湿陷性黄土地基处理方法Word格式文档下载.docx

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地基处理中首先要考虑的问题是处理地基到多大范围才能既经济又能获得明显的效果。

由土的饱和自重压力所引起的自重湿陷与其湿陷性和黄土层厚度有关．其变形范围往往包括全部自重湿陷性黄土的厚度。

根据湿陷变形范围，地基的处理厚度（从根底底面算起）可分为处理全部湿陷变形范围和局部湿陷变形两种。

前者的处理目的是消除建筑物地基的全部湿陷量，而后者只是消除局部湿陷量。

1.1处理厚度确实定[1]

（1）消除建筑物地基全部湿陷量的处理厚度。

在非自重湿陷性黄土场地，一般情况下，地基的湿陷量只发生于压缩层以内。

试验资料说明，该湿陷量大局部集中于基底下1．5倍根底宽的深度范围内。

其中，以基底下0.5倍～1.5倍根底宽度深度内最为集中。

因此，当地基处理厚度相当于2倍根底宽度时，就可消除95％左右的湿陷量。

对于自重湿陷性黄土地基，地基的湿陷量不仅发生在压缩层内，而且还发生在压缩层以下。

研究资料说明，对于厚度较大的自重湿陷性黄土地基，压缩层以下的湿陷量常占地基总湿陷量的70％以上。

因此，要消除地基的全部湿陷量，应处理根底底面以下全部的湿陷性土层。

（2）消除建筑物地基局部湿陷量的处理厚度。

消除建筑物地基局部湿陷量的处理厚度应根据建筑物类别、根底形式、基底面积、基底压力、场地湿陷类型、湿陷等级等综合考虑决定。

1.2处理宽度确实定[2]

地基处理宽度的大小一般可从控制侧向变形、扩散附加压力和防水要求等方面来考虑。

湿陷性黄土地基受水浸湿时，常伴随着大量的侧向变形，而由其所引起的竖向变形有时竟占总湿陷摄的60％～70％；

侧向变形最远发生在距板以外约0.5倍～0.75倍承压板宽度处。

因此．为防止或减少大量的湿陷变形，应将发生侧向变形的大局部范围包括在处理宽度以内。

2.湿陷性黄土地基的处理方法[3]

2.1垫层法

垫层法是先将根底下的湿陷性黄土一局部或全部挖除，然后用素土或灰土分层夯实做成垫层，以便消除地基的局部或全部湿陷量，并可减小地基的压缩变形，提高地基承载力，可将其分为局部垫层和整片垫层。

当仅要求消除基底下1~3m湿陷性黄土的湿陷量时，宜采用局部或整片土垫层进展处理;

当同时要求提高垫层土的承载力或增强水稳性时，宜采用局部或整片灰土垫层进展处理。

垫层的设计主要包括垫层的厚度、宽度、夯实后的压实系数和承载力设计值确实定等方面。

垫层设计的原那么是既要满足建筑物对地基变形及稳定的要求，又要符合经济合理的要求。

同时，还要考虑以下几方面的问题:

1.局部土垫层的处理宽度超出根底底边的宽度较小，地基处理后，地面水及管道漏水仍可能从垫层侧向渗入下部未处理的湿陷性土层而引起湿陷，因此，设置局部垫层不考虑起防水、隔水作用，地基受水浸湿可能性大及有防渗要求的建筑物，不得采用局部土垫层处理地基。

