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1、概述湿陷性黄土地基解决重要取决于湿陷性黄土B勺特殊性质,湿陷性黄土地基日勺变形涉及压缩和湿陷性两种,当基底压力不超过地基土日勺容许承载力时,地基的压缩变形很小,大都在其上部构造日勺容许变形值范畴以内,不会影响建造物的安全和正常使用湿陷变形是由于地基被水浸湿引起口勺一种附加变形,往往是局部和忽然发生,且不均匀,对建造物破坏性大,危害严重,因此对湿陷性黄土地区日勺建造物不管地基承载力与否达到容许承载力都应对地基进行解决,前者以消除湿陷为目日勺,后者以提高承载力为主,同步应消除黄土B勺湿陷性国内湿陷性黄土分布很广,各地区黄土日勺差别很大,地基解决时应区别看待,并结合如下特点1)湿陷性黄土曰勺地区差别如湿陷性和湿陷敏感性日勺强弱,承载能力及压缩性日勺大小和不均匀性B勺限度等;2)建造物口勺使用特点如用水量大小,地基浸水日勺也许性;3)建造物日勺重要性和其使用上对限制不均匀下沉口勺严格限度,构造对不均匀下沉的适应性;4)材料及施工条件,以及本地B勺施工经验湿陷性黄土的地基解决措施是采用机械手段对基本B勺湿陷性黄土进行加固解决,或者更换另一种材料变化其物理性质,达到消除湿陷性、减少压缩和提高承载能力日勺目日勺,其中大多以第一种目日勺即消除湿陷为主湿陷性黄土的地基解决,在解决深度和解决范畴上辨别1)浅解决,即消除建造物地基B勺部份湿陷量;2)深基本解决,即消
0.932)垫层厚度不小于3米时,其压实系数不适宜不不小于
0.
953、灰土(土)挤密桩复合地基及孔内深层夯扩桩复合地基灰土(土)挤密桩合用于加固地下水以上B勺湿陷性黄土地基它是运用打入钢套管,或者振动沉管或者爆扩等措施,在土中成桩孔,然后在孔中分层填入素土(或者灰土)并夯实而成在成孔和夯实过程中,原处在桩孔部位日勺土所有挤入周边土层中,使距桩周一定距离内B勺天然土得到挤密,从而消除桩间土B勺湿陷性并提高承载力灰土(土)桩是一种柔性桩,灰土(土)挤密桩地上部荷载由桩和桩间土共同承当,挤密后日勺地基为复合地基,类似垫层同样工作,上部荷载通过她往下传递时应力要扩散,并且比天然地基扩散日勺更快,在加固深度如下,附加应力将大大减少,灰土(土)挤密桩对地基B勺加固解决效果,不仅与桩距有关,还与所解决日勺厚度与宽度有关当解决宽度局限性时(特殊在未消除所有黄土日勺湿陷性B勺状况下),也许使基本产生较大日勺下沉,甚至尚失稳定性,根据《湿陷性黄土地区建造规范》(GBJ25-90)规定,当为局部解决时,在非自重湿陷性黄土场地解决宽度两端要超过基本宽度日勺
0.25倍,并不应不不小于
0.5米,在自重湿陷性黄土场地,如规定加固后地基土日勺湿陷性彻底消除,则解决宽度要超过基本宽度两边各
0.75倍,不不不小于1米如果湿陷性黄土地基解决为整片解决时,每边超过建造物外墙基本外缘H勺宽度,宜不小于解决厚度日勺一半,解决厚度根据建造物对地基日勺规机械能力综合考虑,必要时,应采用防水措施和构造措施并根据现行规范,对非自重湿陷性黄土场地和自重湿陷性黄土场地,根据建造物口勺重要性限度区别看待桩间土日勺挤密系数,对甲、乙类建造物不适宜不不小于
0.88对其他建造物不适宜不不小于
0.84o孔内填料应采用素土或者灰土分层进行回填夯实其压实系数对甲、乙类建造不适宜不不小于
0.95,对其他建造物不适宜不不小于
0.93o当运用挤密桩对湿陷性黄土地基进行整片解决时,宜设立
0.5米厚日勺灰土(土)垫层深层孔内夯扩桩近年在湿陷性黄土地区也开始进行应用,用螺旋钻孔,孔径普通为40cmo夯锤分量普通为20-30KN孔内填料普通为素土或者灰土,或者建造物垃圾和废料在湿陷性黄土地区建造地基应用中,成孔后,孔内分层夯填时,对孔周边土体进行挤密,其挤密日勺影响范畴,与夯锤的夯击能量有关,在消除孔周边土体湿陷性的同步提高地基土日勺承载力,其受力与灰土(土)挤密桩地基相似,所不同B勺是灰土(土)挤密桩地基,在成孔过程中对桩间土日勺挤密已完毕绝大部份,而孔内夯扩桩对桩间土日勺挤密则在孔内充填土料日勺过程中完毕其对地基日勺解决深度较深可达20米摆布,无地下水日勺限制,在湿陷性黄土地基解决时H勺规定,普通参照灰土(或者土)挤密桩地基
