濕陷性黃土地基處理方法

1、精心整理1、概述濕陷性黃土地基處理主要取決于濕陷性黃土的特殊性質(zhì)，濕陷性黃土地基的變形包括壓縮和濕陷性兩種，當(dāng)基底壓力不超過地基土的容許承載力時，地基的壓縮變形很小，大都在其上部結(jié)構(gòu)的容許變形值范圍以內(nèi)，不會影響建筑物的安全和正常使用。濕陷變形是由于地基被水浸濕引起的一種附加變形，往往是局部和突然發(fā)生，且不均勻，對建筑物破壞性大，危害嚴(yán)重，因此對濕陷性黃土地區(qū)的建筑物不論地基承載力是否達(dá)到容許承載力，都應(yīng)對地基進(jìn)行處理，前者以消除濕陷為目的，后者以提高承載力為主，同時應(yīng)消除黃土的濕陷性。我國濕陷性黃土分布很廣，各地區(qū)黃土的差別很大，地基處理時應(yīng)區(qū)別對待，并結(jié)合以下特點：1）濕陷性黃土的地區(qū)差別

2、，如濕陷性和濕陷敏感性的強弱，承載能力及壓縮性的大小和不均勻性的程度等； 2）建筑物的使用特點，如用水量大小，地基浸水的可能性； 3）建筑物的重要性和其使用上對限制不均勻下沉的嚴(yán)格程度，結(jié)構(gòu)對不均勻下沉的適應(yīng)性；4）材料及施工條件，以及當(dāng)?shù)氐氖┕そ?jīng)驗。濕陷性黃土的地基處理措施是采用機械手段對基礎(chǔ)的濕陷性黃土進(jìn)行加固處理，或更換另一種材料改變其物理性質(zhì)，達(dá)到消除濕陷性、減少壓縮和提高承載能力的目的，其中大多以第一個目的即消除濕陷為主。濕陷性黃土的地基處理，在處理深度和處理范圍上區(qū)分： 1）淺處理，即消除建筑物地基的部分濕陷量；2）深基礎(chǔ)處理，即消除建筑物地基的全部濕陷量，這種方法包括采用樁基礎(chǔ)或

3、深基礎(chǔ)穿透全部的濕陷性黃土層。精心整理在濕陷性黃土地區(qū)設(shè)計措施，主要有地基處理措施、防水措施和結(jié)構(gòu)措施三種。地基處理的常用方法有墊層、重錘夯實、強夯、土（或灰土）樁擠密和深層孔內(nèi)夯擴等，可以完全或部分消除地基的濕陷性，或采用樁基礎(chǔ)或深基礎(chǔ)穿透濕陷性黃土層，使建筑物基礎(chǔ)坐落在密實的非濕性土層上，保證建筑物的安全和正常使用。防水措施使用 以防止大氣降水、生產(chǎn)和生活用水以及浸入地基，其中包括場地排水、地面的防水、排水溝和管道的排水、防水等，是濕陷性黃土地區(qū)建筑物設(shè)計中不可缺少的措施。結(jié)構(gòu)措施的作用是使建筑物適應(yīng)或減少不均勻沉降所造成的危害。在濕陷性黃土地區(qū)， 國內(nèi)外使用較多的地基處理方法： 重錘表層

4、夯實、強夯、墊層、擠密樁復(fù)合地基、墊處理、預(yù)浸水、爆擴樁、化學(xué)加固和樁基礎(chǔ)等。近年來，深層孔內(nèi)夯擴擠、高壓旋噴注漿法，以及復(fù)合載體夯擴樁等也得到推廣使用。目前我國以重錘表層夯實、土（或灰土） 墊層、強夯、深層孔內(nèi)夯擴、高壓注漿固結(jié)土（或灰土）擠密樁復(fù)合地基、樁基礎(chǔ)應(yīng)用較多，經(jīng)驗比較豐富，對于其他的處理方法則應(yīng)用較少，或未使用過?；瘜W(xué)加固 則多用于濕陷事故處理，從國外情況來看，與我國不同，保加利亞多采用水泥土墊層、混凝土擠密短樁， 俄羅斯等國認(rèn)為當(dāng)處理厚度大于12m 的黃土?xí)r， 熱處理和預(yù)浸水與水下爆擴相結(jié)合都比樁基礎(chǔ)經(jīng)濟(jì)，根據(jù)我國經(jīng)驗 ，灰土墊層、灰土（或土）擠密樁可分別適用于處理3m 左右和

5、 10m 左右厚的濕陷性黃土層的濕陷性，10m 以上可采用深層孔內(nèi)強夯以及樁基礎(chǔ)等。預(yù)浸水精心整理法可用于處理厚度大、自重濕陷性強烈的濕陷性黃土場地，但該方法處理后距地表一定深度內(nèi)的土層應(yīng)具有濕陷性，必須采用其他方法另作處理?？傊?，在具體選用濕陷性黃土的處理方法時，應(yīng)根據(jù)建筑場地的濕陷性類別、 濕陷等級、 以及地區(qū)特點， 首先考慮因地制宜和就地取材等原則，并根據(jù)施工技術(shù)可能達(dá)到的條件，經(jīng)過技術(shù)經(jīng)濟(jì)對比予以選用，必要時可幾種方法綜合考慮使用。2、濕陷性黃土的加固機理2.1 濕陷性黃土的分布及特征我國濕陷性黃土的分布面積約占我國黃土總面積的 60%左右，大部分分布在黃河中游地區(qū)，北起長城附近，南達(dá)

6、秦嶺，西自烏鞘嶺，東至太行山，除河流溝谷切割地段和突出的高山外，濕陷性黃土幾乎遍布本地區(qū)，面積達(dá) 27 萬平方公里，是我國黃土的典型分布。除此以外，在山東中部、甘肅河西走廊，西北內(nèi)陸盆地、東北松遼平原等地有零星分布，面積一般較小，且不連續(xù)，濕陷性黃土一般都覆蓋在下臥的非濕陷性黃土層上，其厚度為六盤山以西地區(qū)較大，最大達(dá) 30m，六盤山以東地區(qū)稍薄，例如渭河谷的濕陷性黃土厚度多為幾米到幾十米，向東至河南西部則更小，并且常有非濕陷性黃土層位于濕陷性黃土層之間。濕陷性黃土的最大特點是 ：在土的自重壓力或土的附加壓力與自重壓力共同作用下，受水浸濕時將產(chǎn)生大量而急劇的附加下沉，這種現(xiàn)象稱為濕陷 ，它與自