2.整片垫层的平面处理范围，每边超出建筑物外墙根底外缘的宽度，不应小于垫层的厚度，即并不应小于2m。

3.在地下水位不可能上升的自重湿陷性黄土场地，当未消除地基的全部湿陷量时，对地基受水浸湿可能性大或有严格防水要求的建筑物，采用整片土垫层处理地基较为适宜。

但地下水位有可能上升的自重湿陷性黄土场地，应考虑水位上升后，对下部未处理的湿陷性土层引起湿陷的可能性。

2.2重锤表层夯实及强夯

重锤表层夯实适用于处理饱和度不大于60%的湿陷性黄土地基。

一般采用2.5~3.0t的重锤，落距4.0~4.5m，可消除基底以下1.2~1.8m黄土层的湿陷性。

在夯实层的范围内，土的物理、力学性质获得显著改善，平均干密度明显增大，压缩性降低，湿陷性消除，透水性减弱，承载力提高。

非自重湿陷性黄土地基，其湿陷起始压力较大，当用重锤处理局部湿陷性黄土层后，可减少甚至消除黄土地基的湿陷变形。

因此在非自重湿陷性黄土场地采用重锤夯实的优越性较明显。

强夯法加固地基机理一般认为，是将一定重量的重锤以一定落距给予地基以冲击和振动，从而到达增大压实度，改善土的振动液化条件，消除湿陷性黄土的湿陷性等目的。

强夯加固过程是瞬时对地基土体施加一个巨大的冲击能量，使土体发生一系列的物理变化，如土体构造的破坏或排水固结、压密以及触变恢复等过程。

其作用结果是使一定范围内的地基强度提高、孔隙挤密。

单点强夯是通过反复巨大的冲击能及伴随产生的压缩波、剪切波和瑞利波等对地基发挥综合作用，使土体受到瞬间加荷，加荷的拉压交替使用，使土颗粒间的原有接触形式迅速改变，产生位移，完成土体压缩-加密的过程。

加固后土体的内聚力虽受到破坏或扰动有所降低，但原始内聚力随土体密度增大而得以大幅提高;

单点强夯如图1所示，夯锤底下形成夯实核，呈近似的抛物线型，夯实核的最大厚度与夯锤半径相近，土体成千层饼状，其干密度大于1.85g/cm3;

2.3挤密桩法

挤密桩法适用于处理地下水位以上的湿陷性黄土地基，可以用于地基的局部处理．也可以用于整片处理，处理的厚度为5～15m。

这种方法是用机械、人力或爆破成孔后，填以最优含水量的素土或灰土并分层夯实，其压实系数不得小于0.93，形成土或灰土桩，以到达加固地基的目的。

土桩是一种柔性桩，不同于钢筋混凝土等刚性桩。

不但土桩本身要承受上部荷载，而且，挤密后的桩间土也要分担较大的荷载。

实际上土桩与桩间土共同组成了复合地基，即土桩挤密地基。

土桩挤密地基，与土垫层一样，具有消除地基湿陷性，降低渗透性和压缩性，提高承载力的成效。

因此，对于局部处理与整片处理的选择，应视具体情况而定。

如有隔水、防渗要求者，宜采用整片处理，无隔水、防渗要求者。

可采用局部处理；

剩余湿陷量小，可采用局部处理，剩余湿陷量大，宜采用整片处理；

多、高层民用建筑，宜采用整片处理，单层工业厂房．可采用局部处理，或采用局部处理与整片浅处理相结合。

工程实践说明，挤密桩法是一种深层处理湿陷性黄土地基的较好的方法。

2.4桩根底

湿陷性黄土地基采用桩根底的目的，是将一定长度的桩穿透湿陷性黄土层，支承在坚实的非湿陷性土层上，使上部的荷载通过桩传人桩端坚实土层上，这样，即使地基受水浸湿，也能完全防止湿陷对建筑物的危害。

适用于根底荷载大，有可靠的持力层的地基，土层厚度不大于30m。

湿陷性黄土地区的桩根底，根本上都属于端承桩。

天然湿陷性黄土中的桩根底，虽然桩侧正摩阻力值较大，但是，对于自重湿陷性黄土地基，浸水后桩周土将相对下沉。

不仅使桩侧正摩阻力根本消失，而且还会产生负摩阻力，于是，桩所承受的荷载，包括负摩阻力在内，便完全由桩端土来承当。

对于非自重湿陷性黄土地基。

浸水后桩侧虽有一定正摩阻力存在，但由于土体过于饱和，摩阻力作用大为减弱，根本上以端承为主。

因此，在湿陷性黄土地区的桩根底设计中，单桩承载力确实定，应考虑桩侧负摩阻力的影响。

只要单桩承载力满足要求，不需要验算群桩承载力。

2.5预浸水法

预浸水法是在建筑物修建之前，对自重湿陷性黄土场地进展大面积浸水，使土体在饱和自重压力下发生自重湿陷、产生压密，以消除距地表4～5m深度以下全部黄土层的白重湿陷性。

