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浅析湿陷性黄土的工程特性及地基处理

2015-07-13 503 0

引言
　　湿陷性黄土属于一种特殊土，其特殊性主要表现在它的结构性、欠固结性和湿陷性三个方面，其中最主要的特性就在于黄土的湿陷性，表现在该类土具有较大的孔隙率和较小的干密度，在天然湿度下其压缩性较低，强度较高，但遇水浸湿时，土的强度显著降低，在自重压力或基底附加压力作用下会产生湿陷变形，是一种下沉量大、下沉速度快的失稳性变形，就会影响到整个建设工程的质量，甚至带来相当大的安全危害。因此，我们必须重视湿陷性黄土工程特性，熟练的掌握施工技术，做好地基处理，为整个建设工程质量提供有利条件。
　　1、湿陷性黄土的工程特性
　　1.1湿陷性黄土的程度划分。为了确认黄土是否具有湿陷性和湿陷性的强弱程度，就要通过室内压缩试验测定黄土的湿陷系数。当湿陷系数大于等于0.015时，就判定为湿陷性黄土，相反的若湿陷系数小于0.015就为非湿陷性黄土。同时根据湿陷系数可以将湿陷性黄土划分为三类，当湿陷系数小于0.03时为轻微湿陷性，当在0.03和0.07之间时就是中度湿陷性，当大于0.07时就为严重湿陷性黄土，在这样的地区进行工程建设时就要特别注意。
　　1.2湿陷性黄土在物理力学性能上表现的状态。湿陷性黄土的力学性能主要表现为颗粒组成、界限含水率、比重及孔隙比、含水率和饱和度、压缩性和渗透性几个方面。湿陷性黄土的颗粒主要由粉粒、沙粒和黏粒组成；其液性指数一般都在零上下摆动，因此多数的湿陷性黄土都处于坚硬和硬塑的状态；在比重和孔隙比方面，湿陷性的趋势主要由西北向东南逐渐增加，孔隙比一般较高；湿陷性黄土的饱和度一般在40%到50%之间，如果饱和度接近80%，那么湿陷性也基本不存在了，湿陷性黄土的含水量较低，而且在其他条件不变的情况下，含水率越低相对的湿陷性越强；在压缩性方面，湿陷性黄土自身的压缩性较低，在遇水的情况下压缩性有所提高。
　　1.3湿陷性黄土在湿陷性上可分为自重湿陷性黄土和非自重湿陷性黄土。非自重湿陷性黄土是指在土的自重压力作用下受水浸湿而不发生湿陷的；自重湿陷性黄土是指在土的自重压力作用下受水浸湿而发生湿陷的。
　　2、湿陷性黄土的危害
　　在湿陷性黄土广泛分布的地区，工程建设经常会出现不同程度的问题，进而导致工程建设困难和建设成本增加，主要表现在以下几个方面：（1）工程建设前期，必须对该地区进行详尽的勘察，这样就需要增加室内土工湿陷性试验次数，以便得出最新的湿陷性系数、湿陷等级等详细的资料，为工程人员设计施工提供准确的依据。在具体的设计中，也要对湿陷性黄土地基的相关问题进行深入的设计，这在无形中也增加了工作量，降低了工作效率，提高了工程造价；（2）在建筑工程完工后，倘若之前对黄土的湿陷性考虑不周，建筑工程就会因地下水位的变化、污水的集中排放导致渗漏等问题，就会在一定程度上导致土体结构发生破坏。在这样的情况下，就会使建筑物出现安全隐患，严重的甚至拆除重建，造成巨大的损失。
　　3、浅析湿陷性黄土工程地基处理
　　在我国西北、华北地区的工程建设中，湿陷性黄土广泛分布在陕北、关中和甘肃、山西等地区。在湿陷性黄土地区，为消除或减轻土体的湿陷变形对建筑物带来的危害，时常需要进行地基处理，其主要目的在于破坏湿陷性黄土的大孔结构，以便使全部或部分土体消除地基的湿陷性，从根本上避免或削弱湿陷现象的发生，提高地基的承载能力。常用的湿陷性黄土地基处理方法有：强夯法、垫层法、挤密桩法、预浸水法等。
