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1、【精品文档】如有侵权,请联系网站删除,仅供学习与交流湿陷性黄土地基湿陷机理及处理方法1.精品文档.湿陷性黄土地基湿陷机理及处理方法张学慧 郑丽 徐勇 刘明鞍山公路工程有限公司 鞍山市铁东区中华南路45号 邮编:114001 电话:0412-5535977摘要本文通过湿陷性黄土地基的湿陷性以及湿陷机理的分析,对湿陷类别和等级的判别,结合阜朝高速公路黄土路基的施工,提出对湿陷性黄土路基的处理方法及施工中应注意的问题。关键词:湿陷性黄土、湿陷机理、处理方法、强夯、灰土桩湿陷性黄土泛指饱和的结构不稳定的黄色土,在自重压力与附加压力作用下,受水浸湿后,土的结构迅速破坏,发生显著附加下沉的现象。它的这种特
2、性,会对结构物带来不同程度的危害,使路基及结构物大幅度沉降、折裂、倾斜,严重影响安全和使用。黄土的湿陷机理:湿陷性黄土按其湿陷机理可分为高可溶盐的湿陷性黄土和高空隙率的湿陷性黄土,由于这两类湿陷性黄土的湿陷机理不同,因此对于湿陷性黄土地基有可靠的鉴定和正确的认识,并采取必要的工程措施防止或消除它的湿陷性。湿陷性黄土除具备黄土的一般特征外,粒度成份以粉土颗粒为主,约占50%以上,具有肉眼可见的孔隙,它呈松散、多孔结构状态,孔隙比很大,天然剖面上具有垂直节理,含可溶盐(碳酸盐,硫酸盐类等)较多。垂直大孔性、松散多孔结构和遇水即降低或消失的土颗粒间的加固凝聚力,是它发生湿陷的内部因素,而压力及水是外
3、部条件。关于黄土湿陷程度的判断可以室内压缩实验为主,并以此提出工程上评价湿陷性的定量指标,湿陷系数s为单位厚度土层由于浸水在规定压力作用下产生的湿陷量与浸水前单位土层在规定压力下变形稳定后厚度之比值, 它定量的表示了土样所代表黄土层的湿陷程度,所以规范规定,在一定压力作用下s0.015时应定为湿陷性黄土,否则应定为非湿陷性黄土。另外,黄土的湿陷性与所受的压力大小有关,使黄土产生湿陷的临界压力称为湿陷起始压力Ps,不同的黄土其Ps不同。若Ps小于上覆土的饱和自重时,则该土层在上覆土层自重压力的作用下受水即刻发生湿陷,称为自重湿陷性黄土。如果土的Ps大于上覆土的饱和自重,则土层在上覆土的自重压力下
4、,并不发生湿陷,称为非自重湿陷性黄土。为正确反映湿陷性黄土地层的湿陷程度,并联系结构物和地基实际,合理的采用有效的处理措施,可用地基内各土层的湿陷系数,求得地基的计算湿陷量s。s=sihi式中:si:地基内第I层湿陷性黄土的湿陷系数。hi:第I层湿陷性黄土的厚度(m)。根据地基的计算湿陷量s的大小判断地基的湿陷等级,当0.05s0.15时为I级;当0.150.35时为级。s只是湿陷性黄土地基的定性指标,它并不代表地基的真实湿陷量。由于我国黄土上部土层的湿陷性比下部土层大,而地基上部受水湿陷的可能性又较大,因此在上式中地基的计算湿陷土层厚度一般定为基底算起至其下5m为止。由于被地下水浸泡的那部分
5、黄土一般不具有湿陷性当5m内已见地下水,则算至年平均地下水位为止。在5m深度内如有非湿陷性黄土层,则不将此土层的湿陷量累计在内。湿陷性黄土地基的湿陷等级越高浸水后可能产生的湿陷量越大,对结构物的危害也越大。下面结合阜朝高速公路的施工谈一谈湿陷性黄土地基的几种常用处理方法。我们单位施工的阜朝高速公路路基第三十合同段,里程桩号为K517+500-K525+081全长7.581公里,本合同段黄土路基起始里程桩号为K517+500-K518+500,根据地址勘察与取样实验,本标段黄土湿陷等级为级,对于湿陷性黄土路段路基基底的处理采取了三种办法,即灰土换填,强夯,灰土桩,下面分别给予以介绍。一 灰土换填
