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内蒙古常见不良地基土及其处理方法
摘要:本文介绍了内蒙古地区在工程建设中常见不良地基土的类型、分布及特征,并对不同地基土、不同建筑场地条件及不同建筑结构形式,提出相应的地基处理方案,对建筑工程常见不良地基土的处理提供指导借鉴作用。
关键词: 湿陷性黄土 饱和砂土 风积砂 盐渍土 回填土
引言
内蒙古地区地形地貌复杂多样,山地、丘陵、平原、高原、戈壁沙漠等交错分布。丰富的地貌、多样的地质构造和现代人类活动形成了多种不良地基土。主要有湿陷性黄土、液化饱和砂土、欠固结风积砂、盐渍土、回填土等。在本区的工程建设中,应详细查明各类不良地基土物理力学性质,结合建筑场地地质条件和建筑结构特征,同时考虑上部结构、基础和地基的共同作用,选择与其相适应的结构、地基处理方案,保证工程进度、环境效益,节约社会资源。
1、湿陷性黄土分布及其处理手段
湿陷性黄土是一种非饱和的欠压密土,具有大孔隙和垂直节理。在天然湿度下,其压缩性较低、强度较高,但遇水浸湿时,土的强度显著降低,在附加压力或附加压力和土的自重压力作用下产生的湿陷变形,是一种下沉量大、下沉速度快的失稳性变形,对建筑物危害性大。在湿陷性黄土地基上进行工程建设时,必须考虑因地基湿陷引起附加沉降对工程可能造成的危害,选择适宜的地基处理方法,避免或消除地基的湿陷所造成的损失。在湿陷性黄土地区进行工程建设,应根据湿陷性黄土的特点(场地湿陷类型、地基湿陷等级、湿陷土层分布特点等)、工程要求(对沉降量和不均匀沉降的敏感程度等)及工程所处的水环境(浸水可能性、地面渗入还是侧向渗入、地下水上升至湿陷土层内可能性)等因素,结合当地建设经验,采取以地基处理为主的综合措施,防止地基湿陷对建筑物产生危害。
内蒙古地区的湿陷性黄土主要分布在包头的石拐区、鄂尔多斯东部的准格尔旗、呼和浩特南部的清水河县、和林格尔县。根据工程经验,包头的石拐区的湿陷性黄土为II~III级中等~严重非自重湿陷,建议采用桩基础穿透湿陷性黄土层;鄂尔多斯准格尔旗、呼和浩特清水河县、和林县以I级轻微非自重湿陷为主,湿陷深度一般小于4m。故建议采用灰土换填处理措施,施工成本较低,保护环境。
2、饱和砂土液化地基土分布及其处理手段
饱和砂土地基在地震时的“液化”是引起工程构筑物破坏的主要根源之一。砂土液化的原因在于饱和砂土受到振动后趋于密实,导致土体中孔隙水压力骤然上升,相应地减小了土粒间的有效应力,从而降低了土体的抗剪强度。在周期性的地震荷载作用下,孔隙水压力逐渐累积,甚至可以抵消有效应力,使土粒处于悬浮状态。此时,土体完全失去抗剪强度而显示出近于液体的特性。这种现象称为液化。地基砂土液化可导致建筑物大量沉陷或不均匀沉陷,甚至倾倒,造成极大危害。
内蒙古地区的饱和砂土液化地基土主要分布在黄河河套平原地区包括:巴彦淖尔市、包头市、呼和浩特市。饱和砂土液化地基土的处理方法主要有:1.对液化土层进行人工密实处理:提高砂土的密实度,例如振冲法。加密后土层的标准贯入锤击数应大于式液化的临界值N’。2.垫层法:如可液化土层接近基底,厚度也不大,可采用换土方法处理。3.采用片筏基础或箱形基础:当可液化土层上有一定厚度的稳定土层时,可考虑采用这些型式的基础以减小基底单位压力,并利用其刚度减少不均匀沉降。4.桩基础:桩身应穿过可液化砂层,并有足够长度伸入稳定土层。
3、欠固结风积砂地基土分布及其处理手段
风积砂的粉粘粒含量很少,具有明显的非塑性,松散、无聚性,级配差,地基承载力差,抗剪性能也较差。
欠固结风积砂主要分布于毛乌素沙漠、库布齐沙漠、腾格里沙漠、乌兰布和沙漠、巴丹吉林沙漠。这些地区地表大面积覆盖松散风积砂, 以细砂为主, 厚度大, 土质均匀, 压缩模量低。针对欠固结风积砂地基土问题,最简单有效的办法是水坠砂法,将地基一定深度内的风积砂挖出,坑底铺砂250mm~300mm,放水浸坠,水面略高于底面150mm~200mm,等待水坠完毕, 碾压后做密度试验,压实系数须满足设计要求。再铺砂、放水、覆碾, 重复上述工作流程, 达到要求水坠层厚度, 即完成地基处理, 并进行检测工作。一周内处理效果极佳, 即可施工构筑。 根据工程经验,水坠发可使砂土的孔隙度减小 15%~20%, 地基承载力提高1.2~2.5倍。该方法能显著减少地基沉降量,提高地基承载力。
