两种不同方法处理粉土类盐渍土地基效果的探讨.pdf

淞 1 9 9 5 3期 磁 露豸 军 工 勘 察 兹 幼 一 1 7 门一 两种不同方法处理粉土类盐渍 土地基效果的探讨 王 智明 核工业青海工程地质勘察公司 U 西 宁8 1 0 0 0 8 擅曩 本文通 过数个工程实例 对强夯法和换土垫层法处理粉土类盐渍土的效果进行 了 探 讨 并总结了以往地基处理失误的原因 提 出了一些粗浅的看法和见解 I Abs t r ac t T h e e f f e c t l o n s p r o c e s s i n K t h e s i l t 1 i 丑 e s o u g r o u n d wi t h d y u a mi e c o mp a c t i o n a u d r e p i S c e m e n t c u s h i o n m e t h o d a f e di s c u s s e d t h r o u g h s e v e T a 1 e n g i n e e r i n g p r a c t i c e s Th e f ai l u r e Ca u s e s of g r ou nd pr o ce s s i ng z t r e s u m marized s ome v i e ws and s ug ge s t i o ns z L r e pr op os e d 0前言 青 海西 宁盆 地第 三系中新 统红层 中含有 大量的硫酸盐岩 芒硝和石膏 由于地表 水 地 下水 等各种介 质的搬 运沉积 致使西 宁盆 地与第三系地层相连接的 山 前 坡 积地 带 坡 洪积扇上 黄土层 中普 遍 含 盐 量较 高 成 为我 国西 宁地 区较 为典 型的盐溃土地 区 随着城 市建 设发展 的需要 在 该类 地区 的建筑 物也越来越多 由于 以前人们对盐 渍 土缺乏 全面的 认识 曾导 致不少工程勘察和 设计的失误 造 成建筑物 开裂 毁坏的事例屡 见不鲜 诸如 青海造纸 厂主 厂房建成 后尚 未投产使用 即发生沉降裂缝 青 海锻件厂 几十幢房屋 多受不均 匀沉 降 膨胀 等危害 其中某楼地下室刚建成 一夜之问下沉十几 厘米 宿舍 住宅 等建筑群竣工 后 下沉 裂 缝 倾斜不断发 生 单身楼 已成 危搂 食堂 三次翻修 汽车库废而无用等 教训是沉痛 的 近年来不少 勘察 设 计单位对盐 渍土的 特征及对 其危 害治理 进行 了研 究 探讨 认 为盐渍土不仅具 有湿 陷性 而 且 具 有 膨胀 性 腐蚀性等特点 它对工程建设的危害远 大于湿陷性黄土 我 国石 油系统 以徐攸 在教 推断平均值 为3 0 6 3 6 6 m d 9 5 置 信 区 间 标准差为7 2 m d 变异 系数为0 2 1 岩盐 渗透性不均一 没有明显的方向性 可 划分成三个渗透透镜体 在局部地段岩盐渗 透性有 似均一性 的地 段 3 察尔汗区段岩盐孔隙度总体平均值 为 1 6 9 l l 9 2 3 9 5 置信 区间 标准 差为 2 7 1 垂向上 的变化有随深度增加而 减小 的趋势 地表 以下 5 m深度 内 这 种趋势 为 明显 岩盐粒度总体平 均值 为2 6 6 3 4 6 mm 9 5 置 信 区间 标 准偏 差为1 3 4 mm 4 通过实验所建立 的岩盐渗透 系 数 经验公 式 实践 表明 包括变量较 多的经验 公式适用性较好 经验公式 2 在岩盐地区 有 一定 的适用性 但 在具体应用 时要考虑岩 盐 非均 质性 而加 以修正 否则 计算 结果将偏 大 公式仅适用 于均质岩盐 的渗透 计算 非 均质系 数小 于 5 岩盐 粒径0 