黃土分布約占陸地總面積的9.3%。世界各大洲黃土覆蓋面積占總面積的比例為：歐洲7%，北美5%，南美10%，亞洲3%，此外，在澳大利亞、北非也有零星分布。我國(guó)黃土分布面積635280平方公里，占世界黃土分布總面積的4.9%左右，主要分布在北緯33-47度，以34-45度之間最為發(fā)育，屬于干旱、半干旱氣候類型。我國(guó)濕陷性黃土分布面積約占我國(guó)黃土分布總面積的60%左右，為27萬(wàn)平方公里，大部分在黃土中游地區(qū)，北起長(zhǎng)城附近，南達(dá)秦嶺，西自烏鞘嶺，東至太行山，即北緯34-41度，東經(jīng)102-114度之間。

濕陷性黃土一般都覆蓋在下臥的非濕陷性黃土層上，厚度以六盤山以西地區(qū)較大，達(dá)30米，六盤山以東地區(qū)稍薄，如汾渭河谷多為幾米至十幾米，再向東至河南西部則更少，并且有非濕陷性黃土位于濕陷性黃土層之間。

我國(guó)黃土地層的化分

由于我國(guó)各地黃土堆積環(huán)境、地理、地質(zhì)和氣候條件不同，致使其在堆積厚度、土的物理、力學(xué)性質(zhì)等方面都有明顯的差別，如濕陷性具有自西向東，自北向南逐漸減弱的規(guī)律。地質(zhì)時(shí)代地層名稱說明全新世Ｑ4近期Q42新黃土新近堆積黃土一般有濕陷性、高壓縮性早期Q41一般濕陷性黃土有濕陷性晚更新世Ｑ3馬蘭黃土中更新世Ｑ2離石黃土老黃土一般無(wú)濕陷性早更新世Ｑ1午城黃土

