湿陷性黄土地区排水工程设计要点分析.pdf

防洪排水
城市道桥与防泆
2013年8月第8期
混陷性黄土地区排水工程设计要点分析
李彤,石红
(上海市政交通设计研究院有限公司,上海200030
摘要:湿陷性黄土场地作为特殊不良土层,对排水工程有着重要影响。充分了解湿陷性黄土的特性及湿陷性黄土场地的不同处
理方法,有助于排水工程的优化设计,对工程实施有着重要的指导意义。该文以大同市部分湿陷性黄土场地的工程案例对排水工
程设计要点进行分析。分析结果可为湿陷性黄土地区的排水工程设计提供参考。
关键词:湿陷性黄土;排水;设计要点
中阳分类号;TU992、P642.131文献标识码:B文章编号:1009-7716(2013)08-0154-04
0前言
湿陷性为主要特征、湿陷系数高达0.09以上。此
外,市区新添堡、周家店一线还分布有以冲积、风
我国国土广袤,幅员辽阔,地质情况复杂多积为主的强湿陷性黄土,而随着近年资料的积累,
变,各类基坑、管线等地下工程在施工中经常遇到调査还发现沿大同市十里河与御河之间的河间地
流砂、淤泥、湿陷性黄土等不良土层,给工程的顺块也有片状强湿陷性黄土分布。
利开展制造了不同程度的障碍。如何在不良地质
条件下合理地确定设计及施工方案,已经成为工2湿陷性黄土物理性质及主要分类
程建设者们重视并认真思考的问题。
湿陷性黄土颗粒主要由砂粒、粉粒和黏粒组
湿陷性黄土作为一种特殊不良土层,对地下成,这些颗粒一般呈骨架式接触,并形成具有一定
工程的施工有着重要影响,为解决在该土层施工强度的固化联结键,从而构成微结构单元,宏观上
时可能遇到的各种间题,建设部专门颂布了国家则表现为多孔疏松、欠压实的特性。在干燥状态
标准《湿陷性黄土地区建筑规范》(GB50025一下,其孔隙中的毛细水和空气产生弹性变形,在结
2004)用于指导设计和施工。此外,在给水排水工构强度未被破坏时会表现为压缩性低、强度高的
程领域,为确保管道敷设安全可靠,建设部另行批特性,危害性一般不易察党。但当遇水导致含水量
准了04S31系列国家标准图集,为工程实施提供增大到一定程度时,湿陷性黄土会表现出屈服、软
了针对性的技术指标和施工要求。本文以山西省化、塑性变形等性状且变形速率很大,从而产生地
大同市部分湿陷性黄土场地排水工程为例,对设基湿陷,对上部建(构)筑物造成结构性破坏。
计要点进行分析。
通过对湿陷性黄土的孔隙比、天然含水量、饱
1大同市湿陷性黄土分布范围
和度、液限等物理性质和结构性、欠压实性、压缩
性、抗剪强度等力学性质综合比对,可以对湿陷性
大同市地处山西省最大盆地一一大同盆地,该黄土作以下分类?。
盆地位于山西省境北部,边缘为冲沟分割的黄土2.1湿陷性、湿陷程度的判定
台地和缓坡黄土丘陵,向中心依次为冲沟分割的
根据我国黄土地区的工程实践经验,当湿陷
洪积台地、洪积倾斜平原、溯积冲积平原、河谷冲系数88≥0.015时,可判定为湿陷性黄土,其中
积平原等地貌类型。
0.015≤8s≤0.03时,湿陷性轻微;
许芳叫对大同市湿陷性黄土的分布进行了分
0.03<8s≤0.07时,湿陷性中等;
析,大同盆地边山一线黄土由于上部缺少覆盖层
0.07<8s时,湿陷性强烈。
直处于欠压实状态,孔隙度大,加上北方气候于2.2场地湿陷类型的判定
?、降水稀少,自然湿陷过程在这种环境中很难顺
自重湿陷量实测值82或计算值δzs≤70mm
