浅析湿陷性黄土地基设计

　　1、建筑物的分类

 

　　建筑物应根据其重要性、地基受水浸湿可能性的大小使用，将不均匀沉降的限制严格划分为甲、乙、丙、丁四类。一是甲类建筑。高度大于40m的高层建筑；高度大于50m的构筑物；高度大于100m的高耸结构；特别重要的建筑；地基受水浸湿可能性大的重要建筑；对不均匀沉降有严格限制的建筑。二是乙类建筑。高度24m～40m的高层建筑；高度30m～50m的构筑物；高度50m～100m的高耸结构；地基受水浸湿可能性较大或可能性小的重要建筑；地基受水浸湿可能性大的一般建筑。三是丙类建筑。除乙类以外的一般建筑和构筑物。四是丁类建筑。次要建筑。

 

　　2、如何防湿陷措施分析

 

　　湿陷性黄土是黄土形成过程中因当地气候干燥，土中所含的碳酸盐、硫酸钙等在土表面析出形成的胶结物与粘着水、毛细水共同形成较好的粘性，使土在自重下形成的大孔与空隙得不到固结，处于欠固结状态。被水浸湿后，由于水分子楔入颗粒间破坏了原来的连接造成盐类溶解，降低了抗剪强度。在自重或外力作用下，土骨架破坏，土粒落入大孔或挤紧，造成湿陷。按不同的建筑重要性等级采取不同的防湿陷措施，包括下列三方面的措施：一是地基处理措施。二是建筑群总体与建筑物个体的防水措施。三是建筑结构措施。

 

　　3、防水措施的主要内容分析

 

　　一是做好总体的平面设计与竖向设计，保证整个场地排水畅通，如场地坡度、排水沟、排水方向等应符合规定。二是做好防洪措施。三是水池、管道等与建筑物间的距离符合防护要求。四是做好防止管网与水池漏水的措施。五是做好排除屋面水与室内地面水的措施，如做灰土防水地坪或油毡防水地坪，散水的坡度、材料与宽度符合规定。

 

　　4、主要的结构措施分析

 

　　一是选择适应不均匀沉降的结构类型和适宜的基础类型。对单层工业厂房宜选用铰接排架；当不处理地基时，对多层厂房和空旷的多层民用建筑宜选用钢筋混凝土框架结构和钢筋混凝土条形或筏形基础，而不宜采用内框架结构；建筑体型应力求简单等。

 

　　二是加强建筑物的整体刚度。这方面的措施有：①对多层砖石承重房屋宜控制其长高比，一般不大于3。②设置沉降缝。③增设横墙。④规定窗间墙的宽度不小于主梁或开间轴线间距的1/3，并不小于1m；在其他承重墙处，不应小于0.6m。⑤增设钢筋混凝土圈梁。⑥增大基础刚度等。

 

　　三是局部加强构件和砌体强度。这方面的措施有：①在底层窗台下一皮砖处墙身内或窗间墙内设置砖配筋带（一般为36）或混凝土配筋带；②对受水浸湿可能性较大的部位及其相邻的一个开间范围内，底层的横墙和纵墙相交处用钢筋拉接；③门窗洞孔宽度大于1m（级湿陷性黄土地基）或1.2m（I＼II级湿陷性黄土地基）时，采用钢筋混凝土过梁等。

 

　　四是构件应有足够的支承面积。预制钢筋混凝土梁和板支承在砖墙上的长度分别不应小于24cm和10cm。预留适应沉降的净空。

 

　　5、湿陷性黄土地基的地基基础计算研究

 

　　湿陷性黄土地基与非湿陷地基相比，同样要进行基础尺寸的计算，基底压力校核、基础沉降计算、下卧层计算和基础稳定计算等项计算。计算方法亦相同，但黄土的承载能力特征值与计算中的经验系数ψ，则按黄土地基规范取值。

 

　　6、湿陷性黄土地基的处理分析

 

　　当建筑物地基的压缩变形、湿陷变形或强度不能满足设计要求时，应针对不同土质条件和建筑物的类别，在地基压缩层内或湿陷性土层内采取处理措施。湿陷性黄土地基的处理，应符合下列要求。

