一、湿陷性黄土地基发生原因分析
湿陷性黄土的湿陷发生,主要是由于管道(或水池)漏水、地面积水、生产和生活用水等渗入地下,或由于降水量较大使地下水位上升而引起。黄土受水浸湿时,结合水膜增厚楔入颗粒之间,结合水连接消失,骨架强度迅速降低,土体在上覆土层的自重应力或在附加应力和自重应力的综合作用下,土粒滑向大孔,颗粒间孔隙减少,使土的结构迅速破坏而发生显著的附加下沉,强度也随之迅速降低。黄土中胶结物的多寡和成分,以及颗粒的组成和分布、孔隙比、含水量等对黄土的结构特点有着重要的影响。在自重应力下浸湿后发生湿陷的,为自重湿陷性黄土;在自重应力作用下受水浸湿后不发生湿陷的,为非自重湿陷性黄土。
二、湿陷性黄土地基的处理方法
湿陷性黄土的地基处理方法很多,常用的方法有垫层法(包括土垫层和灰土垫层、砂垫层和砂石垫层)、强夯法、挤密法、预浸水法、桩基等。各种处理方法都有它的适用范围、局限性和优缺点,应根据地基土的具体情况选择方法。
1.土垫层和灰土垫层、砂垫层和砂石垫层
土垫层和灰土垫层是先将基底下拟处理的湿陷性黄土挖出,并利用基坑内的黄土或就地挖出的其他黏性土作为填料,灰土应过筛和拌和均匀,然后根据所选用的夯(或压)实设备,在最优或接近最优含水量下分层回填、分层夯(或压)实至设计标高。回填垫层中的消石灰与土的体积配合比宜为2∶8或3∶7。
当要求消除基底下1m~3m湿陷性黄土的湿陷量时,宜采用局部(或整片)土垫层进行处理,当同时要求提高垫层土的承载力及增强水稳定性时,宜采用整片灰土垫层进行处理。土垫层和灰土垫层的施工质量,应用压实系数λc控制,并应满足以下要求:不大于3m的土(或灰土)垫层,不应小于0.95;大于3m的土(或灰土)垫层,其超过3m部分不应小于0.97。
土(或灰土)垫层的承载力特征值,应根据现场原位(静载荷或动力触探等)试验结果确定。当无试验资料时,对土垫层不应超过180kPa,对灰土垫层不宜超过250kPa。
2.强夯法
强夯法适用范围为地下水位以上,Sr≤60%的湿陷性黄土,局部或整片处理,可处理的湿陷性黄土层厚度为3m~12m。用强夯法处理湿陷性黄土地基,土的天然含水量宜低于塑限含水量1%~3%。在拟夯实的土层内,当土的天然含水量低于10%时,宜对其增湿至接近最优含水量;当土的含水量大于塑限含水量3%以上时,宜采用晾干或其他措施适当降低含水量。
采用强夯法处理湿陷性黄土地基,应先在场地内选择有代表性的地段进行试夯或试验性施工,测定土的干密度、压缩系数和湿陷系数等指标,再确定地基的处理方案。强夯的单位夯击能,应根据施工设备、黄土地层的时代、湿陷性黄土的厚度和要求消除湿陷性黄土层的有效深度等因素确定。
3.挤密法
挤密法适用范围是地下水位以上,Sr≤65%的湿陷性黄土,可处理的湿陷性黄土层厚度为5m~15m。采用该方法时,对甲类、乙类建筑或在缺乏建筑经验的地区,应于地基处理施工前,在现场选择有代表性的地段进行试验或试验性施工,试验结果满足设计要求,并应取得必要的参数再进行地基处理施工。当挤密处理深度不超过12m时,不宜预钻孔;当挤密处理深度超过12m时,可预钻孔,挤密填料孔直径(D)宜为0.50m~0.60m,孔位宜按正三角形布置。孔底在填料前必须夯实,孔内填料宜用素土或灰土,必要时可用强度高的填料如水泥土等。填料时,宜分层回填夯实,压缩系数不宜小于0.97。成孔挤密,应间隔分批进行,成孔后应及时夯填,在基底下宜设0.50m厚的灰土垫层。
4.预浸水法
预浸水法适用于自重湿陷性黄土场地,地基湿陷等级为Ⅲ级或Ⅳ级,可消除地面下6m以下湿陷性黄土层的全部湿陷性。浸水前宜通过现场试坑浸水试验确定浸水时间、耗水量和湿陷量。采用预浸水法处理地基,应符合以下规定:1)浸水坑边缘至既有建、构筑物的距离不宜小于50m,并应防止由于浸水影响附近建、构筑物和场地边坡的稳定性;浸水坑的边长不得小于湿陷性黄土层的厚度;浸水坑内的水头高度不宜小于300mm,连续浸水时间以湿陷变形稳定为准,其稳定标准为最后5d的平均湿陷量小于1mm/d。
5.桩基
湿陷性黄土层厚度不小于10m,且当上部结构荷载大并集中的建、构筑物;对整体倾斜有严格限制的高耸结构;对不均匀沉降有严格限制的甲类建筑、塔型设备基础等主要承受水平荷载和上拔力的建筑或基础等,均应从完全消除湿陷性考虑,可选用桩基。
在湿陷性黄土场地采用桩基础,桩端必须穿透湿陷性黄土层,并应满足以下要求:在非自重湿陷性黄土场地,桩端应支承在压缩性较低的非湿陷性黄土层中;在自重湿陷性黄土场地,桩端应支承在可靠的岩(或土)层中;选用桩的类型时,应根据工程需要、场地湿陷类型、湿陷性黄土层厚度、桩端持力层的土质情况、施工条件和场地周围环境等因素确定。单桩竖向承载力特征值的确定,除应满足规范的要求外,还应在现场通过单桩竖向承载力静载荷浸水试验测定的结果确定。
三、结束语
影响湿陷性黄土地基的因素很多,也比较复杂。当地基的湿陷变形、压缩变形或承载力不能满足设计要求时,首先对以往建、构筑物地基的处理结果进行评价、分析;其次应针对不同土质条件和建筑物、构筑物类别,并应同时考虑施工设备、施工进度、材料来源和当地环境等因素,经技术经济综合分析比较后确定对湿陷性黄土层采取合理的处理措施。同时在设计中应注意:建筑设计方面,建筑物体型和纵横墙的布置,应利于加强其空间刚度,并具有适应或抵抗湿陷变形的能力;妥善处理建筑物的雨水排水系统;用水设施宜集中布置;在防护范围内设置绿化带等。结构设计方面,应选择适宜的结构体系和基础形式,墙体选用轻质材料;加强建、构筑物的整体刚度和空间刚度;合理设置沉降缝;在构件之间应有足够的强度和支承面积等。
参考文献:
[1]GB5002522004,湿陷性黄土地区建筑规范[S].
[2]JGJ7922002,建筑地基处理技术规范[S].