水利水电工程湿陷性黄土地基处理研究

水利水电工程湿陷性黄土地基处理研究

徐彦龙

61032619820908****

摘要：湿陷性黄土是我国比较普遍的工程地质条件，其土质特点和工程危害表现为遇水浸湿时黄土发生增湿软化效应，强度显著降低，在附加压力或在附加压力与土的自重压力下引起湿陷变形，是一种下沉量大、下沉速度快的黄土。有些杂填土也具有湿陷性。在天然状态下，砂粒和粗粉粒由于上述胶结物的凝聚结晶作用被牢固地粘结着，使湿陷性黄土具有较高的强度。本文主要分析湿陷性黄土地基处理技术。

关键词：斗门水库；湿陷性黄土；强夯法；施工参数

引言

在修建水利工程系统时，施工过程中需要对各种客观的施工条件加以克服，在处理大坝地基时经常会遇到湿陷性黄土这种相对比较差的施工条件。在这种情况下可以采用强夯施工技术来加固水利大坝，使包括地基部位在内的水利大坝具有更强的承载力。

1、工程概况

1.1工程简介

斗门水库建设场地在西郊沣河右岸。工程所在地距离市中心大致为20km，斗门水库工程为引汉济渭输配水工程的调蓄水库，设计要求强夯处理后的地基承载力检测不得小于180kPa，并且测得的湿陷性系数均应小于0.015。在强夯施工前制定试验方案，选取合理的机械配备，制定高效可行的质量控制方案，通过试验获得适合该工程合理的强夯施工参数，以指导强夯施工。

1.2区域地质

斗门水库工程场区地处秦岭北麓冲积平原处，出露的地层岩性主要为第四系（Q）上更新统风积黄土及第四系全新统冲洪积、冲积堆积的松散堆积物。工程区在地质构造单元上位于汾渭断陷（Ⅰ2）西部渭河断凹（Ⅰ2’）的南部边缘，南邻北秦岭加里东褶皱（Ⅱ2）。区域断裂发育，受其影响工程区属构造较不稳定地区。斗门水库工程区的地震动峰值加速度为0.20g，地震动反应谱特征周期0.40s，地震基本烈度为Ⅷ度。

1.3试验场地处理

按照设计图纸及规范要求进行基面清表处理，表土运至业主指定堆土场。经自检、监理工程师检查合格后方可进行试验段施工。10t自卸汽车配合1m³挖掘机对强夯试验区进行清表，清表深度不小于50cm，清表完成后用推土机进行整平。试验区的平整度需满足要求，并将大的土块等不利于试验的物体拣出试验区，以免影响试验效果。试验单元周围设足够宽度，供施工机械与重车行走、回车错道。

2、湿陷发生的原因

造成黄土发生湿陷有两方面因素，其中黄土特有的孔隙结构和黄土的物质组成统称为内在因素，黄土在遇水情况下浸湿则是外在因素。黄土含水量降低时，导致土粒距离不断减小，颗粒间的分子引力以及结合水和毛细水的结合力逐步增大。以上因素都增强了土粒间的抗滑移性能，因此土体不会在自重条件下挤压密实，最终构成了主体骨架为粗颗粒的多孔隙结构。由于黄土中胶结介质的凝聚结晶作用、负孔隙水压力作用、共用结合水的联结作用、毛细作用等，导致黄土地基具有较高的强度和抗压变形能力。当黄土浸泡在水中或施加一定的外部压力下受水浸湿会导致结合水膜变厚，并且逐渐浸入土颗粒之间。最终，结合水之间的联系变小，水将黄土中的盐类溶解，最终胶结物逐渐软化，黄土的骨架强度降低。当黄土受上层土的自重压力或在自重压力与附加压力共同影响时，结构迅速破坏；进一步，孔隙发生大的塌陷，最终导致了黄土地基的附加沉降变形。这就是黄土湿陷发生的内在过程。湿陷性黄土有非自重湿陷性黄土，自重湿陷性黄土。其中，非自重湿陷性黄土是指只有在大于上覆土自重压力下受水浸湿后才会发生湿陷的黄土；湿陷性黄土是指在上覆土自重压力下受水浸湿发生湿陷的黄土。在湿陷性黄土地区施工，要特别注意防止地基渗水，必要时必须进行人工土质改良或采取其他预防和控制措施。