9 3 O mm 5 使用考虑岩盐非 均质性 的修 正 公 式 2 表 5 给 出察 尔汗 区段3 0 0 k in 面积 内岩盐 渗透性 指标 并用两个 已作 抽水 试验的钻孔 资料验 证 渗透系 数预测计算 的 相对误差 为 6 CK8 2 9 孔 及 1 7 S K2 孔 都在允许 误差范围 参考文献 l a c o b Be a r Dy u a m i c s o f f i d s i u p o r o u s m e d i a Co p y r i t C 1 9 7 2 b Am e r i c a n El s e v i e r p u b l i s h i n g c o mp a n y Lg c 维普资讯 1 8 军 工 勘 察 1 9 9 5 年第 3期 授主编的 盐渍土地区的建筑规定 中提 出 了盐 渍土地 区勘察 设 计 施工 和维 护管理 等预防危害的一些措施 现正在试行阶段 该规定 划分盐 渍土的界 限为易溶盐含量超过 0 3 并对盐 溃土的地基 处理 措施 提 出了 浸水预溶 强夯 浸水 预溶加强夯 浸水 预 溶加预压 换土 盐 化处理等方 法 对于粉 土类盐渍土的地基 处理 采用哪一种方 法效 果较好 呢 笔者 根据 西宁市盐 溃土地 区数个 工程实例 对两种不 同方 法处理粉 土类盐 渍 土地基的 效果进行 了对 比分析 下面就该问 题作 一浅述 1 两种地基处理方法与工程应用 实 捌分析 盐 渍土地 区地基 处理是非常重要的 也 是治理其危害性的关键所在 因此必须对地 基进行严格的加固处理 且应 注意建筑 区内 防水和防止地下管道渗漏等 问题 下面 讨论 强夯法与换土垫层法处理盐 渍土 的 不 同 效 果 1 1强 齐 法 1 1 I 参数 的确定 强夯法虽然在实践中已被证实是一种较 好的地基 处理方法之一 但 目前还没有一套 成熟 和完善的理论设 计计算方 法 下面讨 论 几个参数 的确定 1 夯距确定 夯击点一般按正方形网 格 或梅 花形 网格 布置 夯距通常为 5 1 5 m 2 夯击 击数和遍 数确定 国内确定 击数的方 法不同 有的 以孔 隙水压力 达到液 化压力 为准则 有 的以最 后一击 的沉降量达 某一数值为限值 也有的 以上 下二击 所产生 的沉降差小于某一数位为标准 一般击鼓为 4 l 0 击 夯击遍鼓通常按平均夯击 能确定 3 加固范围 当一个建筑物 长度 为 L宽度为B的建筑 场地 加 固厚度为日时 国外有的资料提到加固范 围 为 L H B H 国内有的资料提 出在基 础 外 各 边 加 大 譬 亦 目 口 工 孚 B 孚 或多布置一 圈夯 击点进行加 固 或增加夯击 区 四周施加 的能 量等 1 1 2工程实铡 1 工程概 况 青海砖瓦厂岩棉 车问 长1 2 0 m 宽 5 0 m 属 岩棉生产的小型厂房 主 车间为连跨 三 跨 每跨 I 5 m 柱距6 m 钢筋 混凝 土单层 排架结构 钢筋混凝土折线型屋架 房高 6 9 m 局部为两层 基础为钢筋混 凝土 立 杯形基础 该基础坐落于强夯处理后的杂填 土及粉土类盐溃土层上 2 地质条件 青海砖瓦 厂岩棉 车阃 位于西宁市湟 永 河 南岸 皿级 阶地上 其南 与南山麓 北坡的洪 积扇相接 该场地地层分布自 三 而 下 为 杂填 土 层 厚 0 5 9 5 m 粉土类盐渍土 棕红色 紫红 色 含大 量石 膏 芒硝 湿陪 系数为0 0 l 8 0 0 9 8 自重 湿 陷 系 数平均 为0 2 1 含 盐 量 为 I 1 0 2 1 1 0 6 CI 一 SO 一 0 3 属 中等 硫 酸盐渍土 已 知 厚 度 1 2 3 5 m 3 地基处理方 