洛陽(yáng)地區(qū)濕陷性黃土幾種地基處理方法的探討

張宇 李建清

摘 要：本文結(jié)合工程實(shí)踐，首先對(duì)濕陷性黃土地基進(jìn)行了探究，并就濕陷性黃土地基的具體處理方法進(jìn)行了深入分析，包括墊層法、強(qiáng)夯法、擠密法以及預(yù)浸水法，并以某工程為例闡述了濕陷性黃土地基的處理方案，希望能夠?yàn)橥袠I(yè)工作者提供一些幫助。

關(guān)鍵詞：洛陽(yáng);濕陷性黃土地基;處理方法;探討

中圖分類號(hào)：TU444 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

0 引言

濕陷性黃土在一定壓力下受水浸濕后土的結(jié)構(gòu)迅速破壞并產(chǎn)生顯著附加沉降，其強(qiáng)度也隨之降低。濕陷性黃土場(chǎng)地由于大氣降水滲入、生活管道滲漏等原因造成地基不均勻濕陷變形，給工程建設(shè)帶來(lái)了極大的危害。如何整體考量這些影響因素從而挑選更合理的擬建建筑地基處置方案，成為目前迫切需要處理的問(wèn)題。

1 濕陷性黃土概述

1.1 濕陷性黃土的分類

濕陷黃土地主要是指黃土壤遭到水侵襲之后，構(gòu)造很容易改變，從而下陷變形的特別土質(zhì)，和非濕陷黃土壤的差別是受到水侵襲之后的土壤下陷數(shù)量，使用δs顯示。當(dāng)δs等于超過(guò)0.015的時(shí)候，意味著黃土地很容易被水侵襲發(fā)生形狀變化，屬于濕陷黃土壤。同時(shí)濕陷黃土壤按照本身的壓力數(shù)值又可以分成自重性濕陷黃土壤和非自重性濕陷黃土壤。第一，自重性濕陷黃土壤，實(shí)際上在沒(méi)有外部力量的影響下，受到水的侵蝕影響，也會(huì)在本身土壤重力作用下，發(fā)生濕陷情況，這種黃土壤本質(zhì)松軟。第二，非自重性濕陷黃土壤，沒(méi)有外力影響的情況下，不會(huì)因?yàn)樗治g出現(xiàn)下沉改變，只有受到外力才會(huì)出現(xiàn)一些濕陷情況。另外還有一些濕陷黃土壤，存在時(shí)間較長(zhǎng)，經(jīng)歷很多次濕陷已經(jīng)沒(méi)有濕陷特征。

1.2 濕陷發(fā)生的原因

黃土地的濕陷是一個(gè)很繁瑣的過(guò)程，其中包括物化反應(yīng)。它受到各個(gè)方面的影響和限制。一是出現(xiàn)必需的外部情況，在某種壓力下受到水流的浸濕，然后黃土出現(xiàn)濕陷。另外一個(gè)重要因素需要?dú)w于黃土地本身固定的特性。黃土發(fā)生濕陷的內(nèi)部因素是黃土的成分和構(gòu)造特性。濕陷黃土在某些壓力的作用下，遇到水會(huì)發(fā)生顯著的縮小下降，一個(gè)原因是天氣干燥的時(shí)候，土不是很緊密，不管是風(fēng)積累黃土層次、坡積累黃土層次還是洪水積累黃土層次，從影響程度看，蒸汽數(shù)量明顯大于大氣降水?dāng)?shù)量。黃土層不夠緊密是因?yàn)樵趯?shí)際形成的過(guò)程中，經(jīng)常不能同時(shí)擁有足夠的壓力和合理的濕度。

