工程施工中常見(jiàn)的“問(wèn)題土”有哪些施工措施
濕陷性黃土地基
一,、黃土的特征和分布
黃土是一種第四紀(jì)沉積物，具有一系列內(nèi)部物質(zhì)成分和外部特征,，不同于同時(shí)期的其它沉積物。
黃土具有以下全部特征：
1. 顏色以黃色,、褐黃色為主,，有時(shí)呈灰黃色；
2. 顆粒組成以粉粒(0.05-0.005mm)為主,，含量一般在60%以上,，幾乎沒(méi)有粒徑大于0.25mm的顆粒；
3. 孔隙比較大,，一般在1.0左右,；
4. 富含碳酸鈣鹽類(lèi)；
5. 垂直節(jié)理發(fā)育,；
6. 一般有肉眼可見(jiàn)的大孔隙,。
當(dāng)缺少其中一項(xiàng)或幾項(xiàng)特征的稱(chēng)黃土狀土,。
黃土的分類(lèi)
黃土按成因分為原生（或典型）黃土和次生黃土,。一般認(rèn)為不具層理的風(fēng)成黃土為原生黃土。原生黃土經(jīng)過(guò)流水沖刷,、搬運(yùn)重新沉積而形成的具有層理含較多砂粒以至細(xì)粒的黃土稱(chēng)次生黃土
黃土的分布
黃土分布很廣,，面積達(dá)1300萬(wàn)平方公里,，約占陸地總面積的9.3%,。世界各大洲黃土覆蓋面積占總面積的比例為：歐洲7%，北美5%,，南美10%,，亞洲3%，此外,，在澳大利亞,、北非也有零星分布。
我國(guó)黃土分布面積635280平方公里,，占世界黃土分布總面積的4.9%左右,，主要分布在北緯33-47度，以34-45度之間最為發(fā)育,，屬于干旱,、半干旱氣候類(lèi)型。
我國(guó)濕陷性黃土分布面積約占我國(guó)黃土分布總面積的60%左右,，為27萬(wàn)平方公里,，大部分在黃土中游地區(qū),，北起長(zhǎng)城附近，南達(dá)秦嶺,，西自烏鞘嶺,，東至太行山，即北緯34-41度,，東經(jīng)102-114度之間,。
濕陷性黃土一般都覆蓋在下臥的非濕陷性黃土層上,，厚度以六盤(pán)山以西地區(qū)較大,，達(dá)30米，六盤(pán)山以東地區(qū)稍薄,，如汾渭河谷多為幾米至十幾米,，再向東至河南西部則更少，并且有非濕陷性黃土位于濕陷性黃土層之間,。
二,、黃土濕陷發(fā)生的原因和影響因素
對(duì)黃土濕陷的原因和機(jī)理的各種不同論點(diǎn)，可以歸納為內(nèi)因和外因兩個(gè)方面,。內(nèi)因主要是由于土本身的物質(zhì)成分（顆粒組成,、礦物成分和化學(xué)成分）和其結(jié)構(gòu)，外因則是水和壓力的作用,。
1. 毛管假說(shuō)
Terzaghi指出當(dāng)潮濕砂土內(nèi)的不連續(xù)水分積聚在顆粒接觸點(diǎn)時(shí),，相鄰顆粒孔隙中水和空氣交界處的表面張力,，使土粒拉在一起,。水浸入土中后，表面張力消失,，于是砂土潰散,。有的學(xué)者曾用這種觀(guān)點(diǎn)來(lái)解釋黃土的濕陷，以后遭到反對(duì),。J.G.Dudley認(rèn)為毛細(xì)壓力是黃土中形成細(xì)粉粒粘結(jié)和絮凝粘粒粘結(jié)的重要因素,。黃土中的毛細(xì)作用是存在的，但將其作為濕陷的主要原因值得商榷,。常寶琦曾用風(fēng)干的擾動(dòng)土樣制成試件,，雖然破壞了毛細(xì)管通道，消除了彎液面作用,，仍然有很大的的濕陷性,。
2. 溶鹽假說(shuō)
黃土中存在大量的可溶鹽。當(dāng)黃土的含水量較少時(shí),，易溶鹽處于微晶體狀態(tài),，附著在顆粒表面,，起著一定的膠結(jié)作用。這種膠結(jié)作用是黃土加固內(nèi)聚力的一部分,，受水浸濕后,，易溶鹽溶解，這部分強(qiáng)度就喪失了,，因而產(chǎn)生濕陷,。
我國(guó)濕陷性黃土中的易溶鹽含量都較少，不是組成加固內(nèi)聚力的主要部分,，難溶鹽含量雖高,，但其溶解很緩慢，因此,，較多的觀(guān)點(diǎn)認(rèn)為易溶鹽的溶解不是產(chǎn)生濕陷的主要原因,。
3. 膠體不足說(shuō)
認(rèn)為黃土的濕陷性是含有小于0.05mm顆粒含量小于10%的土所固有的性質(zhì)，這種土缺少膠體部分,；如果有顯著數(shù)量的膠體,，則膨脹可防止?jié)裣莸陌l(fā)生。朱海之認(rèn)為當(dāng)粘粒含量大于15-20%時(shí)黃土不具有濕陷性,，但發(fā)現(xiàn)蘭州西盆地北岸二級(jí)階地上的黃土粘粒含量大于30%,，卻濕陷性強(qiáng)烈。
4. 水膜楔入說(shuō)
低含水量黃土在細(xì)顆粒（主要是粘粒）表面上包裹著的結(jié)合水膜一般很薄,，溶解在其中的陰,、陽(yáng)離子的靜電引力較強(qiáng)，將表面帶負(fù)電荷的粘粒連接起來(lái),，形成一定的凝聚強(qiáng)度,。當(dāng)水進(jìn)入土中時(shí)，結(jié)合水膜變厚,，象楔子一樣將牢固連接的顆粒分開(kāi),，使土粒表面產(chǎn)生膨脹,，體積增大,，引力減弱，凝聚強(qiáng)度降低,，因而產(chǎn)生濕陷,。水膜楔入說(shuō)能較好地解釋黃土在水一進(jìn)入就會(huì)立即發(fā)生濕陷這一現(xiàn)象；但是,，還不足以解釋各種復(fù)雜的濕陷現(xiàn)象的（如濕陷性的強(qiáng)弱,、自重濕陷與非自重濕陷等）產(chǎn)生。
