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摘 要:文章首先提出了处理黄土湿陷性的不同方案,然后分析各个方案的特点,对比方案优势,指出DDC法更加适应兰州地区的黄土处理,进而通过项目验证表明方案选择的合理性。
关键词:湿陷性黄土 地基处理 DDC
一、引言
黄土是一种比较常见的土质,主要分布在亚洲,约占三分之一;其次是欧洲、前苏联。我国黄土面积有60万平方公里,其中43万平方公里的黄土具有湿陷性。分布在黄河中游的甘肃、陕西部分地区,其中兰州地区有记录的揭露黄土最厚达为409.93 m,为全世界最厚。近年随着经济发展对土地的需求量逐年增加,性能并不占优势的湿陷性黄土也逐渐成为项目的建设场地,这就要求技术人员对湿陷性黄土的处理有一个系统的认识,文章就兰州地区湿陷性黄土常见处理方法进行说明对比,提出最优方案并结合工程实例进行予以证实。
二、湿陷性处理方式
湿陷性黄土首先要消除土的湿陷性,同时要提高提高地基的承载力,处理后的土质才可以做地基。处理地基湿陷性方法很多,有垫层法、浸水法、强夯法、重锤夯实法、挤密法等。通过不同的形式都可以部分或全部消除湿陷性,但应该根据项目特点因地制宜,通过技术比较之后合理选用。
1.垫层法。适用于湿陷深度浅地下水位较低的土层,处理厚度3m左右。施工时将拟处理的湿陷性黄土全部挖除,回填力学性能较好的填料,分层夯实形成地基层。挖除不良土质换填优质土层,从根本去除了垫层范围内的不良行,消除了地基的湿陷。特点是施工简易质量保证,但是所有土方全部换填土方工程量大,适合工程量小的浅层地基处理。
2.预浸水法。预浸水法通过注水浸泡提前让黄土遇湿塌陷,处理后的土层不再具有湿陷性,地基承载力得以保障。适宜处理湿陷量较大,湿陷厚度在10m左右的土层,通过浸水处理,可消除地面6m 以下的湿陷性。一般将整个处理区域浅挖,设置浸水坑。坑内打浸水孔,孔内填入碎石或砂砾石,坑内注水。等土壤与水充分接触后,再放置一段时间使多余水分再蒸发土层的含水量恢复到自然状态,此时湿陷性已消除。因此采用预浸水处理施工过程时间较长,但是施工方便,费用较低,适合特殊且对时间无要求的重要工程。
3.强夯法。该方法用于处理地下水位较低、湿陷深度10m以内的黄土。利用重锤对土体进行强力夯击,减少孔隙率,增加密度度,提高土层承载力。处理速度快,效果好,投资省,但施工噪音及震動较大,谨慎选择。
4.挤密法。挤密法原理与强夯法类似,通过减小土的压缩性和提高地基承载力改善湿陷性。挤密法使用较小的沉管横向挤密土层,处理后的地基竖向均匀密实性高。孔内回填材料可以就地选择,素土、灰土等都可以。施工时利用机械在土中打入钢桩,迫使桩位土向四周移位,对周边桩间土挤密。然后拔除钢桩,在孔内夯填灰土等,回填土固结形成桩体与桩间土共同形成复合地基,提高地基承载力。受打桩机械高度影响,一般处理深度最大15m。施工工艺简单、机械施工、造价低,地基处理效果好。
5.孔内夯实挤密法(DDC 法)。DDC 法是借鉴挤密法工艺,改良而来的一种新型工艺,通过多年施工验证,其设计理论施工工艺都已经成熟。特点是处理深度深,螺旋钻最深可达30m,洛阳铲更深,机械化作业,经济效果好。是对挤密法处理深度能力不足的有利补充,同时施工噪音较小,适合有噪音限制的区域使用。
6.桩基础。桩基础严格说属于基础,通过钢筋混凝土桩将上部荷载传递周边土层,减小基础对不利地基的依赖,提高地基承载力。一般采用挖、钻孔方法成桩孔,孔内制作钢筋混凝土桩体。成孔时将原孔位的土挖出,桩孔周围土没有挤密,桩底端必须是可靠的持力层,桩身强度必须满足要求。因有大量钢筋混凝土桩,成本较高。