4、桩基本在湿陷性黄土地区采用桩基本,将桩穿透湿陷性黄土层,在非自重湿陷性黄土地区,桩底端应支承在压缩性较低日勺非湿陷性土层中对自重湿陷性黄土场地,桩底端应支承在可靠日勺持力层中经30近年B勺工程实践证明,如桩穿透湿陷性土层,支承于可靠日勺持力层上,则地基受水浸湿后彻底能保证建造物日勺安全,反之会导致湿陷事故湿陷性黄土地区桩基本普通采用打入桩、静压桩、钻孔或者人工挖孔灌注桩以及沉管灌注桩等,近年来使用较多日勺为钻孔(或者人工挖孔)灌注桩、静压桩以及沉管灌注桩,在兰州等湿陷性黄土湿陷较强烈B勺地区大多为端承桩,西安河南等湿陷性相对较弱日勺地区大多为端承磨擦桩或者磨擦端承桩近年来所作日勺复合载体夯扩桩重要也是提高桩进入非湿陷性土层时桩端日勺端承力与其她地区所用桩基本不同日勺是,在湿陷性黄土土层中不仅不能考虑桩日勺磨擦力,还应在桩口勺承载能力上减去桩B勺负磨擦力所谓负磨擦力,就是浸水后日勺自重湿陷性黄土层,土的下沉速率不小于桩日勺下沉速率时,土对桩侧表面产生向下作用日勺磨擦力在普通状况下,地基土日勺竖向位移越大,则负磨擦力越大实验表白,两者之间并不成正比发展,负磨擦力受土日勺抗剪强度影响虽然桩土之间日勺相对位移较大,但浸水后减少B勺抗剪强度局限性以支承外侧饱和土日勺自重,于是悬附范畴是有限日勺普通觉得,桩基日勺负磨擦力只出目前自重湿陷性黄土地基中,而非自重湿陷性黄土地基中日勺桩基则不需考虑,但近年来湿陷性黄土地基桩基日勺工程经验证明,非自重湿陷性黄土地基,浸水后B勺桩基仍然也许产生负磨擦力,虽然负磨擦力数值比自重湿陷性黄土地区要小得多,在有些状况下也不应忽视自重湿陷性黄土层浸水后将产生湿陷,但桩在荷载作用下也将产生一定下沉在桩口勺上部,土层日勺下沉不小于桩日勺位移,因而产生负磨擦力;在桩口勺下部,土日勺下沉不不小于桩日勺位移,将产生正磨擦力在负磨擦力过渡为正磨擦力处,有一种中性点〃,该点处桩日勺位移与土口勺下沉相等,于是磨擦力为零计算负磨擦力时,只考虑中性点以上部份,也就是负磨擦力日勺计算深度在湿陷性黄土场地B勺实验证明,中性点日勺位置基本位于湿陷性黄土层与其下非湿陷性黄土层B勺交壤部位因此,负磨擦力H勺计算深度应等于桩在湿陷性黄土层中日勺所有桩长正负磨擦力日勺大小,宜通过现场实验拟定在桩基本施工时,特殊是灌注桩成孔后,必须将孔底清理干净,以免影响桩日勺端承力,导致事故
5、化学加在国内湿陷性黄土地区地基解决应用较多,并获得实践经验口勺化学加固措施涉及硅化加固法和碱液加固法,其加固机理如下B勺、粘滞度很小B勺硅酸钠溶液顺利地渗入黄土B勺孔隙中另一方面溶液与土B勺互相凝结,土起着凝结剂的作用单液硅化系由浓度10%〜15%日勺硅酸钠溶液加入
2.5%的氯化钠构成溶液进入土中后,由于溶液中口勺钠离子与土中水溶液盐类中的钙离子重要为CaSO4产生互换日勺化学反映,即在土颗粒表面形成硅酸凝胶薄膜,从而增强土粒间B勺连接,填塞粒间孔隙,使土具有抗水性、稳定性,减少土日勺渗水性,消除湿陷,同步提高地基日勺承载能力,其化学反映式如下Na2O.nSiO2+CaSO4+mH2OnSi
02.m-1H20+Na2SO4+CaOH2在反映初期,硅酸凝胶薄膜日勺厚度很小,惟独几微米,于是它不妨碍后来压入溶液口勺渗入流动,但相隔几小时后,由于凝胶大量生成,土中孔隙被硅酸凝胶充填,毛细管通道被阻塞,使土日勺透水性减少尽管硅酸凝胶薄膜B勺厚度很小,但是它有足够日勺强度,能使土在溶液饱和日勺初期,不会由于外荷作用而产生过大附加下沉随着胶膜逐渐加厚和硬化,土口勺强度也随着时间而增来仍有所增长,当土样在水中浸泡时,仍可观测到黄土在继续硬化硅化加固中,由于黄土中钙、镁离子参预反映,生成硅酸凝胶,但土体达到一定强度,为了提高加固土体B勺初期强度,以减少加固过程中附加下沉,可采用加气硅化法,加气硅化普通用CO和氨气,普通使用C%较多即一方面在地基中注入CO2气体,使土中空气部份被co2占领,使土活化,然后灌入水玻璃溶液再灌co2由于碱性水玻璃强烈吸取co2形成自真空作用,增进浆液均匀分布于土中,并渗入到土的微孔内,可使95%~97%的浸水后日勺附加下沉量极其弱小,湿陷性已彻底消除,其地基层缩变形量很小,与天然地基相比,其变形模量,以及地基承载力大为是高碱液加固运用NaOH溶液加固湿陷性黄土地基在国内始于20世纪60年代,其加固原则为;NaOH溶液注入黄土后,一方面与土中可溶性和互换性碱土金属阳离子发生置换反映,反映成果使土颗粒表面生成碱土金属氢氧化物,例如2NaOH+Ca2+-2Na++Ca(OH)2I2NaOH+Ca2+(土粒)—2Na+(土粒)+Ca(OH)2I这种反映是在溶液渗入土中瞬间完毕H勺,它所消耗H勺NaOH仅占加固土所用B勺一小部份土中呈游离状态日勺SiO和AI2O3以及土日勺微细颗粒(铝硅酸盐类)与NaOH作用后产生溶液状态日勺钠硅酸盐和钠铝酸盐,如2NaOH+nSiO2^Na2O+nSiO2+H2O2NaOH+mAbQ-NaOmA^O3+乩O在氢氧化钠溶液作用下,土粒(铝硅酸盐)表面会逐渐发生膨胀和软化,相邻土粒在这一过程中更密切地互相接触,并发生表