上部4～5m厚的土层作为被动层．不产生自重湿陷，但仍具有外荷湿陷性，需另作处理。

预浸水法的优点是，拖工简便，费用低廉，处理范围广、深度大、效果好，同时。

能消除地下暗缝、洞穴、墓坑等不良工程隐患。

因此，特别适用于自重湿陷性土层厚、自重湿陷性强的黄土场地。

对于自重湿陷性土层厚度大于l0m。

自重湿陷量超过50m的场地，均可采用预浸水法进展处理。

预浸水法的浸水影响范围较大。

其影响范围与湿陷性土层的厚度和土性有关，国内浸水试验资料说明，厚度大于15m的自重湿陷性黄土，浸水影响范围一般为湿陷性黄土层厚度的1～2.6倍。

因此，浸水坑与已有建筑物之间的净距，不易小于自重湿陷性土层厚度的3倍，同时，也不宜小于50m；

并应防止浸水对附近建筑物和场地边坡的稳定性所造成的不良影响。

预浸水法用水量大、工期长。

因此，预浸水法只能在具备充足水源．又有较长施工准备时间的条件下采用。

2.6化学加固法

在我国湿陷性黄土地区地基处理应用很多，并取得实践经历的化学加固法包括硅化加固法和碱液加固法，其加固机理如下:

硅化加固湿陷性黄土的物理化学过程，一方面基于浓度不大的、粘滞度很小的硅酸钠溶液顺利地渗入黄土孔隙中，另一方面溶液与土的相互凝结，土起着凝结剂的作用。

碱液加固:

利用氢氧化钠溶液加固湿陷性黄土地基在我国始于20世纪60年代，其加XX那么为:

氢氧化钠溶液注入黄土后，首先与土中可溶性和交换性碱土金属阳离子发生置换反映，反映结果使土颗粒外表生成碱土金属氢氧化物。

3.工程实例

3.1叠合垫层法[4]

居住区所有拟建工程均属丙类建筑物，可采取消除局部湿陷量的地基处理方法由地质资料可算出二层黄土的总自重湿陷量△为150mm,总湿陷量△为570mm,根据湿陷性黄土标准可判定为Ⅱ级自重湿陷性地基局部楼号地基为Ⅰ级非自重湿陷性。

根据建筑物情况和土层埋藏、分布等情况设计上选择第一层黄土层作为浅根底的持力层,根底类型采用墙下钢筋混凝土条形根底。

垫层处理意见：

垫层作为人工置换土的主要受力层，可以提高承载力减少沉降，在本居住区的工程，垫层的主要作用是消除浅层黄土的湿陷性。

根据该场地的湿陷程度和住宅楼墙根底密集的情况,应该设计为整片垫层，垫层平面处理范围应伸出建筑物外墙根底边缘不小于垫层厚度，并不小于根据各楼号地基应消除的最小湿陷量要求，垫层厚度应为2.0-2.5m，总面积为10430m2，总体积为2.4万m3，显然工程量很大，如何在保证工程平安的前提下能经济地选用垫层，材料是一个值得研究的问题。

以消除湿陷为主要目的设计的垫层，一般是选用素土垫层和灰土垫层，两者的异同之处是在渗透性方面渗透系数与土料的塑性指数和干密度成正比，而含灰量的多少根本上不影响。

就是说，素土垫层和灰土垫层如果都选用基坑挖出的土作为垫层土料时，两者的渗透性是非常接近的在抗冲刷性方面，据有关资料证明素土与灰土的抗冲刷性差异不大，在水稳性方面灰土垫层要好于素土垫层，即受水侵泡后土体崩解性、强度有一定的差异结合本区住宅楼的情况，如果采用全素土垫层具有经济性和施工快的优点但素土垫层水稳性差，难以经得起侵水如果采用全灰土垫层由于被处理面积大,与素土垫层比拟不经济，施工期相对长。

因此考虑采用两种叠合垫层进展地基处理。

本住宅区各楼号均进展了施工中的沉降观测，实际观测数据很小，其结果根本说明了登合垫层处理该地基是成功的。

3.2强夯法[5]

