论文导读：我国的湿陷性黄土约占黄土地区总面积的60%以上，且多出现在地表浅层，如晚更新世（Q3）及全新世（Q4）新黄土或新堆积黄土。因此，湿陷性黄土地基的处理措施选择非常重要。以南水北调中线工程河南某段渠道工程为例，沿渠线分布的湿陷性黄土累计长度约占渠道总长度的98.5％，严重危及渠道安全。
关键词：渠道，湿陷性黄土，处理
1、湿陷性黄土概况及影响
黄土湿陷性是指黄土状土在浸水后强度显著降低，在附加压力或附加压力和土的自重压力下，土的结构迅速破坏，强度随之降低，并且发生显著的湿陷变形。
我国的湿陷性黄土约占黄土地区总面积的60%以上，且多出现在地表浅层，如晚更新世（Q3）及全新世（Q4）新黄土或新堆积黄土。如果在工程设计和施工中忽略了湿陷性黄土的特性，没有采取相应的措施，则一旦浸水湿陷，将会影响建筑的正常使用和安全，造成损失，反之，如果采取措施过于保守，则会增加基建投资，造成浪费。因此，湿陷性黄土地基的处理措施选择非常重要。免费论文。
以南水北调中线工程河南某段渠道工程为例，沿渠线分布的湿陷性黄土累计长度约占渠道总长度的98.5％，严重危及渠道安全。该段湿陷性黄土多为非自重湿陷性黄土，但局部具自重湿陷性。沿线黄土状土湿陷性在空间分布上的随机性较大，相同地层相邻地点的湿陷性差异很大，同一地点不同深度的湿陷性差异亦很大；部分地段垂直湿陷不连续，呈层状相间湿陷；反映了黄土状土的湿陷性无论水平方向还是垂直方向都具有不均匀性。根据湿陷性黄土的特征和湿陷原理，受水浸湿是湿陷发生所必需的外界条件；而黄土的结构特征及其物质成分是产生湿陷性的内在原因。因此，处理时应综合考虑渠道的挖填情况、湿陷土层分布、湿陷程度、地下水位、建筑物及施工条件等，对不同的渠段采取不同的处理措施。
2、湿陷性黄土处理措施
湿陷性黄土地基的处理方法一般有预浸水法、换填法、夯实法、挤密法、深基础、硅化法等等。
预浸水法一般使用于湿陷深度大于10m的自重湿陷性黄土，浸水后可消除地面下6m以下土层的湿陷性， 6m以上的土层还应辅助其他处理措施。它耗水量大、处理时间长，因南水北调中线工程河南段自重湿陷性黄土分布不多，且湿陷深度大多在10m以内，因此不考虑该处理方法。
换填法是用灰土（三分石灰七分土）或素土（就地挖出的粘性土）分层夯实回填，处理厚度一般为1.0～3.0m。
夯实法是用重锤提到高处使其自由落下给地基以冲击和振动，从而消除黄土湿陷性并提高其地基承载力。夯实法适用于地下水位以上，Sr适用于地下水位以上，Sr≤60%的湿陷性黄土处理，根据起吊设备、锤重、落距的差别可分为重夯法和强夯法。重夯法可消除在1.0～1.5m深度内土层的湿陷性，强夯法可消除4～6m范围内土层的湿陷性。
挤密法是用打入桩、冲钻或爆扩等方法在土中成孔，然后用素土、石灰土或将石灰与粉煤灰混合分层夯填桩孔而成，用挤密的方法破坏黄土地基的松散、大孔结构，达到消除或减轻地基的湿陷性，适用于消除5～10m深度内地基土的湿陷性。免费论文。
硅化法是用硅酸钠溶液通过有孔的注射管压入土中，它与土中原有的大量水溶性盐类相互作用后形成硅胶，把土胶结，使土产生不透水性和谁稳定性，提高土的强度。
3、渠道中湿陷性黄土地基设计
非自重湿陷性黄土浸水后在自重压力下并不会产生湿陷变形，只有当土层自重压力与附加压力之和大于土的湿陷起始压力时才发生湿陷，故黄土状土的湿陷性对渠道挖方渠段影响不大，一级马道以下过水断面的衬砌可按一般渠道进行处理，一级马道以上坡面常年遇雨水冲刷易形成鱼鳞沟，需采取加强保护措施，可用C15预制混凝土六棱体框格埋入坡面固坡，并在框格内填土种植草皮。
 
半挖半填及填方渠段因在原地层上增加了荷载，则要考虑黄土状土（特别是具中等和中等～强湿陷性的黄土状土）的湿陷变形对渠坡和渠基稳定的不利影响；对于自重湿陷黄土状土渠坡，不论渠道的挖填类型，均应考虑湿陷变形对渠坡和渠基稳定的不利影响。由于夯实法处理效果显著成本低，已成为处理湿陷性地基广泛采用的方法。
对渠底、渠堤下湿陷性黄土地层厚度在1～2.5m左右的，不必计算消除湿陷性黄土层的处理深度，直接确定用重夯法进行处理。
对渠底、渠堤及由外水控制的非标准堤基础湿陷起始压力小于附加压力与上覆土的饱和自重压力之和的所有土层进行消除湿陷性处理深度的计算，依据计算结果选择不同的夯实方案，即：计算处理深度小于2.5m的，采用重夯法，大于或等于7m的，采用挤密桩法，其余采用强夯法处理。
4、方案设计
4.1土挤密桩处理方案设计
桩直径0.4m，桩长超出湿陷性土层厚度约0.5m。桩间距按以下公式计算：
式中S---桩中心距离(m)。
d---桩直径(m)。
 ---桩间土的最大干密度(t/m3)。