2 濕陷性黃土地基的處理方法

2.1 墊層法

墊層法主要分為原土墊層以及灰土墊層兩種。該種方法簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是將位于基底以下的所有濕陷性土層全部做挖除處理，隨后即可選擇應(yīng)用素土或灰土的分層夯實(shí)方式形成墊層結(jié)構(gòu)，這樣就能夠?qū)崿F(xiàn)將濕陷性特征全部去除的目標(biāo)，從而最大限度的將地基的壓縮變形現(xiàn)象的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)降低，從根本上提高結(jié)構(gòu)的整體承載能力。墊層法適用于地下水位以上，可處理的濕陷性黃土層厚度13 m。超過(guò)3 m換填基坑開(kāi)挖過(guò)深，土方量較大且對(duì)周邊環(huán)境造成沉降變形等因素不建議。當(dāng)僅要求消除基底下13 m濕陷性黃土的濕陷量時(shí)，宜采用灰土墊層或水泥土墊層。選用墊層法換填的厚度除了參考規(guī)范13 m厚之外，具體的換填厚度，需要進(jìn)一步分析。若濕陷性土層較薄一般在3 m以內(nèi)，一般情況下可選用直接換填，換填后的地基按照一般地基去考慮設(shè)計(jì)滿足結(jié)構(gòu)的承載力和變形的要求。若墊層法不能滿足設(shè)計(jì)要求，需要進(jìn)行組合處理。

2.2 強(qiáng)夯法

該種方法也被稱之為動(dòng)力固結(jié)法，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是在重錘的幫助下將其提升至一定高度后落在需要夯實(shí)的地基位置，這樣地基就會(huì)承受較強(qiáng)的沖擊與震動(dòng)，繼而將土層結(jié)構(gòu)的液化條件改變意義從根本上將其壓實(shí)度提升，為后續(xù)逐漸將濕陷性黃土的不良特性消除提供完備條件。尤其是在應(yīng)用于不飽和粘性土的加固時(shí)，在保證濕陷性黃土地基壓縮性降低的同時(shí)也可將濕陷性黃土結(jié)構(gòu)抗液化的能力進(jìn)一步改善。該種方法不僅能夠最大限度的節(jié)省勞動(dòng)力，且由于自動(dòng)化程度較高與施工時(shí)間較短的優(yōu)勢(shì)使得其在低能級(jí)的強(qiáng)夯環(huán)節(jié)凸顯出了極佳的應(yīng)用效果。

2.3 擠密法

擠密法處理黃土地基近年來(lái)運(yùn)用較多，多用于濕陷性黃土地基加固處理，一般黃土地基處理中亦有采用。該種方法所針對(duì)的濕陷性黃土地基一般為地下水位之上，尤其是含水量14%～22%的黃土地基中將能夠凸顯出最佳的應(yīng)用效果，一般能夠處理的土層深度在5 m～15 m左右，無(wú)論是碎石還是素土均能夠作為樁體的填實(shí)材料。該種方法在應(yīng)用過(guò)程中主要凸顯出的應(yīng)用特點(diǎn)是：不僅能夠最大限度的消除濕陷性特征，還能夠在形成的復(fù)合地基基礎(chǔ)上將樁土的施工作用最大限度的發(fā)揮出來(lái)。施工流程較為簡(jiǎn)單且能夠獲得較高的經(jīng)濟(jì)效益，施工時(shí)間也較短。而至于最終應(yīng)選擇何種類型的樁體材料，應(yīng)聯(lián)系濕陷性黃土地基所存在的位置環(huán)境條件情況以及需要達(dá)到的處理要求，但由于此種方法無(wú)論是對(duì)于黃土地基的含水量還是飽和度均具有較高要求，因此需要施工團(tuán)隊(duì)預(yù)先對(duì)該位置的黃土地基基本情況進(jìn)行完整的分析與調(diào)查。

2.4 預(yù)浸水法

預(yù)浸水法是利用黃土浸水產(chǎn)生濕陷的特點(diǎn)，在施工前進(jìn)行大面積浸水，使土體產(chǎn)生自重濕陷，達(dá)到消除深層黃土濕陷的目的，再配合上部土層處理措施，來(lái)達(dá)到消除全部土層濕陷性的一種處理方法。預(yù)浸水法處理濕陷性黃土壩基具有操作簡(jiǎn)便，處理范圍廣、深度大，可消除濕陷危害，費(fèi)省效宏等優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)對(duì)陷穴、鼠洞、墓坑、暗縫等隱患可及時(shí)發(fā)現(xiàn)及早處理。預(yù)浸水法缺點(diǎn)是工期長(zhǎng)、耗水量大，浸水后地基土的強(qiáng)度降低以及上部一定厚度的土層具有二次和外荷濕陷性等。

