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湿陷性黄土地基处理方法

目录

摘要 1

1.处理范围的确定 1

1.1处理厚度的确定 1

1.2处理宽度的确定 2

2.湿陷性黄土地基的处理方法 2

2.1垫层法 2

2.2夯实法 3

2.3挤密桩法 3

2.4桩基础 3

2.5预浸水法 4

3.工程实例 4

3.1叠合垫层法 4

3.2强夯法 5

3.3挤密桩法 6

4.结论 6

参考文献 6

湿陷性黄土地基处理方法

摘要

黄土是第四纪堆积物，按其颗粒成分属于细粒土（或粉土、粘性土）。

其中，部分黄土具有不同于普通细粒土的特殊成分与性质。

浸水会发生显著下沉变形，称为湿陷性黄土，工程界普遍视为特殊土。

黄土的湿陷性是指其在一定压力下压缩稳定后，因浸水而发生下沉变形的性质。

湿陷性是湿陷性黄土的特殊性质，湿陷性黄土在一定压力作用下受水浸蚀结构迅速破坏而发生显著下沉，因此在建筑上研究湿陷性黄土地基的处理十分重要。

湿陷性黄土的变形包括压缩变形和湿陷变形两种。

压缩变形是在土的天然含水量下由于建筑物的负荷所引起的，一般地基的压缩变形很小，大部分在其上部结构的允许变形值范围以内。

不会影响建筑物的安全和正常使用。

湿陷变形是由于地基被水浸湿所引起的一种附加变形，往往是局部和突然发生的。

而且很不均匀，对建筑物的影响很大，危害性很严重。

因此，在湿陷性黄土地区的建筑物设计中，为了保证建筑物的安全和正常使用，往往需要采取相应的地基处理措施。

1.处理范围的确定

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（从基础底面算起）可分为处理全部湿陷变形范围和部分湿陷变形两种。

前者的处理目的是消除建筑物地基的全部湿陷量，而后者只是消除部分湿陷量。

1.1处理厚度的确定[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。

试验资料表明，该湿陷量大部分集中于基底下1．5倍基础宽的深度范围内。

其中，以基底下0.5倍～1.5倍基础宽度深度内最为集中。

因此，当地基处理厚度相当于2倍基础宽度时，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。

研究资料表明，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，应处理基础底面以下全部的湿陷性土层。

（2）消除建筑物地基部分湿陷量的处理厚度。

消除建筑物地基部分湿陷量的处理厚度应根据建筑物类别、基础形式、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处理宽度的确定[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部分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

湿陷性黄土地基处理中所用的垫层法。

实际上是开挖置换法，或称换土垫层法。

这种方法是将基底下的湿陷性黄土全部或部分挖除，然后用素土或灰土分层夯实做成垫层，以便消除地基的部分或全部湿陷量，并可减小地基的压缩变形和渗透性，提高地基承载力。

适用于地下水位以上．土层厚度1～3m。

就地基处理范围而论，可将其分为局部垫层和整片垫层。

当仅要求消除基底以下1～3m湿陷性黄土的湿陷量时，宜采用局部或整片土垫层进行处理；当同时要求提高承载力或增强水稳性时，宜采用局部或整片灰土垫层进行处理。

一般情况下，垫层的分层铺填厚度可取200～300mm。

为保证分层压实质量，应控制机械碾压速度。

垫层的施工质量必须分层检验，应在每层的压实系数符合设计要求后铺填上层土。

2.2夯实法

夯实法是利用重锤自由落下的冲击能来夯实地基，包括重夯法和强夯法。

适用于处理饱和度小于60％的湿陷性黄土。

当要求消除湿陷性的土层厚度为1～2m时，宜采用重夯法；当要求消除湿陷性的土层厚度为3～6m时，宜采用强夯法。

两种方法的工艺和设备有些类似，但强夯法的夯击功能较重夯法的夯击功能大得多。

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，以达到加固地基的目的。

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，提高承载力的功效。

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。

工程实践表明，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桩基础

湿陷性黄土地基采用桩基础的目的，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，也能完全避免湿陷对建筑物的危害。

适用于基础荷载大，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基础，基本上都属于端承桩。

天然湿陷性黄土中的桩基础，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基本消失，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担。

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，基本上以端承为主。

因此，在湿陷性黄土地区的桩基础设计中，单桩承载力的确定，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行大面积浸水，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行处理。

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，国内浸水试验资料表明，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。

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，可采取消除部分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,根据湿陷性黄土规范可判定为Ⅱ级自重湿陷性地基部分楼号地基为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基础的持力层,基础类型采用墙下钢筋混凝土条形基础。

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基础密集的情况,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基础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，如何在保证工程安全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，而含灰量的多少基本上不影响。

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,与素土垫层比较不经济，施工期相对长。

因此考虑采用两种叠合垫层进行地基处理。

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

3.2强夯法[5]

河南安阳至林州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个上下竖直贯通的气孔，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。

在强夯全部结束后,测量场地夯后高程,并与夯前场地高程进行对比,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]

西安市某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，底层为全框架结构，上层为砖结构，条形基础，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，必须进行地基加固。

经研究论证，决定采用灰土挤密桩进行处理。

灰土挤密桩按正三角形进行布置，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基础0．25b（b为基础短边宽度）。

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，湿陷性基本消除，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，远小于规范的要求。

4.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则以及施工条件的可能性等，通过技术经济综合比较后予以选用，必要时也可以几种方法采用。

参考文献

[1]湿陷性黄土地区建筑规范[S].GBJ25—90.北京:

中国建筑工业出版社.

[2]建筑地基处理技术规范[S].JGJ79—2002,J22O一2002.北京:

中国建筑工业出版社.

[3]李生兰.论湿陷性黄土地基处理[J].建筑施工.2009.1005.（22）.

[4]叶书麟,叶观宝.地基处理[M].北京:

中国建筑工业出版社.2004.

[5]陈国庆.叠合垫层在地基处理中的应用[J].河北建筑工程学院学报.2009.18.（3）.

[6]彭飞.一种处理湿陷性黄土地基的有效方法—强夯法.[J].辽宁交通科技.2006.2.（22-23）.

[7]何斌,姜军周.灰土挤密桩及在处理湿陷性黄土地基中的应用[J].山西建筑2010.（6）.