7、重濕陷性黃土一般土受水浸濕時所表現(xiàn)的壓縮性稍有增加的現(xiàn)象不同。由于各地區(qū)黃土形成時的自然條件差異較大，因此其濕陷性也有較大差別，有些濕陷性黃土受水浸濕后的土的自重壓力下就產(chǎn)生濕陷，而另一些黃土受水浸濕后只有在土的自重壓力和附加壓力共同作用下產(chǎn)精心整理生濕陷。前者稱為 自重濕陷性黃土 ，后者稱為 非自重濕陷性黃土 ，一般將黃土開始濕陷時的相應(yīng)壓力稱為 濕陷起始壓力 ，可看作黃土受水浸濕后的結(jié)構(gòu)強度 。當(dāng)濕陷性黃土實際所受壓力等于或大于土的濕陷起始壓力時，土就開始產(chǎn)生濕陷。反之，如小于這一壓力，則黃土只產(chǎn)生壓縮變形，而不發(fā)生濕陷變形。濕陷變形不同于壓縮變形，通常壓縮變形在荷載施加后立即產(chǎn)生，隨著時

8、間的增長而逐漸趨向穩(wěn)定。對于大多數(shù)濕陷性黃土地基來說，（不包括飽和黃土和新近堆積的黃土），壓縮變形在施工期間就能完成一大部分，竣工后三個月到半年即基本趨于穩(wěn)定。而濕陷變形的特點是：變形量大，常常超過正常壓縮變形的幾倍甚至幾十倍；發(fā)生快，一般在浸水1-3 小時就開始濕陷。 就一般的濕陷事故而言， 往往在 1-2 天內(nèi)就可能產(chǎn)生20-30cm的變形量，這種量大、速率快而又不均勻的變形往往使建筑物發(fā)生嚴(yán)重變形甚至破壞。而濕陷的出現(xiàn)完全取決于受水浸濕的機率，有的建筑物在施工期間即產(chǎn)生濕陷事故，而有的則在幾年甚至幾十年后才出現(xiàn)濕陷事故。濕陷性黃土濕陷變形的主要指標(biāo) ：濕陷系數(shù)，濕陷的起始壓力和濕陷的起始

9、含水量，其中以濕陷系數(shù)最為重要。 濕陷系數(shù) 是單位厚度土樣在土自重壓力或自重壓力與附加壓力共同作用下浸水所產(chǎn)生的濕陷量。它的大小反映了黃土對水的敏感程度，濕陷系數(shù)越大，表示土受水浸濕后的濕陷量越大，因而對建筑物的危害越大，反之，則小。濕陷性黃土濕陷系數(shù)一般通過室內(nèi)壓縮儀進(jìn)行測試，并按下式計算濕陷系數(shù)的s ：式中： hp 為土樣在壓力p 作用時下沉穩(wěn)定后的高度；h p 為上述加壓穩(wěn)定后的土樣， 在浸水作用下， 下沉穩(wěn)定后的高度；h0 為土樣的原始高度；精心整理e 為土樣在壓力pp 作用下下沉穩(wěn)定后的孔隙比；e 為上述加壓穩(wěn)定后土樣p在浸水作用下下沉穩(wěn)定后的孔隙比；e 為土樣的原始孔隙比。0濕陷系

10、數(shù)在工程中主要用于：1）判別黃土的濕陷性；2）鑒別濕陷性黃土濕陷性的強弱；3）預(yù)估濕陷性黃土地基的濕陷量。對黃土濕陷性的判別，按現(xiàn)行黃土規(guī)范，以 0.015 作為界限值， 大于或等于 0.015，則定為濕陷性黃土，小于 0.015 則定為非濕陷性黃土。利用濕陷系數(shù)，可大致判斷濕陷性黃土濕陷性的強弱，一般認(rèn)為，s 0.03 為弱濕陷性， 0.03 s 0.07 為中等濕陷性；s 0.07 為強濕陷性。濕陷性黃土在局部荷載的作用下，在濕陷過程中濕陷性黃土地基不但產(chǎn)生豎向變形，還將產(chǎn)生水平位移。主要是土在浸水狀態(tài)下土的結(jié)構(gòu)遭受破壞，抗剪強度急劇降低，側(cè)向限制就大為減弱。在雙重因素的影響下，使地基土濕

11、陷時產(chǎn)生了大量的側(cè)向擠出，導(dǎo)致濕陷量擴大。對于自重濕陷性黃土，在自重壓力作用下受水浸濕后由于其濕陷變形區(qū)各水平面上不存在壓力差，沒有側(cè)向擠出現(xiàn)象，但在外荷載作用下，在附加應(yīng)力范圍內(nèi)產(chǎn)生側(cè)向擠出。一般最大水平位移發(fā)生在基礎(chǔ)四個周邊的豎向剖面上，而且集中 1.01.5（為基礎(chǔ)寬度）的深度范圍內(nèi)，基底壓力或基底面積大，則側(cè)向擠出的水平范圍和影響深度也大。2.2 濕陷性黃土地基的各種地基處理方法的加固機理及影響因素濕陷性黃土地區(qū)地基處理，盡管在地基處理技術(shù)的應(yīng)用上同其他地區(qū)相比在施工工藝等方面差別不大，但其加固機理及方法又進(jìn)一步體現(xiàn)了濕陷性黃土的地區(qū)特征，往往在提高承載力的同時，對黃土的濕陷性進(jìn)行消除

12、。1、重錘表面夯實及強夯精心整理重錘表面夯實適用于處理飽和度不大于60%的濕陷性黃土地基。一般采用 2.5-3.0t 的重錘 ,落距 4.0-4.5m, 可以消除基底以下 1.2-1.8m 黃土層濕陷性。在夯實層的范圍內(nèi)，土的物理、力學(xué)性質(zhì)獲得顯著改善，平均干重度明顯增大，壓縮性降低，濕陷性消除，透水性減弱，承載力提高。非自重濕陷性黃土地基，其濕陷起始壓力較大，當(dāng)用重錘處理部分濕陷性黃土層后，可減少甚至消除黃土地基的濕陷變形。因此在非自重濕陷性黃土場地采用重錘夯實的優(yōu)越性較明顯。強夯法處理 濕陷性黃土地基，是在上述重錘夯實的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種地基處理方法，其優(yōu)點為施工簡單、效率高、工期短、對

