失陷性黄土地基处理

第1篇：失陷性黄土地基处理

黄土地基处理措施

一、路基填土与压实

公路路基的强度和稳定性很大程度取决于路基填料的性质及其压实的程度。从现有条件出发，改进填土要求和压实条件是保证路基质量最有效和经济的方法。

1.路基填料

规范规定了对路基填料应有条件的选用。对路基填料的最小强度和最大粒径给了量化的标准，采用CBR值表征路基土的强度，引入了路床的概念。对上路床的的填料提出了限制的条件，高速公路和一级公路路面底以下0-30cm的路床填料CBR值应大于8，下路床及其下面的填土，也都给出相应的规定值。

当路基填料达不到规定的最小强度时，应采取掺合粗粒料、或换填、或用石灰等稳定材料处理，并不规定对其它等级公路铺筑高级路面时，也要采用高速公路和一级公路的规定值。

2.路基压实

当前路基施工，普遍采用了大吨位的压路机，碾压效果有了明显的改善。对于提高路基土的压实度起了很好的作用。规范规定高速公路和一级公路路面底面以下80-150cm部分的上路堤其压实度必须≥

95%，对其它等级公路当铺筑高级路面时，其压实度亦应按高速公路和一级公路的标准采用。此外，还增加了对路堤基底的压实度不宜小于93%的规定。如在西部某国道主干线二级专用公路施工中，路面设计标准为高级路面，因而从路基开始，所有的检验标准均采用一级公路验收标准。

3.特殊潮湿地区路基土的压实

在特殊潮湿地区，路基上的压实是相当困难的，规范对此作出了若干调整：一是压实度标准可根据试验资料确定或较表列数值降低2—3个百分点;二是对于天然稠度小于1.1，液限大于40，塑性指数大于18的粘质土，当用于下路床及其下的路堤填料时，可采用规定的轻型压实标准;三是改善填料的性质，在土中掺加生石灰，通常可以获得预期的效果，也可采用新型吸水材料加固。同样，在西部某国道主干线二级专用公路途经渭河沿岸，部分路段属潮湿地区，采用第三种办法，取得了预期的效果。

4.黄土路基填筑及压实

(1)黄土路堤施工时，应做好填挖界面的结合(纵向)，清除坡面杂草，挖好向内倾斜的台阶。如结合面陡立，无法挖成台阶时，可采用土工钉加强结合。若地基土层具有强湿陷性或较高的压缩性，且容许承载力低于路堤自重压力时，可考虑采用重锤夯实，石灰桩挤密加固。

(2)黄土含水量过小，应均匀加水再行碾压;如含水量过大，可翻松晾晒至需要含水量再进行碾压，也可掺入适量石灰处理，降低含水量。掺灰后应将土、灰拌匀，其最大干密度应通过击实试验确定。

(3)老黄土透水性差，干湿难以调节，大块土料不易粉碎，使用前应通过试验决定措施。路床填料不得使用老黄土。新黄土为良好填料，可用于填筑路床。黄土路堤应分层填筑，分层压实，大于10cm的块料，必须打碎，并应在接近上的压实最佳含水量时碾压密实。

(4)根据设计及时修筑外侧边缘的拦水、截水沟构造物和急流槽，将水引至坡脚以外，对高度大于20m的路堤，应按设计预留竣工后路堤自重压密固结产生的压缩下沉量。

(5)黄土地区应特别注意路基排水，对地表水应采取拦截、分散、防冲、防渗、远接远送的原则，根据设计及时做好综合排水设施，将水迅速引离路基。在填挖交界处引出边沟水量，应做好出水口的加固。

二 软土处理技术(排水板)

施工准备

1.主要材料及机具

(1)塑料排水板(产品规格按设计要求结合施工技术条件选择其类型及型号)。

(2)施打排水板的主要施工机具(包括导架、套管、驱动套管下沉的振动锤，铰车及装排水板的卷筒和防风装置等)，也可使用IJB-16型插板机，也可用起重机打桩机改换工作装置而简便的插板机。