黃土柱－黃土的垂直節(jié)理

黃土高原

黃土高原

黃土高原黃土高原黃土高原原黃土高原原黃土高原原黃土泥石石流二、黃土土的工程程特性1、結(jié)構(gòu)特特性：1.1黃土的顆顆粒組成成以粉粒粒為主，，粗粉粒粒含量大大于細(xì)粉粉粒。1.2黃土的多多孔性：：孔隙分分三類（（大孔隙隙、細(xì)孔孔隙、毛毛細(xì)孔隙隙）形成成了黃土土的高孔孔隙度，，故黃土土也稱為為大孔土土。遇水水易沖蝕蝕、崩解解、濕陷陷?？紫断冻蚀怪敝被騼A斜斜的管狀狀，以垂垂直為主主，上下下貫通。。1.3黃土節(jié)理理以垂直直節(jié)理為為主。二、黃土土的工程程特性2、水理特特性：2.1滲水性：：大孔隙隙及垂直直節(jié)理等等特殊結(jié)結(jié)構(gòu)，故故其垂直直方向的的透水性性較水平平方向?yàn)闉榇蟆?.2收縮和膨膨脹：黃黃土遇水水膨脹，，干燥后后收縮，，經(jīng)多次次反復(fù)后后，容易易形成裂裂縫及剝剝落。2.3崩解性：：浸入水水中，容容易全部部崩解。。二、黃土土的工程程特性3、黃土的的物理力力學(xué)特性性：3.1黃土的抗抗剪強(qiáng)度度：原狀狀黃土的的各向異異性。3.2黃土的濕濕陷性：：濕陷性性黃土是是一種特特殊性質(zhì)質(zhì)的土，，在一定定的壓力力下，下下沉穩(wěn)定定后，受受水浸濕濕，土結(jié)結(jié)構(gòu)迅速速破壞，，并產(chǎn)生生顯著附附加下沉沉，故在在潤(rùn)陷性性黃土場(chǎng)場(chǎng)地上進(jìn)進(jìn)行建設(shè)設(shè)，應(yīng)根根據(jù)建筑筑物的重重要性、、地基受受水浸濕濕可能性性的大小小和在使使用期間間對(duì)不均均勻沉降降限制的的嚴(yán)格程程度，采采取以地地基處理理為主的的綜合措措施，防防止地基基濕陷對(duì)對(duì)建筑產(chǎn)產(chǎn)生危害害。3.3黃土的液液塑限：：3.4黃土的擊擊實(shí)特性性：使用用黃土填填筑路堤堤時(shí)施工工含水率率的控制制范圍很很小，一一般土的的含水率率在最佳佳含水率率3%上下范圍圍，壓實(shí)實(shí)度更容容易達(dá)到到要求。。粘性土最主要的的性質(zhì)是是土粒與與水相互互作用產(chǎn)產(chǎn)生的稠稠度，它它反映粘粘性土因因含水多多少而表表現(xiàn)出的的稀稠軟軟硬程度度。根據(jù)含水水量的不不同，稠稠度可表表現(xiàn)為固固態(tài)，塑塑態(tài)與流流態(tài)三種種狀態(tài)。粘性土的可塑塑性及界界限含水水量固態(tài)：含水量相相對(duì)較少少，粒間間主要為為強(qiáng)結(jié)合合水連結(jié)結(jié)，連結(jié)結(jié)牢固，，土質(zhì)堅(jiān)堅(jiān)硬，強(qiáng)強(qiáng)度高，，不能揉揉塑變形形，形狀狀大小固固定。塑態(tài)：含水量較較固態(tài)為為多，粒粒間主要要為弱結(jié)結(jié)合水連連結(jié)（即即弱結(jié)合合水或擴(kuò)擴(kuò)散層重重疊），，在外力力作用下下容易產(chǎn)產(chǎn)生變形形，可揉揉塑成任任意形狀狀不破裂裂、無(wú)裂裂紋，去去掉外力力后不能能恢復(fù)原原狀，即即可塑性性。流態(tài)：含水量繼繼續(xù)增加加、粒間間主要為為液態(tài)水水占據(jù)，，連結(jié)極極微弱，，幾乎喪喪失抵抗抗外力的的能力，，強(qiáng)度極極低，不不能維持持一定的的形狀，，土體呈呈泥漿狀狀，受重重力作用用即可流流動(dòng)。粘性土的的稠度狀狀態(tài)的變變化是由于土土中含水水量的變變化而引引起的，，粘性土土由一種種稠度狀狀態(tài)轉(zhuǎn)變變?yōu)榱硪灰环N稠度度狀態(tài)，，相應(yīng)于于轉(zhuǎn)變點(diǎn)點(diǎn)（臨界界點(diǎn)）的的含水量量稱為稠稠度界限限（界限限含水量量）。工工程上常常用的有有塑性界界限和液液性界限限。由固態(tài)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變到塑塑態(tài)的界界限含水水量，稱為塑性性界限（（塑限）），由塑態(tài)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變到流流態(tài)的界界限含水水量，稱為液性性界限（（液限））。粉土的液液限在32~38%之間，粉粉質(zhì)粘土土為38~46%，粘土為為40~50%。塑限常常見值為為17~28%。粘性土的的液限與與塑限一一般在室室內(nèi)進(jìn)行行測(cè)定，，液限常常采用錐錐式液限限儀，塑塑限常采采用搓條條法。平衡錐5s下沉10mm深度，這這時(shí)杯中中的土樣樣即為土土的液限限含水率率。三、黃土土的濕陷陷性及評(píng)評(píng)價(jià)濕陷性：是黃土土最主要要的工程程特性。。是指黃黃土浸水水后在外外荷載或或自重的的作用下下發(fā)生下下沉的現(xiàn)現(xiàn)象。