 ---地基处理前土的干密度(t/m3)。
 ---桩间土经成孔挤密后的平均挤密系数。重要工程≥0.93，一般工程≥0.9。
 ---成孔挤密深度范围内桩间土的平均干密度(t/m3)。
经计算，桩间距为1.3m。按正三角形布置。挤密填孔后，3个孔之间土的最小挤密系数 ，可按如下公式计算：
式中 ---土的最小挤密系数：甲、乙类建筑物不宜小于0.88；丙类建筑不宜小于0.84。
 ---挤密填空后，3个孔之间形心点部位土的干密度(g/cm3)。
桩内回填土的平均压实系数应不小于0.97，桩间土的最小挤密系数不低于0.88。免费论文。土挤密桩处理范围超出基础外缘的宽度，每边不宜小于处理土层厚度的1/2，并不应小于3m。土挤密桩处理典型断面图见图1，桩位布置图见图2。
图1 土挤密桩处理典型断面图
图2 土挤密桩桩位布置图
4.2强夯处理方案设计
单击夯击能2000kN•m或3000kN•m。
夯锤：锤重20t。
夯锤底面直径：2.5m
夯锤落距：按式Z=a 计算
式中Z---处理地层的埋深（m）
Q---夯锤质量（t）
H---夯锤落距（m）
a---因土质而异的修正系数，一般取0.3~0.5。
初步拟定夯锤落距10m或15m。
设计采取10击3遍，第一遍夯点按正三角形布置，中距6.5m，第二遍夯点在第一遍夯点之间布置，第三遍满堂布置，夯锤落距可降低至4~6m，夯击3次。
强夯处理范围超出基础外缘的宽度，每边不宜小于处理土层厚度的1/2，并不应小于3m。强夯处理典型断面图见图3，强夯夯点布置图见图4。
图3 强夯处理典型断面图
图4 强夯夯点布置图
4.3重夯方案设计
夯锤：锤重3t。
夯锤落距：6m或9m
锤底直径：1.4 m
夯击点布置：满夯布置。
夯击击数及遍数：夯击3遍，累计夯12击。
重夯处理范围超出基础外缘的宽度，每边不宜小于处理土层厚度的1/2，并不应小于2m。重夯处理典型断面图见图5，夯点布置图见图6。
图5 重夯处理典型断面图
图6 重夯夯点布置图
由于沿线黄土状土的湿陷性差异大，设计中只能对处理方案的各项参数提出理论设计值，在各段施工之前要进行生产性试验，其目的是通过试验，对处理效果进行综合分析比较，选择适合工程地质条件的施工参数。
5、湿陷性黄土处理中的几种特殊情况
南水北调中线工程渠道线路长，沿线布置有大量的桥梁、涵洞、倒虹吸等交叉建筑物，且各段黄土状土的湿陷性、地下水情况以及施工条件均有很大差异，因此必须对不同情况采取针对性处理措施。
5.1施工顺序
在基础处理当中，为减少施工时振动对建筑物产生不利影响，应先进行夯实处理，再进行土挤密桩处理，最后进行建筑物施工。
5.2含水量
采用夯实法处理湿陷性黄土地基时，土的天然含水量宜低于塑限含水量的1%～3%，施工时应通过增湿、晾晒或其他措施使土的含水量达到最优含水量以保证夯实效果。
5.3地下水
地下水的水位对黄土状土的湿陷性有着决定性的影响，南水北调工程大，设计与实际施工时间间隔长，施工前应探明地下水情况，若与设计时采用的地下水位相差大，黄土状土的湿陷深度有可能改变，则需根据施工期实际情况重新修改设计方案。另外，如遇地表层为细粒土，且地下水位高的情况，为保证夯实质量，夯实处理时铺设一定厚度的碎石垫层或人工降低地下水，目的是防止夯坑积水或夯击效率降低。
5.4村庄
对采用夯实处理措施的渠段范围附近有建筑物的，为防止夯实振动对周围建筑物的影响，在夯实边缘处设置减振沟。
5.5高压线
为保证施工安全及质量，对高压线下不能进行强夯施工的渠段，应改用挤密土桩或换填法进行处理。
5.6地下管线
湿陷性黄土处理时应查明处理范围内的地下构筑物及各种地下管线的埋设情况，尽量避免在其上进行强夯施工，否则应根据强夯的深度影响，估计可能产生的危害，必要时采取措施，以免强夯施工造成损坏。
6、结论
（1）由于湿陷性黄土的存在，渠道建成后可能发生浸水湿陷，影响渠道安全运行。因此需要研究湿陷土层的性质及其对渠道的影响，考虑是否需要采取工程处理措施。
（2）在以往的湿陷性黄土地基处理当中一般采用强夯法处理。渠道线路长，分布范围广，沿线各段湿陷性黄土分布及工程情况均不一样，采用单一的处理措施可能导致局部处理不完全或是部分工程量太大造成浪费，处理时尽量根据各段实际情况采取不同处理措施，综合考虑安全与经济因素。
参考文献：
[1]《湿陷性黄土地区建筑规范》（GB50025-2004）
[2]《建筑地基处理技术规范》（JGJ 79-2002）
[3]龚晓南等．地基处理手册（第二版）．北京：中国建筑工业出版社，2000,8．
[4]顾晓鲁等．地基与基础（第三版）．北京：中国建筑工业出版社，2003,5．
|