13、濕陷性黃土濕陷性消除的深度較大，缺點是振動和噪音較大，我國目前在濕陷性黃土地區(qū)應(yīng)用強夯進(jìn)行地基處理，取得較成功的經(jīng)驗，夯擊能量已超過 8000KN.m ，其對地基的影響深度按梅納公式進(jìn)行計算：式中： H 為影響深度，m； Q 為重錘， KN ； h 未落距， m； 為修正系數(shù)，據(jù)不同條件（地質(zhì)、物理力學(xué)性能、孔隙率等）可取0.3 0.7;g 為重力加速度。在濕陷性黃土場地各夯擊點的夯擊數(shù)可按最后一擊夯沉量等于3-6cm來確定，一般達(dá)6-9 擊，稍濕的濕陷性黃土沒有或有很少自由水，在強夯過程中不存在孔隙水壓力消散的問題。無需像夯擊飽和土那樣要采用間歇多變的夯擊方式，可以在一個夯位上連續(xù)夯到所需擊

14、數(shù)，而后在移到下一個夯位上，依次一遍夯實，強夯對濕陷性黃土土濕陷性的消除效果明顯，一般可達(dá)8-10m。2、土（灰土）墊層精心整理在濕陷性黃土地基上設(shè)置土墊層，在我國是一種傳統(tǒng)的地基處理方法，已有近兩千年的歷史，目前被廣泛推廣采用。將處理范圍內(nèi)的濕陷黃土挖去，用素土（多用原開挖黃土）或灰土（灰土比一般為 3：7 或 2：8）在最優(yōu)含水量狀態(tài)下分層回填（壓）實。采用土墊層或灰土墊層處理濕陷性黃土地基， 可用于消除基礎(chǔ)底面 1-3m 土層的濕陷性， （目前也有 6m 以上換填，主要做法是下部用素土換填，分層碾壓，上部采用灰土墊層），減少地基的壓縮性， 提高地基的承載力， 降低土的滲透性 （或起隔水作

15、用） ，往往以消除濕陷作為地基處理的目的。另外在灰土擠密樁或深層孔內(nèi)夯擴法處理濕陷性黃土地基時，往往在上部采用灰土墊層。就其處理范圍來說，土墊層分為建筑物基礎(chǔ)（獨立基礎(chǔ)和條形基礎(chǔ)）底面下的土 （或灰土） 墊層和建筑物范圍內(nèi)的整片土 （或灰土） 墊層兩種。在下列情況下宜采用整片灰土墊層： 1）地基受水浸濕的可能性較大的建筑； 2）濕陷性黃土層厚度較大的自重濕陷性黃土場地，需要全部消除地基的濕陷性采用其他方法較困難時，可與其他方法結(jié)合使用（主要起隔水作用），在其他情況下，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)對比認(rèn)為合理時也可使用。工程實踐證明，采用土（灰土）墊層處理濕陷性黃土地基，只要施工質(zhì)量符合工程要求，一般都能收到良好

16、的效果，在非自重濕陷性黃土地基上尤為突出。但需指出的是，當(dāng)灰土（或土）墊層質(zhì)量不符合工程質(zhì)量要求時，所發(fā)生的濕陷事故與未進(jìn)行地基處理的濕陷性黃土同樣嚴(yán)重。在獨立基礎(chǔ)或條形基礎(chǔ)下設(shè)置一定寬度的灰土墊層，有利于途中應(yīng)力的擴散，增強地基的穩(wěn)定性，阻止基底下土側(cè)向擠出， 從而減小或消除地基的濕陷變形。 在土層相同的濕陷性黃土場地上所做灰土（或土）墊層載荷試驗表明，墊層的寬度超過基礎(chǔ)底面寬度太小， 地基受水浸濕后不能有效地防止土的側(cè)向擠出， 濕陷變形仍然較大。 因此，墊層每邊超出基礎(chǔ)底面的寬度不得小于墊層厚度的一半，其超過寬度按下式計算：B=b+2ztan 精心整理式中 :B 為需處理土層底面的寬度,m

17、;b 為條形 (或矩形 )基礎(chǔ)短邊的寬度， m；z 為基礎(chǔ)底面至處理土層底面的距離；c 為考慮施工機具影響而外設(shè)的附加寬度，宜為 20cm ；為地基壓力擴散線與垂直線的夾角，宜為 22-30 度，用素土處理宜取小值，用灰土處理宜取大值。設(shè)置整片灰土 （土）墊層是為了消除基礎(chǔ)底面以下部分黃土的濕陷性，同時借助于整片灰土 （土）墊層的隔水效果， 可與防水從室內(nèi)外滲入地基，保護(hù)整個建筑物范圍內(nèi)下部未經(jīng)處理的濕陷性黃土層不致受水浸濕，所以整片墊層超出外墻基礎(chǔ)外緣寬度不應(yīng)小于其厚度，并不得小于2 米。當(dāng)僅要求消除基地下處理土層的濕陷性時，宜采用局部和整片的土墊層，當(dāng)同時要求提交土的承載力或水穩(wěn)性時，宜采

18、用局部或整片灰土墊層。墊層質(zhì)量由壓實系數(shù)控制，并應(yīng)符合下列要求：1）墊層厚度不大于3 米時，其壓實系數(shù)不得小于0.932）墊層厚度大于3 米時，其壓實系數(shù)不宜小于0.953、灰土（土）擠密樁復(fù)合地基及孔內(nèi)深層夯擴樁復(fù)合地基灰土（土）擠密樁適用于加固地下水以上的濕陷性黃土地基，它是利用打入鋼套管，或振動沉管或爆擴等方法，在土中成樁孔，然后在孔中分層填入素土（或灰土）并夯實而成。在成孔和夯實過程中，原處于樁孔部位的土全部擠入周圍土層中，使距樁周一定距離內(nèi)的天然土得到擠密，從而消除樁間土的濕陷性并提高承載力?；彝粒ㄍ粒妒且环N柔性樁，灰土（土）擠密樁地基，其上部荷載由樁和樁間土共同承擔(dān)，擠密后的地基