　　3.1采用表层夯实法及强夯法处理地基问题。表层夯实法也叫做重锤表层夯实法，主要适用于饱和度小于等于60%的湿陷性黄土地基。在利用重锤夯实过后，黄土的性能得到改善，平均密度增大，压缩性降低，最终使得黄土的承载力大大提高。强夯法地基处理就是通过起重机将一定重量夯锤吊到高处，在指定位置上自由下落给予地基很大的冲击和震动，将湿陷性黄土土体强力夯实，压缩黄土土中的孔隙，使黄土土体局部液化，达到增大压实度，降低湿陷性黄土的压缩性，进而消减黄土的湿陷性，提高湿陷性黄土地基的强度。强夯的过程实际上是瞬时对地基施加了一个巨大的冲击力量，使黄土土体发生一系列的物理变化，主要的作用结果是使一定范围内的孔隙挤密、地基强度提高。
　　3.2采用垫层法处理地基问题。垫层法是现在工程建设使用的主要方法，指的是将地基下的湿陷性黄土部分或者全部进行挖除，然后用素土或灰土分层夯实作成垫层，用来消除地基的部分或全部湿陷量，可以适当减少地基的压缩变形，增强地基的承载力。垫层的设计是采取这一方法的关键，它既要满足建筑物对地基的要求，同时也要考虑到经济因素。所以在使用这一方法时我们要注意以下的几个问题。（1）在选择使用垫层法处理地基问题时，注意实际的地质水文环境，地下水位不能上升的自重湿陷性黄土地，对那些防水要求高，容易受到侵湿的建筑物，为消除地基的全部湿陷量，最好的选择进行整体的垫层处理。（2）在采用局部垫层法时，考虑到防水、隔水的作用，有防渗要求的的建筑物和容易受到侵湿的建筑物，不能采用局部黄土垫层处理地基。因为局部垫层的处理宽度比地基的宽度小，在地基处理过后也容易产生漏水现象，引起未处理的湿陷性黄土湿陷化，致使建筑物存在安全隐患。
　　3.3采用挤密桩法处理地基问题。挤密桩法是处理大厚度湿陷性黄土地基的常用方法，加固深度可达10～15m，适用于地下水位以上的湿陷性黄土地基。挤密桩法是利用沉管、爆破、冲击、夯扩等方法在湿陷性黄土地基中挤密填料孔，再用素土、灰土，必要时采用高强水泥土，分层回填夯实以加固湿陷性黄土地基，提高其强度，减少其湿陷性和压缩性。在具体的工程中，按照设计方案精确的布置桩孔并成孔，通过将素土或灰土分层填入桩孔内，并进一步的进行夯实，实现处理好地基问题的目的。通过成孔或桩体夯实过程中的横向挤压作用，使桩间土得以挤密，从而形成复合地基，上部荷载通过它往下传递时应力要扩散，而且比天然地基扩散的更快，在加固深度以下，附加应力将大大减小。但是我们要注意一点，不能使用粗颗粒的砂、石或其它透水性材料填入桩孔内。实践证明：挤密桩法对土的含水量要求较高，含水率过高或过低，挤密效果都不佳。
　　结语
　　综上所述，由于湿陷性黄土不良的工程特性，给黄土地区的工程建设带来了诸多安全隐患，在工程实践中要综合考虑建筑场地的湿陷性类别、湿陷等级以及土体厚度等因素，并尽可能的因地制宜和就地取材，选用安全经济与具体工程需要相适应的地基处理方法。
　　参考文献
　　[1]罗宇生.湿陷性黄土的工程特性.陕西建筑，2011，（3）.
　　[2]湿陷性黄土地区建筑规范（GB50025-2004）.北京：中国建筑工业出版社.2004.
　　[3]建筑地基处理技术规范（JGJ79—2012）.北京：中国建筑工业出版社.2012.

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