2.作业条件

(1)在施工前的技术准备中，按地基设计要求与地形地质条件，确定排水孔的平面布置及施插排水板的顺序。

(2)施工场地与道路要符合施插排水板的要求，诸如施工人员与机具的进出，临时设施(包括水电、通讯等)的安排等。

(3)按施工组织设计确定的场地排水孔位置放线后，用竹签为标志定插孔位。

(4)具备吹填土的作业条件。

操作工艺

1. 插板时，插板机就位后通过振动锤驱动套管对准插孔位下沉，排水板从套管内穿过与端头的锚靴相连，套管顶住锚靴将排水板插到设计入土深度，拔起套管后，锚靴连同排水板一起留在土中，然后剪断连续的排水板，即完成一个排水孔插板操作。插板机就可移位到下一个排水孔继续施打。

2 在剪断排水板时，要留有露出原地面15-30cm的“板头”;其后在“板头”旁边挖起砂土20cm深成碗状的凹位，再将露出的板头切去，填平，插板施工即告完成。

质量标准

1.塑料排水板材质的要求 塑料排水板是工厂的定型产品，作选择时检验其产品的性能与效应的合项指标如下：

(1) 抗拉强度的选择不得小于1KN(实际使用的SPB-1 塑料排水板抗拉指数----芯板：1.7N/mm2;滤膜：0.44N/mm2)。

(2) 延伸率2%-10%。

(3) 抗撕裂度应超过300N(实际SPB-1的滤膜撕裂度为1340N)。

(4) 透水性≥10-3mL/s。

(5) 滤膜渗透系数不小于4.2×10-4cm/s(此外还要考虑排水板的抗变形性、保土性和长期排水效果)。

2.排水孔的施打要求

(1) 施打过程保持排水孔的垂直度，其垂直偏差按进入深度控制≤1.5-2cm/m(1.5%-2%)。

(2) 排水孔的平面位置应按设计要求的间距施打，一般位置偏差不超过5cm。

3.排水板的施插要求

(1) 保持排水板入土的连续性，发现断裂即重新施插。

(2) 连接排水板的上下搭接长度不小于10CM，并应连接牢固。

(3) 施插排水板到达设计入土深度后方能拔管。

(4) 完成排水板的施插并切断后，露出地面的“板头”长度不能小于15CM。

4.软土或超软土地基通过预压排水固结的有关参数如下： 场地预压加荷—15-120KN/M2。

分级加荷一个月后沉降量达到土层总厚度的20%以上;土的含水量减少到50%左右。

施工注意事项

1.注意排水板的技术性能，应按设计要求对每批进场的产品抽查检验合格后方可施工。

2.施工前对照地质资料，在布置排水孔的场地范围内作必要的触探(探孔)检查，以尽量避免施打排水孔时碰到地下障碍物。(探孔深度不要超过设计孔深60CM)。 3.当碰到地下障碍物而不能继续打进或令孔体倾斜(超过允许偏差)，则应弃置该孔而拔管移位(相距45CM左右)，重新施打排水孔。

4.排水孔的施打过程要采用定载振动压入的方法，一直打到设计要求的深度，不允许重锤夯击。

5.排水板在装运和储存期间，要包上厚保护层，在施工现场存放要注意防晒及泥浆、灰尘污染或其它物体的碰撞破坏。

6.排水板施插过程，应注意是否在插入时真正送入土中，或在拔管(心轴)时，排水板回带上来。可经常注意卷筒内塑料板的耗用量(或用自动记录装置)。

7.设置适当的预压下沉观测点，注意分级加荷的压缩量及其均匀性。

8.要贯彻执行施工现场临时用电安全技术规范，避免事故发生。

第2篇：湿陷性黄土地基处理

院 系：专 业：姓 名：学 号：

实

习

总

结

城市与环境学院 10级土木工程1班 任永强 0802100107 湿陷性黄土地基处理

一、黄土的分布及特征

黄土分布广泛，在欧洲、北美、中亚等地均有分布面积达1300万km2，占地球面积2.5%以上。我国是黄土分布面积最大的国家，总面积约64万km2。西北、华北、山东、内蒙古及东北等地均有分布。黄河中游的陕、甘、宁及山西、河南等省黄土面积广、厚度大，属黄土高原。