19、為復(fù)合地基，類似墊層一樣工作，上部荷載通過他往下傳遞時應(yīng)力要擴散，而且比天然地基擴散的更快，在加固深度以下，附加應(yīng)力將大大減少，灰土（土）擠密樁對地基的加固處理效果，不僅與樁距有關(guān)，還與所處理的精心整理厚度與寬度有關(guān)。當(dāng)處理寬度不足時（尤其在未消除全部黃土的濕陷性的情況下），可能使基礎(chǔ)產(chǎn)生較大的下沉，甚至尚失穩(wěn)定性，根據(jù)濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范（GBJ25-90 ）要求，當(dāng)為局部處理時，在非自重濕陷性黃土場地， 處理寬度兩端要超過基礎(chǔ)寬度的0.25 倍，并不應(yīng)小于 0.5 米，在自重濕陷性黃土場地，如要求加固后地基土的濕陷性完全消除，則處理寬度要超過基礎(chǔ)寬度兩邊各0.75 倍，不小于1 米。如果

20、濕陷性黃土地基處理為整片處理時，每邊超出建筑物外墻基礎(chǔ)外緣的寬度，宜大于處理厚度的一半，處理厚度根據(jù)建筑物對地基的要求，地基的濕陷類型和濕陷等數(shù)、濕陷性黃土層的厚度以及施工機械能力綜合考慮，必要時，應(yīng)采用防水措施和結(jié)構(gòu)措施。并根據(jù)現(xiàn)行規(guī)范，對非自重濕陷性黃土場地和自重濕陷性黃土場地， 根據(jù)建筑物的重要性程度區(qū)別對待。樁間土的擠密系數(shù)， 對甲、乙類建筑物不宜小于0.88，對其它建筑物不宜小于0.84?？變?nèi)填料應(yīng)采用素土或灰土，分層進(jìn)行回填夯實。 其壓實系數(shù)對甲、 乙類建筑不宜小于0.95，對其它建筑物不宜小于0.93。當(dāng)利用擠密樁對濕陷性黃土地基進(jìn)行整片處理時，宜設(shè)置0.5 米厚的灰土（土）墊層

21、。深層孔內(nèi)夯擴樁近些年在濕陷性黃土地區(qū)也開始進(jìn)行應(yīng)用，用螺旋鉆孔，孔徑一般為40cm。夯錘重量一般為20-30KN ，孔內(nèi)填料一般為素土或灰土，或建筑物垃圾和廢料。在濕陷性黃土地區(qū)建筑地基應(yīng)用中，成孔后，孔內(nèi)分層夯填時，對孔周圍土體進(jìn)行擠密，其擠密的影響范圍，與夯錘的夯擊能量有關(guān)，在消除孔周圍土體濕陷性的同時提高地基土的承載力，其受力與灰土（土）擠密樁地基相似，所不同的是灰土（土）擠密樁地基，在成孔過程中對樁間土的擠密已完成絕大部分，而孔內(nèi)夯擴樁對樁精心整理間土的擠密則在孔內(nèi)充填土料的過程中完成。其對地基的處理深度較深，可達(dá) 20 米左右，無地下水的限制，在濕陷性黃土地基處理時的要求，一般參考

22、灰土（或土）擠密樁地基。4、樁基礎(chǔ)在濕陷性黃土地區(qū)采用樁基礎(chǔ)，將樁穿透濕陷性黃土層，在非自重濕陷性黃土地區(qū)，樁底端應(yīng)支承在壓縮性較低的非濕陷性土層中。對自重濕陷性黃土場地， 樁底端應(yīng)支承在可靠的持力層中。經(jīng) 30 多年的工程實踐證明，如樁穿透濕陷性土層，支承于可靠的持力層上，則地基受水浸濕后完全能保證建筑物的安全，反之會導(dǎo)致濕陷事故。濕陷性黃土地區(qū)樁基礎(chǔ)一般采用打入樁、 靜壓樁、鉆孔或人工挖孔灌注樁以及沉管灌注樁等，近年來使用較多的為鉆孔（或人工挖孔） 灌注樁、靜壓樁以及沉管灌注樁， 在蘭州等濕陷性黃土濕陷較強烈的地區(qū)大多為端承樁，西安河南等濕陷性相對較弱的地區(qū)大多為端承摩擦樁或摩擦端承樁。近

23、年來所作的復(fù)合載體夯擴樁主要也是提高樁進(jìn)入非濕陷性土層時樁端的端承力。與其他地區(qū)所用樁基礎(chǔ)不同的是，在濕陷性黃土土層中不但不能考慮樁的摩擦力，還應(yīng)在樁的承載能力上減去樁的負(fù)摩擦力。 所謂負(fù)摩擦力 ，就是浸水后的自重濕陷性黃土層， 土的下沉速率大于樁的下沉速率時， 土對樁側(cè)表面產(chǎn)生向下作用的摩擦力。 在一般情況下， 地基土的豎向位移越大，則負(fù)摩擦力越大。實驗表明，二者之間并不成正比發(fā)展，負(fù)摩擦力受土的抗剪強度影響，雖然樁土之間的相對位移較大， 但浸水后降低的抗剪強度不足以支承外側(cè)飽和土的自重， 因而懸附范圍是有限的。通常認(rèn)為，樁基的負(fù)摩擦力只出現(xiàn)在自重濕陷性黃土地基中， 而非自重濕陷性黃土地基中

24、的樁基則不需考慮， 但多年來濕陷性黃土地基樁基的工程經(jīng)驗證明， 非自重濕陷性黃土地基， 浸水后的樁基仍然可能產(chǎn)生負(fù)摩擦力， 雖然負(fù)摩擦力數(shù)值比自重濕陷性黃土地區(qū)要小得多， 在有些情況下也不應(yīng)忽視。自重濕陷性黃土層浸水后將產(chǎn)生濕陷，但樁在荷載作用下也將產(chǎn)生一定下沉。在樁的上部，土層的下沉大于樁的位移，因而產(chǎn)生負(fù)摩擦力；在樁的下部，土的下沉小于樁的位移， 將產(chǎn)生正摩擦力。在負(fù)摩擦力過渡為正摩擦力處，有一個“中性點”，該點處樁的位移與土的下沉相等，因而摩擦力為零。計算負(fù)摩擦力時， 只考慮中性點以上部分， 也就是負(fù)摩擦力的計算深度。在濕陷性黃土場地的實驗證明，中性點的位置基本位于濕陷性黃土層與其下非濕

