对深厚湿陷性黄土地基处理的探讨

时间:2021-08-27 00:09 作者:外围滚球软件排行榜
本文摘要:概要:湿陷性黄土是西北地区少见的一种工程地质问题。根据水利水电工程实践中对几种常用地基处置方法的明确应用于以及不存在的问题展开了阐述,对类似于工程的设计具备指导意义。关键词:湿陷性黄土地基处置灌注桩实排水1 黄土产于及阐述 黄土作为一种少见的工程地基,在世界各地产于很广,面积约1300万km2,大约占到地球陆地总面积的9.3%。中国黄土主要产于于北纬33°~47°之间,闻名34°~45°之间尤为发育。 总面积大约为63.5万km2,占到世界黄土产于的4.9%左右。

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概要:湿陷性黄土是西北地区少见的一种工程地质问题。根据水利水电工程实践中对几种常用地基处置方法的明确应用于以及不存在的问题展开了阐述,对类似于工程的设计具备指导意义。关键词:湿陷性黄土地基处置灌注桩实排水1 黄土产于及阐述  黄土作为一种少见的工程地基,在世界各地产于很广,面积约1300万km2,大约占到地球陆地总面积的9.3%。中国黄土主要产于于北纬33°~47°之间,闻名34°~45°之间尤为发育。

总面积大约为63.5万km2,占到世界黄土产于的4.9%左右。黄土的冲刷厚度为世界之最,其厚度中心在洛河和泾河流域的中下游地区,仅次于厚度约180~200m。由此向东西两边渐渐减薄。其产于南始自甘肃南部的岷山、陕西的秦岭、河南的熊耳山、伏牛山,北以陕西白于山、河北燕山为界,西起祁连山,东至太行山。

湿陷性黄土大约占到中国黄土产于面积的60%左右,主要产于于黄河中、下游地区,厚度仅次于约30m左右。并具备自东向西、自南向北其湿陷性渐渐激化的规律。  黄土按其成因分成原生黄土和次生黄土。

一般将不具层理的风成黄土称作原生黄土,原生黄土经过流水冲刷、迁往新的沉积而出的为次生黄土,工程界总称它们为黄土。次生黄土一般具备层理,较原生黄土结构强度要较低。黄土在一定压力(土可调或可调压力和外压力)起到下,受水曝晒后结构很快毁坏而再次发生的明显沉降现象,称作湿陷。具备湿陷性的黄土称作湿陷性黄土。

湿陷性黄土又分成可调湿陷性黄土和非可调湿陷性黄土。中国现行国家标准《湿陷性黄土地区建筑规范》GBJ25-90对湿陷性黄土从工程角度不作了具体区分,将湿陷系数δs≥0.015的黄土定义为湿陷性黄土,同时将测算或计算出来可调滑陷量小于7cm的湿陷性黄土定义为可调湿陷性黄土,将测算或计算出来可调滑陷量大于或相等7cm的湿陷性黄土定义为非可调湿陷性黄土,并将黄土的湿陷等级区分为严重(Ⅰ级)、中等(Ⅱ级)、相当严重(Ⅲ级)、很相当严重(Ⅳ级)4个级别,这里仍然概述。  中国黄土按地质构成年代和工程特性基本区分为下列4个地层。

  (1)早于更新世黄土。全称为Q1黄土,构成于距今70~120万年之间。粉粒和粘粒含量比后期黄土要低,质地均匀分布,颗粒柔软,较低传输,无湿陷性;  (2)中更新世黄土。

全称Q2黄土,构成于距今10~70万年之间。某种程度具备粉粒和粘粒含量比后期黄土要低,质地均匀分布,颗粒柔软,较低压缩性的特点。但其最上部已展现出出有严重湿陷性,是西北地区黄土地层的主体;  (3)晚更新世黄土。

全称Q3黄土,构成于距今0.5~10万年之间。质地均匀分布,但较质地,肉眼可见大孔,不具湿陷性或反感湿陷性;  (4)全新世黄土。全称Q4黄土,构成于距今5千年内。一般土质质地,肉眼可见大孔,不具湿陷性或反感湿陷性。

  一般来说将早期和中期构成的Q1和Q2黄土总称为老黄土,将其后构成的Q3和Q4黄土称作新的黄土,可以显现出一般来说所说的湿陷性黄土所指的就是新的黄土。2 湿陷性黄土地基处置的工程实例  中国工程界自解放以来随着对湿陷性黄土的大大了解,先后于1966年、1978年和1990年分别制订了《湿陷性黄土地区建筑规范》,全称为“66黄土规范”、“78黄土规范”以及现在用于的“90黄土规范”,对湿陷性黄土地区的工程设计起着了规范和指导作用。