濕陷性黃黃土可分為非非自重濕濕陷性和和自重濕濕陷性黃黃土兩種種。在外荷載載作用下下受水浸浸濕后發(fā)發(fā)生濕陷陷，但在在自重作作用下受受水浸濕濕后不發(fā)發(fā)生濕陷陷的黃土土稱為非自重濕濕陷性黃黃土；在自重應(yīng)應(yīng)力作用用下受水水浸濕后后也能發(fā)發(fā)生濕陷陷者稱為為自重濕陷陷性黃土土。四、濕陷陷性黃土土的濕陷陷原因和和機(jī)理雖然上覆覆土層壓壓力增大大，但不不足以克克服土中中形成的的加固內(nèi)內(nèi)聚力，，因而成成為欠壓壓密狀態(tài)態(tài)。如此此循環(huán)往往復(fù)，使使得堆積積的欠壓壓密土層層越來越越厚，一一旦水浸浸入較深深，加固固內(nèi)聚力力消失，，就產(chǎn)生生濕陷。。當(dāng)降水水量少，，干旱期期長(zhǎng)時(shí)，，欠壓密密稱度大大，而且且欠壓密密土層也也較厚；；反之，，黃土欠欠壓密程程度就弱弱，形成成的欠壓壓密土層層也較薄薄。欠壓壓密論易易于解釋釋我國(guó)黃黃土為什什么西北北部濕陷陷性強(qiáng)，，東南部部弱這一一規(guī)律。。欠壓密理理論沒有有涉及到到具體的的機(jī)理和和作用，，而是把把復(fù)雜的的物理化化學(xué)作用用籠統(tǒng)地地歸結(jié)為為欠壓密密狀態(tài)，，避開了了某些爭(zhēng)爭(zhēng)論不休休而暫時(shí)時(shí)不能作作出結(jié)論論的假說說。事實(shí)實(shí)上，黃黃土高孔孔隙度的的產(chǎn)生不不是簡(jiǎn)單單的物理理壓密不不足過程程形成的的，它與與黃土形形成過程程中的風(fēng)風(fēng)化成土土作用以以及鹽類類淋溶、、凝聚作作用分不不開。bbaaabba五、濕陷性性黃土地基基的工程措措施以地基處理理為主、消消除黃土的的濕陷性，，提高地基基的承載力力，防止地地基濕陷。。常用的地基基處理方法法有：土或或灰土墊層層、土樁或或灰土樁、、強(qiáng)夯法、、重錘夯實(shí)實(shí)法、樁基基礎(chǔ)、預(yù)浸浸水法等。。各類地基的的處理方法法都應(yīng)因地地制宜，通通過技術(shù)比比較后合理理選用。對(duì)于Ⅱ級(jí)以上濕陷陷性黃土地地基處理如如采用土或或灰土墊層層、土樁或或灰土樁、、樁基礎(chǔ)預(yù)預(yù)浸水法，，不同程度度存在工作作量大、花花費(fèi)勞力多多、施工現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)占地大大、工期長(zhǎng)長(zhǎng)、造價(jià)高高等缺點(diǎn)。。近幾年來來，強(qiáng)夯法法以其處理理地基施工工簡(jiǎn)便、速速度快、效效果好、造造價(jià)低等優(yōu)優(yōu)點(diǎn)，在全全國(guó)濕陷性性黃土地區(qū)區(qū)得到廣泛泛應(yīng)用和推推廣。1、地基處理：地基處理理目的是破破壞濕陷性性黃土的大大空隙結(jié)構(gòu)構(gòu)，改善土土的力學(xué)性性能，消除除或減小地地基因偶然然浸水而引引起的濕陷陷變形，也也可以采用用樁基礎(chǔ)，，對(duì)于非自自重濕陷性性黃土場(chǎng)地地，樁端打打入壓縮性性比較低的的非濕陷性性土層中，，對(duì)于自重重濕陷性黃黃土地基，，樁端打入入可靠持力力土層中。。2、防水措施：消除黃土土發(fā)生濕陷陷變形的外外因。要求求做好建筑筑物在施工工及長(zhǎng)期使使用期間的的防水、排排水工作，，防止地基基土受水浸浸濕。濕陷陷性黃土地地基如果能能確保地基基不受水浸浸濕，地基基即使不處處理，也不不會(huì)發(fā)生濕濕陷。3、結(jié)構(gòu)措施施：它包括使使建筑物構(gòu)構(gòu)造布置簡(jiǎn)簡(jiǎn)單，加強(qiáng)強(qiáng)上部構(gòu)造造的整體剛剛度，預(yù)留留沉降凈空空等措施來來減小不均均勻沉降或或使結(jié)構(gòu)適適應(yīng)地基的的濕陷變形形。4、使用維護(hù)：使用期間間，對(duì)建筑筑物和管道道應(yīng)經(jīng)常進(jìn)進(jìn)行維護(hù)和和檢修，確確保防水措措施的有效效發(fā)揮，防防止地基浸浸水濕陷。。上述措施中中，地基處處理是主要要的工程措措施。防水水、結(jié)構(gòu)措措施是輔助助措施。強(qiáng)夯是法國(guó)國(guó)Menard技術(shù)公司于于1969年首創(chuàng)的一一種地基加加固方法，，我國(guó)于1978年首次由交交通部一航航局科研所所及其協(xié)作作單位在天天津新港三三號(hào)公路進(jìn)進(jìn)行了強(qiáng)夯夯法試驗(yàn)研研究。它通通過一般8～30t的重錘(最重可達(dá)200t)和8～20m的落距(最高可達(dá)40m)，對(duì)地基土土施加很大大的沖擊能能，提高地地基土的強(qiáng)強(qiáng)度、降低低土的壓縮縮性、改善善砂土的抗抗液化條件件等。強(qiáng)夯法等等強(qiáng)夯法適用土層碎石土砂土