25、陷性黃土層的交界部位。 因此，負(fù)摩擦力的計算深度應(yīng)等于樁在濕陷性黃土層中的全部樁長。 正負(fù)摩擦力的大小， 宜通過現(xiàn)場試驗確定。在樁基礎(chǔ)施工時，特別是灌注樁成孔后，必須將孔底清理干凈，以免影響樁的端承力，造成事故。5、化學(xué)加固法在我國濕陷性黃土地區(qū)地基處理應(yīng)用較多，并取得實踐經(jīng)驗的化學(xué)加固方法包括硅化加固法和堿液加固法，其加固機理如下：硅化加固濕陷性黃土的物理化學(xué)過程，一方面基于濃度不大的、粘滯度很小的硅酸鈉溶液順利地滲入黃土的孔隙中，另一方面溶液與土的互相凝結(jié)，土起著凝結(jié)劑的作用。單液硅化系由濃度 10%15%的硅酸鈉溶液加入 2.5%的氯化鈉組成。溶液進(jìn)入土中后，由于溶液中的鈉離子與土中水溶

26、液鹽類中的鈣離子 （主要為 CaSO4）產(chǎn)生互換的化學(xué)反應(yīng)， 即在土顆粒表面形成硅酸凝膠薄膜，從而增強土粒間的連接，填塞粒間孔隙，使土具有抗水性、穩(wěn)定性，減少土的滲水性，消除濕陷，同時提高地基的承載能力，其化學(xué)反應(yīng)式如下：Na2O. SiO2+CaSO4+mH2O SiO2.(m-1)H 2O+Na2SO4+Ca(OH)2在反應(yīng)初期，硅酸凝膠薄膜的厚度很小，只有幾微米，因而它不妨礙以后壓入溶液的滲透流動，但相隔幾小時后，由于凝膠大量生成，土中孔隙被硅酸凝膠充填，毛細(xì)管通道被堵塞，使土的透水性降低。盡管硅酸凝膠薄膜的厚度很小，但是它有足夠的強度，能使土在溶液飽和的初期， 不會由于外荷作用而產(chǎn)生過

27、大附加下沉。 隨著膠膜逐漸加厚和硬化， 土的強度也隨著時間而增長。 在加固后前半個月，土的強度增長速度最大，而且在一年以后仍有所增長，當(dāng)土樣在水中浸泡時，仍精心整理可觀察到黃土在繼續(xù)硬化。硅化加固中，由于黃土中鈣、鎂離子參加反應(yīng)，生成硅酸凝膠，但土體達(dá)到一定強度，為了提高加固土體的早期強度，以減少加固過程中附加下沉，可采用加氣硅化法，加氣硅化一般用 CO2 和氨氣，一般使用 CO2 較多。即首先在地基中注入 CO2 氣體，使土中空氣部分被 CO2 占據(jù)，使土活化，然后灌入水玻璃溶液，再灌 CO2，由于堿性水玻璃強烈吸收 CO2，形成自真空作用，促進(jìn)漿液均勻分布于土中，并滲透到土的微孔內(nèi)，可使

28、95%97%的孔隙被漿液充填，加固土體的透水性大大降低， 地基經(jīng)過加固后， 浸水后的附加下沉量極其微小，濕陷性已完全消除，其地基層縮變形量很小，與天然地基相比，其變形模量，以及地基承載力大大提高。堿液加固：利用 NaOH 溶液加固濕陷性黃土地基在我國始于20 世紀(jì) 60 年代，其加固原則為；NaOH 溶液注入黃土后， 首先與土中可溶性和交換性堿土金屬陽離子發(fā)生置換反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)果使土顆粒表面生成堿土金屬氫氧化物，例如：2NaOH+Ca2+ 2Na+Ca(OH)22+2NaOH+Ca (土粒 ) 2Na (土粒 )+Ca(OH)2NaOH 僅占加固土所用的一小部分。這種反應(yīng)是在溶液滲入土中瞬間完成

29、的，它所消耗的土中呈游離狀態(tài)的 SiO 和 Al以及土的微細(xì)顆粒 （鋁硅酸鹽類） 與NaOH作用后產(chǎn)生溶液22O3,狀態(tài)的鈉硅酸鹽和鈉鋁酸鹽，如：2NaOH+ SiO2Na2O+SiO2+H2O.在氫氧化鈉溶液作用下， 土粒（鋁硅酸鹽）表面會逐漸發(fā)生膨脹和軟化，相鄰?fù)亮Ｔ谶@一過程中更緊密地相互接觸，并發(fā)生表面的相互溶合。但僅有 NaOH 的作用，土粒之間的這種溶合膠結(jié)（鈉鋁硅酸鹽類膠結(jié)） 是非水穩(wěn)性的， 只有在土顆粒周圍存在 Ca(OH)2 的條件下，才能使這種膠結(jié)物轉(zhuǎn)化為強度高且具有水硬性的鈣鋁硅酸鹽的絡(luò)合物。 依靠這些混合物的生成， 使土粒相互牢固地膠結(jié)在一起，強度大大提高， 并且有充分的

30、水穩(wěn)性。 上述反應(yīng)是在固溶相間進(jìn)行，常溫下反應(yīng)速率較慢，而提高溫度則能大大加快反應(yīng)的進(jìn)行。當(dāng)土中可溶性和交換性鈣、鎂離子含量較高時，灌入 NaOH 溶液即可得到滿意的加固效果，如土中的這類離子含量較少，為了取得有效的加固效果，可以采用雙液法，即在灌完 NaOH 溶液后，再灌入 NaCl 溶液。這時，后者與土中部分 NaOH 發(fā)生作用，生成 Ca(OH)2，部分 CaCl2 也直接與鈉鋁硅酸鹽絡(luò)合物生成水硬性的膠結(jié)物，其化學(xué)反應(yīng)如下：2NaOH+CaCl22NaCl+Ca(OH)2Na2O.SiO2.mAl 2 O3.XH 2O+CaCl2 CaO. SiO2.mAl 2O3.XH 2O+2Na