三、方案比较
通过经验及理论分析可以看出,在选择处理方式时必须考虑,地下水位高低、地表水流经、土壤含水量等地质条件,同时考虑建筑物重要性等级,技术理论成熟性、施工质量可靠性,同时考虑施工难易程度、机械参数施工能力、噪音大小,最终达到经济性,工期等方面要求。
垫层法和强夯法处理深度小,适合土层湿陷性小的一般建筑物的地基处理。挤密法及DDC法,适合深度5—30米,需基本消除或部分消除湿陷性的地基。技术成熟质量可靠,经济合理,适用范围较广。桩基础及预浸水法处理深度高,可靠性好,但成本高,工期长,适合具有特殊要求的工程。化学加固法理论不够成熟、施工较为麻烦,多用于已有建筑物的地基加固,而不用于新建项目的地基处理。
一般情况下的湿陷性处理深度多为10—20米,故挤密法和DDC应用较多。其中灰土挤密法施工最为常见,效果也最好。因为一般在回填时使用灰土,灰土中的石灰通过扩散对桩间土性能也有加强。桩体和挤密后的桩间土共同作用使得地基的整体效果得以加强,不但消除了黄土的湿陷性还提高了地基土的承载力。但其机械的缺陷决定其处理深度不能超过15m,现场对噪音无要求时才可使用。DDC和挤密法刚好性能互补。DDC采用洛阳铲或人工挖孔,孔深不受限制,噪音很小,适用范围更广。但是,相比挤密法的桩体和桩间土的双效作用而言,ddc的桩间土挤密效果要差一点,为保证处理效果,对施工过程质量控制的要求较高。
四、工程验证
验证建筑场地为四级自重湿陷性黄土,最大湿陷深度27.00m,要求消除全部湿险性。设计采用2:8灰土回填土,灰土压实系数不小于0.97,三个桩间的平均挤密系数不小于0.93,最小不小于0.90。根据方案对比优选DDC方案,机械螺旋钻成孔。孔径450mm,桩间距900mm,梅花布置,桩长22米。填料用3t夯锤举高5m夯实。方案制定后需要实验验证方案可靠性。经3组试桩实验,桩身灰土压实系数达到设计要求,桩间土平均挤密系数不符合设计要求,最大0.89。实验说明桩心土处理合适,桩间土挤密效果不足,如实反映了DDC对桩间土处理挤密的不足。为提高桩间土密实度,经设计院复核缩小桩间距为750mm,变更后由于桩间距变窄,重锤的夯扩作用力加强,增加了桩间土密实度,再次实验后各项参数符合设计要求。故DDC方案选用时一定要做好试桩工作,确定合理的桩间距和重锤质量。
五、结语
DDC 法和挤密法都是处理湿陷性较为经济有效的方法,在选用时应注意方案优化,根据不同的环境合理设计施工工艺,才能在保证质量的前提下节约费用,提高项目的经济效益和社会效益。
消除湿陷性的方案很多在地基处理时,应充分考虑方案的优缺点和项目的特点,择优选择合适的处理方式。有些方法因机械设备条件限制,无法达到处理深度要求;有些地基设计要求较高,处理必须彻底;有些处理效果好,但费用高,通过不断的实践积累经验和理论分析讨论,才能选择出更合理的施工方法。
自重湿陷性黄土场地的地基处理方法很重要,但我们更应该注意后期施工及使用阶段的地基及基础的防水工作,采用相应的防水措施和结构措施,减少地表水流入处理范围,降低处理效果,进而影响建筑物的安全性。
参考文献:
[1]钱鸿缙,罗宇生.湿陷性黄土地基[M].北京:中国建筑工业出版社.
[2]白凤龙,商日媛.兰州西津村黄土及其地球化学环境[C]// 全国黄.
[3]学术会议论文集.乌鲁木齐:新疆科技卫生出版社,1994:96–102.