3 工程實(shí)例

3.1 工程概況

擬建瀍東停車場(chǎng)場(chǎng)地為洛河?級(jí)階地，地形平坦，地勢(shì)開(kāi)闊，土質(zhì)濕陷性較大，地質(zhì)構(gòu)造不發(fā)育，無(wú)強(qiáng)震源，區(qū)域場(chǎng)地穩(wěn)定性較好。本場(chǎng)地標(biāo)準(zhǔn)凍結(jié)深度小于0.6 m，屬Π類場(chǎng)地，抗震設(shè)防烈度為7度，屬設(shè)計(jì)地震第三組，地震動(dòng)峰值加速度值為0.10g，地震動(dòng)反應(yīng)譜特征周期為0.45 s。本場(chǎng)地建筑類別為Π類，屬對(duì)建筑抗震一般地段。

停車場(chǎng)現(xiàn)狀地面高程為123.23 m～126.95 m，停車場(chǎng)場(chǎng)坪采用地面回填方案，為了停車場(chǎng)滿足防洪排澇等要求，場(chǎng)坪高程為127.0 m，回填施工中需要對(duì)原地表濕陷性黃土進(jìn)行處理，在整個(gè)施工場(chǎng)區(qū)采用強(qiáng)夯法，局部結(jié)構(gòu)施工位置采用擠密法，取得了很好的處理效果。

3.2 施工工藝

（1）放樣測(cè)量。放出結(jié)構(gòu)基準(zhǔn)線，以便校核核，為保證基坑凈空尺寸考慮結(jié)構(gòu)內(nèi)尺寸外放10 cm，放樣允許誤差為±10 mm。基坑開(kāi)挖完后需向基坑內(nèi)傳遞坐標(biāo)點(diǎn)（不少于兩個(gè)，可利用結(jié)構(gòu)底板進(jìn)行水平基點(diǎn)埋設(shè)），從基坑邊向基坑內(nèi)采用導(dǎo)線測(cè)量的方法進(jìn)行定向。定向測(cè)量擬利用有雙軸補(bǔ)償?shù)娜緝x，且全站儀配有彎管目鏡，其垂直角小于20°，導(dǎo)線定向的距離必須進(jìn)行對(duì)向觀測(cè)，定向邊中誤差在±8″之內(nèi)。

坐標(biāo)點(diǎn)傳遞后，即可進(jìn)行主體結(jié)構(gòu)放樣測(cè)量。首先測(cè)設(shè)線路中線和法線作為結(jié)構(gòu)放樣的基準(zhǔn)線，隨后根據(jù)基線與結(jié)構(gòu)相對(duì)關(guān)系值，測(cè)量?jī)?nèi)結(jié)構(gòu)凈空并用量尺檢核是否與設(shè)計(jì)值相符，也可用極坐標(biāo)法放樣出各個(gè)結(jié)構(gòu)物的控制性點(diǎn)線，使用鋼尺對(duì)點(diǎn)位間的相對(duì)關(guān)系進(jìn)行檢核，確保滿足內(nèi)結(jié)構(gòu)凈空要求。

（2）場(chǎng)平回填區(qū)域位置及高程放樣。根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙計(jì)算放樣數(shù)據(jù)，現(xiàn)場(chǎng)放樣出回填區(qū)域的最外圍邊線，并外放100 cm確定標(biāo)準(zhǔn)基樁。在樁上標(biāo)明里程及回填高度以便施工人員控制回填高度及回填寬度?；靥钸^(guò)程中測(cè)量人員要定期進(jìn)行回填邊線及高程的檢查，每回填2～3層放樣出回填邊線，當(dāng)回填材料不同時(shí)現(xiàn)場(chǎng)要控制不同回填區(qū)域范圍線，以便多填或少填部分能夠及時(shí)處理避免發(fā)生工程質(zhì)量。

