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探析湿陷性黄土地区勘察和湿陷性黄土地基处理

2015-07-13 350 0

考虑因地基湿陷引起附加沉降对工程可能造成的危害，选择适宜的地基处理方法，避免或消除地基的湿陷或因少量湿陷所造成的危害。
　　一、湿陷性黄土地区的勘察
　　1、勘探点布设过程。对于建在湿陷性黄土场地上的工程建筑，要先根据其重要性、地基受水浸湿可能性的大小和在使用期间对不均匀沉降限制的严格程度，对其先进行建筑物分类。接下来进行工程地质测绘工作，为场址选择和勘察方案的布置提供依据。勘探点的布设要结合工程的总平面图、勘察阶段、场地类别及建筑类别进行，按照地貌单元和控制性地段进行布置，地貌单元不同或者地形变化有差异，均要布置勘探点。勘探点的间距应按照《湿陷性黄土地区建筑规范》中的相关规定进行勘探布点，特殊地段要补充勘探孔。勘探点的深度应根据湿陷性黄土层的厚度和地基压缩层深度的预估值确定，控制性勘探点应有一定数量的取土勘探点穿透湿陷性黄土层。在湿陷性黄土场地中，采取不扰动土样和原位测试的勘探点数量不得少于全部勘探点的2/3，其中采取不扰动土样的勘探点数量应不少于1/2。在单独的甲、乙类建筑场地内，勘探点不应少于4个。
　　2、勘探与取样过程。湿陷性黄土地区的勘探主要通过钻探及人工挖探井进行。采取原状土样，必须要保持其天然的湿度、密度和结构，并应符合Ⅰ级土样质量的要求。如果在探井中取样，竖向间距宜为1m，土样直径不宜小于120mm；如果在钻孔中取样，应严格遵守《湿陷性黄土地区建筑规范》附录D的相关要求执行。通常在基础下5m内取样，间距为1m；在基础下5--10m内取样，则间距为1.5m左右；如果基础下超过10m，则间距为2m。在取土勘探点中要有足够数量的探井，数量通常为取土勘探点总数的1/3，并应多于3个。探井的深度穿透湿陷性黄土层。在进行勘察时，要注意湿陷性黄土的地质时代、成因、厚度、湿陷性、夹层、成份及粒度和胶结结构的类型等。
　　3、测定黄土湿陷性的试验。《湿陷性黄土地区建筑规范》中对室内测定湿陷系数的压力作了规定：基底下10m内测定压力为200kPa；而10m以下采用其上覆土饱和自重压力作为测定压力，如果压力超出300kPa时，仍以300kPa作为测定压力；如果基底压力超过300kPa，要用实际压力作为测定压力。比如扩底墩则要以实际压力为准。通常10m以下的古土壤层比较适用于做持力层。对特别重要工程及特重型工程地基附加压力与上覆土自重压力之和超过300kPa，此时可以利用实际压力进行现场浸水试验，对黄土在大压力作用下的湿陷性做进一步确定。
　　例如在某大型工程黄土地基场地，先后有多个国家级和地方性的勘察单位对其不同区域进行勘探，判定其大多数区域为I级非自重湿陷性黄土，少部分则是Ⅱ级非自重湿陷性黄土，还有一些报告显示该场地个别区域地下8--10m深处为自重湿陷性土层。针对不同的勘探结果，该工程负责方在被判为Ⅱ级非自重湿陷性的区域做了相关的浸水载荷试验，其中包括两组大压板深层土浸水荷载试验，对深层被判定为自重湿陷土层的实际湿陷性做了进一步判定，最终试验结果显示该场地均为非湿陷性黄土。
　　二、黄土湿陷性的评价
