電力工程濕陷性黃土地基處理技術(shù)之灰土地基

席杰

摘要：濕陷性黃土廣泛分布于我國東北、西北、華中和華東等地區(qū)，其處理效果的好壞直接影響工程質(zhì)量及壽命。本文主要對(duì)電力工程濕陷性黃土處理技術(shù)之灰土地基施工技術(shù)進(jìn)行簡單研究。

關(guān)鍵詞：濕陷性黃土電力工程灰土地基處理技術(shù)

中圖分類號(hào)：TU475+.3文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

一、引言

在上覆土層自重應(yīng)力作用下，或者在自重應(yīng)力和附加應(yīng)力共同作用下，因浸水后土的結(jié)構(gòu)破壞而發(fā)生顯著附加變形的土稱為濕陷性土，屬于特殊土。

電力工程因其功能特殊、危險(xiǎn)性大，尤其是變電站內(nèi)地下電纜管線數(shù)量眾多，如濕陷性黃土處理不好極易引起電纜管線在上層土重力作用下下沉，造成電氣設(shè)備拉路跳閘等嚴(yán)重問題。上圖為西北某變電站絕緣地坪下濕陷性黃土下陷，導(dǎo)致電纜埋管下步失去支撐而與上部電氣設(shè)備脫離連接。因此，電力工程中濕陷性黃土處理顯得尤其是重要。

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(shí)，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(huì)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(duì)建筑物破壞性大，危害嚴(yán)重，因此對(duì)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(duì)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(shí)應(yīng)消除黃土的濕陷性。

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)或深基礎(chǔ)穿透全部的濕陷性黃土層。

濕陷性黃土處理技術(shù)有重錘表層夯實(shí)、土（或灰土）墊層、強(qiáng)夯、深層孔內(nèi)夯擴(kuò)、高壓注漿固結(jié)土（或灰土）擠密樁復(fù)合地基、樁基礎(chǔ)等多種形式，本文主要介紹灰土墊層地基處理技術(shù)及控制要點(diǎn)。

二、正文

（一）灰土墊層地基概述

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(shí)。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(kuò)法處理濕陷性黃土地基時(shí)，往往在上部采用灰土墊層。

（二）處理范圍

就其處理范圍來說，土墊層分為建筑物基礎(chǔ)（獨(dú)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(chǎng)地，需要全部消除地基的濕陷性采用其他方法較困難時(shí)，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(duì)比認(rèn)為合理時(shí)也可使用。工程實(shí)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(shí)，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。

（三）控制要點(diǎn)

在獨(dú)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(kuò)散，增強(qiáng)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(chǎng)地上所做灰土（或土）墊層載荷試驗(yàn)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(jì)算：

B=b+2ztanθ+c

式中:B為需處理土層底面的寬度,m;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(jī)具影響而外設(shè)的附加寬度，宜為20cm；θ為地基壓力擴(kuò)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(shí)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(gè)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(shí)，宜采用局部和整片的土墊層，當(dāng)同時(shí)要求提交土的承載力或水穩(wěn)性時(shí)，宜采用局部或整片灰土墊層。

墊層質(zhì)量由壓實(shí)系數(shù)控制，并應(yīng)符合下列要求：

墊層厚度不大于3米時(shí)，其壓實(shí)系數(shù)不得小于0.93

墊層厚度大于3米時(shí)，其壓實(shí)系數(shù)不宜小于0.95

灰土（或素土）墊層施工時(shí)，先將處理范圍內(nèi)的濕陷性黃土全部挖出，并對(duì)底部進(jìn)行夯實(shí)或壓實(shí)。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(shí)）機(jī)械，按一定厚度分層鋪土，分層碾壓（或夯實(shí)）直到設(shè)計(jì)標(biāo)高為止。在大面積的施工范圍內(nèi)，可采取分段開挖，分段碾壓（夯實(shí)）上下面層應(yīng)避免豎向接縫，其錯(cuò)距離不應(yīng)小于0.5 m。在施工縫兩側(cè)0.5m范圍內(nèi)，應(yīng)增加碾壓（或夯實(shí)）遍數(shù)。

土墊層所用土料不得采用有機(jī)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(shí)所用的機(jī)械一般采用重錘、壓路機(jī)、羊足碾、蛙式夯機(jī)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(jī)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(shí)試驗(yàn)確定，墊層施工質(zhì)量檢測(cè)應(yīng)在每層表面下2/3厚度處取樣，檢測(cè)土的干密度，取樣數(shù)量不應(yīng)小于下列規(guī)定：①整片墊層，每100m2每層3處；②矩形（或方形）基礎(chǔ)底面下的墊層，每層2處；③條形（包括管道）基礎(chǔ)底面下的墊層，每30m每層2處。

三、結(jié)束語

灰土地基具有施工簡便，造價(jià)較低，就地取材，可以節(jié)省水泥、磚石材料等優(yōu)點(diǎn)，目前廣泛應(yīng)用于電力工程濕陷性黃土地基處理。