淺談長(zhǎng)短增濕孔在場(chǎng)地土增濕作業(yè)中的應(yīng)用

馬暉

（蘭州乾川投資有限公司 甘肅永登 730314）

近幾年，伴隨我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，高速鐵路和高速公路也得到了建設(shè)。但是從實(shí)際施工情況來(lái)看，我國(guó)干旱半干旱黃土地區(qū)的鐵路、公路建設(shè)存在比較嚴(yán)重的病害問(wèn)題，這些病害問(wèn)題的出現(xiàn)嚴(yán)重制約了我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人們的財(cái)產(chǎn)安全。在這類(lèi)地區(qū)經(jīng)常出現(xiàn)的公路、鐵路施工問(wèn)題是黃土濕陷。在對(duì)黃土濕陷問(wèn)題的重視下人們對(duì)黃土實(shí)現(xiàn)問(wèn)題提出了一系列的研究辦法，其中，前期的研究集中在黃土高原西部黃土分布特點(diǎn)、工程地質(zhì)特點(diǎn)、濕陷地質(zhì)災(zāi)害特點(diǎn)內(nèi)容，還有一些學(xué)者將測(cè)量工作限定在對(duì)黃土飽和問(wèn)題的研究，研究的重點(diǎn)是地基的沉降問(wèn)題，但是在具體施工過(guò)程中，黃土在增濕的時(shí)候會(huì)出現(xiàn)強(qiáng)度不夠和變形問(wèn)題。想要解決黃土濕陷性問(wèn)題需要著重解決場(chǎng)地增濕。

1 工程概述

本文所研究的案例為蘭州新區(qū)東南片區(qū)某地塊，該地區(qū)的地質(zhì)條件如下所示：勘察揭露最大深度55.9m，根據(jù)鉆孔揭露，在勘察深度范圍內(nèi)地層主要為：①層新近堆積黃土；②層黃土狀粉土；②1層粉砂；③層粉砂；③1層黃土狀粉土；④層黃土狀粉土；④1層粉砂；④2層粉砂；④3層礫砂；⑤層泥巖組成。

2 黃土的濕陷因素分析

2.1 原狀黃土力學(xué)特點(diǎn)

經(jīng)過(guò)分析發(fā)現(xiàn)構(gòu)成原狀黃土顆粒的主要成份是由單個(gè)粉粒或者粘膠微細(xì)碎屑組成的集粒，除此之外還包含了一系列少量的片狀顆粒。黃土中的孔隙包含根洞、蟲(chóng)孔、裂隙等。骨架顆粒在彼此的支架作用下構(gòu)成中孔隙和粘粒之間的孔隙，這些孔隙存在于土體中起到骨架支撐作用。

2.2 黃土濕陷性因素

按照黃土濕陷性結(jié)構(gòu)理論的要求，是因?yàn)辄S土的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)來(lái)使得黃土在力學(xué)荷載和水荷載的作用下出現(xiàn)變形和潰散，顆粒之間發(fā)生新的配位和排列，出現(xiàn)濕陷變形。在黃土骨架顆粒連接形式為非架空鑲嵌排列順序的時(shí)候顆粒之間的連接強(qiáng)度和連接剛度達(dá)到了一種協(xié)調(diào)的狀態(tài)，骨架結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，在荷載的作用下只出現(xiàn)了壓密變形，沒(méi)有出現(xiàn)濕陷變形，沒(méi)有構(gòu)成濕陷性黃土。在經(jīng)過(guò)試驗(yàn)研究之后土樣浸水濕陷之后集粒粘結(jié)物會(huì)出現(xiàn)軟化和溶解現(xiàn)象，最終使得顆粒之間的連接性被破壞，削弱了顆粒的強(qiáng)度，讓黃土顆粒變得分散，在剪應(yīng)力的作用下滑落到土體的孔隙內(nèi)出現(xiàn)濕陷。

3 增濕效應(yīng)對(duì)整個(gè)工程建設(shè)的影響分析

3.1 增濕效應(yīng)的內(nèi)涵

在土中含水量增加之后會(huì)引起整個(gè)地區(qū)的濕陷性變化，這種變化就被稱(chēng)作是增濕過(guò)程，增濕過(guò)程中對(duì)黃土濕陷性的影響就被人們稱(chēng)作是增濕效應(yīng)。不僅如此，在具體施工過(guò)程中增濕效應(yīng)有時(shí)候還和黃土的濕陷類(lèi)型存在關(guān)聯(lián)，在土壤飽和自重壓力低于濕陷起始?jí)毫Φ臅r(shí)候可以定為非自重濕陷性黃土，在土壤的飽和自重壓力超過(guò)濕陷剛開(kāi)始?jí)毫Φ臅r(shí)候可以定義為自重濕陷性黃土。