6、将基底以下的湿陷性黄土全部挖除或挖至预计的深度,然后以灰土分层回填压实。换填深度一般为1.03.0m,它消除了换填深度范围内地基的湿陷性,减轻或避免了地基因附加压力产生的湿陷,可以使地基的自重湿馅表现不出来。这种方法施工简易,效果显著,是一种常用的地基浅层处理或部分湿陷性处理方法。本合同段在路基填土高度小于1.5米及土质挖方路段使用这种处理方法。先将地面以下80cm范围内的黄土清除,清除宽度为两侧边沟以下渗沟间的宽度,清除后的基底进行处理,符合要求后进行灰土回填。回填时底部采用3%(重量比)灰土隔水层50cm,顶部采用5%(重量比)灰土隔水层30cm。灰土隔水层采用分层路拌法施工,外掺石灰,石
7、灰采用钙、镁质级生石灰。在施工中,我们用分层路拌法施工。先做试验段,将地面以下80cm范围内的黄土清除,基底处理符合要求后,选取200米长施工路段,根据换填宽度,分层填筑厚度,备足土方,将土方摊开,并把土块粉碎到规定的范围内(小于15mm),按设计石灰剂量均布磨细的级以上的生石灰粉,用路拌机均匀拌和后,闷料3-4小时,等生石灰消解时产生的水化热得到释放后,检查含水量,把含水量控制在最佳含水量或略小于最佳含水量(1%2%)时才进行成型碾压。通过试验段确定适宜的灰土的松铺厚度和相应的碾压遍数、最佳的机械组合和施工组织。在此指导下进行灰土换填的施工。在施工中应注意以下问题:1选择合格的,尽可能好的土
8、,塑性指数在12-18之间较为理想,如果塑性指数较低或较高时,施工都较困难,在施工中要做一些特殊处理。2选择符合质量要求的石灰,并充分消解 、过筛,其钙、镁质含量应达到级以上。3由于石灰土的拌和不一定非常均匀,个别地方石灰剂量可能偏大或偏小,给压实带来一定的困难,所以石灰土的拌和必须均匀,控制好碾压含水量,保证压实度达到要求。4. 必须控制好底层标高,以保证压实厚度,每层的最小压实厚度不应小于10,否则难以压实,还会碾起拥包。二 强夯法也称动力固结法,通过重锤的自由落下,对土体进行强力夯实,以提高其强度,降低其压缩性,该法设备简单,原理直观,适用广泛,特别是对非饱和土加固效果显著,这种方法加固
9、地基速度快,效果好,投资省,是当前最经济简单的地基加固方法之一。这种方法适用于地基黄土层厚度较大,路基填土高度较高的路段。本标段湿馅性黄土为级非自重湿馅性黄土,根据基底黄土层厚度,采取相应的处理方式如下表:处理段落基底黄土层厚度普通路基桥台、台后及高挡墙路基2.0m冲击碾压1000kNm强夯2.05.0 m1000kNm强夯1000kNm强夯5.06.0 m1000kNm强夯1600kNm强夯6.0 m1000kNm强夯灰土桩在施工中,我们首先用推土机把强夯场地清表整平,并进行夯前地面高程测量并记录原始数据,待场地整平测量完毕后进行强夯点布置,按设计要求强夯点正方形布置,间距4m并用白灰点做标
