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        黃土濕陷性的危害及處理措施

        2012-04-12 10:52:31馮沛濤
        山西水土保持科技 2012年3期
        關(guān)鍵詞:陷性黃土土層

        馮沛濤

        (山西省運城市水利勘察院)

        1 黃土濕陷性危害性實例

        2010年6月,北趙引黃工程試上水,總干渠5+730-6+250段渠線兩側(cè)出現(xiàn)多處裂縫,影響了工程的正常使用。根據(jù)工程地質(zhì)勘察報告,該段渠線為自重濕陷性黃土場地,地基濕陷等級為Ⅲ級(嚴重),在使用過程中由于地表水的滲入使黃土層濕陷、變軟,導致渠線由于不均勻沉降產(chǎn)生變形、開裂。

        此類由于黃土濕陷性造成重大危害的案例,在我省范圍內(nèi)及廣大黃土地區(qū)很多。

        2008年4月15日19時30分左右,太原市陽曲縣黃寨鎮(zhèn)黃寨村劉家堡北側(cè)發(fā)生一起黃土坍塌地質(zhì)災害,15間房屋被破壞,但沒有造成人員傷亡。據(jù)太原市國土資源局介紹,災害原因是由于地下水位抬升,引發(fā)黃土濕陷性坍塌。坍塌體長約70 m,寬約16 m,高約20 m。由于預警及時,現(xiàn)場處置合理,沒有發(fā)生人員傷亡。

        2008年9月7日晚,太原市杏花嶺區(qū)楊家峪村由于雨水和地面污水共同作用,出現(xiàn)了大面積濕陷性黃土塌陷,造成部分道路和房屋塌陷、裂縫。災害直接威脅著東北側(cè)4戶和西南側(cè)10余m高土崖下的10戶居民的窯洞和平房,以及56人的生命安全。間接威脅周邊東山煤礦的3座6層家屬樓,居住有150余戶700口人左右,以及周邊的其他零散住戶,經(jīng)濟損失無法預計,后果不堪設(shè)想。后來經(jīng)多方共同努力,及時處理,妥善安置,才成功避險了一起濕陷性黃土塌陷地質(zhì)災害。

        2 黃土的分布及濕陷機理

        黃土主要為黃色的特殊第四紀沉積物,是在干旱氣候條件下形成的特種土,一般為淺黃、灰黃或黃褐色,色調(diào)有深淺差異,具有目視可見的大孔和垂直節(jié)理。顆粒級配均勻,顆粒成分中粉土粒組含量高達50% -60%以上,且以粗粉土粒組(0.05-0.01 mm)為主。含有大量的碳酸鹽,含量一般在6%-8%以上。黃土還具有其他一些特征,例如無層理性,具大孔隙和空間,含有植物根莖的遺跡,具垂直劈理,以及遇水濕陷等。黃土覆蓋著全球陸地表面的11%左右,集中分布于溫帶和沙漠帶前緣的半干旱地區(qū)。中國黃土的分布面積達44萬km2,特別是在黃河中游地區(qū),100-200 m厚的黃土連續(xù)覆蓋面積約為27.3萬km2,形成世界罕見的黃土高原。主要分布在我國陜西、甘肅、山西大部分地區(qū),寧夏、河北、內(nèi)蒙古、東北三省及青海等地也有分布。

        黃土,在覆蓋土層的自重壓力下或自重壓力和建筑物的共同壓力作用下,并受到水的浸擾后土的結(jié)構(gòu)迅速破壞,伴隨顯著下沉,其強度和承載力也隨之降低,這種現(xiàn)象叫做黃土濕陷。由于黃土這種遇水后土的結(jié)構(gòu)迅速破壞,發(fā)生顯著的附加下沉,故稱之為濕陷性黃土。根據(jù)《濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范》(GB50025-2004)的規(guī)定,濕陷系數(shù)≥0.015時,稱為濕陷性黃土;當濕陷系數(shù)<0.015時,稱為非濕陷性黃土。濕陷性黃土分為自重濕陷性和非自重濕陷性兩種,它主要為后于晚更新世(Q3)的馬蘭黃土(中國第四紀黃土分期名稱之一),標準剖面地點在北京市門頭溝區(qū)齋堂川北山坡上,因附近清水河右岸有馬蘭階地而命名。馬蘭黃土為淡灰黃色,疏松、無層理,底部見有基巖碎屑。其生成期較山西離石—午城黃土為晚,屬上更新統(tǒng)沉積物。馬蘭黃土廣泛分布于燕山南麓、太行山東麓及山東泰山、魯山山麓和山東半島北側(cè)山麓與山間盆地中。還有一種屬于全新世(Q4)的黃土狀土(是由坡積、沖洪積等成因次生的一種黃土),呈黃色、黃褐色,具有近代堆積的特點,廣泛分布于我國東北、西北、華中和華東部分地區(qū),也多具濕陷性。黃土濕陷的發(fā)生一般是貯水構(gòu)筑物或輸水管道漏水、生產(chǎn)和生活用水等滲入地下,或由于降水量較大而滲入和積聚以及地下水位上升等而引起的。