黄土是以粉粒为主，含碳酸盐，具有大孔隙，质地均一，无明显层理而有显著垂直节理的黄色陆相沉积物。

典型黄土具备以下特征: 1颜色为淡黄、褐黄和灰黄色。 ○2以粉土颗粒(0.075～0.005 mm)为主，约占60%～70% 。 ○3含各种可溶盐，主要富含碳酸钙，含量达10%～30%，对黄土颗粒有一定○的胶结作用，常以钙质结核的形式存在，又称姜石。

4结构疏松，孔隙多且大，孔隙度达33%～64%，有肉眼可见的大孔隙、虫○孔、植物根孔等。

5无层理，居柱状节理和垂直节理，天然条件下稳定边坡近直立。 ○6具有湿陷性。 ○

二、黄土的成因及分类

黄土按成因分为原生黄土和次生黄土，一般认为不具层理的风成黄土为原生黄土。原生黄土经过流水冲刷、搬运和重新沉积而形成的为次生黄土，具有层理，并含有较多的砂砾和细砾。

黄土一般分为湿陷性黄土、非湿陷性黄土。在一定压力下受水浸湿，土结构迅速破坏，并产生显著附加下沉的黄土称之为湿陷性黄土;在一定压力下受水浸湿，无显著附加下沉的黄土称之为非湿陷性黄土。湿陷性黄土又分为自重湿陷性黄土、非自重湿陷性黄土。由于各地区黄土形成时的自然条件差异较大，因此其湿陷性也有较大差别，有些湿陷性黄土受水浸湿后的土的自重压力下就产生湿陷，而另一些黄土受水浸湿后只有在土的自重压力和附加压力共同作用下产生湿陷，前者称为自重湿陷性黄土，后者称为非自重湿陷性黄土。一般将黄土开始湿陷时的相应压力称为湿陷起始压力，可看作黄土受水浸湿后的结构强度。当湿陷性黄土实际所受压力等于或大于土的湿陷起始压力时，土就开始产生湿陷。反之，如果小于这一压力，则黄土只产生压缩变形，而不发生湿陷变形。

三、湿陷性黄土的工程性质

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，土结构迅速破坏，并产生显著附加下沉，故在润陷性黄土场地上进行建设，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60%～70%，而粉土颗粒中又以0.005mm～O.01mm的粗粉土颗粒为多，占总重约40.60%，小于0.005mm的粘土颗粒较少，占总重约14.28%，大于0.01m的细砂颗粒占总重在5%以内，基本上无大于0.25mm的中砂颗粒。我国湿润陷性黄土的颗粒从西北向东南有逐渐变细的规律。

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。粗粉粒和砂粒在黄土结构中起骨架作用，由于在湿陷性黄土中砂粒含量很少，而且大部分砂粒不能直接接触，能直接接触的大多为粗粉粒。细粉粒通常依附在较大颗粒表面，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牢固的粘结着，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、湿陷性黄土的湿度和密度

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。

3、湿陷性黄土的压缩性

压缩性反映地基土在外荷载作用下产生压缩变形的大小。对湿陷性黄土地基而言，压缩变形是指地基土在天然含水量条件下受外荷载作用时所产生的变形，它不包括地基土受水浸湿后的湿陷变形。

一般在中更新世末期和晚更新世早期形成的湿陷性黄土多为中等偏低，少量为低压缩性土;晚更新世末期和全新世黄土多为中等偏高，有的甚至为高压缩性土，新近堆积黄土的压缩性多数较高。

4、黄土的抗剪强度

黄土的抗剪强度主要取决于土的含水量和密实程度。当含水量越低，密实程度越高，则抗剪强度越大。当黄土的天然含水量低于塑限时，水分变化对强度影响最大，随含水量的增加，土的内摩擦角和黏聚力都降低较多，但当天然含水量大于塑限时，含水量对抗剪强度的影响减小，而超过饱和含水量时，抗剪强度变化不大。当土的含水量相同，则密实程度越大，即土的干重度越大，抗剪强度越大。在浸水过程中，黄土湿陷处于发展状态，此时，土的抗剪强度降低最多，但当黄土的湿陷压密过程已基本结束，此时土的含水量虽然很高，但抗剪强度却高于湿陷过程。因此，湿陷性黄土处于地下水位变动带时，其抗剪强度最低，而处于地下水位以下的黄土，抗剪强度反而高些。