面口勺互相溶合但仅有NaOH的作用,土粒之间日勺这种溶合胶结(钠铝硅酸盐类胶结)是非水稳性B勺,惟独在土颗粒周边存在Ca(OH)26勺条件下,才干使这种胶结物转化为强度高且具有水硬性的钙铝硅酸盐B勺络合物依托这些混合物B勺生成,使土粒互相牢固地胶结在一起,强度大大提高,并且有充足日勺水稳性上述反大大加快反映日勺进行当土中可溶性和互换性钙、镁离子含量较高时,灌入NaOH溶液即可得到满意B勺加固效果,如土中H勺此类离子含量较少,为了获得有效日勺加固效果可以采用双液法,即在灌完NaOH溶液后再灌入NaCI溶液这时后者与土中部份NaOH发生作用生成CaOH2部份CaCI2也直接与钠铝硅酸盐络合物生成水硬性日勺胶结物,其化学反映如下2NaOH+CaCI2^2NaCI+CaOH2Na2O.SiQmAfcQXHQ+CaCI2^CaO.nSiQ.mqQXH2O+2NaCI碱液加固B勺合用范畴,自重湿陷性黄土地基能否采用碱液加取决于其对湿陷日勺敏感性自重湿陷敏感性强的地基不适宜采用碱液加固对自重湿陷不敏感日勺黄土地基通过实验承认并拟采用碱液加固时,应采用卸荷或者其她措施以减少灌液时也许引起日勺较大附加下沉当土中可溶性和互换性日勺钙、镁离子含量较高不小于10mgcq/100g干土时,可只采用碱液一种溶液加固否则,需用碱液和CaCI2两种溶液进行加固经技术经济比较,也可采用碱液与生石灰桩日勺混合加固措施但对下列状况不适宜采用碱液加固
①对于地下水位或者饱和度不小于80%日勺黄土地基;
②已渗入沥青、油脂和其她石油化合物日勺黄土地基
6、预浸水法预浸水法是在修筑建造物前预先对湿陷性黄土场地大面积浸水,使土体在饱和自重压力作用下,发生湿陷产生压密,以消除所有黄土层的自重湿陷性和深部土层的外荷湿陷性上部土层(一般为距地表如下4~5m内)仍具有外荷湿陷性需要作解决预浸水日勺浸水坑B勺边长不得不不小于湿陷性土层日勺厚度当浸水坑日勺面积较大时,可分段进行浸水,浸水坑内水位不应不不小于30cm持续浸水时间以湿陷度变形稳定为准其稳定原则为最后5天日勺平均湿陷量不不小于5mmo地基预浸水结束后,在基本施工前应进行补充勘查工作,重新评估地基时湿陷性,并采用垫层法或者强夯法等解决上部湿陷性土层预浸水法普通合用于湿陷性黄土厚度大、湿陷性强烈日勺自重湿陷性黄土场地由于浸水时场地周边地表下沉开裂,并容易导致〃跑水〃穿洞,影响附近建造物B勺安全,因此在空旷日勺新建地区较为合用在已建地区采用时,浸水场地与已建建造物之间要留有足够B勺安全距离浸水试坑与已有建造物B勺净距,本地基内存在隔水层时,应不不不小于湿陷性黄土层厚度日勺
3.0倍;当不存在隔水层时,应不不不小于湿陷性黄土层厚度日勺
1.5倍此外,还应考虑浸水时对场地附近边坡稳定性日勺影响预浸水法用水量大,工期长解决1m2面积至少需用水5t以上在普通状况下,一种场地从浸水起至下沉稳定以及土日勺含水量减少到一定规定期所需日勺时间,至少需要一年摆布因此,预浸水法只能在具有充足水源,又有较长施工准备时间日勺条件下才用
7、其她的加固措施高压注浆固结法、CFG法等B勺加固机理与别的地区基本相似参照其她有关章节,此外在饱和日勺黄土地区,近几年来也采用粉喷桩法和深层搅拌法,其加固机理见有关章节湿陷性黄土地基解决的施工工艺湿陷性黄土地基解决日勺常用手段,大多同国内地基解决手段别灰土(或者素土)垫层施工灰土(或者素土)垫层施工时,先将解决范畴内日勺湿陷性黄±所有挖出,并对底部进行夯实或者压实然后将就地挖出B勺黏土配成相称于最优含水量B勺土料,根据选用B勺碾压(或者夯实)机械,按一定厚度分层铺土,分层碾压(或者夯实)直到设计标高为止在大面积日勺施工范畴内,可采用分段开挖,分段碾压(夯实)上下面层应避免竖向接缝,其错距离不应不不小于
0.5mo在施工缝两侧
0.5m范畴内应增长碾压(或者夯实)遍数土垫层所用土料不得采用有机质含量不小于8%日勺种植土、建造垃圾和冻土等灰土日勺土料应预过筛,其粒径不得不小于15mm石灰宜用熟石灰通过筛后使用粒径不得不小于5mm且不得夹有未熟化日勺生石灰块粒施工时所用6勺机械普通采用重锤、压路机、羊足碾、蛙式夯机等其每层铺土厚度以及灰土或者土料日勺含水量,根据选用日勺施工机械拟定选用日勺含水量应接近最优含水量,最优含水量普通通过击实实验拟定,垫层施工质量检测应在每层表面下2/3厚度处取样,检测土日勺干密度,取样数量不应不不小于下列规定
①整片垫层,每100m2每层3处;
②矩形(或者方形)基本底面下日勺垫层,每层2处;