31、Cl堿液加固的適用范圍， 自重濕陷性黃土地基能否采用堿液加固， 取決于其對濕陷的敏感性。 自重濕陷敏感性強的地基不宜采用堿液加固。 對自重濕陷不敏感的黃土地基經(jīng)過試驗認(rèn)可并擬采用堿液加固時，應(yīng)采用卸荷或其他措施以減少灌液時可能引起的較大附加下沉。 當(dāng)土中可溶性和交換性的鈣、鎂離子含量較高（大于 10mgcq/100g干土）時，可只采用堿液一種溶液加固，否則，需用堿液和 CaCl2 兩種溶液進(jìn)行加固。經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，也可采用堿液與生石灰樁的混合加固方法。但對下列情況不宜采用堿液加固：對于地下水位或飽和度大于 80%的黃土地基；已滲入瀝青、油脂和其他石油化合物的黃土地基。6、預(yù)浸水法預(yù)浸水法是在修

32、建建筑物前預(yù)先對濕陷性黃土場地大面積浸水，使土體在飽和自重壓力作用下，發(fā)生濕陷產(chǎn)生壓密， 以消除全部黃土層的自重濕陷性和深部土層的外荷濕陷性。 上部土層（一般為距地表以下 45m 內(nèi)）仍具有外荷濕陷性， 需要作處理預(yù)浸水的浸水坑的邊長不得小于濕陷性土層的厚度。當(dāng)浸水坑的面積較大時，可分段進(jìn)行浸水，浸水坑內(nèi)水位不應(yīng)小于 30cm，連續(xù)浸水時間以濕陷度變形穩(wěn)定為準(zhǔn)。 其穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)為最后 5 天的平均濕陷量小于 5mm。地基預(yù)浸水結(jié)束后，在基礎(chǔ)施工前應(yīng)進(jìn)行補充勘查工作， 重新評定地基的濕陷性， 并采用墊層法或強夯法等處理上部濕陷性土層。精心整理預(yù)浸水法一般適用于濕陷性黃土厚度大、濕陷性強烈的自重濕陷性

33、黃土場地。由于浸水時場地周圍地表下沉開裂，并容易造成“跑水”穿洞，影響附近建筑物的安全，所以在空曠的新建地區(qū)較為適用。在已建地區(qū)采用時， 浸水場地與已建建筑物之間要留有足夠的安全距離浸水試坑與已有建筑物的凈距， 當(dāng)?shù)鼗鶅?nèi)存在隔水層時， 應(yīng)不小于濕陷性黃土層厚度的 3.0 倍；當(dāng)不存在隔水層時，應(yīng)不小于濕陷性黃土層厚度的 1.5 倍。此外，還應(yīng)考慮浸水時對場地附近邊坡穩(wěn)定性的影響。預(yù)浸水法用水量大，工期長。處理 1m2 面積至少需用水 5t 以上。在一般情況下，一個場地從浸水起至下沉穩(wěn)定以及土的含水量降低到一定要求時所需的時間， 至少需要一年左右。 因此，預(yù)浸水法只能在具備充足水源，又有較長施工

34、準(zhǔn)備時間的條件下才能采用。7、其他的加固方法高壓注漿固結(jié)法、 CFG 法等的加固機理與別的地區(qū)基本相同，參考其他有關(guān)章節(jié)，另外在飽和的黃土地區(qū)，近幾年來也采用粉噴樁法和深層攪拌法，其加固機理見相關(guān)章節(jié)。2.3 濕陷性黃土地基處理的施工工藝濕陷性黃土地基處理的常用手段，大多同國內(nèi)地基處理手段的施工方法和施工工藝相似，所不同的是在加固機理上有一定區(qū)別?；彝粒ɑ蛩赝粒|層施工灰土（或素土）墊層施工時，先將處理范圍內(nèi)的濕陷性黃土全部挖出，并對底部進(jìn)行夯實或壓實。然后將就地挖出的粘土配成相當(dāng)于最優(yōu)含水量的土料，根據(jù)選用的碾壓（或夯實）機械，按一定厚度分層鋪土，分層碾壓（或夯實） 直到設(shè)計標(biāo)高為止。在大面

35、積的施工范圍內(nèi)，可采取分段開挖，分段碾壓（夯實）上下面層應(yīng)避免豎向接縫，其錯距離不應(yīng)小于0.5m。在施工縫兩側(cè) 0.5m 范圍內(nèi)，應(yīng)增加碾壓（或夯實）遍數(shù)。土墊層所用土料不得采用有機質(zhì)含量大于8%的種植土、建筑垃圾和凍土等?；彝恋耐亮蠎?yīng)預(yù)過篩，其粒徑不得大于15mm，石灰宜用熟石灰經(jīng)過篩后使用， 粒徑不得大于5mm，且不得夾有未熟化的生石灰塊粒。施工時所用的機械一般采用重錘、壓路機、羊足碾、蛙式夯機等。其每層鋪土厚度以及灰土或土料的含水量，根據(jù)選用的施工機械確定。選用的含水量應(yīng)接近最優(yōu)含水量，最優(yōu)含水量一般通過擊實試驗確定，墊層施工質(zhì)量檢測應(yīng)在每層表面下 2/3 厚度處取樣，檢測土的干密度，取

36、樣數(shù)量不應(yīng)小于下列規(guī)定：整片墊層，每100m2 每層 3 處；矩形（或方形）基礎(chǔ)底精心整理面下的墊層，每層2 處；條形（包括管道）基礎(chǔ)底面下的墊層，每30m每層 2處。硅化加固硅化加固主要材料為水玻璃，主要設(shè)備為注漿管、打孔機（帶腳架或其他機械成孔機）分配器、溶液罐、注漿泵、膠皮管（帶壓）壓力表和滑輪等。注漿孔的布置原則，應(yīng)能使被加固墻體在平面和深度范圍內(nèi)能造成一個整33體。加固1m 土體的溶液用量Q(L/m )可按下式計算：式中： Vn 為加固前 1m3 土的孔隙體積， L;Vw 為加固前 1m3 土的土體中水的體積， L; 為加固前地基土體平均干重度Kn/m 3;為加固前土體的平均d含水量