法及效果探讨 该场地地基 处理 前选 了两个场地进行强 夯 l试验 强夯试验是根据杭州新型建筑材 料 工 业设 计院对地基 强夯试验的 要 求 而 进行 的 加 固后进行了检测 而后进行大 面积 处理 I号 试验场地 的面积为 1 1 7 m 夯 击点 8个 以3 m 3 m的点距排 列呈正方 形 第 一个夯击点作 了夯击 振动土体变形观测 其余各点为连续夯击 夯击能为2 0 0 t m 各 点的夯击 次数不等 从1 2 2 3 击 次 8个 点 共计1 1 6 击 次 平均击鼓 为I 5 击 次 强夯 后 再作拍夯 拍夯点痕相互压迭 l 3 共 计拍夯 2 5 个点 合计拍夯 5 3 击 次 号 试验场地 的 范围为1 l I l m 布点 为 6 m 6 m 的 梅花 形 共五个夯 击点 除 中心夯 点为 2 0 0 t m的 夯击能外 其余四点的夯击能为Z 5 0 t Il l 各 点 的夯击 次数不 等 为1 1 1 9 击次 共 计6 8 击次 平均为1 4 击 次 拍夯 1 7 个点 共 计拍 维普资讯 1 9 9 5 年第 3 期 军 工 勘 黎 夯3 5 次 该次夯击锤为圆形 直径为2 2 m 底面积为4 m 锤重1 8 t 和8 t 落 高 1 2 m 每 个夯击点夯击至最后两击的 下沉量均不超过 5 e m为止 强夯后经各种原位试验 标贯 静力触 探 旁压试验 浸水试验等 和室内取样检 测 认为 a O 3 m范 围内效果较好 3 6 m效果 次之 6 8 m影响较小 b 经强夯后 地基土的密实 度 均有所 提 高 6 m以上的土层干容重均 在 1 5 k N m 以上 c 经强夯处理的地基土体湿 陷 性均小 于0 0 2 强夯区 外土层湿 陷性仍未 消除 一 般仍具 中等湿陷性 d 浸水 试验 表明 夯 后地基土 渗 水量 不大 I号 和 号试坑不但没 有下降反而上 升 8 l B mm 表明该地基土具膨 胀 性 本 次强弃并未 消除膨脓 性 该车间地基经强夯处理后T1 9 8 9 年 7月 建成 1 9 9 0 年 2月发现厂房北侧发生塌陷 墙体婉斜 并出现裂缝 最大裂缝宽1 2 e m 严 重危及生产安全 其原因为上水管道断裂跑 水 加之屋顶水 地面排水措施不利 致使 大 量地表水渗 入地 下 使强 夯处理 地基以下 的盐 渍土发生湿陷 膨胀鼓起 为防止 湿陷继 续扩大 进行了石灰桩加固地基 在厂房北 侧基础 外 共成 桩2 2 3 个 总 进尺为2 8 2 2 6 5 m 桩长平均为 l 0 4 m 口径2 0 0 n a m 由于 石灰桩吸取桩周 土体 中水份进行水化反应 使桩四周土体的含水 量降低 孔隙 比减小 挤密 了土体 达到 了加 周效果 有效 的控 制 了厂房继 续倾 斜 以上 地基 处理 方法 虽然起副加 固地基 的作用 但由于处理厚度 范围有限 并未 从根本上消 除地基 土的湿 陷性 膨胀 性 而 且强夯土仍用 了盐溃土 因而仍具腐蚀性 一 旦大面积进水仍将引起地基 的 不 均 匀沉 降 膨胀 腐蚀性等问题 2换 土 垫 层 法 1 2 1 方法 作用及参数的确定 换土垫层法就起将基础底面下处理范围 内的盐渍土挖 去 然 后分层 换填 强度 较大的 砂 碎石 素土 灰土以及 其它性能 稳定 无腐蚀性 等的材料 并夯 压 振 至要 求 的密实度 为止 换土 垫层 的作用 1 提 高承载力 2 磕少 沉降量 3 消 除 湿 陷 性 4 消除膨胀 性 换 土垫层 厚度的确定 1 盐 渍土 的 厚度 对 湿陷性太面盐 溃土厚度 不大的场地 可把盐渍 土全部挖 除 用非盐 渍 土 回 填 2 在 处理 湿陷性盐 渍土地基 时 