③条形C步及管道)基本底面下的垫层,每30m每层2处硅化加硅化加固重要材料为水玻璃,重要设备为注浆管、打孔机(带脚架或者其她机械成孔机)分派器、溶液罐、注浆泵、胶皮管(带压)压力表和滑轮等注浆孔B勺布置原则,应能使被加固墙体用量Q(L/m3)可按下式计算Q=Vn-Vw=Vn-u)Yd式中Vn为加固前1m3土日勺孔隙体积,L;Vw为加固前1m3±0^]土体中水B勺体积,L;yd为加固前地基土体平均干重度Kn/硅化加固湿陷性黄土地基的施工,可分如下几种环节
(1)成孔打入注浆管硅化施工普通从天然地面或者基本底面以上
1.0〜
1.5mB勺覆盖层开始,按照设计B勺注浆孔放线定位注浆管日勺打入可采用分批、分段流水作业,自外向里间隔进行当加固深度超过
1.5m时,宜分层进行注浆,注浆顺序自上而下进行除建造物地基日勺所有湿陷量,这种措施涉及采用桩基本或者深基本穿透所有H勺湿陷性黄土层在湿陷性黄土地区设计措施,重要有地基解决措施、防水措施和构造措施三种地基解决的常用措施有垫层、重锤夯实、强夯、土(或者灰±)桩挤密和深层孔内夯扩等,可以彻底或者部份消除地基日勺湿陷性,或者采用桩基本或者深基本穿透湿陷性黄土层,使建造物基本座落在密实日勺非湿性土层上,保证建造物的安全和正常使用防水措施使用以避免大气降水、生产和生活用水以及浸入地基,其中涉及场地排水、地面的防水、排水沟和管道H勺排水、防水等,是湿陷性黄土地区建造物设计中不可缺少B勺措施构造措施的作用是使建造物适应或者减少不均匀沉降所导致的危害在湿陷性黄土地区,国内夕限用较多的地基解决措施重锤表层夯实、强夯、垫层、挤密桩复合地基、垫解决、预浸水、爆扩桩、化学加固和桩基本等近年来,深层孔内夯扩挤、高压旋喷注浆法,以及复合载体夯扩桩等也得到推广使用目前国内以重锤表层夯实、土(或者灰土)垫层、强夯、深层孔内夯扩、高压注浆固结土(或者灰土)挤密桩复合地基、桩基本应用较多,经验比较丰富,对于其她口勺解决措施则应用较少,或者未使用过化学加固则多用于湿陷事故解决,从国外状况来看,与国内不同,保加利亚多采用水泥土垫层、混凝土挤密短桩,俄即先将注浆管打入第一加固层,注入浆液,完毕后再将其打入第二加固层,以此类推,直至设计规定的深度为止2浆液配备当水玻璃硅酸钠溶液日勺浓度不小于硅化加固规定B勺浓度时,应加水稀释,稀释1L硅酸钠溶液口勺加水量xL可按下式计算a-a12a-a-xl21式中%为稀释前日勺硅酸钠水玻璃溶液比重,普通为
1.45-
1.53;a2为加水稀释后硅酸钠溶液日勺比重,采用单液硅化时,普通为
1.
133.15浆液配料时,先将未稀释日勺水玻璃溶液盛入容器内,把
2.5%日勺氯化钠溶液和按上式算出口勺用水量徐徐到入容器,搅拌均匀用比重计检查其浓度,符合规定期即要将配好日勺溶液盛入注浆用H勺容器内,并立虽然用,放置时间不适宜超过4h以免沉淀和形成凝胶每注浆管加固一层土所需日勺水玻璃溶液用量VL可按下式计算V=ttR2LQ式中R为加固半径,m;L为加固一层土B勺厚度;Q为加1m3土体日勺溶液用量L/m3o3往地基内注浆注浆与打注浆孔B勺程序相似,普通自上而下分层进行,注浆管打入设计标高后来,应及时连接注浆设备向土中注入浆液接管及注浆时,不得将注浆管摇动,以防管壁与周边土由于松动而产生缝隙,导致冒浆,注浆压力普通为1〜2Mpa注浆速度为2〜5L/min在注浆过程中,也可根据具体状况逐渐增大或者减少灌注压力和注浆速度,浆液冒出地面时,应立即住手灌注,将注浆管周边日勺表层土翻松夯实或者采用其她有效措施解决后方可继续灌注整个注浆孔注浆完毕后,应及时拔出注浆管,用热水冲洗干净,所有注浆孔宜用水泥砂浆填塞,如用素土或者灰土填塞应分层捣实
2.
3.3碱液加碱液加固设备和工艺均较为简朴用洛阳铲或者钢管打到预定日勺加固深度,孔径为5〜7cm孔中填入2〜4cm粒径B勺小石子至注浆管下端日勺标高处,然后将
①20mm钢管插入孔中,再用
0.5〜
2.0cm粒径的小石子填入管子四周约20〜30cm高,其上用素土填实直到地表碱液注入灌注桶中,溶液在桶中可用蒸汽管加热或者在桶底直接用火加热桶底部焊一带阀门直径为20mm日勺管嘴,外接直径25mm胶皮管,注碱液时将胶皮管与注液管连接,启动阀门,溶液即以自流方式渗入注浆孔周边,形成加固体碱液加固时日勺氢氧化钠消耗量重要取决于土对它日勺吸取能力,是由土中钙、镁离子和有机物含量中细颗粒含量吸取这些成分与氢氧化钠反映B勺能力所决定,普通每加固1m3黄土所需氢氧化钠日勺用量约为35〜45kg相称于干土重3%摆布为了使更多日勺氢氧化钠被土吸取,也可先灌较浓溶液120〜130g/L后灌较稀溶液70〜80g/Lo当溶液带入土中B勺水量较多时,容易使湿陷性黄土地基产生较大日勺附加下沉,于是不适宜采用更稀浓度日勺溶液注浆孔普通应在基本两侧或者周边各布置一排,孔距视对地基加日勺规定而定
2.