四、湿陷性黄土地基的处理原则

《湿陷性黄土地区建筑规范》(GB 50025-2004)对湿陷性黄土地区建筑物的设计和施工按建筑物的类别及场地的湿陷类型、等级相应提出了不同的措施要求。其中设计措施分为地基处理措施、防水措施和结构措施。各类建筑物的设计应根据建筑物的分类和场地土的湿陷类型、湿陷等级采取以地基处理为主的综合措施。地基处理措施主要用于改善土的物理学性质,减少或消除地基的湿陷变形;防水措施和结构措施一般用于地基不处理或用于消除地基部分湿陷量的建筑，以弥补地基处理的不足。

对地基受水浸湿可能性大或对不均匀沉降有一定限制的一般工业与民用建筑物，即乙类建筑物，设计措施的原则是当地基发生湿陷时,能保证主体结构安全,次要部位易于修复。在Ⅱ级,Ⅲ级自重湿陷性黄土地基上的乙类建筑及丙类建筑物，若以地基处理为主时,其处理厚度应控制剩余湿陷量分别小于20 cm和30 cm ,并且应采取适当的防水措施和结构措施;如以防水措施为主时,仍不能忽视地基处理的重要性,尽量减少地基的剩余湿陷量,以保护防水措施免遭破坏。

五、湿陷性黄土地基处理的方法

湿陷性黄土地基处理的方法很多，在不同的地区，根据不同的地基土质和不同的结构物，地基处理应选用不同的处理方法。在勘察阶段，经过现场取样，以试验数据进行分析，判定属于自重湿陷性黄土还是非自重湿陷性黄土，以及湿陷性黄土层的厚度、湿陷等级、类别后，通过经济分析比较，综合考虑工艺环境、工期等多方面的因素。最后选择一个最合适的地基处理方法，经过优化设计后，确保满足处理后的地基具有足够的承载力和变形条件的要求。

湿陷性黄土地基的处理方法依据《湿陷性黄土地区建筑规范》(GB50025-2004)推荐有换填垫层法、重锤表面夯实法、强夯法、预浸水法、挤密法、桩基础法等。

1、换填垫层法

换填垫层法适用于浅层软弱地基及不均匀地基的处理，应根据建筑体型、结构特点、荷载性质、岩土工程条件、施工机械设备及填料性质和来源等进行综合分析，进行换填垫层的设计和选择施工方法。该法是将基础底面以下一定深度范围内的软弱土层挖去，然后以质地坚硬、强度较高、性能稳定、具有抗侵蚀性的填料分层填充，并同时以人工或机械方法分层压、夯、振动，使之达到要求的密实度，成为良好的人工地基。

垫层可以选用的填料有砂石(包括碎石、卵石、圆砾、砾砂、粗砂、中砂或石屑，应级配良好，不含植物残体、垃圾等杂质)、粉质粘土(用于湿陷性黄土的粉质粘土垫层，土料中不得夹有砖、瓦和石块)、灰土(土料宜用粉质粘土，石灰用新鲜的消石灰，其颗粒不得大于5㎜，体积配合比宜为2：8或3：7)、粉煤灰、矿渣(指高炉重矿渣，可分为分级矿渣、混合矿渣及原状矿渣)、其他工业废渣(要求质地坚硬、性能稳定、无腐蚀性和放射性危害)、土工合成材料等。

经该方法处理过的人工地基或垫层，可以把上部荷载扩散到下面的下卧层，以满足上部建筑所需的地基承载力和减少沉降量的要求。当垫层下面有较软土层时，也可以加速软弱土层的排水固结和强度的提高。此法用于湿陷性黄土地基可以消除地基的湿陷性。