10、记。一切布置就绪后选定夯锤质量、底面直径和落距进行试夯,经过试夯,根据设计要求单点最后2击夯沉量不大于50mm,确定单点最少夯击次数为8次每点。然后按此点的夯击次数进行间隔跳夯,点夯完毕后,用推土机和平地机重新整平场地,以1000KNM夯击能满夯,夯印彼此重叠搭接,满夯两遍。每次满夯后都将地表重新整平,满夯完毕后重整场地后,再次进行测量,以检验强夯完毕后的沉降值,经检验夯击能1000KNM的强夯处理后的地基总沉降量平均为0.54m, 1600KNM的强夯处理后的地基总沉降量平均为0.72m。然后根据试夯确定的最后下沉量、相应的最少夯击遍数和总下沉量对强夯段落进行强夯处理均与试夯处理完成后地基沉
11、降量相符。处理后沉降量平均分别为0.55m(1000KNM强夯)和0.75m(1600KNM强夯)。所以强夯处理达到预期效果。强夯处理后路堤基底范围内铺30cm厚度5%灰土隔水层,用以防止地面水渗入地基使地基产生湿陷。强夯在施工中应注意以下几个问题:1.强夯处理时,应先进行现场试验,强夯地基的黄土饱和度不大于80%。2强夯位置距离居民区或原有构造物不能太近,以不小于150m 为宜,以免强夯时对附近构造物造成损害,造成不必要的损失。3强夯前必须进行试夯,以确定最后下沉量、相应的最少夯击遍数和总下沉量,并以达到最后下沉量时的最少夯击遍数作为质量控制的关键工序管理点。4由于强夯影响深度内土的含水量差
12、异,会导致局部处理效果不佳,对于此种情况。必须进行土的增湿或减湿措施,以免出现橡皮土的情况,如有此种情况,应立即停止强夯,当晾晒一定时间后,在夯击坑内加入碎石类的骨料继续夯击。三 灰土桩挤密法 此方法是利用大型成孔设备在地基中,强制压挤成孔,再利用拌和好的灰土,分层填入孔内,分层压实。在成孔过程中,通过成孔设备的压挤,使孔周围的湿陷性黄土被强制挤密,以消除其湿陷性,提高地基的承载力,同时分层填筑分层压实的灰土能够吸收粘土中的水分,发生水解水化反应,使灰土具有一定的强度,就象一根根桩基,形成混合地基,从而使地基土达到承载的要求,此种方法适用于厚度较大含水量较高的湿陷性黄土及距居民区或其它原有地上
13、构造物较近的路段。在施工中,我们首先把设计成的灰土桩路段整平,由于大型成孔设备高度较大,易于倾覆,所以对地基的整平要求较高,地面坡度不能太大,地基平整后,安装成孔设备,同时进行测量放样,按设计要求,布置桩位,设计灰土桩桩径40厘米,三角形布置,路基基底桩心距1.5m,桥台及台后灰土桩桩心距根据承载力要求采用1.01.3m,灰土桩桩体灰与土体积配合比为2:8,压实度不小于0.97,桩间平均压实度不小于0.93。地基处理宽度为坡脚外2.0m,灰土桩桩体施工完成后,对桩顶松土碾压密实后铺30cm厚5%的灰土隔水层。用以防止地面水渗入地基使地基产生湿馅。灰土桩施工中应注意的几个问题:1施工过程中,工艺控制,数据指标,均应通过试验段施工来确定,如桩体灰压实次数必须通过试验确定。2孔深即桩长必须达到设计要求,否则难以保证处理后的地基承载力达到要求。3桩体用的石灰质量必须符合要求,达到级以上,石灰剂量足,拌和均匀。4路基处理宽度必须保证,桩距必须按设计要求控制,严禁制作假桩。湿陷性黄土地基的处理方法,除以上本工程在施工中采用的方法以外,还有深层搅拌桩法,振冲碎石桩法,孔内深层强夯法,夯坑置换法,压力灌浆法等都不失为好方法。但无论采用何种方法,只要有严格的质量控制手段,都可能经济有效的获得预期的效果。
限制150内