3.4预浸水施工浸水场地日勺面积应根据建造物B勺平面尺寸和湿陷性黄土层日勺厚度拟定对于平面为矩形的建造物,浸水场地日勺宽度不应不不小于湿陷性黄土层日勺厚度,并根据建造物日勺平面尺寸,沿短边加宽2〜4m沿长边加宽5〜8m对平面为方形或者圆形的建造物,浸水场地B勺边长或者直径应不小于湿陷性黄土层日勺厚度,并按建造物尺寸外延3〜5mo当浸水场地面积较大时,预浸水应分段进行,每段50米摆布浸水前沿场地四周挖土或者修筑土填,高
0.5米,并设立地面标点和深标点浸水后定期观测标点下沉,至下沉稳定为止自重湿陷性黄土场地普通土质疏松,并且常有裂缝和孔洞分布,在浸水过程中容易发生〃跑水〃,予以浸水法施工导致艰难,影响解决效果,因此,从一开始注水就子细观测,如发既有裂隙或者孔洞〃跑水〃现象,需及时填土阻塞浸水初期,水位不适宜过高,待周边地表形成环形裂缝时在将水位合适提高,〃跑水〃一般发生在开始浸水B勺时候,在第一周内要加强观测〃跑水〃严重时要住手浸水,以便解决由于湿陷性黄土地区湿陷黄土H勺特点,除进行正常和必需日勺地基解决外,防水措施也是保证湿陷性黄土地基上建造物安全和正常使用B勺重要措施之一由于湿陷性黄土浸水后产生湿陷变形的特点,避免水对地基浸湿而产生变形,对湿陷性黄土地区的建造物而言,显得较为重要,在自重湿陷性黄土地区,当湿陷性土层较厚时,限于施工技术条件,或者进行经济对照觉得不合理,而采用消除地基日勺部份湿陷量,难于达到控制剩余湿陷量日勺目B勺,就需要加强防水措施,采用严格的防水措施,辅以地基解决,这样可以消除上部解决土层日勺湿陷性,减少地基B勺湿陷量,并且可以减少下部土层日勺湿陷几率而对于非自重湿陷性黄土地基上日勺普通建造物,本地基日勺湿陷量较小时,可以不进行地基解决,而以防水措施为主,辅以构造措施,这样做不致产生较严重时湿陷事故,这也是在非自重湿陷性黄土地基上日勺习惯做法,有一定成功经验此外尚有构造措施,即在湿陷性黄土地基上日勺建造物在构造设计时应考虑本地基发生湿陷时建造物仍能保持其整体性和稳定性,减少建造物日勺不均匀下沉,并减轻建造物B勺损坏限度其构造措施B勺重要内容为
①选择合理B勺构造和基本形式以适应不均匀下沉;
②加强构造日勺整体性和空间刚度,以减少不均匀下沉;
③外墙建造部件(构造)的强度,减轻湿陷日勺伤害;
④预留合适净空,以适应湿陷变形结语目前在国内湿陷性黄土地区最常用口勺地基解决措施涉及土(或者灰土)垫层、重锤夯实和强夯、土(或者灰土)桩挤密和旋喷注浆固结法用于新建湿陷性黄土地基解决日勺实例较少钻孔夯扩桩在湿陷性黄土地区近几年来应用较多,在湿陷性黄土不同地区使用时其孔内充填材料有所不同除上述几种措施外预浸水、热加固、水下爆扩及电火花加固等也曾经用于湿陷性黄土地基解决,预浸水法可以消除大厚度黄土地基B勺自重湿陷性但其缺陷是需水量大,要有一定B勺水源保证,工期较长,至少需要提前一年进行,浸水后尚需结合其她地基解决措施解决上层土于是其广泛使用受到限制,国内目前使用也不是诸多热加可以彻底消除部份黄土时湿陷性,大大提高土日勺承载能力,但加固土体口勺设备较复杂,加固后土体日勺强度不够均匀,国内在20加密土日勺措施可用于解决饱和黄土地基或者与预浸水法相结合在解决自重湿陷性黄土地基时可提高消除湿陷性口勺效果,加速湿陷时完毕电火花法国外已获得成功B勺经验,但目前国内还没有使用.实例:强夯法解决湿陷性黄土施工技术高速公路.强夯法施工原理强夯法又称动力固结法,是运用重力机械将重8~30t曰勺夯锤起吊一定高度后,忽然释放,重锤从高处自由下落对地基产生强大日勺冲击能,在地基土中产生巨大B勺应力波来破坏土体原有口勺大孔隙构造,使土体局部发生液化,并产生许多裂隙,增强排水通道使孔隙水逸出,待孔隙水压力消散后,土体重新固结,承载力提高同步,强夯还提高了土层H勺均匀限度,减少路基日勺差别沉降.强夯法施工控制参数在大面积动工前,先试夯,在实验现场沿夯击点等距离日勺不同深度以及等深度日勺不同距离埋设双管封闭式孔隙水压力仪或者钢弦式孔隙水压力仪在夯击作用下进行对孔隙水压力沿深度和水平距离日勺增长和消散日勺分布规律研究,从而拟定强夯B勺有效加固深度,夯点布置及间距、夯击次数及遍数等施工参数,以便控制施工1有效加固深度HH=K•JVl•h/10式中K—有效加固深度修正系数,普通取
0.5M—锤重,kNh一落距,m.2夯击点布置夯点布置普通采用等边三角形或者正方形网格布设,夯点中心距离由夯锤尺寸、夯锤边沿外土最大液化宽度拟定先夯击标有1日勺夯点,再夯击标有2B勺夯点经不同步间测试,通过综合分析,在两夯点间挖坑取样,进行密度检测,看与否达到设计规定;若不符合规定进行第二遍夯击,普通黄土夯击2~3遍即可3夯点间距夯点间距普通采用下列公式进行计算d=
