湿陷性黄土地基的湿陷特性,会对结构物带来不同程度的危害,使结构物大幅度沉降、开裂、倾斜,甚至严重影响其安全和使用。因此,在黄土地区修筑桥涵等结构物时,应对湿陷性黄土地基有可靠的判定方法和全面的认识,并采取正确的工程措施,防止或消除它的湿陷性,这个过程称为湿陷性黄土地基处理。
湿陷性土包括湿陷性黄土及具有湿陷性的碎石土、砂土和其他土。湿陷性土的特点是当其未受水浸湿时,一般强度较高,压缩性较低。但受水浸湿后,在上覆土层的自重应力或自重应力和建筑物附加应力作用下,土的结构迅速破坏,并发生显著的附加下沉,其强度也随着迅速降低。湿陷性土主要由湿陷性黄土组成。湿陷性黄土是指在一定压力下受水浸湿,土结构迅速破坏,并产生显著附加下沉的黄土。
常用的处理湿陷性黄土地基的方法有、素土桩挤密法、浸水处理等。可根据地基湿陷类型、等级、结构物要求等条件选用。
灰土或素土垫层
将基底以下湿陷性土层全部挖除或挖到预计的深度,然后用灰土(三分石灰七分土)或素土(就地挖出的黏性土)分层夯实回填,垫层厚度及尺寸计算方法同砂砾垫层,压力扩散角对灰土采用30,对素土采用22。垫层厚度一般为1.0~3.0m。它消除了垫层范围内土的湿陷性,减轻或避免了地基因附加应力产生的湿陷,如将地基持力层内h+hPhs的部分挖除,采用垫层,可以使地基的非自重湿陷消除。它施工简易,效果显著,是一种常用的地基浅层湿陷性处理或部分处理的方法。施工时必须保证工程质量,对回填的灰土、素土层,应控制其含水量和最大干密度,否则达不到预期效果。
重锤夯实及强夯法
重锤夯实法能消除浅层的湿陷性,如用15~40kN的重锤,落高2.5~4.5m,在最优含水量情况下,可消除在1.0~1.5m深度内土层的湿陷性。强夯法根据国内使用记录,在锤重100~200kN,自由下落高度10~20m,锤击两遍,可消除4~6m范围内土层的湿陷性。
两种方法均应事先在现场进行夯击试验,以确定为达到预期处理效果(一定深度内湿陷性的消除情况)所必需的夯点、锤击数、夯沉量等,以指导施工,保证质量。
石灰土或二灰挤密桩
用打入桩、冲钻或爆扩等方法在土中成孔,然后用石灰土或将石灰与粉煤灰混合分层夯填桩孔(少数也有用素土),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。此方法适用于消除5~10m深度内地基土的湿陷性。挤密桩的效果取决于土被挤密的程度,所采用的桩径、桩距应在现场用试验确定,要求地基土在挤密范围边缘上干密度应达到16.0kN/m3以上。采用挤密桩处理湿陷性黄土地基时,应在地基表层采取防水措施(如表层夯实等)。
预浸水处理
自重湿陷性黄土地基利用其自重湿陷的特性,可在结构物修筑前,先将地基充分浸水,使其在自重作用下发生湿陷,然后再修筑。实践证明这样可以消除地表下数米以外黄土的自重湿陷性,地表数米以内的土层往往因压力偏低而仍有湿陷性,须再作处理。此外也应考虑预浸水后,附近地表可能产生开裂、下沉而产生的影响。