※基金项目:兰州资源环境职业技术学院《湿陷性黄土地处理方案优选》项目课题.
关键词:湿陷性黄土 地基处理 DDC
一、引言
黄土是一种比较常见的土质,主要分布在亚洲,约占三分之一;其次是欧洲、前苏联。我国黄土面积有60万平方公里,其中43万平方公里的黄土具有湿陷性。分布在黄河中游的甘肃、陕西部分地区,其中兰州地区有记录的揭露黄土最厚达为409.93 m,为全世界最厚。近年随着经济发展对土地的需求量逐年增加,性能并不占优势的湿陷性黄土也逐渐成为项目的建设场地,这就要求技术人员对湿陷性黄土的处理有一个系统的认识,文章就兰州地区湿陷性黄土常见处理方法进行说明对比,提出最优方案并结合工程实例进行予以证实。
二、湿陷性处理方式
湿陷性黄土首先要消除土的湿陷性,同时要提高提高地基的承载力,处理后的土质才可以做地基。处理地基湿陷性方法很多,有垫层法、浸水法、强夯法、重锤夯实法、挤密法等。通过不同的形式都可以部分或全部消除湿陷性,但应该根据项目特点因地制宜,通过技术比较之后合理选用。
1.垫层法。适用于湿陷深度浅地下水位较低的土层,处理厚度3m左右。施工时将拟处理的湿陷性黄土全部挖除,回填力学性能较好的填料,分层夯实形成地基层。挖除不良土质换填优质土层,从根本去除了垫层范围内的不良行,消除了地基的湿陷。特点是施工简易质量保证,但是所有土方全部换填土方工程量大,适合工程量小的浅层地基处理。
2.预浸水法。预浸水法通过注水浸泡提前让黄土遇湿塌陷,处理后的土层不再具有湿陷性,地基承载力得以保障。适宜处理湿陷量较大,湿陷厚度在10m左右的土层,通过浸水处理,可消除地面6m 以下的湿陷性。一般将整个处理区域浅挖,设置浸水坑。坑内打浸水孔,孔内填入碎石或砂砾石,坑内注水。等土壤与水充分接触后,再放置一段时间使多余水分再蒸发土层的含水量恢复到自然状态,此时湿陷性已消除。因此采用预浸水处理施工过程时间较长,但是施工方便,费用较低,适合特殊且对时间无要求的重要工程。
3.强夯法。该方法用于处理地下水位较低、湿陷深度10m以内的黄土。利用重锤对土体进行强力夯击,减少孔隙率,增加密度度,提高土层承载力。处理速度快,效果好,投资省,但施工噪音及震動较大,谨慎选择。
4.挤密法。挤密法原理与强夯法类似,通过减小土的压缩性和提高地基承载力改善湿陷性。挤密法使用较小的沉管横向挤密土层,处理后的地基竖向均匀密实性高。孔内回填材料可以就地选择,素土、灰土等都可以。施工时利用机械在土中打入钢桩,迫使桩位土向四周移位,对周边桩间土挤密。然后拔除钢桩,在孔内夯填灰土等,回填土固结形成桩体与桩间土共同形成复合地基,提高地基承载力。受打桩机械高度影响,一般处理深度最大15m。施工工艺简单、机械施工、造价低,地基处理效果好。
5.孔内夯实挤密法(DDC 法)。DDC 法是借鉴挤密法工艺,改良而来的一种新型工艺,通过多年施工验证,其设计理论施工工艺都已经成熟。特点是处理深度深,螺旋钻最深可达30m,洛阳铲更深,机械化作业,经济效果好。是对挤密法处理深度能力不足的有利补充,同时施工噪音较小,适合有噪音限制的区域使用。
6.桩基础。桩基础严格说属于基础,通过钢筋混凝土桩将上部荷载传递周边土层,减小基础对不利地基的依赖,提高地基承载力。一般采用挖、钻孔方法成桩孔,孔内制作钢筋混凝土桩体。成孔时将原孔位的土挖出,桩孔周围土没有挤密,桩底端必须是可靠的持力层,桩身强度必须满足要求。因有大量钢筋混凝土桩,成本较高。
三、方案比较