笔者专门从事水利水电工程10多年来,先后参予了湿陷性黄土地区的供水工程、灌溉工程、泵站及电站工程以及游泳池等工程的设计,多数工程已长时间运营多年,期间也经常出现过一些问题,在这里节录点滴可供大家交流和探究。2.1 大直径空心混凝土灌注桩在处置湿陷性黄土地基中的应用于    陕西省东雷放黄续建工程曾是陕西的重点工程,工程总投资15.0亿元,其下寨抽水站是托黄灌溉工程的三级车站,笔者幸运地参与了该站的设计工作,该项目的设计取得陕西省杰出工程设计一等奖。该站主要建筑物之一出有水塔的基础就是深达17.0m的可调湿陷性黄土,湿陷等级为Ⅱ级,塔体重量为4500t。

其上游相连的是直径约2.0m的4根厂房出水管道,下游交会的是渡槽,所以对塔体的基础处置是极为重要的,一旦塔体下陷,将直接影响上下游建筑物的安全性。  地基处置先后对有可能使用的灰土挤迫密桩、碎石如雷冲桩、静压桩、混凝土灌注桩以及沉井等方案展开了一一较为,灰土挤迫密桩和碎石如雷冲桩不存在的问题是处置深度过于和耗资较高,使用混凝土灌注桩则耗资更高。

为了减少耗资,项目组邀了陕西省水电工程局,陕西省水利工程建设管理局等施工单位的专家展开联合探究,就工程施工方案的可行性展开分析,最后通过了项目组引荐的混凝土灌注桩方案。为了减少耗资提升单桩承载力,设计白鱼使用空心混凝土灌注桩另加端部扩头来提升单桩的承载力,经过对有所不同桩径的重复试算,最后使用了8根桩径为2.0m,壁薄0.3m,桩末端扩头直径3.6m的空心混凝土灌注桩,桩浅30m,桩距6.0m。负摩阻力系数所取1.55t/m2,正摩阻力系数所取3.5t/m2,桩末端标准承载力21t/m2,修正后为79.8t/m2,单桩承载力812.4t。

当时查出的国内仅次于桩径为1.6m,该桩的桩径已超过国内同类工程的仅次于桩径。工程实行已近10a,仍然运营长时间。

2.2 宁夏扬黄扩灌工程十一泵站厂房湿陷性黄土基础的处置    宁夏扬黄扩灌工程十一泵站主副厂房总长度77.5m,主厂房长13m,副厂房长14.5m。其基础为可调湿陷性黄土,厚度约36.5m,可调湿陷等级为Ⅲ~Ⅳ级,湿陷评价为相当严重~很相当严重。由于基础湿陷等级太高,而且厚度相当大,面又甚广,经过多方较为,基础处置方案订为使用实排水处置避免基础黄土的湿陷性。

设计在建筑物周边外调5~10m范围内(80m×40m)布置了6个20m×20m的排水畦块,排水坑浅80cm,然后在坑内用洛阳拖凿排水孔,孔径8cm,孔深23m,孔距5.0m,孔内放入碎石或砂砾石。排水时,水深维持在水淹排水孔0.5m以上。

经过224d的持续观测(其中排水观测162d,停电观测62d)。坑内停电前下陷量为127.5~188.6cm,平均值167.7cm,停电后下陷量为16.2~85.3cm,平均值167.7cm。

排水前后总计平均值下陷量为215.1cm。单位面积耗水量33.6t/m3。

  排水暂停4个月后,在现场布置探坑3个,探坑深度13m,在探坑深度范围内每米采样1件,展开室内常规土工试验。探坑开凿后找到,13m以下的土层仍呈圆形饱和状态,无法采样。根据土工试验结果,在饱和状态可调压力下的可调湿陷性系数(δzs)皆大于0.015,计算出来可调滑陷量△zs=1.9cm,大于7cm。

200kPa压力下的仅次于湿陷系数(δ)也大于0.015,计算出来总湿陷量△=6.0cm。解释基础黄土的湿陷性已基本避免。  实际施工中不存在的问题是排水处置后的泵站场地上层土层,仍呈圆形中~低压缩性,以中压缩性居多,其承载力标准值为130~150kPa。另外,实排水后基础土层含水量过低,相似于饱和状态导致先前工作无法长时间展开,这也正是实排水处置的弊端。

