防止湿陷性黄土地基湿陷的综合措施

2022-12-10

湿陷性黄土地基湿陷泛指饱和的结构不稳定的黄色土, 在自重压力或自重压力与附加压力作用下, 受水浸湿后, 土的结构迅速破坏, 发生显着下沉的现象。它的这种特性, 会对建筑物带来不同程度的危害, 建筑物大幅度沉降、折裂、倾斜, 严重影响其安全和使用。湿陷性黄土可分为非自重湿陷性黄土和自重湿陷性黄土两种。我国湿陷性黄土大多分布在黄河中游地区, 此外, 新疆维吾尔自治区、内蒙古自治区和山东、辽宁、黑龙江等省, 局部地区亦分布有湿陷性黄土。防止湿陷性黄土地基湿陷的综合措施, 可分为地基处理措施、防水措施和结构措施三种。这三种措施的作用及功能各不相同, 本文就上述三种措施作一简要介绍如下。[1,2,3]

1 地基处理措施

地基处理措施主要用于改善土的物理力学性质, 减小或消除地基的湿陷变形。地基处理的方法主要有垫层法、强夯法、预浸水法和挤密法。

垫层法是一种浅层处理湿陷性黄土地基的传统方法, 在湿陷性黄土地区使用较广泛, 具有因地制宜、就地取材和施工简便等特点, 处理厚度一般为1m~3m, 通过处理基底下部分湿陷性黄土层, 可以减小地基的湿陷量。垫层法包括土垫层和灰土垫层。当仅要求消除基底下1m~3m湿陷性黄土的湿陷量时, 可采用局部土垫层进行处理, 当同时要求提高垫层土的承载力及增强水稳性时, 可采用整片灰土垫层进行处理。值得注意的是, 对于湿陷性黄土地基, 不论地基的湿陷等级如何, 都不得采用象砂土那样的透水性材料做垫层, 以免地基被水浸湿。

强夯法是利用100k N以上的重锤自由落下时, 将地表下一定深度内的湿陷性黄土或其他土夯至密实状态, 它是对重锤表层夯实法的发展, 二者的工艺和设备基本类似, 但强夯法的夯击功能较重锤表层夯实法的夯击功能大得多, 因此, 强夯地基的夯沉量和有效夯实厚度亦大得多。强夯法还可将预留夯实的表层土直接夯成基坑或基槽, 从而大大减少地基处理土方的开挖。强夯的单位夯击能, 应根据施工设备、黄土地层的时代、湿陷性黄土层的厚度和要求消除湿陷性黄土层的有效深度等因素确定, 一般可取1000k N·m/m2~4000k N·m/m2。夯锤底面宜为圆形, 锤底的静压力宜为25k Pa~60k Pa。采用强夯法处理湿陷性黄土地基, 土的天然含水量宜低于塑限含水量1%~3%。在拟夯实的土层内, 当土的天然含水量低于10%时, 应对其增湿至接近最优含水量;当土的天然含水量大于塑限含水量3%以上时, 应采用晾干或其他措施适当降低其含水量。

预浸水法适用于处理湿陷性黄土层厚度大于10m, 自重湿陷量的计算值不小于500mm的场地。预浸水法可消除地面下6m以下土层的全部湿陷性, 6m以上土层的湿陷性也可大幅度减小。浸水前应通过现场试坑浸水试验确定浸水时间、耗水量和湿陷量等。为防止在浸水过程中影响周边邻近建筑物或其他工程的安全使用以及场地边坡的稳定性, 要求浸水坑边缘至邻近建筑物的距离不宜小于50m, 浸水坑的边长不得小于湿陷性黄土层的厚度, 当浸水坑的面积较大时, 可分段进行浸水;浸水坑内的水头高度不宜小于300mm, 连续浸水时间以湿陷变形稳定为准, 其稳定标准为最后5d的平均湿陷量小于1mm/d。地基预浸水结束后, 在基础施工前应进行补充勘察工作, 重新评定地基土的湿陷性, 并应采用垫层或其他方法处理上部湿陷性黄土层。

挤密法适用于地下水位以上, 土的含水量为14%~22%左右, 处理深度5m~15m的湿陷性黄土。桩分为土桩和灰土桩。由于土桩的施工质量较难控制, 所以, 普遍采用灰土桩。挤密法技术可靠, 施工简便, 工期短, 不用或少用机械设备及熟练工人, 适应性强, 且就地取材, 费用较低, 施工质量易于控制及检测。挤密孔的孔位, 宜按正三角形布置。成孔的方法有预钻孔和不预钻孔。当挤密处理深度不超过12m时, 不应预钻孔, 挤密孔直径宜为0.35m~0.45m;当挤密处理深度超过12m时, 可预钻孔, 其直径宜为0.25m~0.30m, 挤密填料孔直径宜为0.50m~0.60m。

2 防水措施

防水措施主要用于防止或减少地基受水浸湿;湿陷性黄土地基如果要确保不受水浸湿, 既要放眼于整个建筑场地的排水、防水问题, 又要考虑到单体建筑的防水措施;不但要保证在建筑物长期使用过程中地基不被浸湿, 也要做好施工阶段临时性排水、防水工作。[1]