        3 黃土濕陷的危害及其處理措施

        黃土濕陷的危害主要表現(xiàn)在突然毀壞城鎮(zhèn)設(shè)施、工程建筑、農(nóng)田,干擾破壞交通線路,造成人員傷亡。所造成的建筑物地基的濕陷變形往往是不均勻的,屬于失穩(wěn)型的地基變形,一般在1-2 d內(nèi)就可能產(chǎn)生20-30 cm的變形量。這種數(shù)量大、速度快、而又不均勻的地基變形正是建筑物所難以適應的,往往會造成水塔、煙囪等高聳構(gòu)筑物嚴重傾斜,房屋墻身破壞,梁、柱等承重結(jié)構(gòu)開裂,以及機器基礎(chǔ)傾斜等惡果。預防黃土濕陷的主要措施如下。

        3.1 基本消除基礎(chǔ)已有土層的濕陷性

        常用方法有強夯、換土、擠密樁等。這是對于土層較薄(10 m以內(nèi))時采用的辦法。當土層深厚時,常用辦法就是預浸水處理。這類辦法是通過工程措施,針對濕陷土層本身進行處理,改善其土壤結(jié)構(gòu)和基本特性,以達到消除其濕陷性的目的。這種方法的缺點是對于深厚濕陷性黃土來說耗時太長,往往影響工期。優(yōu)點是施工方便,費用較低。

        3.2 建筑物基礎(chǔ)穿透濕陷性黃土層

        使建筑物基礎(chǔ)穿透濕陷性黃土層,傳力于濕陷土層以下的持力土層上,達到躲過濕陷性黃土層的目的。常用方法就是加深樁基,尤以灌注樁為主。這種方法避過了濕陷性土層,使基礎(chǔ)傳力于濕陷土層以下的持力土層上,相對來說比較安全可靠,所以被廣泛應用于比較重要的獨立建筑物的基礎(chǔ)處理。缺點是投資費用較大。

        3.3 充分作好建筑物基礎(chǔ)的隔水層

        充分作好建筑物基礎(chǔ)的隔水層,使基礎(chǔ)濕陷性黃土地基無法浸水,以達到避免地基濕陷的目的。常用的隔水材料有灰土、油氈以及各種PVC和PE膜。這種方法常常用于對基礎(chǔ)承載力要求不高的設(shè)施,如游泳池、供水管線、渠道等。

        此外,應對建筑物的使用條件和所處的周邊環(huán)境作適當調(diào)查,具體問題具體分析,只要建筑物的基礎(chǔ)承載力滿足要求,外界來水又無法浸濕濕陷性地基時,則可以考慮將建筑物基礎(chǔ)坐落于濕陷土層上。事實上,很多游泳池、輸水渠(管)道也就建在濕陷性土層上。對于基礎(chǔ)承載力要求較高的較大型的建筑物如箱基等,當基礎(chǔ)埋深較大時,其地基承載力常常是可以滿足要求的,此時就可以考慮不消除其地基土層的濕陷性,只要作好隔水處理即可。這樣處理可以節(jié)約大量資金和工期,對于中小型深基坑廠房及輸水渠(管)道很值得借鑒。

        另外,對長度較大、形體復雜的結(jié)構(gòu)物尚應采取結(jié)構(gòu)措施,如采用沉降縫將其分為若干獨立單元,包括加大基礎(chǔ)剛度使受力較均勻等措施。

        4 結(jié)語

        濕陷性黃土在我國分布較廣,各地積累的工程經(jīng)驗也比較豐富,以上僅是個人的一點體會和看法,提出來和大家探討,不妥之處,請批評指正。

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