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濕陷性黃土自身在不遇到水的情況下土強度、摩擦角、粘結性都挺好。但是,一旦遇水,濕陷性黃土的結構特殊,很容易就會遭到破壞。由此引起地基下沉或者建筑物出現(xiàn)裂縫,嚴重的甚至會引發(fā)安全事故,存在很大的安全隱患。因此,在實際處理濕陷性黃土地基時,應當科學分析地基的結構和現(xiàn)場環(huán)境,選擇合適的地基處理方案,以確保處理工作的質(zhì)量,提高安全性能。
黃土地基出現(xiàn)濕陷情況,一方面與其自身的結構有關,另一方面還與外界環(huán)境有關,其中最主要的影響因素是水。生活中有很多建筑物都容易發(fā)生濕陷,現(xiàn)將最常見的幾種易發(fā)生濕陷的建筑物進行介紹。
在實際生活中,多層磚房很常見,例如居民住宅、醫(yī)院等等,這些建筑物本身因為具有較多的橫墻,所以在空間上具有良好的剛度,發(fā)生濕陷時能夠抵抗建筑物變形,但是如果濕陷程度較大,其抵抗力不足以支撐自身結構時,就會發(fā)生傾斜,出現(xiàn)裂縫等。
一般廠房的結構是鉸接排架結構,如果發(fā)生了濕陷,廠房的墻體就會出現(xiàn)斜裂縫,濕陷程度越嚴重,裂縫的寬度越大。最易發(fā)生裂縫的地方是門窗部位和鋼筋混凝土上下部位。如果濕陷嚴重,還可能導致柱子開裂,引發(fā)安全事故。
多層框架結構一般內(nèi)外墻都是填充墻,這種結果從整體上來看具有相對較好的剛度,因此如果差異沉降不是很明顯,那么地基受到的影響就很小,甚至不會受影響。而如果沉降差異過大,因為梁柱是剛性節(jié)點,因此抵抗形變的能力并不是很強,此時梁柱就會出現(xiàn)裂縫,并且裂縫是不均勻的,有的梁上可能具有較多的裂縫,有的梁上可能沒有裂縫。一般在次梁出現(xiàn)斜裂縫,而次梁和樓板連接處出現(xiàn)細裂縫。
除了以上幾種建筑物會發(fā)生濕陷沉降外,地下管道和通廊也容易發(fā)生沉降,引起漏水和漏氣等問題。如果濕陷差異過大,沉降現(xiàn)象將會更明顯,由此引起的安全事故將無法預料,造成巨大的損失。
在處理濕陷性黃土地基時,應用較為普遍的一種方法就是換土墊層法。通常換土墊層法又分為兩種,一種是灰土墊層法,另一種是素土墊層法。從字面意思我們也可以看出來,該方法就是將濕陷性黃土挖出來,然后在黃土中混入一定量的石灰或者素土,再進行填充夯實。換土墊層法的施工比較簡便,回填土的孔隙率小,密實度大,產(chǎn)生的壓縮變形小,灰土和素土的加入能使墊層的濕度、強度和隔水性大大提高;這種方法的處理范圍較小,只能消除小范圍內(nèi)黃土的濕陷性。
擠密樁法與夯實、碾壓法不同,夯實、碾壓法是豎向加密方法,而擠密樁法是橫向加密土層,它主要是利用打樁機將鋼管套打入地基土層中,然后將鋼管套拔出,土層中就會形成打樁孔,最后,在樁孔中分層填入石灰土并將其夯實。這種方法可以有效增加地基的剛度,使地基更加密實,從而有效改善黃土的濕陷性。需要注意的是,這種方法雖然效果好,但是因為施工工藝相對復雜,倘若地基土含水量不夠,還需要對其進行浸水處理,這將花費更多的成本,不具經(jīng)濟性。
重錘夯實法主要適用于處理深度在1.5m左右、飽和度在60%范圍內(nèi)的濕陷性黃土地基,是表層夯實的處理方法。這種方法主要就是對地基進行反復的夯打,在不斷夯打的過程中,地基土層的結構會發(fā)生相應的變化,土層更加密實,從而有效降低地基的形變量。并且經(jīng)過夯打的土層可以形成一層弱透水層,當?shù)叵滤鹘?jīng)此層時,可以減少滲入量,從而提高地基的穩(wěn)定性。
振沖碎石樁法主要是使地基產(chǎn)生樁孔,然后將碎石等材料填充到樁孔中。而制造樁孔主要是通過高壓水流輔助振沖器來對地基進行振沖。由于碎石的硬度較大,填入樁孔后可以提高地基的承載力,因此能夠有效改善地基變形性。
某客運專線沿線車站路基屬于濕陷性黃土路基,因此對其進行處理。該客運站地基的A段長度為100米,此地段的地勢相對平緩,但從整體來看,左側較高,右側較低,此施工段的土體是粉土土體。該地基在地下不超過5米的土層,其濕陷程度可以達到三級。通過對該地基勘查發(fā)現(xiàn),地表下土層含水率指標表現(xiàn)為18.2%~26.5%范圍之內(nèi),干密度指標表現(xiàn)為1.38g/cm3單位,塑性指數(shù)表現(xiàn)為9.8%~10.6%范圍之內(nèi),飽和度表現(xiàn)為56.2%~73.5%范圍之內(nèi)。
結合上文有關工程實例相關情況的分析,針對A施工段采取強夯法進行濕陷性黃土地基處理。具體強夯加固方式選取主夯、副夯以及滿夯相結合的加固方案。經(jīng)過科學分析得出,應當將主夯夯實點和副夯夯實點的距離保持在4米內(nèi),并且應將副夯實點布置成四方形。在施工過程中,應保持夯擊力為3000 kN·m單位。需要特別強調(diào)的是,在進行地基處理時,夯點標準工作應與設計圖紙相對應,確保夯點位置的準確。另外還需要注意的是:施工前期需要首先針對主夯夯點進行試夯處理,確保兩次試夯過程中所對應的平均性沉降量需要控制在5cm范圍之內(nèi)。主夯次數(shù)控制位12次,深度控制為2.5m單位;主夯完成后進行副夯處理,次數(shù)控制為10次,深度控制為2.0m單位;副夯完成后進行滿夯處理。
強夯法可以說是現(xiàn)階段眾多有關濕陷性黃土地基處理技術中工期優(yōu)勢以及成本優(yōu)勢最為顯著的處理方法之一。如果地基所處的地段地勢平緩,并且土層較厚,那么選擇該方法最合適,因為該方法可以有效控制土干密度和濕陷性系數(shù)。
綜上所述,濕陷性黃土對建筑物的穩(wěn)定性有很大的影響,為了保證建筑物質(zhì)量,減少安全事故發(fā)生率,提高地基的承載力,應當結合實際情況選擇合適的地基處理方案。