4、盐渍土地基土分布及其处理手段
盐渍土指易溶盐含量大于或等于0. 3%并具有溶陷、盐胀或腐蚀等工程特性的土;土是由气相、液相、固相三相组成,盐渍土中液相为含盐溶液,固相包含结晶盐,液、固相转变时,盐渍土物理力学指标有明显改变。盐渍土在湿度、温度改变时,会产生体积膨胀和收缩,对建、构筑物造成破坏。除此之外,盐渍土中的易溶盐会腐蚀建、构筑物基础和其他地下设施。
内蒙古地区的盐渍土主要分布在阿拉善盟和巴彦淖尔市。阿拉善盟多为河流内流区,蒸发量巨大,内流河水分蒸发,将盐渍留在地表;巴彦淖尔的河套平原引黄灌溉,灌溉水蒸发后,地表留下盐渍。内蒙古地区盐渍土多位于地表2.0~4.0m,对于这种情况,可采用砂石垫层处理盐渍土地基,将基础下的盐渍土层部挖除,回填不含盐的砂石垫层。换填的深度根据盐渍土层厚度确定,换填深度一般不宜大于5.0m,换填厚度太大工程造价太高。砂石垫层须确定断面的合理宽度和厚度。对于砂土垫层来说,既要求有足够的厚度置换盐渍土,又要有足够的宽度以防止砂垫层向两侧挤动。要保证砂垫层稳定性,若垫层宽度不够,四周盐渍土溶陷时砂垫层侧向挤入侧壁盐渍中,使基础沉降加大。砂垫层的设计方法有多种,目前主要采用扩散角法。
5、回填土地基土分布及其处理方法
回填土洗指由人类活动而堆填且未经压实的土,填土根据其物质组成和堆填方式分为素填土、杂填土和冲填土三类。一般来说,填土具有不均匀性、湿陷性、自重压密性及低强度、高压缩性。
鄂尔多斯地区为重要的能源基地,分布有大量露天煤田,煤田开采堆填在这一地区形成大量回填区。利用填土作为地基时,宜采取一定的建筑和结构措施,以提高和改善建筑物对填土地基不均匀沉降的适应能力。可采取如下措施:1.建筑体形尽量简单,以适应不均匀沉降;2.因填土地基的表层往往都有一层硬壳层,浅埋基础应充分利用硬壳层;3.建筑物应选择面积大、整体刚度较好的基础形式,如筏形基础、十字交叉梁基础等;4.适当加强上部结构的刚度和强度。当填土作为地基持力层时,基坑开挖后应加强施工验槽工作。填土地基的处理其方法的选择,应从加固效果、经济费用、工程周期、环境影响以及地区经验等方面综合比较,并参照下列条件确定:1.换土垫层适用于地下水位以上,可减少和调整地基不均匀沉降。2.机械碾压、重锤夯实和强夯主要适用于加固浅埋的松散低塑性或无黏性填土。3.挤密土桩、灰土桩适用于地下水位以上,砂、碎石桩适用于地下水位以下,处理深度一般可达6~8m。另外,还可采用CFG桩法、柱锤冲扩桩法等地基处理方法,以提高填土地基承载力和减少地基变形。填土地基的检验处理后的填土地基应进行质量检验。检验工作应按《建筑地基基础设计规范》和有关规定进行。常用的检验手段有轻型动力触探、微型贯入仪、动力和静力触探,以及取样分析等,另外探地雷达、面波测试、剪切波速测试是进行处理前后定性评价的较好手段。对复合地基,宜采用大面积的载荷试验。
5、结语
内蒙古地区地形地貌复杂多样,不良地基土分布广泛。主要有湿陷性黄土、液化饱和砂土、欠固结风积砂、盐渍土、回填土等。内蒙古地区工程经验,I级轻微非自重湿陷黄土多采用灰土换填;II~III级中等~严重非自重湿陷黄土采用桩基础。饱和砂土液化地基土多采用振冲法、垫层法、筏形基础或箱形基础或者桩基础。欠固结风积砂地基多采用水坠法。盐渍土埋深较浅,多采用砂石换填。回填土多采用换土垫层、机械碾压、重锤夯实、挤密土桩、灰土桩等地基处理手段。地基处理必须要遵循因地制宜、实事求是的原则。必须充分分析工程性质、地质结构、地形地貌,根据工程建设标准要求,结合地基基础和上部结构条件,合理地选择地基处理方案。
参考文献
[1]GB 5025-2018湿陷性黄土地区建筑标准
[2]GB 50011-2010 建筑抗震设计规范
[3] 基础工程(第3版) 清华大学出版社 周景星等
[4]工程地质手册(第5版) 中国建筑工业出版社 化建新等
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