1.69伙Y+
0.385Z式中Z—设计液化深度,mY一夯锤底面半径,m;B一经验系数,普通取
0.65~
0.80;d—设计夯点中心距离,mo
(4)夯点H勺夯击次数夯点H勺夯击次数按现场试夯得到口勺夯击次数与夯沉量关系曲线拟定,同步满足下列几点规定)最后两击的平均夯沉量不不小于50mm或者单击夯击能较大时,不不小于100mm)夯坑周边地面不发生过大隆起)不因夯坑过深而起锤艰难4)夯击遍数夯击遍数普通由单位面积平均夯能拟定,按照夯点布置图中标1的夯点进行第一遍夯击,夯完过15d后进行2号点B勺第二遍夯击,普通夯击2~3遍,最后再低能量满夯1遍将松动B勺表土夯实5)夯击间歇时间各遍间口勺夯击间歇时间取决于加固土层中孔隙水压力消散所需时间,试夯过程中根据取样测试绘制孔隙水压力增量和时间关系曲线(略)6)试夯动工前为验证夯击方案B勺可操作性和实际效果,选用一段路基作为实验段湿陷性实验,稳定原则采用同一级荷载下2h读数间误差不超过
0.01,依相邻日勺两个环刀B勺土样作黄土湿陷性实验液限采用100g锥,塑限采用手搓法,实验检查数据符合有关规程规定
3.施工工艺根据设计要消除
3.5m内黄土日勺湿陷性,考虑地基土B勺性质等影响有效加固深度日勺因素,并综合考虑起重机日勺起重能力和起吊高度,初步拟定相应B勺施工参数,选用夯锤为15t提高高度
10.8m夯锤底为圆形,直径
2.35mo夯击遍数3遍,每点6击,排夯采用60t重锤直径
2.6m夯点搭接一半1试夯检测为检查强夯过日勺场地与否满足设计规定并获2密度检测环刀法在夯点中心和两夯点中间取样进行密度检测3采用三轴固结仪、烘箱、环刀、电光式液塑限仪等土工实验仪器进行检查4强夯施工强夯施工前先查明场地范畴内B勺地下构造物及地下管线B勺位置及地表高程等,并采用一定措施,避免强夯施工而导致破坏;当附近有建造物或者设备时,采用周边挖坑等防振或者隔振措施
4、施工措施1施工设备起重设备,采用150〜250KnW501履带式吊车,配上自动脱钩装置释重,其稳定性好,行走以便;夯锤普通选用铸铁或者铸钢台形锤,底面直径
2.2〜
2.6m,锤重15〜25t,锤底压力取40〜50kpa夯锤底部设立摆布对称并上下贯通的4个
①150〜200mm气孔,以减少起吊时B勺吸附力和落锤时气垫日勺阻力,减少能量损失;其她设备有推土机、装载机、电焊机、加油机和相应测试项目日勺实验仪器等2施工措施
①清理平整场地,测设路线中边线及平整后地面高程,测定原状土样日勺天然密度
②放线布点采用正三角形布设,并用白灰作出明显的标记
③起重机就位,使夯锤对准夯点位置,并测设夯前锤顶高程
④将夯锤起吊到预定高度,待夯锤脱钩自由下落后,放下吊钩,测量锤顶高程,若发现坑底倾斜而导致夯锤歪斜时,应及时将坑底整平
⑤按设计规定及试夯测试成果控制夯击次数和原则
⑥推土机推平夯坑,测量场地高程
⑦在试夯得出日勺间歇时间后,按上述环节逐次完毕所有夯击遍数,最后用低能满夯,将表层松土夯实,并测量夯后场地高程3施工注意事项
①夯距不易过小,否则相邻夯击点B勺加固效应将在浅处叠加而形成硬层影响夯击能向深处传递,对于粘性土,如果夯距太近会使产生日勺裂隙又重新闭合,孔隙水难以逸出,达不到加固效果
②落夯一定要平稳,夯位精确,若错位或者坑底倾斜,要将坑罗斯等国觉得当解决厚度不小于12m日勺黄土时,热解决和预浸水与水下爆扩相结合都比桩基本经济,根据国内经验,灰土垫层、灰土(或者土)挤密桩可分别合用于解决3m摆布和10m摆布厚日勺湿陷性黄土层B勺湿陷性,10m以上可采用深层孔内强夯以及桩基本等预浸水法可用于解决厚度大、自重湿陷性强烈日勺湿陷性黄土场地,但该措施解决后距地表一定深度内H勺土层应具有湿陷性,必须采用其她措施另作解决总之,在具体选用湿陷性黄土日勺解决措施时,应根据建造场地B勺湿陷性类别、湿陷级别、以及地区特点,一方面考虑因地制宜和就地取材等原则,并根据施工技术也许达到日勺条件,通过技术经济对照予以选用,必要时可几种措施综合考虑使用
2、湿陷性黄土的加固机理湿陷性黄土的分布及特性国内湿陷性黄土B勺分布面积约占国内黄土总面积B勺60%左右,大部份分布在黄河中游地区,北起长城附近,南达秦岭,西自乌鞘岭,东至太行山,除河流沟谷切割地段和突出日勺高山外,湿陷性黄土几乎遍及本地区,面积达27万平方公里,是国内黄土日勺典型分布除此以外,在山东中部、甘肃河西走廊,西北内陆盆地、东北松辽平原等地有零星分布,面积普通较小,且不持续湿陷性黄土普通都覆盖在下卧时非湿陷性黄土层上,其厚度为六盘山以西地区较大,最大达30m六盘山以东地区稍薄,例如渭河谷B勺湿陷性黄土厚度多为几米到几十米,向东至河南西部则更底整平,再重新夯实
③最后满拍夯时夯痕应搭接1/2〜1/3以保证施工质量.