37、， %。硅化加固濕陷性黃土地基的施工，可分以下幾個步驟：（1）成孔打入注漿管。硅化施工一般從天然地面或基礎(chǔ)底面以上1.01.5m 的覆蓋層開始，按照設(shè)計的注漿孔放線定位。注漿管的打入可采取分批、分段流水作業(yè)，自外向里間隔進(jìn)行。當(dāng)加固深度超過1.5m 時，宜分層進(jìn)行注漿， 注漿次序自上而下進(jìn)行，即先將注漿管打入第一加固層，注入漿液，完畢后再將其打入第二加固層，以此類推，直至設(shè)計規(guī)定的深度為止。（2）漿液配置當(dāng)水玻璃（硅酸鈉）溶液的濃度大于硅化加固要求的濃度時，應(yīng)加水稀釋，稀釋1L 硅酸鈉溶液的加水量 x(L) 可按下式計算 :式中： a1 為稀釋前的硅酸鈉（水玻璃）溶液比重，一般為1.451.5

38、3；a2為加水稀釋后硅酸鈉溶液的比重，采用單液硅化時，一般為1.131.15。精心整理漿液配料時， 先將未稀釋的水玻璃溶液盛入容器內(nèi)，把 2.5%的氯化鈉溶液和按上式算出的用水量徐徐到入容器，攪拌均勻，用比重計檢查其濃度，符合要求時即要將配好的溶液盛入注漿用的容器內(nèi)，并立即使用，放置時間不宜超過4h,以免沉淀和形成凝膠。每注漿管加固一層土所需的水玻璃溶液用量V(L) 可按下式計算：V= R2LQ式中： R 為加固半徑， m;L 為加固一層土的厚度；Q 為加固1m3 土體的溶液用量，L/m 3。（ 3）往地基內(nèi)注漿。注漿與打注漿孔的程序相同，一般自上而下分層進(jìn)行，注漿管打入設(shè)計標(biāo)高以后，應(yīng)及時連

39、接注漿設(shè)備，向土中注入漿液。接管及注漿時，不得將注漿管搖動，以防管壁與周圍土由于松動而產(chǎn)生縫隙，造成冒漿，注漿壓力一般為12Mpa, 注漿速度為25L/min 。在注漿過程中，也可根據(jù)具體情況逐漸增大或減少灌注壓力和注漿速度，漿液冒出地面時，應(yīng)立即停止灌注，將注漿管周圍的表層土翻松夯實或采取其他有效措施處理后方可繼續(xù)灌注。整個注漿孔注漿完畢后，應(yīng)及時拔出注漿管，用熱水沖洗干凈，所有注漿孔宜用水泥砂漿填塞，如用素土或灰土填塞應(yīng)分層搗實。堿液加固堿液加固設(shè)備和工藝均較為簡單。用洛陽鏟或鋼管打到預(yù)定的加固深度，孔徑為 57cm，孔中填入 24cm 粒徑的小石子至注漿管下端的標(biāo)高處，然后將 20mm

40、鋼管插入孔中， 再用 0.52.0cm 粒徑的小石子填入管子四周約2030cm 高，其上用素土填實直到地表。精心整理堿液注入灌注桶中，溶液在桶中可用蒸汽管加熱或在桶底直接用火加熱。桶底部焊一帶閥門直徑為20mm 的管嘴，外接直徑25mm 膠皮管，注堿液時將膠皮管與注液管連接，開啟閥門，溶液即以自流方式滲入注漿孔周圍，形成加固體。堿液加固時的氫氧化鈉消耗量主要取決于土對它的吸收能力，是由土中鈣、鎂離子和有機物含量中細(xì)顆粒含量吸收這些成分與氫氧化鈉反應(yīng)的能力所決定，一般每加固 1m3 黃土所需氫氧化鈉的用量約為 3545kg，相當(dāng)于干土重 3%左右。為了使更多的氫氧化鈉被土吸收，也可先灌較濃溶液（

41、 120130g/L ）,后灌較稀溶液（ 7080g/L ）。當(dāng)溶液帶入土中的水量較多時，容易使?jié)裣菪渣S土地基產(chǎn)生較大的附加下沉，因而不宜采用更稀濃度的溶液。注漿孔一般應(yīng)在基礎(chǔ)兩側(cè)或周圍各布置一排，孔距視對地基加固的要求而定。預(yù)浸水施工浸水場地的面積應(yīng)根據(jù)建筑物的平面尺寸和濕陷性黃土層的厚度確定。對于平面為矩形的建筑物，浸水場地的寬度不應(yīng)小于濕陷性黃土層的厚度，并根據(jù)建筑物的平面尺寸，沿短邊加寬24m ，沿長邊加寬58m 。對平面為方形或圓形的建筑物，浸水場地的邊長或直徑應(yīng)大于濕陷性黃土層的厚度，并按建筑物尺寸外延35m。當(dāng)浸水場地面積較大時，預(yù)浸水應(yīng)分段進(jìn)行，每段50 米左右。浸水前沿場地四

42、周挖土或修筑土埂，高0.5 米，并設(shè)置地面標(biāo)點和深標(biāo)點。浸水后定期觀測標(biāo)點下沉，至下沉穩(wěn)定為止。精心整理自重濕陷性黃土場地一般土質(zhì)疏松，而且常有裂縫和孔洞分布，在浸水過程中容易發(fā)生“跑水”，給予浸水法施工造成困難，影響處理效果，因此，從一開始注水就仔細(xì)觀察，如發(fā)現(xiàn)有裂隙或孔洞“跑水”現(xiàn)象，需及時填土堵塞。浸水初期，水位不宜過高，待周圍地表形成環(huán)形裂縫時在將水位適當(dāng)提高， “跑水”一般發(fā)生在開始浸水的時候， 在第一周內(nèi)要加強觀察?！芭芩眹?yán)重時要停止浸水，以便處理。由于濕陷性黃土地區(qū)濕陷黃土的特點，除進(jìn)行正常和必需的地基處理外，防水措施也是保證濕陷性黃土地基上建筑物安全和正常使用的重要措施之一。

