黃土濕陷性的施工處理措施分析 交通運輸專業(yè)

1、PAGE PAGE 7黃土濕陷性的施工處理措施分析【摘要】對于濕陷性黃土渠道, 基礎處理不當, 會造成渠道濕陷破壞。渠道濕陷性處理應根據(jù)實際條件及濕陷特性分段進行。預浸水法需要預留的浸水時間長、耗水量大, 對于工期要求緊或缺水地區(qū)應謹慎使用; 先試水后運行法不僅浪費水, 而且試水運行安全不易保證, 不宜采用; 灰土或水泥土墊層法、原土翻夯法是比較經濟、實用的渠道濕陷性基礎處理方法, 適用于處理濕陷性較強的自重濕陷性渠道基礎。【關鍵詞】濕陷性黃土渠道基礎處理 1 我國現(xiàn)狀我國黃土分布面積約為63 萬余km2 , 主要分布在甘肅、陜西、山西三省, 在青海、寧夏、河南也有部分分布, 其他在河北、山東

2、、遼寧、黑龍江、內蒙古和新疆等省(區(qū)) 也有不連續(xù)或零星的分布。濕陷性黃土面積約占黃土分布總面積的60 %左右, 大部分分布在黃河中游地區(qū)。濕陷性黃土的孔隙比一般比較大, 并往往具有肉眼可看到的大孔隙, 但由于在顆粒間具有較大的結構強度, 故在天然干燥狀態(tài)下, 黃土仍可承受一定的荷重, 并且變形量也較小。但在自重或一定荷重作用下, 受水浸濕后, 黃土結構迅速破壞而發(fā)生顯著的附加下沉, 這就是黃土濕陷性。近年來, 我國西北濕陷性黃土地區(qū)興建的提水灌溉和引水灌溉工程很多, 例如甘肅的引大入秦、臨夏南陽渠灌溉工程、靖會電力提灌工程、興堡子川電力提灌工程, 陜西的涇惠渠、馮家山水庫灌區(qū)、東雷灌區(qū), 寧

3、夏的同心揚水工程、固海擴灌工程, 山西禹門口灌區(qū)、大禹渡灌區(qū)等工程, 均布置在濕陷性黃土區(qū)內。在這些地區(qū), 有些工程由于濕陷性黃土處理的工程措施不當, 造成了一定的經濟損失, 黃土的濕陷性已成為這些地區(qū)的主要工程問題。2 幾種常用的渠道基礎處理措施目前, 在我國濕陷性地區(qū)常用的渠道基礎處理方法主要有墊層法、預浸水處理法、先試水后運行法、原土翻夯處理法。以下分別進行介紹：2.1 墊層法墊層法就是將渠底以下一定范圍內的濕陷性土層挖去, 用一定體積比配合的灰土或水泥土, 或粘土在最優(yōu)含水量情況下分層回填夯實或壓實。墊層法包括灰土墊層、水泥土墊層、等, 灰土墊層是比較常用的一種。2.1.1 灰土墊層最

4、優(yōu)含灰率一般為28 和37 ,但與石灰的等級有關, 通常以CaO + MgO 所含總量達到8 %左右為最佳?；彝林? 土料參與化學作用, 尤其是土中的粘?；蚰z粒具有一定活性和膠結性。粘粒含量越多, 灰土強度越高, 土粒粒徑不得大于15mm?；彝翍謱雍粚嵒驂簩? 多層虛鋪的厚度一般在2002.1.2 水泥土墊層以當?shù)氐奶丶毶?來源于風積或河道清淤等) 或沙壤土為主要原料, 加少量水泥(占總量的2.2 預浸水處理法預浸水處理法是預先對濕陷性黃土場地或地段大面積浸水, 使土體在飽和自重壓力作用發(fā)生濕陷, 產生壓密, 以消除全部黃土層的自重濕陷性和深部的外荷濕陷性。我國寧夏、陜西、青海、甘肅等地區(qū)的

5、部分已建灌區(qū)工程的渠道基礎處理曾采用了這種處理方法。渠道工程浸水施工一般是先開挖出一個斷面,分段浸水, 分段長度以50m 為宜。浸后一般會出現(xiàn)不均勻沉陷, 同時, 沿渠道兩側出現(xiàn)多條縱向裂縫, 這種裂縫的寬度和深度由靠近渠道處較寬較深, 到較遠處較窄較淺。處理沉陷后的地基, 首先進行人工或機械平整, 再在其上做土墊層, 墊層的厚度一般為0.51.0m, 再進行荷載試驗, 2.3 先試水后運行法自重濕陷性黃土渠道開挖后, 不用混凝土或其它材料襯砌, 先通水試運行一個灌溉周期后, 使其充分濕陷, 停水時期曬干整修, 再用混凝土板或其它防滲材料襯砌。2.4 原土翻夯處理法濕陷性黃土渠道開挖后, 在渠

