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摘要:介紹了濕陷性黃土的特征,及濕陷性黃土地基處理的方法。以某高速實(shí)際工程為例,說明了濕陷性黃土地基處理方法的選擇及應(yīng)用要點(diǎn)。
關(guān)鍵詞:濕陷性黃土;地基處理方法;強(qiáng)夯法
1黃土的濕陷特征
濕陷性黃土是一種十分特殊的土質(zhì),俗稱大孔土,主要分布于我國陜、甘、寧等缺水少雨的干旱地區(qū)。濕陷性黃土有如下幾種典型特征①濕陷性。黃土在自然狀態(tài)下受到地表水的侵蝕,黃土中易溶鹽溶解,顆粒間的作用力遭破壞,形成蜂窩狀結(jié)構(gòu)。在水分進(jìn)一步侵蝕下,土顆粒間的空隙連通、擴(kuò)展,形成大空隙陷穴,在外荷載作用下,土體結(jié)構(gòu)遭破壞,產(chǎn)生大量劇烈的變形,強(qiáng)度隨之降低,產(chǎn)生濕陷性。②膨脹性。濕陷性黃土遇水膨脹,干燥后收縮,多次反復(fù)形成裂紋并剝落,影響路基穩(wěn)定。③崩解性。濕陷性黃土浸入水中,很快會崩解,進(jìn)而影響路基強(qiáng)度和穩(wěn)定。這種土質(zhì)的基礎(chǔ)處理與其它土質(zhì)相比,施工難度大,進(jìn)度慢,程度復(fù)雜,耗用時間長,特別是大面積的土質(zhì)夯填及水利壩體處理。
2濕陷性黃土地基的處理方法
濕陷性黃土地基處理的根本原則是:破壞土的大孔結(jié)構(gòu),改善土的工程性質(zhì),消除或減少地基的濕陷變形,防止水浸入建筑物地基,提高建筑結(jié)構(gòu)剛度。我國常用的濕陷性黃土處理方法主要有一下幾種:
2.1墊層法
土(或灰土)墊層是一種淺層處理濕陷性黃土地基的傳統(tǒng)方法,在濕陷性黃土地區(qū)使用較廣泛,具有因地制宜,就地取材和施工簡便等特點(diǎn)。實(shí)踐證明,經(jīng)過回填壓實(shí)處理的黃土地基濕陷性速率和濕陷量大大減少,一般表土墊層的濕陷量減少為1。3cm,灰土墊層的濕陷量往往小于lcm,墊層法適用于地下水位以上,對濕陷性黃土地基進(jìn)行局部或整片處理,可處理的濕陷性黃土層厚度在1—3m,墊層法根據(jù)施工方法不同可分為土墊層和灰土墊層,當(dāng)同時要求提高墊層土的承載力及增強(qiáng)水穩(wěn)定時,宜采用整片灰土墊層處理。
2.2強(qiáng)夯法
強(qiáng)夯法叫動力固結(jié)法。是利用起重設(shè)備將80~ 400 kg的重錘起吊到10。40m高處,然后使重錘自由落下,對黃土地基進(jìn)行強(qiáng)力夯擊,以消除其濕陷性,降低壓縮變形,提高地基強(qiáng)度,但強(qiáng)夯法適用對地下水位以上飽和度Sr≤60%的濕陷性黃土地基進(jìn)行局部或整片處理,可處理的深度在3 N12m。土的天然含水率對強(qiáng)夯法處理至關(guān)重要,天然含水量低于10%的土,顆粒間摩擦力大,細(xì)土顆粒很難被填充,且表層堅硬,夯擊時表層土容易松動,夯擊能量消耗在表層土上,深部土層不易夯實(shí),消除濕陷性黃土的有效深度小,夯填質(zhì)量達(dá)不到設(shè)計效果。當(dāng)上部荷載通過表層土傳遞到深部土層時,便會由于深部土層壓縮而產(chǎn)生固結(jié)沉降,對上部建筑物造成破壞。
2.3沖擊碾壓法