3.2 增濕效應(yīng)對(duì)整個(gè)工程建設(shè)的影響

受氣候、降雨、巖土條件、地形特點(diǎn)等因素的影響，大面積的地表水和局部的地表水會(huì)滲透，由此對(duì)增濕效應(yīng)的進(jìn)程產(chǎn)生深刻的影響，讓黃土濕陷效果消失或者弱化。對(duì)已經(jīng)建設(shè)完成的建構(gòu)物，在增濕的過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)地基的不均勻變形，在局部出現(xiàn)濕陷的時(shí)候會(huì)形成飽和黃土和濕陷黃土同時(shí)存在的現(xiàn)象。

4 長(zhǎng)短增濕孔的布置問(wèn)題

增濕方案采用長(zhǎng)短增濕孔交替布置，此種方法需要解決的問(wèn)題包含以下幾種：

①注水孔間距以及孔間距與擴(kuò)散面積深度問(wèn)題。長(zhǎng)短增濕孔濕水的傳遞路徑是以注水孔為中心水以放射狀，按照豎向的方式均勻的向下擴(kuò)散，在擴(kuò)散到過(guò)程中短孔的底部會(huì)被長(zhǎng)孔包圍，水流會(huì)均勻的向下方傳遞。能夠呈現(xiàn)出這樣的狀態(tài)說(shuō)明注水孔之間的間隔距離較小，注水均勻性良好，注水的時(shí)間比較短暫。但是需要注意的是，從實(shí)際操作上來(lái)看，孔間距越小注水孔數(shù)量越多，施工工作量大成本較大。由于場(chǎng)地土為新近大厚度濕陷性場(chǎng)地，注水量較大會(huì)造成地面塌陷，增加地基土中的滲水通道。從這點(diǎn)來(lái)說(shuō)應(yīng)盡量減少注水孔的數(shù)量使得增濕效果和成本達(dá)到最優(yōu)結(jié)合。②注水時(shí)間與注水孔間距的關(guān)聯(lián)問(wèn)題。③滲透均勻性問(wèn)題。滲透均勻性和滲透水量、水流的流動(dòng)速度、孔隙中的填料質(zhì)量存在密切的關(guān)聯(lián)。在一般情況下，水流的流動(dòng)速度越快就會(huì)加重整個(gè)土層堵塞現(xiàn)象的發(fā)生，最終使得注入的水量無(wú)法把控。為了能夠解決水流速度的問(wèn)題需要合理優(yōu)化孔隙中的填料比例。在經(jīng)過(guò)一系列的試驗(yàn)分析之后將孔隙內(nèi)部的灌注的砂石粒徑大小比例確定為2：8或4：6?？紤]到水資源的蒸發(fā)問(wèn)題，按計(jì)算注水量再增加8%的方式進(jìn)行注水處理.注水前在注水管道中間設(shè)置水表，記錄每單元格的注水時(shí)間和注水量，注水應(yīng)有專(zhuān)人值班，以保證注水的壓力并及時(shí)補(bǔ)水，注水時(shí)保持水面高出孔口20～30cm，每間隔2-4h圍堰內(nèi)加注水一次。保證靜水面高度高出孔口20cm，注水時(shí)間保證在3-5d，注水完畢后保證15d的消散期。

5 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，黃土濕陷性的影響因素有很多種，文章以蘭州新區(qū)東南片區(qū)某地塊為研究對(duì)象，在分析黃土濕陷影響因素的基礎(chǔ)上，確定長(zhǎng)短增濕孔交替布置的增濕方案，在具體設(shè)計(jì)的過(guò)程中著重解決了注水孔間距以及孔間距與擴(kuò)散面積深度問(wèn)題、注水時(shí)間與注水孔間距的關(guān)聯(lián)問(wèn)題、滲透均勻性問(wèn)題，旨在能夠問(wèn)題的解決提供重要支持。在濕陷性黃土地區(qū)進(jìn)行建設(shè)的時(shí)候要嚴(yán)格按照有關(guān)程序辦事，根據(jù)濕陷性黃土的特點(diǎn)和工程建設(shè)要求，立足于消除濕陷變形的目的，以地基處理為綜合措施，采取恰當(dāng)?shù)姆绞絹?lái)防止地基濕陷。經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)研究證明地區(qū)土層平均含水率均能達(dá)到15%以上，增濕效果均勻，現(xiàn)場(chǎng)未造成大面積塌陷，經(jīng)過(guò)后期沉管擠密樁處理，地基承載力滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。