　　在《湿陷性黄土地区建筑规范》中对黄土湿陷性评价有明确规定，因此要严格按照规范中相关内容执行。不过在实际评价过程中，要对相关的土工试验结果做全面、准确的分析，尤其是各物理力学指标的相互关系，不可出现自相矛盾的现象，比如含水量及孔隙比是评价黄土湿陷性的控制指标，但是人为因素对含水量及孔隙比的影响是非常大的，因此要进行相应的探井取样或者钻孔取样的对比。笔者就曾遇到过这种情况，在某个场地勘察时，通过对所有的钻孔取土试样进行试验评价，结果均为不具湿陷性，但是再通过探井取土试样进行试验评价，又判为湿陷性土，这就证明钻孔取土过程中存在一定问题，所取土样非Ⅰ级土样。此外，应注意黄土湿陷系数和自重湿陷系数是否矛盾，以及自重实现系数与湿陷起始压力的相关性，再者，在确定相关承载力及地基处理方案时，应考虑自重湿陷起始压力。
　　三、湿陷性黄土地基处理
　　湿陷性黄土地基常用的处理方法比较多，例如垫层法、灰土挤密法、重锤夯及强夯和预浸水法等。下面我们就着重来说一下某工程采用灰土挤密法对湿陷性黄土地基的处理。
　　1、灰土挤密法的加固机理。如宁夏固原地区某工程，拟建物为8层框架结构住宅楼，周围近邻已有建筑。经过现场挖探井采取原状样，后经室内土工试验，判定该场地黄土具湿陷性，为Ⅲ级自重湿陷性场地，湿陷土层深度约15--20m，因此要采取相应的措施部分消除其湿陷性。根据工程重要性等级及场地施工条件限制，地基处理不宜采用换填法及强夯法，根据当地经验及勘察结果，最重采用灰土挤密桩处理地基，取得良好效果。灰土挤密桩法通常用于处理地下水位以上，含水量在14%--22%之间的湿陷性黄土及人工填土等地基，如果其含水量超出24%则不适用。灰土桩通常是采用石灰与土按照相应体积比例进行拌和，然后在桩孔内夯实加密后形成，在灰土桩挤压成孔时，原来桩孔位置的土体就受到强制性的侧向挤压，从而提高了桩周一定范围内的土层密实度。灰土桩通常具有水硬性及气硬性的化学性能，石灰内钙离子带正电荷，和带负电荷的粘土颗粒互相吸附，从而形成胶体凝聚，灰土龄期越长，土体的固化作用就越高，土体的强度就越大；同时，灰土桩的变形模量比桩间土的变形模量要大出许多，荷载向桩上产生应力集中，基础底面以下土中的应力就有所降低，从而持力层内所产生的压缩变形及湿陷变形等因素就被消除。
　　2、灰土挤密桩的施工。需要处理的地基区段要保证其最优含水量，如果土中的含水量小于12%，则要对土层作相应的增湿处理，应于地基处理前的4--6天完成增湿处理，将需要增湿的水经过一定数量和一定深度的渗水孔均匀地渗入到需处理范围内的土层中。桩机就位后，沉管尖与桩准对准，把扩桩机架调平，保证桩管的垂直，要注意用线锤吊线对桩管的垂直度进行检查，保证垂直度误差范围不超过1.5%。孔底在填料前必须夯实。目的为防水时，孔内填料应填素土；目的为提高承载力或减小处理宽度时，孔内填料应填灰土、水泥土等。填料时，应分层回填夯实，其压实系数不宜小于0.97。成孔挤密，可选用沉管、冲击、夯扩、爆扩等方法；应间隔分批进行，孔成后及时夯填。当为局部处理时，应由外向里施工。
　　结束语
　　湿陷性黄土是一种特殊性质的土，在一定的压力下，下沉稳定后，受水浸湿，土结构迅速破坏，并产生显著附加下沉，故在湿陷性黄土场地上进行建设，应根据建筑物的重要性、地基受水浸湿可能性的大小和在使用期间对不均匀沉降限制的严格程度，采取以地基处理为主的综合措施，防止地基湿陷对建筑产生危害。
　　参考文献：
　　[1]张卫星，颜凌瑞，熊维.湿陷性黄土地区建筑物加固勘察工程实例[J].山西建筑，2009.
　　[2]岳晋中.浅谈铜川湿陷性黄土地区的岩土工程勘察[J].陕西建筑，2010.

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