根据以往工程的经验,实排水处置耗时较长,一般停电后要1a左右的时间才能使土层的含水量减少到最初状态,因此在使用实排水处置时一定要充分考虑工期问题。另外实排水处置不能避免地表6m以下土层的湿陷性,对于表层6m范围内的土层还具高压缩性,不应融合用于换填等其他办法避免其高压缩的外荷湿陷性。在该工程中施工单位最后对表层8m范围内的土层使用了水泥粉喷桩处置。3 湿陷性黄土地基处置的方法探究  中国在解放后对于湿陷性黄土地基处置的实践中有数几十年了,具体方法也很多,但归纳起来其基本思路不外乎以下几种:  (1)基本避免基础有数土层的湿陷性;其常用方法有强劲夯、换土、挤迫密桩等。

这是对于土层较薄(10m以内)时使用的办法。当土层很深时,常用办法就是实排水处置。这类办法是通过工程措施,针对湿陷土层本身展开处置,提高其土壤结构和基本特性,以超过避免其湿陷性的目的。这种方法的缺点是对于很深湿陷性黄土来说,耗时过于宽,往往影响工期。

优点是施工便利,费用较低;  (2)使建筑物基础击穿湿陷性黄土层,传力于湿陷土层以下的持力土层上,超过逃过湿陷性黄土层的目的。常用方法就是桩基,奇以灌注桩居多。这种方法躲过了湿陷性土层,使基础传力于湿陷土层以下的持力土层上,相对来说较为安全可靠,所以被普遍应用于较为最重要的独立国家建筑物的基础处置。

缺点是投资费用较小;  (3)充份做好建筑物基础的隔水层,使基础湿陷性黄土地基无法排水,以超过防止地基湿陷的目的。常用的隔水材料有灰土、油毡以及各种PVC和PE膜。这种方法经常用作对基础承载力拒绝不高的设施,如游泳池、供水管床、渠道等。  另外,有一点探究的是,对于大厚度湿陷性黄土否一定要避免其湿陷性?笔者在工程实际中遇上过类似于的问题。

  在宁夏扬黄扩灌工程设计中,通过调查找到当地很多建筑物其基础虽然较深,但并没对基础不作类似处置,运营多年也并未找到湿陷问题。过后通过调查分析找到,原因在于该地区长年降雨量较小,在180~400mm之间,而蒸发量却超过1800~2200mm,蒸发量相等于降雨量的5~10倍,即便是再次发生大暴雨,雨水也无法滋长很深的湿陷土层。

据宁夏自治区水电设计院地质勘测队对原固海老灌区地下水变化的大量调查找到,杨家灌区十多年来的灌溉运营并没影响到地下水位的变化,且大量的灌溉水量意味着不能引发地表10m范围内的土壤含水量发生变化,10m以下土层含水量维持在稳定状态。另据原建工部建筑科学研究院和西安市自来水公司等单位曾在西安韩森寨一带展开的管道漏水影响范围的试验,倒数漏水23~153d,溢水量600~1400t,试验结果,仅次于曝晒范围为5.0~7.3m。同时用350mm的混凝土管做到试验,漏水32d后,曝晒范围基本平稳,仅次于影响半径为5.0m。

这也就引发了思维,对于大厚度湿陷性黄土否一定要彻底消除其湿陷性?笔者指出这个问题很有一点研究,特别是在在西北地区,因为该地区湿陷土层坚硬,常常在20m以上,甚至象前面提及的36.5m深。几乎避免这些土层的湿陷性或完全击穿湿陷土层往往要花上相当大代价,所以对这一问题的深入研究具备必要的经济效益,需要大量节约工程投资,延长工程工期。此时应付建筑物用于条件和所处的周边环境不作必要调查,明确问题具体分析,只要建筑物的基础承载力满足要求,外界来水又无法曝晒湿陷性地基时,几乎可以考虑到将建筑物基础座落在湿陷土层上。事实上,很多游泳池、赢水渠(管)道也就辟在湿陷性土层上。

对于基础承载力拒绝较高的较大型的建筑物,当基础挖出浅较小如箱基等,其地基承载力经常是可以满足要求的,此时就可以考虑到不避免其地基土层的湿陷性,只要做好于隔年水处理才可。这样处置可以节约大量资金和工期,对于中小型深基坑厂房很有一点糅合。4 结语  湿陷性黄土在西北地区产于很广,累积的工程经验也比较丰富,以上仅有是个人的一点体会和观点,明确提出来和大家探究。

参考文献[1]钱鸿缙,王继唐.湿陷性黄土地基[M].北京:中国建筑工业出版社,1985.[2]GBJG25-90.湿陷性黄土地区建筑规范[S].西北水电.。


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