低飽和度的粉土與粘性土濕陷性黃土

雜、素填土對(duì)于高飽和和度的可采采用強(qiáng)夯置置換法夯錘地面擠壓土體隆起夯擊能沖擊力沖擊波沖切上部土土體結(jié)構(gòu)破壞形形成夯坑擠壓周圍土土體1加固機(jī)理動(dòng)力置換整式置換：：將碎石整整體擠入淤泥中中，作用機(jī)機(jī)理類似于于換土墊層層。樁式置換：：形成樁式式或墩式的碎碎石墩或樁樁。其作用機(jī)理理類似于振振沖法等形形成的碎石石樁。1加固機(jī)理六、濕陷性性黃土地基基的工程處處置措施施工中應(yīng)注注意的問題題(1)必必須在設(shè)計(jì)計(jì)或施工中中采取有效效措施來保保證攪拌樁樁復(fù)合地基基各參數(shù)能能達(dá)到各自自的設(shè)計(jì)值值，否則設(shè)設(shè)計(jì)的可靠靠度會(huì)降低低，如樁端端為硬土，，或樁長(zhǎng)超超過臨界樁樁長(zhǎng)時(shí)，(樁間土承承載力拆減減系數(shù))取取值高于規(guī)規(guī)定，就必必須采取設(shè)設(shè)置褥墊層層或其他方方法使樁間間土發(fā)揮較較高的強(qiáng)度度，選用較較高的樁體體強(qiáng)度時(shí)，，就必須采采取增加水水泥用量、、摻加外加加劑、復(fù)攪攪等措施，，才能保證證設(shè)計(jì)與預(yù)預(yù)期的實(shí)際際結(jié)果比較較一致。(2)施工工中為達(dá)到到強(qiáng)度要求求，有必要要進(jìn)行復(fù)攪攪。復(fù)攪是是在樁的一一部分或樁樁的全長(zhǎng)重重復(fù)攪拌一一次，其作作用是：①①改善樁體體的均勻性性，如第一一次注漿不不均勻時(shí)，，可通過復(fù)復(fù)攪調(diào)節(jié)，，提高樁長(zhǎng)長(zhǎng)方向上的的均勻程度度，同時(shí)，，也使樁截截面內(nèi)的均均勻性得到到改善。②②現(xiàn)場(chǎng)不同同樁段有不不同的水泥泥摻入比，，使不同樁樁段有不同同的樁身強(qiáng)強(qiáng)度。(3)加強(qiáng)強(qiáng)施工管理理，因?yàn)闃稑扼w的固化化材料需由由壓縮空氣氣作載體，，而氣體流流速、流量量受土層情情況的影響響，人工難難