对于建筑场地而言, 应尽量选择具有排水畅通或利于组织场地排水的地形条件, 避开受洪水威胁或新建水库等可能引起地下水上升的地段, 避免将重要建设项目布置在很严重的自重湿陷性黄土场地或厚度大的新近堆积黄土和高压缩性的饱和黄土等地段, 合理规划场地, 做好竖向设计, 保证场地、道路等地表排水畅通。建筑场地平整后的坡度, 在建筑物周围6m内不宜小于0.02;在建筑物周围6m外不宜小于0.005。当采用雨水明沟或路面排水时, 其纵向坡度不应小于0.005, 以保证排水畅通, 而且场地内应设置排水沟, 其材料和作法应根据场地的湿陷类型、湿陷等级和使用要求选定, 并应设置灰土 (或土) 垫层。

对于单体建筑而言, 散水应采用现浇混凝土, 其坡度不小于0.05, 散水外缘应略高于平整后的场地。当屋面为无组织排水时, 檐口高度在8m以内散水宽度宜为1.50m;檐口高度超过8m, 每增高4m散水宜增宽250mm, 但最宽不宜大于2.50m。当屋面为有组织排水时, 在非自重湿陷性黄土场地散水宽度不得小于1m, 在自重湿陷性黄土场地散水宽度不得小于1.50m。散水垫层应设置15cm厚的灰土或30cm厚的素土, 垫层的外缘应超出散水和建筑物外墙基底外缘50cm。散水应每隔6m设置一条伸缩缝, 散水与外墙交接处和散水的伸缩缝, 应用柔性防水材料填封, 沿散水外缘不宜设置雨水明沟。对采用严格防水措施的建筑, 其防水地面应设可靠的防水层。地面坡向集水点的坡度不得小于0.01。地面与墙、柱、设备基础等交接处应做翻边, 地面下应做300mm~500mm厚的灰土 (或土) 垫层。排水沟与地面混凝土宜一次浇筑。

室内的给水、排水管道应尽量明装, 暗设管道必须设置便于检修的设施。管道穿过地坪处应做好防水处理。室外管道宜布置在防护范围外。布置在防护范围内的地下管道, 应简捷并缩短其长度。管道接口应严密不漏水, 并具有柔性。设置在地下管道的检漏管沟的盖板不宜明设;沟底坡度应大于0.02;检漏管沟的截面, 应根据管道安装与检修的要求确定;不得利用建筑物和设备基础作为沟壁或井壁。

施工时首先要进行场地的平整, 并做好临时性的排水措施。对于临时给水管道至建筑物外墙距离, 不宜小于10m, 而且管道宜铺设在地下, 防止冻裂或压坏, 并应通水检查, 不漏水后方可使用;给水支管应装有阀门, 在水龙头处, 应有排水措施, 将废水引至排水系统, 确保管道和贮水构筑物的质量, 以免漏水引起湿陷。临时的防洪沟、水池、洗料池和淋灰弛至建筑物外墙的距离, 不宜小于20m, 并应注意防漏, 用土沿坑边堆成土堤, 防止地面水流入, 基础施工完毕后应立即清理基坑并回填素土分层夯实, 其干容重应大于1.8g/cm3。

3 结构措施

结构措施主要用于减小和调整建筑物的不均匀沉降, 或使上部结构适应地基的变形。在建筑设计中, 应该从地基、基础和上部结构共同工作的概念出发, 采用适当的措施, 增强建筑物适应或抵抗因湿陷所引起的不均匀沉降的能力。这样, 即使地基处理或防水措施不周密而发生湿陷时, 建筑物也不致造成严重破坏, 或减轻其破坏程度所以, 结构措施是补充前俩项措施的不可缺少的辅助手段。[1]

建筑物体形应力求简单, 当建筑物的平面、立面布置复杂时, 宜采用沉降缝将建筑物分成若干个简单、规则, 并具有较大空间刚度的独立单元。沉降缝两侧, 各单元应设置独立的承重结构体系。防止不均匀沉降。

选择适宜的结构和基础形式, 设计中如单层工业厂房, 可用铰接排架, 以适应基础的不均匀沉降;多层厂房和民用建筑物, 不应用内框架结构, 可用框架结构和柱下条形基础或筏基, 以便增强建筑物的刚度和抵抗不均匀沉降的能力。[1]

对多层砌体结构房屋, 其长高比应控制在3以下;砌体结构的窗间墙宽度、门窗洞口边缘至建筑物转角处的距离不应小于1m。当不能满足上述要求时, 应在洞口周边采用钢筋混凝土边框加强, 或在转角及轴线处加设构造柱。多层砌体结构房屋不得采用空斗墙和无筋过梁;在基础内设置钢筋混凝土圈粱;在第一层楼盖或屋面檐口处或每层均应设置钢筋混凝土圈梁。此外, 门窗孔洞周边采用钢筋混凝土框或过梁加强, 纵横墙交接处用钢筋拉结, 按抗震构造设置必要的构造柱。