④强夯时一定要采用防振、隔振措施
⑤为避免起重臂在较大仰角下忽然释重而也许发生后倾,可在履带起重机B勺臂杆部设立辅助门架或者其她安全措施,避免落锤机架倾覆.结语形沉降小,加固影响深度大,并且强夯后的路基不均匀沉降小;施工工艺简朴;使用口勺设备为工地常备简朴设备,易于掌握操作规程,施工费用低小,并且常有非湿陷性黄土层位于湿陷性黄土层之间湿陷性黄土的最大特点是:在土的自重压力或者土的附加压力与自重压力共同作用下,受水浸湿时将产生大量而急剧日勺附加下沉,这种现象称为湿陷,它与自重湿陷性黄土普通土受水浸湿时所体现的压缩性稍有增长日勺现象不同由于各地区黄土形成时口勺自然条件差别较大,因此其湿陷性也有较大差别,有些湿陷性黄土受水浸湿后的土的自重压力下就产生湿陷,而另某些黄土受水浸湿后惟独在土日勺自重压力和附加压力共同作用下产生湿陷前者称为自重湿陷性黄土,后者称为非自重湿陷性黄土,普通将黄土开始湿陷时的相应压力称为湿陷起始压力可看做黄土受水浸湿后B勺构造强度当湿陷性黄土实际所受压力等于或者不小于土时湿陷起始压力时,土就开始产生湿陷反之,如不不小于这一压力,则黄土只产生压缩变形,而不发生湿陷变形湿陷变形不同于压缩变形,普通压缩变形在荷载施加后即将产生,随着时间口勺增长而逐渐趋向稳定对于大多数湿陷性黄土地基来说,(不涉及饱和黄土和新近堆积的黄土),压缩变形在施工期间就能完毕一大部份,竣工后三个月到半年即基本趋于稳定甚至几十倍;发生快,普通在浸水1-3小时就开始湿陷就普通的湿陷事故而言,往往在1-2天内就也许产生20-30cm日勺变形量,这种量大、速率快而又不均匀的变形往往使建造物发生严重变形甚至破坏而湿陷日勺浮现彻底取决于受水浸湿日勺机率,有日勺建造物在施工期间即产生湿陷事故,而有的则在几年甚至几十年后才浮现湿陷事故湿陷性黄土湿陷变形的重要指标湿陷系数,湿陷B勺起始压力和湿陷日勺起始含水量,其中以湿陷系数最为重要湿陷系数是单位厚度土样在土自重压力或者自重压力与附加压力共同作用下浸水所产生日勺湿陷量它B勺大小反映了黄土对水口勺敏感限度,湿陷系数越大,表达土受水浸湿后时湿陷量越大,于是对建造物日勺危害越大,反之,则小湿陷性黄土湿陷系数普通通过室内压缩仪进行测试,并按下式计算湿陷系数的6:」h_e-ersTl(
26.
2.1)00v7式中h为土样在压力P作用时下沉稳定后日勺高度;M为上pP述加压稳定后日勺土样,在浸水作用下,下沉稳定后日勺高度;h为0土样的原始高度;e为土样在压力P作用下下沉稳定后日勺孔隙比;Pe,为上述加压稳定后土样在浸水作用下下沉稳定后日勺孔隙比;ep0为土样日勺原始孔隙比湿陷系数在工程中重要用于1)鉴别黄土H勺湿陷性;2)鉴别湿陷性黄土湿陷性日勺强弱;3)预估湿陷性黄土地基日勺湿陷量对黄土湿陷性日勺鉴别,按现行黄土规范,以
0.015作为暗值不小于或者等于
0.015则定为湿陷性黄土,不不小于
0.015则定为非湿陷性黄土运用湿陷系数,可大体判断湿陷性黄土湿陷性日勺强弱,普通觉得,6《03为弱湿陷性,
0.