沖擊碾壓是采用非圓形(三邊梅花形)雙輪滾動產(chǎn)生沖擊與搓揉作用相結(jié)合的新型壓實(shí)技術(shù)。其原理是將當(dāng)前振動壓實(shí)的高頻率、低振幅改為高振幅、低頻率。壓實(shí)機(jī)的高能量可對填料作深層壓實(shí),大大地增加了對土石方的壓實(shí)功能,從而可減少路堤施工后沉降,提高路基的穩(wěn)定性與抗變形能力。沖擊碾壓施工具有影響深度較大,壓實(shí)連續(xù)性好。壓實(shí)速度快,單位時間作業(yè)面積大,對填料含水量要求較寬等優(yōu)點(diǎn)。
2.4擠密法
擠密法是利用沉管、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、必要時采用高強(qiáng)度水泥土、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。擠密法適用于對地下水位以上,飽和度Sr≤65%的濕陷性黃土地基進(jìn)行加固處理,可處理的濕陷性黃土厚度一般為5 N15m。但通過實(shí)踐證明:擠密法對土的含水量要求較高(一般要求略低于最優(yōu)含水率),含水量過高或過低,擠密效果都達(dá)不到設(shè)計要求,這在施工中很難控制,因?yàn)闈裣菪渣S土的吸水性極強(qiáng)且易達(dá)到飽和狀態(tài),在濕陷性黃土進(jìn)行灑水濕潤時,表層土質(zhì)飽和后容易形成積水,下部土質(zhì)卻很難受水接觸而呈干燥狀態(tài),對于含水量<10%的地基土,特別是在整個處理深度范圍內(nèi)的含水量普遍偏低的土質(zhì)中是不易采用的。
2.5工程實(shí)例
某高速公路K22+470。K22+650段位于杏子河三級階地,地形起伏稍大,地下水埋藏深。該段路基主要以填方為主,填土高度在8—10m左右,局部段落為半填半挖路基。地質(zhì)勘察結(jié)果表明,該路段上部為第四系上更新統(tǒng)新黃土(堅硬),下伏中更新統(tǒng)老黃土(堅硬)。上部新黃土厚度為16.1~ 26.8m,土體濕陷性嚴(yán)重,濕陷等級為自重Ⅲ~自重Ⅳ級,并且為中壓縮性土。由于該段地基濕陷等級高,并且具有中壓縮性,因此,宜采用處理深度較大的方法。該段地基距離村莊較近,強(qiáng)夯法引起震動較大,對村民的生活環(huán)境及安全造成一定的影響。最終確定該段落采用灰土擠密樁法進(jìn)行處理。
本方案初步擬定成孔直徑0.4m,正三角形布設(shè),樁距1.5m,樁長6m。要求復(fù)合地基承載力為200Kpa,平均擠密系數(shù)0.9。大面積施工前應(yīng)先進(jìn)行小范圍試樁,根據(jù)施工后實(shí)際情況可適當(dāng)調(diào)整有關(guān)參數(shù)。樁體施工完畢后,將樁頂Im范圍鏟除,設(shè)置50cm的10qo灰土墊層。為增加樁體的早期強(qiáng)度,樁體中加入一定的石灰土進(jìn)行改良。最終確定擠密樁拌和按照生石灰:水泥:素土=8:3:89(重量比。
施工過程中嚴(yán)格按照相應(yīng)規(guī)范進(jìn)行施工,并進(jìn)行質(zhì)量檢測,結(jié)果符合規(guī)范要求。實(shí)踐證明,采用灰土擠密樁法成功消除了黃土濕陷性,達(dá)到了提高地基承載力的目的。
3結(jié)論
濕陷性黃土地基處理的方法很多,在不同的地區(qū),應(yīng)根據(jù)不同的地基和路基的特點(diǎn),本著“因地制宜、經(jīng)濟(jì)合理”的原則,采取質(zhì)量可行經(jīng)濟(jì)合理的措施對濕陷性黃土地區(qū)地基和路基進(jìn)行處理。
參考文獻(xiàn)
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