陳 云

（河南省高速公路實業(yè)開發(fā)有限公司，河南 鄭州 450052）

1 濕陷性黃土地基不均勻沉降分析

1.1 黃土濕陷的成因。在干旱、雨量少的氣候條件下，黃土沉積過程中水分不斷蒸發(fā)，土粒間的鹽類析出，膠體凝固，形成固化粘聚力，從而阻止了上面的土對下面土的壓密作用而成為欠壓密狀態(tài)，時間久了，堆積的欠壓密土層越來越厚，因而形成高孔隙比、地濕度的濕陷性黃土。一旦水浸入較深，固化粘聚力消失，就形成了濕陷。

1.2 影響黃土濕陷性因素。影響黃土濕陷性的因素來自組成黃土的物質(zhì)和特殊結(jié)構(gòu)。在組成黃土的物質(zhì)成分中，粘粒含量對黃土粘粒有一定的影響，一般粘粒含量越多濕陷性越小。另外黃土中鹽類及其存在狀態(tài)對濕陷性也有直接的影響。

1.3 濕陷性黃土地基的濕陷等級。濕陷性黃土地基的濕陷等級，根據(jù)基底下各土層累計的總濕陷量和計算自重濕陷量的大小因素按表1判定。

1.4 濕陷性黃土地基不均勻沉降產(chǎn)生的原因

(1)在通常情況下，設(shè)計時對濕陷性黃土地基的處理方案欠妥，沒有按黃土規(guī)范要求，消除地基的全部或部分濕陷量，或采用樁基礎(chǔ)時未能穿透全部濕陷性土層。上部結(jié)構(gòu)單體過長，地基土壓縮性差異過大，而相應(yīng)部位又未設(shè)沉降縫或沉降縫設(shè)置位置不當(dāng)。作用在地基上部結(jié)構(gòu)荷載不均勻，屋面排水系統(tǒng)設(shè)計不合理，或交工前未做好屋面或建筑物四周室外地面的排水，突降暴雨來臨時，雨水注入地下，造成地基產(chǎn)生下沉。

(2)場地不平整或未按設(shè)計要求地面坡度施工，造成排水不暢，散水和室外地坪坡度太小而形成積水、滲水。室內(nèi)外下水管道接口不嚴(yán)，管道斷裂而造成漏水。以致造成地基發(fā)生沉降。(3)散水和地坪填土質(zhì)量差，造成散水和地坪不均勻沉陷而開裂，形成地面水和雨水的下滲通道，使土濕陷，進(jìn)而又促使散水和地坪進(jìn)一步下沉。嚴(yán)重時散水往往形成倒坡，不但起不到排水作用，反而起聚水作用，致使地基不均勻沉陷。2應(yīng)用ansys有限元分析濕陷性黃土地基不均勻沉降

對于無限大的地基上的局部區(qū)域，其沉降應(yīng)與該區(qū)域的荷載成正比，而與其剛度成反比。地基局部區(qū)域沉降較大，是該處荷載較大而剛度較小所致。削減該處的荷載或增大該處的剛度就可以減少該處的沉降。筆者在充分了解ANSYS有限元程序的前提下，建立有限元模型，進(jìn)行數(shù)值分析。

(1)建模。建立一個單元模型，滿足計算邊界位于模型范圍內(nèi)，劃分有限單元網(wǎng)格。

(2)設(shè)定邊界條件并進(jìn)行求解。利用彈性理論將地基視為半無限各向同性彈性體，根據(jù)彈性理論可得到地基沉降計算公式。在豎向集中力F作下，半無限彈性體中點A(x,y，z)處的豎向應(yīng)變ξ，。表達(dá)式為：

3 濕陷性黃土地基不均勻沉降的處理方法

3.1 濕陷性黃土地基處理的目的。濕陷性黃土地基處理的目的主要在于改善土的物理力學(xué)性質(zhì)，消除或減少地基因偶然浸水而引起的濕陷變形，它與其它類土的地基處理有所不同。當(dāng)然，濕陷性黃土地基經(jīng)過處理后，它的承載力會有所提高。