XXXX至XX高速公路某段落为湿陷性黄土地基，湿陷厚3.0m，湿陷系数0.015~0.039，总湿陷量为4.0~7.2cm，湿陷等级为轻微；

地基土的其他主要物理力学指标为：

含水24.01%，孔隙比0.86，饱和度76.9%。

本设计的单击夯击能取用1000kN·

m，夯点布设采用正方形插挡法，夯点最大间距5m，夯击遍数3遍。

采用的夯锤重为12t（即120kN），根据单击夯击能1000kN·

m，可求得夯锤距为8.5m（国内通常采用的落距为8~20m）。

本次施工采用的夯锤直径为2.1m，锤高1.30m。

另外，夯锤上有6个上下竖直贯穿的气孔，直径为20cm，这种构造既可减少在夯坑中起锤时的吸力，又可减少夯锤着地时瞬时气势的上托力，从而减少能量失。

经过试夯,每点平均夯击5次时,能够满足最后两击平均夯沉量不大于5cm,且夯坑周围地面不发生过大隆起的要求。

在强夯全部完毕后,测量场地夯后高程,并与夯前场地高程进展比照,可得出场地的夯沉量,本场地的平均夯沉量为23cm。

强夯法的缺点是由于在施工过程中会产生震动,所以无法在离居民区等建筑物较近的路段施工。

3.3挤密桩法[6]

XX市某5层综合住宅楼（局部6层），底部为产品展销大厅，上部4层为住宅，建筑物总长72m，建筑面积4100m2，底层为全框架构造，上层为砖构造，条形根底，基底设计荷载200kPa。

建筑场地位于填实的旧皇城护城河上，地貌单元属于渭河Ⅱ级阶地，从现在地面往下4．45m～5．25m深度内为杂填土，地下水埋藏于地面下3．46m～3．63m，地下水位以上的杂填土具有明显的湿陷性。

由于场地土具有明显的湿陷性，并且地基承载力也低于设计要求，因此，必须进展地基加固。

经研究论证，决定采用灰土挤密桩进展处理。

灰土挤密桩按正三角形进展布置，间距2．5（d为桩孔直径）。

桩长4m，穿透杂填土层支撑于粉质黏土层。

灰土挤密桩桩径选用0．38m。

挤密的地基宽度为每边超出根底0．25b（b为根底短边宽度）。

灰土挤密桩的桩身填料在地下水位以上采用2：

8灰土；

地下水位以下采用3：

7灰土，并掺以适量水泥，以提高灰土的早期强度。

本工程采用灰土挤密桩加固地基，处理效果良好，

土体物理力学指标有了明显的改善，湿陷性根本消除，地基承载力提高了近一倍。

同时，本工程地基处理的工期为30d，仅为一般地基处理工期的1／3左右。

工程建成半年，通过沉降观测总沉降量约为20Im，两柱间差异沉降小于1／1000，远小于标准的要求。

4.工程特性

湿陷性黄土是一种特殊性质的土，在一定的压力下，下沉稳定后，受水浸湿，土构造迅速破坏，并产生显著附加下沉，故在润陷性黄土场地上进展建立，应根据建筑物的重要性、地基受水浸湿可能性的大小和在使用期间对不均匀沉降限制的严格程度，采取以地基处理为主的综合措施，防止地基湿陷对建筑产生危害。

　　1、湿陷性黄土的颗粒组成

　　我国湿陷性黄土的颗粒主要为粉土颗粒，占总重量约50～70%，而粉土颗粒中又以0．05～O．01ram的粗粉土颗粒为多，占总重约40.60%，小于0．005ram的粘土颗粒较少，占总重约14.28%，大于0．1rnm的细砂颗粒占总重在5%以内，根本上无大于0．25mm的中砂颗粒。

