湿陷性地区管理地基处理

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摘要：介绍了湿陷黄土的特征，及管道输送对黄土地基处理的技术要求。本文结合实际探讨了湿陷性黄土地区地基处理的几种方法以及灰土及砂垫层处理法。 关键词：湿陷性黄土；管道地基；处理方法 前言 黄土作为一种常见的工程地基，在世界各地分部很广，面积达1300万平方千米，约占地球陆地总面积的9.3%。中国黄土主要分布于长城以南、日月山以东、太行山以西、秦岭以北,主要包括山西、陕西、以及甘肃、青海、宁夏、河南等省部分地区,面积40万平方公里,为世界最大的黄土堆积区。黄土厚50―180米,气候较干旱,降水集中,植被稀疏,水土流失严重。 一：湿限性黄土的特征： 我国的湿陷性黄土一般呈黄色或黄褐色，含有大量的碳酸盐，硫酸盐和氧化物等可溶盐累，具有一定抵抗移动和压密的能力，是一种非饱和的欠压密土，在天然湿度下，其压缩性较低，强度较高，但遇水浸湿时，土的强度显著降低，在附加压力或在土的自重压力下引起的湿陷变形是一种下沉量大，下沉速度快的失稳性变形，对建筑物的危害性极大。湿陷性黄土分为非自重湿陷性喝自重湿陷性两种，非自重湿陷性在自重压力下受谁浸湿后不发生湿陷，而在一定外加荷载作用下才产生附加下沉，自重湿陷性黄土在自重压力下受水进食后则发生塌陷。由于湿陷性黄土的这些特性，在湿陷性黄土地区管道发生事故的主要原因是地基的不均匀沉降。因此管道对地基强度、稳定性及不均匀沉降有极为严格的要求。 二、管道地基处理原则： 在施工过程中辨别土层是否扰动的简易办法是用直径为12至16mm的钢钎人力插入沟底土中，若插入深度仅100至200mm，则说明沟底土层良好，未被扰动，不必加固。而当沟底土层扰动时，从地下水上涌的泉眼内可插入深度达1.0m以上，严重时可在任何部位插入较大深度，这时沟底土层应进行相应的加固处理。 三、湿陷性黄土地基的处理方法 为了保证湿陷性黄土地基上管道的安全和正常使用，在绝大多数情况下都必须考虑地基处理，湿陷性黄土地基处理的目的是消除黄土的湿陷性，同时提高地基的承载能力。管道的地基处理不同于其它建筑物地基的处理，管道地基处理主要是全部或部分消除其湿陷性。对非自重湿陷性黄土地基，如基础下地基处理厚度达到压缩层下限，或达到饱和的自重压力与附加压力之和等于或小于该土层的湿陷起始压力，就可以认为地基的湿陷性全部消除。对自重湿陷性黄土地基，由于地基的湿陷量和湿陷变形与自重湿陷性土层的厚度、浸水面积有关，而与压缩层厚度无关，所以必须处理基础地面以下的全部自重湿陷性黄土层。在非自重湿陷性黄土地基上，对一级湿陷性黄土一般不需要地基处理。对于二级处理厚度为1．0一l5m，如处理厚度小于1．0m时，湿陷性仍要危及构筑物或管道安全。对于三级湿陷性黄土，处理厚度为1．0―2．0m，四级应为2．0―3．Om，此外，应根据土层的湿陷性系数的分布情况，湿陷性黄土层的厚度及管径、管材、介质等具体情况，适当增加或减少处理厚度。湿陷性黄土层的管道基础处理方法很多，常用的方法有土或灰土垫层、砂或砂垫层、强夯法、重锤夯实法、桩基础、预浸法等。各种处理方法都有它的适用范围，局限性和优缺点。灰土垫层常被用于非自重湿陷性黄土地区管道基础的处理。一般适用于处理1～4m厚的软弱土层。管道的基础是条形基础，作用于地基上的力也比其它建筑物小，而且是基槽开挖后埋人地下，表面的软弱土一部分已被去掉，所以在管道施工中常用灰土(或素土)垫层来处理湿陷性地区的管道基础，以提高承载力，减少沉降力。