3.2 濕陷性黃土地基處理范圍及厚度。濕陷性黃土地基處理范圍及厚度應(yīng)根據(jù)地基土的濕陷類型、濕陷等級和建筑類別等來選定。

(1)處理建筑物內(nèi)整片的濕陷性黃土層，除可以起到很好的防水作用外，也可看成為雙層地基，其應(yīng)力擴(kuò)散作用好，可減少濕陷變形。(2)直接處理位于在建筑物基礎(chǔ)下的濕陷性黃土層。(3)對非自重濕陷性黃土地基，基礎(chǔ)下地基處理厚度達(dá)到壓縮層下限，或達(dá)到飽和土自重應(yīng)力與附加應(yīng)力之和等于或小于同一標(biāo)高處土的濕陷起始壓力，說明全部消除地基的濕陷性黃土。(4)對自重濕陷性黃土地基，由于土的濕陷變形與濕陷性黃土層的厚度、飽和土自重應(yīng)力有關(guān)，而與壓縮層厚度無關(guān)，所以要全部消除地基的濕陷性黃土。

3.3 濕陷性黃土地基不均勻沉降處理方案選擇

3.3.1 土或灰土擠密樁法。土層厚度大于12m時采用擠密樁法。沉管、沖擊、爆擴(kuò)等方法擠土成孔，分成夯填素土或灰土成樁。對中間土擠密，孔徑為40cm，樁與樁的間距為l.0-1.3m，樁深為6-10m，樁底穿過濕陷性黃土層，傳力于濕陷性黃土層以下的持力層上，與地基土組成復(fù)合地基，從而提高地基承載力，減少地基沉降量，部分或全部消除地基濕陷性，達(dá)到避開濕陷性黃土層的目的。

3.3.2 強夯法和強夯置換法。土層厚度在3-12m時采用強夯法和強夯置換法。利用強夯擊能，在地基中產(chǎn)生強烈的沖擊能和動力，迫使土動力固結(jié)密實。強夯置換墩兼具擠密、置換和加快土層固結(jié)的作用。

3.3.3 換填墊層法。土層厚度在l-3m時采用換填墊層法。以沙石、素土、灰土、礦渣等強度較高的材料，置換地基表層軟弱土，提高持力層的承載力，擴(kuò)散應(yīng)力，減少地基的沉降量。

3.3.4 單液硅化法。地基受水浸濕引起濕陷的建筑物下地基中通過壓力灌注或溶液自滲方式灌入硅酸鈉溶液或氫氧化鈉溶液，使土顆粒之間膠結(jié)，消除濕陷性，提高地基的承載力，減少地基不均勻沉降。對濕陷性黃土地基不均勻沉降在選擇處理方案時，應(yīng)考慮上部結(jié)構(gòu)、基礎(chǔ)和地基的共同作用，并經(jīng)過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，選用地基處理方案或加強上部結(jié)構(gòu)和處理地基相結(jié)合的方案。對其地基不均勻沉降進(jìn)行處理，提高地基的承載力，對于含水量過高的濕陷性黃土，由于滲透性差，土體內(nèi)排水困難，應(yīng)慎用其它方法(動力固結(jié)法)處理加固。利用ANSYS有限元加以分析，建立合理的數(shù)值分析模型。全面分析地基不均勻沉降的原因，對整體承載系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化。

結(jié)語：本文為濕陷性黃土地區(qū)的公路路基路面病害防治工作建立了理論依據(jù)，能夠正確的指導(dǎo)該類地區(qū)高等級公路的設(shè)計、施工和養(yǎng)護(hù)工作，可為濕陷性黃土地區(qū)有關(guān)公路路基、路面的設(shè)計和施工規(guī)范的編制提供理論依據(jù)，同時，研究中提出的病害處治措施，能直接為該類地區(qū)公路工程中采用或作為參考，對于加快濕陷性黃土地區(qū)高等級公路的建設(shè)速度，提高工程的質(zhì)量，節(jié)約基本建設(shè)投資，促進(jìn)濕陷性黃土地區(qū)高等級公路的發(fā)展具有重大的現(xiàn)實意義和長遠(yuǎn)意義。

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