0360.07为中档湿SS陷性;
60.07为强湿陷性S湿陷性黄土在局部荷载日勺作用下,在湿陷过程中湿陷性黄土地基不仅产生竖向变形,还将产生水平位移重要是土在浸水状态下土日勺构造遭受破坏,抗剪强度急剧减少,侧向限制就大为削弱在双重因素日勺影响下,使地基土湿陷时产生了大量日勺侧向挤出,导致湿陷量扩大对于自重湿陷性黄土,在自重压力作用下受水浸湿后由于其湿陷变形区各水平面上不存在压力差,没有侧向挤浮现象,但在外荷载作用下,在附加应力范畴内产生侧向挤出普通最大水平位移发生在基本四个周边日勺竖向剖面上,并且集中
1.00-
1.50(5为基本宽度)H勺深度范畴内,基底压力或者基底面积大,则侧向挤出日勺水平范畴和影响深度也大
2.2湿陷性黄土地基的多种地基解决措施的加固机理及影响因素湿陷性黄土地区地基解决,尽管在地基解决技术日勺应用上同其她地区相比在施工工艺等方面差别不大,但其加固机理及措施又进一步体现了湿陷性黄土6勺地区特性,往往在提高承载力日勺同步,对黄土B勺湿陷性进行消除
1、重锤表面夯实及强夯重锤表面夯实合用于解决饱和度不不小于60%日勺湿陷性黄土地基普通采用
2.5-
3.0t的重锤,落距
4.0-
4.5m可以消除基底如下
1.2-
1.8m黄土层湿陷性在夯实层日勺范畴内,土日勺物理、力学性质获得明显改善,平均干重度明显增大,压缩性减少,湿陷性消除,透水性削弱,承载力提高非自重湿陷性黄土地基,其湿陷起始压力较大,当用重锤解决部份湿陷性黄土层后,可减少甚至消除黄土地基B勺湿陷变形因此在非自重湿陷性黄土场地采用重锤夯实B勺优越性较明显强夯法解决湿陷性黄土地基,是在上述重锤夯实的基本上发展起来B勺一种地基解决措施,其长处为施工简朴、效率高、工期短、对湿陷性黄土湿陷性消除日勺深度较大,缺陷是振动和噪音较大,国内目前在湿陷性黄土地区应用强夯进行地基解决,获得较成功日勺经验,夯击能量已超过8000KN.m其对地基日勺影响深度按梅纳公式进行计算h=rWg式中H为影响深度,m;Q为重锤,KN;h未落距,m;丫为修正系数,据不同条件(地质、物理力学性能、孔隙率等)可取
0.3〜
0.7;g为重力加速度在湿陷性黄土场地各夯击点日勺夯击数可按最后一击夯沉量等于3-6cm来拟定,普通达6-9击,稍湿B勺湿陷性黄土没有或者有很少自由水,在强夯过程中不存在孔隙水压力消散日勺问题无需像夯击饱和土那样要采用间歇多变日勺夯击方式,可以在一种夯位上持续夯到所需击数,而后在移到下一种夯位上,挨次一遍夯实强夯对湿陷性黄土土湿陷性日勺消除效果明显,普通可达8-10m
2、土(灰土)垫层在湿陷性黄土地基上设立土垫层,在国内是一种老式口勺地基解决措施,已有近两千年口勺历史,目前被广泛推广采用将解决范畴内B勺湿陷黄土挖去,用素土(多用原开挖黄土)或者灰土(灰土比普通为3:7或者2:8)在最优含水量状态下分层回填(压)实采用土垫层或者灰土垫层解决湿陷性黄土地基,可用于消除基本底面1-3m土层日勺湿陷性,(目前也有6m以上换填,重要做法是下部用素土换填分层碾压,上部采用灰土垫层)减少地基日勺压缩性,提高地基日勺承载力,减少土的渗入性(或者起隔水作用),往往以消除湿陷作为地基解决日勺目日勺此外在灰土挤密桩或者深层孔内夯扩法解决湿陷性黄土地基时,往往在上部采用灰土垫层就其解决范畴来说,土垫层分为建造物基本(独立基本和条形基本)底面下B勺土(或者灰土)垫层和建造物范畴内B勺整片土(或者灰土)垫层两种在下列状况下宜采用整片灰土垫层1)地基受水浸湿的也许性较大B勺建造;2)湿陷性黄土层厚度较大日勺自重湿陷性黄土场地,需要所有消除地基日勺湿陷性采用其她措施较艰难时,可与其她措施结合使用(重要起隔水作用),在其她状况下,经技术经济对照觉得合理时也可使用工程实践证明,采用土(灰土)垫层解决湿陷性黄土地基,只要施工质量符合工程规定,一般都能收到良好口勺效果,在非自重湿陷性黄土地基上尤其突出但需指出日勺是,当灰土(或者土)垫层质量不符合工程质量规定期,所发生日勺湿陷事故与未进行地基解决日勺湿陷性黄土同样严重在独立基本或者条形基本下设立一定宽度B勺灰土垫层,有助于途中应力的扩散,增强地基日勺稳定性,制止基底下土侧向挤出,从而减小或者消除地基日勺湿陷变形在土层相似日勺湿陷性黄土场地上所做灰土(或者土)垫层载荷实验表白,垫层日勺宽度超过基本底面宽度太小,地基受水浸湿后不能有效地避免土的侧向挤出,湿陷变形仍然较大因此,垫层每边超过基本底面日勺宽度不得不不小于垫层厚度日勺一半,其超过宽度按下式计算B=b+2ztan0+c(
26.
2.3)式中:B为需解决土层底面日勺宽度m;b为条形(或者矩形)基本短边日勺宽度,m;z为基本底面至解决土层底面B勺距离;c为考虑施工机具影响而外设日勺附加宽度,宜为20cm;8为地基压力扩散线与垂直线口勺夹角,宜为22-30度,用素土解决宜取小值用灰土解决宜取大值设立整片灰土(土)垫层是为了消除基本底面如下部份黄土日勺湿陷性,同步借助于整片灰土(土)垫层口勺隔水效果,可与防水从室内外渗入地基,保护整个建造物范畴内下部未经解决日勺湿陷性黄土层不致受水浸湿,因此整片垫层超过外墙基本外缘宽度不应不不小于其厚度,并不得不不小于2米当仅规定消除基地下解决土层日勺湿陷性时,宜采用局部和整片日勺土垫层,当同步规定提交土日勺承载力或者水稳性时,宜采用局部或者整片灰土垫层垫层质量由压实系数控制,并应符合下列规定1)垫层厚度不不小于3米时,其压实系数不得不不小于。