从以下表1可见，湿润陷性黄土的颗粒从西北向东南有逐渐变细的规律。

　　表l湿陷性黄土的颗粒（mm）组成

　　地名>

O．050.05一O．010.0l—O．005<

O．005

　　平均值常见值平均值常见值平均值常见值平均值常见值

　　XX1910～255750一65105～10145—25

　　XX95～155040～601610一202520一30

　　XX1l5～154840～601310～152820一35

　　XX2715—355040—6075～151610一20

　　XX2420—304840—55119^一151710～25

　　上述颗粒的矿物成分，粗颗粒中主要是石英和长石，粘粒中主要是中等亲水性的伊利石（见表2）。

此外，在湿陷性黄土中又含有较多的水溶盐，呈固态或半固态分布在各种颗粒的外表。

　　表2湿陷性黄土的矿物成分和水溶盐含量

　　地区粗颗粒的细颗粒的水溶盐含量（%）

　　主要矿物主要矿物易溶盐中溶盐难溶盐

　　XX石英、长石伊利石O．02～0.66极少11—13

　　XX石英、长石伊利石O．03—0.95极少9～14

　　XX石英、长石伊利石O．10～0.90O．5～1.410

　　黄土是干旱或半干旱气候条件下的沉积物，在生成初期，土中水分不断蒸发，土孔隙中的毛细作用，使水分逐渐集聚到较粗颗粒的接触点处。

同时，细粉粒、粘粒和一些水溶盐类也不同程度的集聚到粗颗粒的接触点形成胶结。

　　试验研究说明，粗粉粒和砂粒在黄土构造中起骨架作用，由于在湿陷性黄土中砂粒含量很少，而且大局部砂粒不能直接接触，能直接接触的大多为粗粉粒。

细粉粒通常依附在较大颗粒外表，特别是集聚在较大颗粒的接触点处与胶体物质一起作为填充材料。

　　粘粒以及土体中所含的各种化学物质如铝、铁物质和一些无定型的盐类等，多集聚在较大颗粒的接触点起胶结和半胶结作用，作为黄土骨架的砂粒和粗粉粒，在天然状态下，由于上述胶结物的凝聚结晶作用被结实的粘结着，故使湿陷性黄土具有较高的强度，而遇水时，水对各种胶结物的软化作用，土的强度突然下降便产生湿陷。

　　2、土的湿度和密度

　　湿陷性黄土之所以在一定压力下受水时产生显著附加下沉，除上述在遇水时颗粒接触点处胶结物的软化作用外，还在于土的欠压密状态，干旱气候条件下，无论是风积或是坡积和洪积的黄土层，其蒸发影响深度大于大气降水的影响深度，在其形成过程中，充分的压力和适宜的湿度往往不能同时具备，导致土层的压密欠佳。

接近地表2--3米的土层，受大气降水的影响，一般具有适宜压密的湿度，但此时上覆土重很小，土层得不到充分的压密，便形成了低湿度、高孔隙率的湿陷性黄土。

　　湿陷性黄土在天然状态下保持低湿和高孔隙率是其产生湿陷的充分条件。

我国湿陷性黄土分布地区大局部年平均降雨量约在250～500ram，而蒸发量却远远超过降雨量，因而湿陷性黄土的天然湿度一般在塑限含水量左右，或更低一些。

　　表3我国湿陷性黄土的天然含．it~mm，液限值

　　地名 

天然含水量（%）塑限（%）液限（%）

　　平均值常见值平均值常见值平均值常见值

　　XX117～161714～202720～30

　　XX1912～251815—223225～37

　　XX145～201715～202620～30

　　子长147～201918～202825～30

　　XX147—201816～222925～33

　　XX1612～221916—223025～35

　　表4我国湿陷性黄土的孔隙

　　孔隙比（e）

　　地名平均值常见值

　　XX1.080.85一1.27

　　XX1.040.85～1.22

　　XXO．960.82～1.13

　　XXO．930.82～1.03

　　XX1.171.00一1.32

　　子长1.04O．89～1.22

　　在竖向剖面上，我国湿润陷性黄土的孔隙比一般随深度增加而减小，其含水量那么随深度增加而增加，有的地区这种现象比拟明显，为此较薄的湿陷性土层往往不具自重湿陷或自重湿陷不明显。

5.结论

上述几种湿陷性黄土地基的处理方法，近年来被广泛使用，都取得了良好的效果。

在具体选用上述地基处理方法时，应根据场地的湿陷类型、湿陷等级和工程要求，考虑因地制宜和就近取材的原那么以及施工条件的可能性等，通过技术经济综合比拟后予以选用，必要时也可以几种方法采用。

参考文献

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.

[2]建筑地基处理技术标准[S].JGJ79—2002,J22O一2002.:

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