6、道開挖斷面的基礎上, 再向外擴挖進行原土翻挖、夯實。根據(jù)寧夏地區(qū)的經驗, 翻夯深度一般在80150cm 之間,對于自重濕陷性黃土渠道, 翻夯深度可大些; 對于非自重濕陷性黃土渠道, 翻夯深度可小些, 或不翻夯。渠道翻夯后, 可消除翻夯深度內的黃土濕陷性, 同時也可提高渠道基礎承載力。3 常用的渠道基礎處理措施3.1 灰土和水泥土墊層法灰土和水泥土墊層的主要作用之一就是消除濕陷性, 同時也具有較好的防滲性能。如果簡單地從消除濕陷性和防滲效果來講, 相同厚度的墊層, 水泥土墊層效果比灰土墊層好。工程實踐證明, 一般濕陷性黃土地基淺層部分在總沉降量中所占的比例是比較大的, 采用灰土墊層或水泥土墊層代

7、替上部濕陷土層, 可以減少這部分的沉降量。由于灰土墊層對應力的擴散作用, 使作用在下臥層土上的壓力較小, 這樣也會相應減少下臥層土的沉降量。我國西北地區(qū)采用灰土墊層處理渠道基礎濕陷性的工程比較多, 一般用于挖方渠道,如陜西東雷二期工程、寧夏固海灌區(qū)工程及擴灌工程、甘肅白草原干渠等均有采用。也有采用水泥土墊層進行處理的, 如寧夏固海灌區(qū)工程及擴灌工程, 一般用于處理填方渠道的比較多。從上述幾個已投入運行的工程情況來看, 效果是比較好的。3.2 預浸水處理法預浸水法適用于水源條件好的地區(qū), 它的優(yōu)點是不需建筑材料、專用的或大型工具, 又不需很多人力。在我國采用預浸水法處理建筑物基礎的成功實例比較多

8、, 處理渠道基礎的實例也不少, 例如陜西東雷二期、甘肅白草原干渠、青海小雨川東干渠、寧夏固海揚水等工程中均有應用。但預浸水法只能用來處理自重濕陷性黃土, 對于、級非自重濕陷性黃土不適用, 這主要是由黃土自身性質所決定的。自重濕陷性黃土可溶鹽含量高, 易溶鹽是非自重濕陷黃土的716815 倍, 土體濕陷敏感性強、變形量大, 遇水溶解后結構強度喪失很多, 浸濕后在較小的壓力下便能克服周邊土的摩阻力, 下沉壓密。此外, 預浸水法處理渠道基礎還具有浸水時間長、耗水量大的問題, 一般情況下需30 天至60 天, 甚至更長的時間, 而且停水后還需一定的時間浸干后才可進行渠道斷面開挖, 對工期影響比較大。根

9、據(jù)以往的工程實踐, 施工之前很難預留較長的時間, 也沒有較長的超前時間來預浸水。因此, 對于工期要求緊的工程, 即使是變形量大的自重濕陷性黃土, 預浸水處理法也一定要慎用。某些工程由于對預浸水時間估計不足, 有使工期嚴重滯后的教訓。在我國北方濕陷性黃土地區(qū), 傍山布置的渠道比較多, 采用預浸水法還存在高邊坡失穩(wěn)的問題。一旦邊坡失穩(wěn)形成滑坡, 將造成重大損失。3.3 先試水后運行法先試水后運行法其實與預浸水法類似, 也是浸水處理渠道基礎的濕陷性, 不同之處是利用試運行過程中的渠道輸水浸泡渠道基礎。80 年代興建的寧夏固海灌區(qū)曾采用過這種方法, 但效果不是很好。該法的優(yōu)點是不延長工期, 可以提前投

10、入運行, 節(jié)省泡水費用; 缺點是試水運行期間滲漏水量比較大, 約為泡水水量2 倍以上, 渠道后期整修的工作量也比較大。值得注意的是, 采用此法渠道內的建筑物必須預浸泡水, 填方渠道不宜采用這種方法, 因為填方渠道濕陷后極易決口。而且對存在有陷穴、鼠洞、墓坑、暗縫等隱患的渠段也不宜采用, 容易造成大量漏水。此法不僅浪費水, 而且先試水期間的運行安全也不易保證, 因此應慎用。3.4 原土翻夯處理法實際上, 原土翻夯是土墊層法的一種, 也是我國西北地區(qū)濕陷性黃土渠道基礎常用的一種處理方法。已建成的寧夏同心揚水工程、固海灌區(qū)工程均采用了這種處理方法, 渠道運行情況良好。所謂原土翻夯, 就是指濕陷性黃土

11、渠道開挖后, 在渠道開挖斷面的基礎上, 再向外擴挖進行原土翻挖、夯實。渠道翻夯后, 可消除翻夯深度內的黃土濕陷性, 同時也可提高渠道基礎承載力。這種方法結合渠道防滲, 對于處理非自重濕陷性黃土和自重濕陷性黃土渠道基礎是很有效的, 完全可以達到防止渠道濕陷的目的。由于其施工簡單、造價低, 在我國西部地區(qū)被廣泛采用, 是一種實用而經濟的工程措施之一。根據(jù)寧夏地區(qū)的經驗, 翻夯深度一般在80150cm 之間, 對于自重濕陷性黃土渠道, 翻夯深度可大些; 對于非自重濕陷性黃土渠道, 翻夯深度可小些, 或不翻夯。4 結束語因濕陷性處理措施不當而造成渠道產生濕陷破壞的實例, 證明了濕陷性黃土對渠道基礎的危害,應該得到工程設計人員的重視。濕陷性處理方法很多, 但應因地制宜, 合理選擇。預浸水法需要預留的浸水時間長、耗水量大,對于工期要求