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摘要:通过研究分析我国西北部地区湿陷性黄土的工程地质性质,在我国现有的地基处理的方法的基础上,总结不同地基处理技术的施工工艺,技术特点,从而满足不同失陷性黄土工况下的地基处理需要。
关键词:失陷性黄土;地基处理;综述
前言
随着国家中西部大开发战略的推进,我国中西部地区的基础性设施的建设步入了快车道,中西部各个城市的建筑物拔地而起,极大促进了中西部的发展。然而中西部地区的黄土的土质条件,给地基的处理增加了难度,如果对失陷性黄土地基处理的不够恰当,会出现一些安全隐患甚至是人民生命财产的损失。
1湿陷性黄土的工程地质的特点
我国幅员辽阔湿陷性黄土分布较为广泛,我国的西北,东北,华中和华东分布着的黄土具有失陷性,其中主要分布在我国的中西部地区。
我国西北部地区的黄土主要来源于我国西部和北部的沙漠,由于风力的搬运作用,最后堆积而形成的。土颗粒主要为粒径较大粉土颗粒,土的孔隙率较大,且土的颗粒级配不均匀,土的粘滞系数较低。由于土的固体颗粒主要为是粉土颗粒,在没有水的情况下土的承载力很高,与正常的密实性土相差无几,能够满足人们的对正常的地基承载力的要求,但是土颗粒一旦经过水的浸泡土的承载力严重降低,甚至是在物荷载的情况下出现自陷现象。究其原因主要是土中颗粒间的孔隙被水充满,降低了土的有效应力,同时水在土颗粒之间形成水膜起到了润滑的作用,减小了土颗粒之间的摩擦。
2失陷性黄土地基处理的方法
湿陷性黄土由于自身的特点分为自重失陷性黄土和非自重湿陷性黄土,如何有效的减小黄土失陷在我们工程中具有很重要的现实意义。通过减小土颗粒之间的孔隙率是减小土体失陷的有效方法,或者通过其他的方法达到土体的固结。总结来说湿陷性黄土地基的处理大致可以用三种方法处理,用物理方法使土中的孔隙率减小来达到土加密的效果;用化学或物理的改变土体的性质从而达到地基的处理要求;改变建筑物上部荷载的传递方式来满足要求。
2.1强夯法地基处理
强夯法处理失陷性黄土地基是最简单的方法。强夯法是将一定重量的重锤(15KN~45KN)提升至计算高度然后使其自由下落从而达到挤密土体的方法。这种方法广泛应用于一般性地基处理中,其对失陷性黄土地基也有较好的效果。使用强夯法要通过计算确定重锤的重量,起落的高度,同时要合理布置重锤落点的位置,从而通过重锤自由下落撞击地面产生夯击坑达到压实土体的目的。在强夯地面时也要注意安全,要尽量控制重锤撞击地面后反弹的高度,避免砸伤施工人员。
强夯法施工速度快可以分块同时进行施工;施工操作简单,施工费用低;但是强夯法在施工中由于重锤的反复的升降会产生较大的噪音所以施工环境有所限制,强夯法由于重锤的重量是一定的的,因此其压实土的厚度是一定的,当失陷性黄土的厚度较厚的情况下使用强夯法的效果会大大折扣
2.2挤密法地基处理
挤密法对地基的处理在工程界应用非常普遍,对湿陷性黄土的处理效果较好。挤密法就是通过桩孔中填入三七或二八灰土或者是素填土形成土桩,使土发生水平向的位移达到压实土体的目的。桩孔的布置要符合相关的规范规定,一般要求是桩孔呈三角形布置,桩孔的直径,间距要通过有限元或者其他软件的计算土的压实度及孔隙率得出。
挤密法处理后的地基承载力提高非常明显一般能够达到200Kpa~300Kpa。挤密法能够很好的处理较厚的湿陷性黄土,一般在地下水位线以上的黄土都适合,施工速度相比强夯法快,施工成本较低。但是桩土挤密法也存在着一些不足之处,主要是当基坑开挖到地下水位线以下时这种方法就不能在使用。
2.3垫层法地基处理
垫层法适用于各种较差地基的处理,垫层法就是将原有地质条件较差的湿陷性黄土挖出,并填入工程地质条件较好的素填土或灰土,从而使该地区的地质条件达到设计要求。使用垫层法换填要逐层铺设,每层厚度在30cm左右,施工中一般50cm,碾压次数要根据具体设计要求及施工设备确定,压实后再继续施工直至达到设计要求的标高。
这种方法处理的效果较好,能够永久性的消除黄土湿陷性的影响,适用于浅层地基处理,施工简单,效果显著。使用该方法时主要要考虑施工成本的问题,当填方量大,运土距离远的情况下不太适合。
2.4CFG桩复合地基处理
CFG桩(CementFly-ashGravel)是砂,碎石,粉煤灰和水泥制成的一种桩,它与湿陷性黄土形成复合地基也是一种较好的提高地基承载力的方法,也可以看作是桩土挤密法的一种改良形式,即桩在挤压土的同时桩与土在褥垫层的作用下共同承担上部的荷载。
复合地基处理时由于桩和土的变形模量相差很大,所以为了使桩和土同时受力应该铺设褥垫层。此方法对大面积的湿陷性黄土处理效果好,施工速度快,施工工期短,是一种新型地基处理方法,在工程中得到了广泛的应用。
2.5灌注桩地基处理
灌注桩地基处理是通过改变荷载的传递方式来达到地基处理的方法。灌注桩穿过湿陷性黄土直接打入密实性的土层中,使荷载通过灌注桩传递到密实性土层,上层黄土并不受荷载,从而避免了因黄土失陷而造成的地基破坏。
因不考虑上层湿陷性黄土的影响,不需要对黄土地基进行处理,只需要把灌注桩打入下层非湿陷密实性土中,因此和一般的桩基工程类似,可以大规模施工,减小了处理地基的施工量,特别适合一些大型工程,且施工效率高。
2.6化学固结法地基处理
化学固结法处理地基是通过灌浆或搅拌向土中加入水泥浆,石灰等胶结材料,以达到加固土体减小土的孔隙率,从而提高了地基的承载力,也可以用热加固法通过高温焙烧改变土体的性质来实现设计的要求。
化学固结法在工程中使用较多,向土体中喷射水泥浆可以填充黄土中的孔隙,而且水泥浆又可以与土颗粒胶结,又进一步固化了土体,提高了承载力;热加固法处理地基土是通过烧结土体来达到固化土体的目的,不需要添加胶结物,只需简单的高温热处理即可,这种方法在施工中很少用到,在施工中难以达到土体烧结的温度,而且也很难把握控制烧结的时间,目前应用较少。
3总结
在我国中西部大开发政策的推动下,西部城市的建设规模步入了一个新台阶,湿陷性黄土地基的处理日益得到重视。综合以上湿陷性黄土地基处理的技术,不同技术的适用范围,可以对实际工程中的一些黄土地基进行合理的处理,以达到建设设计的要求。
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