2、重锤表面夯实法

重锤表层夯实是在基坑内的基础底面标高以下待夯实的天然土层上进行的。它与换填土垫层法相比,可少挖土方工程量,而且不需要回填，其夯实土层与土垫层的作用基本相同。

重锤表层夯实加固原理是将18～30KN的重锤提高到4～5m后自由落下，并如此重复夯打，使土的密度增大，土的物理力学性质改善，以减少或消除地基的变形。

在重锤夯实区域附近有建筑物以及正在进行砌筑工程或浇筑混凝土时，应注意防止建筑物、砌体和混凝土因受振动而产生裂缝，应采取适当的措施。

3、强夯法

强夯法的加固原理是利用夯锤自由落下产生的冲击波使地基密实。这种冲击引起的振动在土中以波的形式向地下传播。这种振动波可分为体波和面波两大类。

强夯理论认为：压缩波大部分通过液相运动，使孔隙水压力增大，同时使土粒错位，土体骨架解散，而随后的剪切波使土颗粒处于更加密实的状态。

现在一般的看法是，地基经强夯后，其强度提高过程可分为：夯击能量转化，同时伴随强制压缩或振密;土体液化或土体结构破坏;排水固结压密;触变恢复并伴随固结压密。

4、预浸水法

采用预浸水法处理地基，应符合下列规定：

(1)浸水坑边缘至既有建筑物的距离不宜小于50m，并应防止由于浸水影响附近建筑物和场地边坡的稳定性。

(2)浸水坑的边长不得小于湿陷性黄土土层的厚度，当浸水坑的面积较大时，可分段进行浸水。

(3)浸水坑内的水头高度不宜小于300mm，连续浸水时间以湿陷变形稳定为准，其稳定标准为最后5d的平均湿陷量小于1mm/d。

(4)预浸水法宜用于处理湿陷性黄土层厚度大于10m，自重湿陷量的计算值不小于500mm的场地。浸水前宜通过现场试坑浸水试验确定浸水时间、耗水量和湿陷量等。

5、挤密法

灰土挤密桩或土挤密桩通过成孔过程中的横向挤压作用，桩孔内的土被挤向周围，使桩间土得以挤密，然后将备好的灰土或素土(粘性土)分层填入到桩孔内，并分层捣实至设计标高。用灰土分层夯实的桩体，称为灰土挤密桩;用素土分层夯实的桩体，称为土挤密桩。二者分别与挤密的桩间土组成复合地基，共同承受基础的上部荷载。夯实水泥土桩也属于挤密桩

灰土挤密桩和土挤密桩，在消除土的湿陷性和减小渗透性方面，其效果基本相同或差别不明显，但土挤密桩地基的承载力和水稳性不及灰土挤密桩。

6、桩基础法 可使用各种类型的桩穿透湿陷性土层，把上部结构的荷载通过桩尖(或扩大头) 传到非湿陷性土层上。桩基础起着向深处传递荷载的作用,而不在于消除土体本身的湿陷性。湿陷性黄土浸水后桩身与土之间的摩擦力大大降低,在自重湿陷性黄土中还会产生负摩擦力。爆扩桩一般适用于穿透不大于8 m 的湿陷性黄土层。对非自重湿陷性黄土地基，其扩大头应支撑在压缩性较低的非湿陷性土层上，对自重湿陷性黄土地基则应支撑在密实的非湿陷性土层上。机械或人工成孔的灌注桩和预制桩可用于穿透厚度较大的湿陷性黄土层。扩底灌注桩的支撑条件应与爆扩桩的要求相同。不扩底的灌注桩和预制桩应支撑密实的非湿陷性土层或岩层上。

六、建议

上述几种湿陷性黄土地基的处理方法,近年来在工程建设中被广泛使用,都取得了良好的效果。随着科学技术的迅速发展,对湿陷性黄土地基的处理方法会越来越多,效果也会越来越好。地基处理的设计和施工应符合技术先进、确保质量、安全适用和经济合理的要求。各种地基处理方法都有一定的适用范围，在选用时一定应特别重视。建议用多因素法优选地基处理方案，因地制宜特别重要。只有在湿陷性黄土的处理过程中，仔细琢磨、因地制宜采取合适的方法，提高从事处理湿陷性黄土工作队伍的整体素质，并且要注意环境，不能造成环境的污染，广泛发展适用于各地、各种条件下处理方法，避免片面性，才能保证及延长建筑的使用寿命。