（3）地表清理。路堤填筑前應(yīng)對(duì)原地面全部進(jìn)行清除基底表層植被，挖除樹(shù)根。基底為耕地或松土?xí)r，應(yīng)先清除有機(jī)土、種植土、集中堆放并應(yīng)按水土保持要求進(jìn)行覆蓋保存用于耕地恢復(fù)，基底平整后按規(guī)定進(jìn)行壓實(shí)。對(duì)原基底進(jìn)行清除草皮的處理。地面自然橫坡緩于1：5時(shí)，可清除表面草皮、植被土并壓實(shí)后直接填筑路基。當(dāng)原地面坡度陡于1：5時(shí)，應(yīng)自上而下挖臺(tái)階，臺(tái)階寬度、高度應(yīng)符合施工圖要求。當(dāng)斜坡上的覆蓋層較薄時(shí)，應(yīng)將其挖除后挖臺(tái)階。自然橫坡陡于1：2.5的路基段，必須徹底清除覆蓋土、鑿臺(tái)階，以滿足路堤穩(wěn)定性地要求。

（4）填料攤鋪。填料用自卸汽車運(yùn)至填筑區(qū)，等間距傾倒，卸土間距應(yīng)充分考慮分層松攤厚度不超過(guò)30 cm，推土機(jī)配合平地機(jī)攤鋪，注意設(shè)置足夠的橫坡，以利于排水。并保證修整路堤邊坡后的路堤邊緣有足夠的壓實(shí)度，不同土質(zhì)的填料分層填筑，分層方法和標(biāo)準(zhǔn)要根據(jù)“試驗(yàn)段”所得出的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行嚴(yán)格控制。路基填筑的過(guò)程中需要準(zhǔn)備充足的水，必須要保障整個(gè)路基每個(gè)施工段都有充足的水源。攤鋪工作完成之后，實(shí)施灑水，采用灑水車，撒布均勻。如果填料含水率過(guò)高，塑性比較大的填料則需要經(jīng)過(guò)晾曬，然后再進(jìn)行下一道工序。

（5）壓實(shí)。壓實(shí)之前對(duì)填料含水量進(jìn)行檢測(cè)，其值不得超過(guò)最佳含水量的±2%，當(dāng)含水量較低時(shí)，應(yīng)采取灑水措施，當(dāng)含水量過(guò)大時(shí)，應(yīng)進(jìn)行翻曬。壓實(shí)采用自行式壓路機(jī)進(jìn)行，先慢后快，先靜壓后振動(dòng)，碾壓時(shí)直線段由路基兩側(cè)向中間進(jìn)行，曲線段由路基內(nèi)側(cè)向外側(cè)進(jìn)行。碾壓時(shí)，各區(qū)段交接處應(yīng)重疊壓實(shí)，縱向搭接長(zhǎng)度不得小于2 m，縱向行與行之間的輪跡重疊壓實(shí)不小于0.3 m，橫向同層接頭處重疊壓實(shí)不小于1 m，上下兩層填筑接頭應(yīng)錯(cuò)開(kāi)不小于3 m。碾壓遍數(shù)及前進(jìn)速度按試驗(yàn)確定的數(shù)據(jù)控制。碾壓時(shí)遵循先輕后重，先慢后快，由弱振到強(qiáng)振的原則進(jìn)行。發(fā)現(xiàn)不平整的區(qū)域，要采取補(bǔ)救措施，保障碾壓路段的平整性與壓實(shí)度符合要求。

（6）檢驗(yàn)簽證。在填料質(zhì)量、填筑厚度、填層面縱橫方向平整度、均勻度等符合驗(yàn)標(biāo)的基礎(chǔ)上，采用K30荷載板進(jìn)行細(xì)粒土壓實(shí)系數(shù)和地基系數(shù)的測(cè)定，粗粒土和碎石類土采用K30荷載進(jìn)行地基系數(shù)和孔隙率的檢測(cè)，達(dá)到規(guī)范及設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)后進(jìn)行下一層的填筑。

4 結(jié)語(yǔ)

總之，在對(duì)濕陷性黃土地基進(jìn)行處理時(shí)應(yīng)結(jié)合所處環(huán)境的不同條件以及地基的不同類型，選擇科學(xué)合理的處理方案，以奠定后續(xù)施工進(jìn)程順利推進(jìn)的堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

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