43、由于濕陷性黃土浸水后產(chǎn)生濕陷變形的特點，防止水對地基浸濕而產(chǎn)生變形，對濕陷性黃土地區(qū)的建筑物而言，顯得較為重要，在自重濕陷性黃土地區(qū)，當(dāng)濕陷性土層較厚時，限于施工技術(shù)條件，或進(jìn)行經(jīng)濟(jì)對比認(rèn)為不合理，而采取消除地基的部分濕陷量，難于達(dá)到控制剩余濕陷量的目的，就需要加強防水措施，采取嚴(yán)格的防水措施，輔以地基處理，這樣可以消除上部處理土層的濕陷性，減少地基的濕陷量，而且可以減少下部土層的濕陷幾率。而對于非自重濕陷性黃土地基上的一般建筑物，當(dāng)?shù)鼗臐裣萘枯^小時， 可以不進(jìn)行地基處理， 而以防水措施為主， 輔以結(jié)構(gòu)措施，這樣做不致產(chǎn)生較嚴(yán)重的濕陷事故，這也是在非自重濕陷性黃土地基上的習(xí)慣做法，有一定成功

44、經(jīng)驗。另外還有結(jié)構(gòu)措施，即在濕陷性黃土地基上的建筑物在結(jié)構(gòu)設(shè)計時應(yīng)考慮當(dāng)?shù)鼗l(fā)生濕陷時建筑物仍能保持其整體性和穩(wěn)定性，減少建筑物的不均勻下沉，并減輕建筑物的損壞程度。精心整理其結(jié)構(gòu)措施的主要內(nèi)容為：選擇合理的結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)形式，以適應(yīng)不均勻下沉；加強結(jié)構(gòu)的整體性和空間剛度，以減少不均勻下沉；外墻建筑部件（結(jié)構(gòu)）的強度，減輕濕陷的損害；預(yù)留適當(dāng)凈空，以適應(yīng)濕陷變形。2.4 結(jié)語目前在我國濕陷性黃土地區(qū)最常用的地基處理方法包括： 土（或灰土）墊層、重錘夯實和強夯、土（或灰土）樁擠密和樁基礎(chǔ)等。化學(xué)加固法由于造價高，一般僅用于濕陷事故處理。高壓旋噴注漿固結(jié)法用于新建濕陷性黃土地基處理的實例較少，鉆孔夯擴

45、樁在濕陷性黃土地區(qū)近幾年來應(yīng)用較多，在濕陷性黃土不同地區(qū)使用時其孔內(nèi)充填材料有所不同。除上述幾種方法外，預(yù)浸水、熱加固、水下爆擴及電火花加固等也曾用于濕陷性黃土地基處理，預(yù)浸水法可以消除大厚度黃土地基的自重濕陷性，但其缺點是需水量大，要有一定的水源保證，工期較長，至少需要提前一年進(jìn)行，浸水后尚需結(jié)合其他地基處理方法處理上層土，因而其廣泛使用受到限制，我國目前使用也不是很多。 熱加固法可以完全消除部分黃土的濕陷性，大大提高土的承載能力，但加固土體的設(shè)備較復(fù)雜，加固后土體的強度不夠均勻，我國在 20 世紀(jì)五六十年代曾有過應(yīng)用，并取得較好加固效果。水下爆擴加密土的方法可用于處理飽和黃土地基或者與預(yù)浸

46、水法相結(jié)合，在處理自重濕陷性黃土地基時可提高消除濕陷性的效果，加速濕陷的完成。電火花法國外已取得成功的經(jīng)驗，但目前國內(nèi)還沒有使用.實例：強夯法處理濕陷性黃土施工技術(shù)（高速公路）精心整理1. 強夯法施工原理強夯法又稱動力固結(jié)法，是利用重力機械將重830t 的夯錘起吊一定高度后，突然釋放，重錘從高處自由下落對地基產(chǎn)生強大的沖擊能，在地基土中產(chǎn)生巨大的應(yīng)力波來破壞土體原有的大孔隙結(jié)構(gòu)，使土體局部發(fā)生液化，并產(chǎn)生許多裂隙，增強排水通道，使孔隙水逸出，待孔隙水壓力消散后，土體重新固結(jié)， 承載力提高。 同時，強夯還提高了土層的均勻程度，減少路基的差異沉降。2. 強夯法施工控制參數(shù)在大面積開工前，先試夯，在

47、試驗現(xiàn)場沿夯擊點等距離的不同深度以及等深度的不同距離埋設(shè)雙管封閉式孔隙水壓力儀或鋼弦式孔隙水壓力儀。在夯擊作用下進(jìn)行對孔隙水壓力沿深度和水平距離的增長和消散的分布規(guī)律研究，從而確定強夯的有效加固深度，夯點布置及間距、夯擊次數(shù)及遍數(shù)等施工參數(shù)，以便控制施工。（ 1）有效加固深度H式中 K 有效加固深度修正系數(shù)，一般取0.5M 錘重，h落距， m.（ 2）夯擊點布置夯點布置一般采用等邊三角形或正方形網(wǎng)格布設(shè)，夯點中心距離由夯錘尺寸、夯錘邊緣外土最大液化寬度確定。精心整理先夯擊標(biāo)有 1 的夯點，再夯擊標(biāo)有 2的夯點，經(jīng)不同時間測試，通過綜合分析，在兩夯點間挖坑取樣，進(jìn)行密度檢測，看是否達(dá)到設(shè)計要求；若不符合要求進(jìn)行第二遍夯擊，一般黃土夯擊23 遍即可。（ 3）夯點間距夯點間距一般采用下列公式進(jìn)行計算d=1.69(+0.385Z)式中 Z 設(shè)計液化深度，m夯錘底面半徑， m;經(jīng)驗系數(shù)，一般取0.65 .80 ；d設(shè)計夯點中心距離，。（）夯點的夯擊次數(shù)夯點的夯擊次數(shù)按現(xiàn)場試夯得到的夯擊次數(shù)與夯沉量關(guān)系曲線確定，同時滿足下列幾點要求。1）最后兩擊的平均夯沉量不大