3、湿陷性黄土地基的处理措施

3.1施工过程中的质量控制

为了保证强夯施工过程的顺利，确保竣工质量，在施工之前有必要进行监督和审查。第一，买进设备时，必须仔细检查，保证设备的质量，及时更换老旧设备，保证强夯施工按计划进行；第二，施工之前应该按要求检查夯锤下落距离，夯锤重量是否满足要求，确保施工现场排水设备完善；第三，还要分别对强夯的夯击遍数、夯点布置进行仔细地检查和复核；最后，施工完成后应对加固效果进行检查，然后根据现场数据，建立有针对性的强夯法地基加固检验标准。

3.2完善责任体系，保护环境

建筑施工现场是比较危险的，这就是为什么我们必须始终把职工安全放在第一位。首先，必须健全制度，把责任和权利划分到每个人员和部门，这样施工中出现任何差错，都可以根据权责分配制度进行精准调查。此外，在采用强夯法加固地基过程一定要注意环境的保护，避免出现对环境的过度破坏。做到文明施工，保护生态环境，实现建筑发展绿色化。

3.3振动压实施工工艺

不同的振动压实机具有不同的压实效果，重型振动压实机具压实度较大，轻型振动压实机具压实度较小，因此施工人员在选择振动压实机具时，充分了解路面压实机具的型号、特点以及运行条件，必须基于实际路基施工需求应用适合的振动压实机具。通常，振动压实施工可以采取换填湿陷性黄土路基垫层的方法，通过人工处理技术直接去除路基中的湿陷性黄土部分，换填成抗剪强度较高的灰土材料。施工人员在采购选择石灰材料的时候，必须严格遵循路基承载力要求条件选择相匹配的石灰材料，拌和出掺灰均匀，灰剂量符合规范及设计要求的优质灰土，或者采购具有较强稳定性的灰土材料。总之，换填的灰土材料必须充分满足公路工程路基的坚固性标准，从而提升公路工程路基的抗荷载能力，减缓公路工程路基沉降的速度。

3.4黄土压实

黄土湿度增加之后，将会显著降低黄土的强度。在饱和水情况下，将会显著降低原始粘结力和加工粘结力，在最佳含水量情况下，具有最高的夯实强度，因此增大击实密度，可以提高摩擦力和粘结力。黄土含水量控制工作具有较大的难度，在实际施工过程中，施工单位可以利用夯实曲线，保障夯土达到需要的含水量范围，并且在取土场开展控制工作。如果取土场含水量低于施工要求，施工单位可以在取土场焖土，使土的含水量提高。焖土阶段，在取土场修建水渠，有利于向土中均匀地渗入浇入的水分。黄土含水量超过了压实要求，也无法开展压实工作。施工单位需要加强监控取土场的含水量，在雨天要注意覆盖塑料布。针对不同性质的填料，施工单位需要利用分层填筑方式，避免开展混填工作，否则将会影响到路堤稳定性。在路堤上部利用的填土要具备良好的水稳性和冻稳性，如果路堤下部很容易被水淹没，施工单位可以利用土填筑方式。在透水性较小的土之下填埋透水性较大的土，需要二者之间设置过滤垫层。在透水性较大的土之上填入透水性较小的土，需要在顶面设置横坡，避免发生积水问题。沿着纵向改变填料种类，需要设置斜面衔接，在斜面的上面设置透水性较好的填料。

结束语

针对湿陷性黄土地基，一般工程采用强夯法不仅能有效提高地基承载力，而且造价低，施工方便，是较适合湿陷性黄土的地基处理方法。除此以外，结合西安市斗门水库工程，提出的强夯法施工技术要点以及质量控制措施，对同类型工程有一定的参考价值。同时，质量控制方面仍存在一些不足，还需不断改进和完善。

参考文献：

1. 焦萱,李鹏.平原型水库典型地质灾害危险性评估[J].陕西水利,2015(02):104-105.

2. 宗培军,兰旭东.浅析湿陷性黄土地基及地基处理[J].建筑工程技术与设计,2018,(22):4683，4673.

3. 张轩.砂土地基地震液化处理方法初步研究[J].西部探矿工程,2014,26(05):4-6.

4. 徐瑞华.素填土强夯地基的处理效果分析[J].住宅与房地产,2018(08):204.

[5]张炜炯.强夯法处理公路软土路基施工技术实践[J].交通世界,2020(36):111-112.