灰土垫层是将基础下面一定范围内的弱土层挖去，用一定体积比配合的灰土在最优含水量情况下分层回填夯实或压实。 a．承载力的确定。经过人工压实(或夯实)的3：7灰土垫层，当压实系数控制在0．97及干土重度不小于14．5～15．0kN／m3时，其容许承载力可达300kPa以上。对于2：8灰土，当压实系数控制在0．97及干土重度不小于14．8―15．5kN／m 时，其容许承载力可达300kPa。b．灰土垫层材料配比。灰土中石灰用量在一定范围内，其强度随灰土用量的增大而提高，但当超过一定限值后，强度则增加很小，并且有逐渐减小的趋势。1：9灰土只能改善土和压实性能，2：8和3：7灰土一般作为最优含灰率，但与石灰的等级有关，通常应以CaO+MgO所含总量达到8％左右为最佳。灰土中土不仅作填料用，而且参与化学作用，尤其是土中的粘粒或胶粒具有一定活性和胶结性。含量越多，灰土强度越高，土粒粒径不得大于15ram，灰土垫层的施工，应严格按有关规程进行。c．灰土的质量检验。一般采用环刀取样，测定其干土重度。质量标准可按压实系数确定，一般为0．93～0．95，管道基础压实系数一般采用0．95，不得小于0．90。d．灰土垫层的厚度与湿陷变形的关系。垫层具有一定的厚度才能使湿陷量最大的上部土层的湿陷性消除，并由垫层扩散到天然黄土层的附加力减少到某种程度，使浸入后的湿陷量减少。素土垫层是先挖去基坑下的部分或全部软弱土，然后回填素土分层夯实，处理一级非自重湿陷性黄土，管径不大的管道基础常采用素土垫层。夯(压)实施工时，应使土的含水量接近于最佳含水量，填土的夯(压)实应分层进行，多层虚铺的厚度可参照灰土垫层的虚铺厚度。砂和砂石垫层当管道的不透水性基础与软土层相接触时，在荷载的作用下，软弱土地基中的水被迫从基础两侧排出，基底下的软弱土不易固结，形成较大的孔隙水压力，还可能导致由于地基强度降低而产生塑性破坏的危险。砂垫层和砂石垫层材料透水性大，软弱土层受压后，垫层可作为良好的排水面，可以使基础下面的孔隙水压力迅速消散，加速垫层下软弱土层的固结和提高其强度，避免地基土塑性破坏。砂垫层的厚度一般根据垫层底面处的自重应力与附加应力之和不大于同一标高处软弱土层的容许承载力来计算。具体计算时，一般可根据砂垫层的容许承载力确定垫层基础宽度，再根据下卧土层的承载力确定出砂垫层的厚度。砂垫层的宽度除应满足应力扩散的要求外，还要根据垫层侧面的容许承载力来确定，防止垫层向两边挤动。否则垫层就有可能部分挤人侧面软弱土中，使基础沉降增大。砂、砂土垫层的材料宜采用级配良好，质地坚硬的粒料，其颗粒的不均匀系数不小于1O。管道基础砂垫层以中粗砂为好，也可掺加一定数量的碎卵石。强夯法处理地基对湿陷性黄土地基的加固有较好的效果，在管道施工中，若遇到湿陷性黄土层厚、湿陷性变形大，且管道自重大，对管道的安全性要求高的情况下，也可用强夯法来处理基础。在湿陷性黄土地基土上进行强夯，当夯击能为1000―2000kN时，一般可消除夯面下5―8m深内黄土底湿陷性，5m深度内的土的压缩模量可提高到150MPa，容许承载力可提高到2ookPa以上。 四、总结：由于地基处理效果大都是隐蔽工程，很难直接检验其处理效果。这就要求在地基处理施工过程中和施工完成之后注意，在地基处理施工中，只了解如何施工是不够的，还必须了解所采用处理方法的原理、技术标准和质量要求。进行施工质量和处理效果的检验，确保工程质量。作好监测工作，以保证施工的正常进行，通过观察收集数据为下一阶段的工作提供可靠的依据。