 

　　一是对甲类建筑应消除地基的全部湿陷量或全部湿陷性土层。

 

　　二是对乙、丙类建筑应消除地基的部分湿陷量，但要符合湿陷性黄土规范要求。

 

　　三是乙类建筑消除地基部分湿陷量的最小处理厚度，应符合下列要求：在非自重湿陷性黄土场地，不应小于压缩层厚度的2/3；在自重湿陷性黄土场地，不应小于湿陷性黄土层厚度的2/3，并应控制未处理土层的湿陷量不大于20cm。

 

　　四是湿陷性黄土地基常用的处理方法如下：

 

　　①垫层法。土或灰土垫层一般适用于消除1m～3m厚土层的湿陷性。对于垫层的质量，除有经验的地区外，应一律采用压实系数指标来控制。对地基浸水可能性大的建筑物或厚度大于1.5m的垫层，压实系数不得小于0.93；对其余的垫层，应根据当地建筑物的经验确定，但不得小于0.90。

 

　　②土桩或灰土桩法。土桩或灰土桩适用于处理地下水位以上的湿陷性黄土地基，处理深度宜为5m～15m。当地基土的含水量超过23%及其饱和度大于0.65时，不宜采用。土桩适用于以消除地基湿陷性为主要目的的湿陷性黄土地基，而灰土桩则适用于以提高地基承载力为主要目的的场合。采用土桩或灰土桩挤密地基，一般桩孔的直径（d）以300mm～600mm为宜，桩孔的布置以等边三角形排列为宜。

 

　　③强夯法和重锤夯实法。强夯法是在湿陷性黄土地基上进行强夯，当单击夯实能力为1000kN·m～2000kN·m时，一般可消除夯面以下4m～6m深度内黄土的湿陷性。强夯前应正确选择强夯参数，夯锤的静压力在20kPa以上。重锤夯实法是在湿陷性黄土地基上采用重锤表层夯实，通过15kN～30kN夯锤对天然地基表面进行夯实，可消除1m～1.5m深度内黄土的湿陷性。

 

　　④桩基础法。桩基础是将一定长度的桩穿透湿陷性黄土层，使上部结构的荷载通过桩尖传到下面坚实的非湿陷性黄土层上，这样即使地基受水浸湿，也完全可以避免湿陷的危害。桩基础虽然耗用钢材、水泥较多，造价较高，但安全可靠。因此，对于上部结构荷载大或地基浸水可能性大的重要建筑物、构筑物，采用桩基是合理的。

 

　　⑤预浸水法。预浸水法是适用于、级自重湿陷性黄土场地，可消除地面6m以下全部土层的湿陷性，但其施工过程较复杂，施工要求高。

 

　　⑥单液硅化或碱液加固法。一般用于加固地下水位以上的已有建筑物地基。单液硅化加固的最大深度可达20m，可处理基底下湿陷土层厚度10m。

 

　　⑦深层强夯法。深层强夯法可处理地下水位以上的湿陷性黄土地基，目的在于提高承载力。

 

　　7、结束语

 

　　黄土地区经常发生水土流失、地基湿陷、水库边坡、路堑及黄土源边滑坡及崩塌等灾害性地质活动，对工农业建设及人民生活经常造成严重危害，湿陷性黄土是一种比较复杂的土质，无论在设计还是施工中都应当引起充分的重视，这样才能在实际工程中避免由于黄土的湿陷性带来的危害，从而保证人民生命财产的安全。因此采用适合的处理方法对工程具有重要的意义。

 

　　参考文献

 

[1]汪国烈，李新怀.大厚度湿陷性黄土的工程处置[C].西部开发中的岩土工程问题（岩土工程系列学术研讨会之九论文集），上海：同济大学出版社，2010.

 

[2]谢定义.讨论我国黄土力学研究中的若干新趋向[J].岩土工程学报，2012，（01）.

 

[3]杨增光.湿陷性黄土地基处理探讨[J].山西建筑，2013，（03）.

 

[4]张森安.大厚度湿陷性黄土场地湿陷性评价与地基处理[J].山西建筑，2012，（08）.