通过经验及理论分析可以看出,在选择处理方式时必须考虑,地下水位高低、地表水流经、土壤含水量等地质条件,同时考虑建筑物重要性等级,技术理论成熟性、施工质量可靠性,同时考虑施工难易程度、机械参数施工能力、噪音大小,最终达到经济性,工期等方面要求。
垫层法和强夯法处理深度小,适合土层湿陷性小的一般建筑物的地基处理。挤密法及DDC法,适合深度5—30米,需基本消除或部分消除湿陷性的地基。技术成熟质量可靠,经济合理,适用范围较广。桩基础及预浸水法处理深度高,可靠性好,但成本高,工期长,适合具有特殊要求的工程。化学加固法理论不够成熟、施工较为麻烦,多用于已有建筑物的地基加固,而不用于新建项目的地基处理。
一般情况下的湿陷性处理深度多为10—20米,故挤密法和DDC应用较多。其中灰土挤密法施工最为常见,效果也最好。因为一般在回填时使用灰土,灰土中的石灰通过扩散对桩间土性能也有加强。桩体和挤密后的桩间土共同作用使得地基的整体效果得以加强,不但消除了黄土的湿陷性还提高了地基土的承载力。但其机械的缺陷决定其处理深度不能超过15m,现场对噪音无要求时才可使用。DDC和挤密法刚好性能互补。DDC采用洛阳铲或人工挖孔,孔深不受限制,噪音很小,适用范围更广。但是,相比挤密法的桩体和桩间土的双效作用而言,ddc的桩间土挤密效果要差一点,为保证处理效果,对施工过程质量控制的要求较高。
四、工程验证
验证建筑场地为四级自重湿陷性黄土,最大湿陷深度27.00m,要求消除全部湿险性。设计采用2:8灰土回填土,灰土压实系数不小于0.97,三个桩间的平均挤密系数不小于0.93,最小不小于0.90。根据方案对比优选DDC方案,机械螺旋钻成孔。孔径450mm,桩间距900mm,梅花布置,桩长22米。填料用3t夯锤举高5m夯实。方案制定后需要实验验证方案可靠性。经3组试桩实验,桩身灰土压实系数达到设计要求,桩间土平均挤密系数不符合设计要求,最大0.89。实验说明桩心土处理合适,桩间土挤密效果不足,如实反映了DDC对桩间土处理挤密的不足。为提高桩间土密实度,经设计院复核缩小桩间距为750mm,变更后由于桩间距变窄,重锤的夯扩作用力加强,增加了桩间土密实度,再次实验后各项参数符合设计要求。故DDC方案选用时一定要做好试桩工作,确定合理的桩间距和重锤质量。
五、结语
DDC 法和挤密法都是处理湿陷性较为经济有效的方法,在选用时应注意方案优化,根据不同的环境合理设计施工工艺,才能在保证质量的前提下节约费用,提高项目的经济效益和社会效益。
消除湿陷性的方案很多在地基处理时,应充分考虑方案的优缺点和项目的特点,择优选择合适的处理方式。有些方法因机械设备条件限制,无法达到处理深度要求;有些地基设计要求较高,处理必须彻底;有些处理效果好,但费用高,通过不断的实践积累经验和理论分析讨论,才能选择出更合理的施工方法。
自重湿陷性黄土场地的地基处理方法很重要,但我们更应该注意后期施工及使用阶段的地基及基础的防水工作,采用相应的防水措施和结构措施,减少地表水流入处理范围,降低处理效果,进而影响建筑物的安全性。
参考文献:
[1]钱鸿缙,罗宇生.湿陷性黄土地基[M].北京:中国建筑工业出版社.
[2]白凤龙,商日媛.兰州西津村黄土及其地球化学环境[C]// 全国黄.
[3]学术会议论文集.乌鲁木齐:新疆科技卫生出版社,1994:96–102.
※基金项目:兰州资源环境职业技术学院《湿陷性黄土地处理方案优选》项目课题.