可根据 其等级确定盘 E 理厚度 达到全部消除温陷或 控制剩余湿陷量不超过2 0 e m 换土垫层宽度的确定 未经处理的盐渍 土地基 在盐渍土的外荷载作用下受 水浸湿 发生的龌陷变形 是 由土的竖向变形和侧向 挤 出两部分所引起的 因此 垫层每边超 出 基础底面的宽度不得小于垫层 厚度 的4 o H 并不得 小于0 5 m 土垫层布置范 围可分 为两种 即在建筑 物基础底面下的土垫层和建筑物范围内的整 片垫层 整片垫层的优点 1 整片隔水 作用t预防水从室 内 外渗入地基 保护整 个建筑物范围内下部未经处理的盐渍土不致 受 水浸湿 2 整片隔腐蚀作用 垫层土 可把 基础与盐 渍土隔开 不致 使 基 础 被腐 蚀 所 以整片 垫层超 出外墙基础外缘的宽度 不宜小于其厚度 并不得小于1 5 m 1 2 2 工 程实例 1 工程概 况 某 厂四层监 舍楼 底 面积为 4 O x 8 m 采用条形基础 砖混结构 该楼房建在西宁 市典 型的盐 渍土地基上 为劳改犯人的宿舍 楼 2 地质条 件 该监舍楼位于西宁市南滩区 该区的南 维普资讯 2 0 军 工 勘 察 1 9 9 5 年第 3期 山麓北坡脚斜坡地带上广泛分布着坡洪积成 因的盐渍土 此 土易溶盐 含量高 具 强烈的湿 陷性 膨 胀性和腐蚀性 主要地 层为 1 Q 粘 性素 填土 棕 红 色 层 厚0 2 5 l i t 2 Q 粉土类 盐渍土 棕红 色 易溶 盐含量达 2 4 2 属 强硫酸盐溃土 层厚 3 o 4 2 m 3 Q 粉土类盐溃土l 褐 黄色 易溶盐 含量0 6 9 6 属弱硫酸一氯 化 物盐 渍土 已知层 厚 5 0 6 O m 3 场地 内盐 溃土的分布特征 场地 内上 部粉土 类盐 渍土 底面埋深 为 3 O 6 i m 西南浅 北 东 深 相 差 1 1 2 4 m左右 CI 一 s o 一 O 3 易 溶 盐 含量 达2 4 2 属 强硫酸盐 渍土 多具弱一 中等 自重 湿陷性 中一高压 缩性 该 类盐渍土 结 晶时 体积增大 遇水溶解后 体积缩小 具胀缩 性 对 混凝土具腐蚀性 下部粉土类 盐 渍土 底面埋 深1 0 8 1 2 9 m C卜 s o 一 在 l 2之间 易 溶盐 含量 为 0 6 9 6 属 弱硫酸一氯化 物盐 溃土 多具湿陷性 中等 压 缩性 仍 具腐蚀性 膨胀性 4 地基 处理 方法及效果探讨 以前由于对盐 渍土的工程性质 缺乏全 面 认识 场地只按 级 自重湿陷性黄土处理 条基 下设0 3 m厚 的1 0 0 混凝土垫层及 1 5 m 厚的整片灰土垫 甚 由于垫层 土本身用 了具 有膨胀 性 腐蚀性的盐 溃 土 加 之施工质 量 差 楼房建 成 6 年后 取样检验 灰土垫层 干容重只 有1 1 2 l 1 7 k N m 其压实 系数 低于设计所要 求的 0 9 0 勘察报告 中土性 定名有误 所提承载力偏 高 造成设 计措施 不得当等原 因 该楼于 1 9 8 4 年建成 使用不 久 便 发现楼 体不均匀下沉 墙体及基础 圈 梁均出现裂缝 散水面及室内地坪均鼓起 围墙亦 明显下沉 1 9 8 8 年经抗震加 固后 建 筑物仍继续损坏 加宽的混凝土基础上的南 北 向钢筋拉杆 被 拉 开 脱 口 2 3 c m 楼 体变形不止 并 日趋严 重 危及生命安全 只好在1 9 9 0 年拆除 结果发现 在条基下的素 混凝 土垫层上有贯通东西 向裂缝 4条 单 条 裂缝 宽为4 8 e m 累计宽度 达 2 O 3 0 e m 北 东部 尚有零 星分布的南北向裂缝 该搂房 1 9 9 0 年拆除后 地基处理采取整 片换土 垫层 法 将3 6 m的强硫酸盐 渍土 全部挖除 用工程性能较好