利完成,因此中等湿陷性黄土遍布盆地中西部,口时,为非自重性湿陷性黄土场地;
泉、平旺一带还分布有强湿陷性黄土,其以自重性
自重湿陷量实测值82zs或计算值δzs>70mm
时,为自重性湿陷性黄土场地。
收稿日期:2013-05-16
作者筒介:李形(1981-),男,黑龙江宾县人,高级工程师,从
2.3地基浞陷等級的判定
事给排水工程设计工作
地基湿陷等级根据湿陷量的计算值和自重湿
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陷量的计算值判定,如表1所列。
4湿陷性黄士场地中排水工程的处理方法
表1湿陷性黄土地基的湿陷等級一览表
湿陷性场地
与一般建筑类工程采用大面积处理地基的方
湿陷类型
非自重性
自重性
式不同,排水工程只需对沟槽范围内的地基进行
70<6zs≤350
处理即可,因此通常采用换土垫层法、强夯法来消
8s≤300I(轻微
II(中等)
除土层湿陷性,同时通过对管道基础的强化,确保
300<8s≤700
I(中等)或(严重)I(严重)管道不会因地基湿陷而发生不均匀沉降、错位甚
I(中等)
δa<700
Ⅲ(严重)
V(很严重
至断裂。
注:当湿陷量的计算值8s>600mm,自重湿陷量的计算值
结合《湿陷性黄土地区给水排水管道基础及接
8xs>30m时,可判定为Ⅲ级,其他情况可判为Ⅱ级。
口》(国家标准图集04S531-1)中的相关做法,湿陷
性黄土场地中排水工程地基处理的方法主要采取
3湿陷性黄土场地的一般处理方法
土垫层+灰土垫层的方法,即,管道基础以下自下
而上分别敷设15cm(或30cm)土墊层、30cm3:7
根椐《湿陷性黄土地区建筑规范》中的具体要灰土垫层,分层夯实后再敷设管道基础,如图1所示。
求和相关研究文献报道?,湿陷性黄士场地一般采
用以下几种方法对地基进行处理
道路工程路基压实标准
3.1换士垫层法
≥85%
换土垫层法包括土垫层和灰土垫层,通过挖
除地基下全部或设计深度的湿陷性黄土,以灰土
或素土)回填并分层夯实后,就可以消除垫层范
围内的湿陷性。该法处理厚度一般为1~3m,是浅
≥90%
层处理湿陷性黄土地基的传统方法,具有因地制
≥95%
宜、就地取材、施工简便和效果明显等特点。采用
中、粗
该法时,需对地基土的最优含水量进行严格控制。
3:7灰士
3.2强夯法
土垫层
强夯法是通过重物自由落下夯击地面的方式
塑料排水管道地基处理示意图
对土层强度进行加强,从而消除湿陷性黄土的湿
陷性,其处理厚度一般为3~12m,是当前地基加
道路工程路基压实标准
固方法中最为经济、简便的方法之一。
采用该法时需注意控制拟夯实土层的含水
量,可通过增湿或减湿的方法使其接近最优含水
93%
≥93%
量以防止橡皮土的形成。
3.3挤密法
挤密法处理厚度一般为5~15m,是指在预定
C20混凝
位置布粧成孔后,在桩孔中填入灰土(或素土)并
分层夯实,通过在成孔或桩体夯实过程中形成横
土垫层
向挤压作用,挤密桩间土体,从而改变土层的湿陷
性,提高土体承载能力。
淑凝土排水管道地基外理示意阻
3.4预浸水法
图1湿陷性黄士场地排水管道地基处理示意(单位:mm)
预浸水法适用于湿陷性强、土层厚度大的黄
土场地,通过对场地大面积浸水,让土体在饱和自
该法是湿陷性黄土地区排水工程较为广泛应
重应力的作用下,提前湿陷并压密,从而消除施工用的方法,能够较好的满足工程需要。2012