5. 欠壓密理論
黃土是在干旱或半干旱氣候條件下形成的,。風(fēng)成黃土在沉積過(guò)程中,，表面受大氣降水的影響,。在干燥少雨的條件下，大氣降水浸濕帶的厚度常少于蒸發(fā)影響帶的厚度,，a-a線(xiàn)以上土層在降水期,，土中含水量較高，處于最優(yōu)壓密條件,，但由于土層薄,，自重壓力小，未能得到有效壓密,。隨黃土繼續(xù)堆積,，a-a線(xiàn)提高，在新的a-a線(xiàn)與b-b線(xiàn)之間的土層,，大氣降水影響不到,，但蒸發(fā)過(guò)程繼續(xù)進(jìn)行。由于水分減少,，鹽類(lèi)析出,，膠體凝結(jié)產(chǎn)生了加固內(nèi)聚力。
雖然上覆土層壓力增大,，但不足以克服土中形成的加固內(nèi)聚力,，因而成為欠壓密狀態(tài)。如此循環(huán)往復(fù),，使得堆積的欠壓密土層越來(lái)越厚,，一旦水浸入較深，加固內(nèi)聚力消失,，就產(chǎn)生濕陷,。當(dāng)降水量少，干旱期長(zhǎng)時(shí),，欠壓密程度大,，而且欠壓密土層也較厚；反之,，黃土欠壓密程度就弱,，形成的欠壓密土層也較薄。欠壓密論易于解釋我國(guó)黃土為什么西北部濕陷性強(qiáng),，東南部弱這一規(guī)律,。
三、濕陷性黃土地基的處理
濕陷性黃土地基處理的方法很多,，在不同的地區(qū),，根據(jù)不同的地基土質(zhì)和不同的結(jié)構(gòu)物，地基處理應(yīng)選用不同的處理方法,。在勘察階段,，經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)取樣,，以試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，判定屬于自重濕陷性黃土還是非自重濕陷性黃土,，以及濕陷性黃土層的厚度,、濕陷等級(jí)、類(lèi)別后,，通過(guò)經(jīng)濟(jì)分析比較,，綜合考慮工藝環(huán)境、工期等諸多方面的因素,。最后選擇一個(gè)最合適的地基處理方法,，經(jīng)過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)后，確保滿(mǎn)足處理后的地基具有足夠的承載力和變形條件的要求,。
所采用方法的有：
* 重錘表層夯實(shí)和強(qiáng)夯
* 土墊層
* 土擠密樁
* 樁基礎(chǔ)
* 化學(xué)加固法
* 其它加固方法(預(yù)浸水法,、熱加固法、水下爆破法,、電火花加固法）
膨脹土地基
膨脹土也是一種很重要的地區(qū)性特殊土類(lèi),，按照我國(guó)《膨脹土地區(qū)建筑技術(shù)規(guī)范》（GBJ112）（以下簡(jiǎn)稱(chēng)《膨脹土規(guī)范》）中的定義，膨脹土應(yīng)是土中粘粒成分主要由親水性礦物組成,，同時(shí)具有顯著的吸水膨脹和失水收縮兩種變形特性的粘性土,。眾所周知，一般粘性土也都有膨脹,、收縮特性,，但其量不大，對(duì)工程沒(méi)有太大的實(shí)際意義,；而膨脹土的膨脹—收縮—再膨脹的周期性變形特性非常顯著,，并常給工程帶來(lái)危害，因而工程上將其從一般粘性土中區(qū)別出來(lái),，作為特殊土對(duì)待,。
膨脹土在我國(guó)分布范圍很廣，據(jù)現(xiàn)有的資料,，廣西,、云南、湖北,、安徽,、四川,、河南,、山東等20多個(gè)省、自治區(qū),、市均有膨脹土,。國(guó)外也一樣,，如美國(guó)，50個(gè)州中有膨脹土的占40個(gè)州,，此外在印度,、澳大利亞、南美洲,、非洲和中東廣大地區(qū),，也都有不同程度的分布。目前膨脹土的工程問(wèn)題,，已成為世界性的研究課題,。
一、膨脹土的判別和膨脹土地基的脹縮等級(jí)
a,、影響膨脹土脹縮特性的主要因素
影響膨脹土脹縮性質(zhì)的內(nèi)在機(jī)制,，主要是指礦物成分及微觀(guān)結(jié)構(gòu)兩方面。實(shí)驗(yàn)證明,，膨脹土含大量的活性粘土礦物,，如蒙脫石和伊利石，尤其是蒙脫石,，在低含水量時(shí)對(duì)水有巨大的吸選自.投標(biāo)書(shū)代寫(xiě)網(wǎng) yipai178.com 力,，土中蒙脫石含量的多寡直接決定著土的脹縮性質(zhì)的大小。除了礦物成分因素外,，這些礦物成分在空間上的聯(lián)結(jié)狀態(tài)也影響其脹縮性質(zhì),。經(jīng)對(duì)大量不同地點(diǎn)的膨脹土掃描電鏡分析得知，面—面連接的疊聚體是膨脹土的一種普遍的結(jié)構(gòu)形式,，這種結(jié)構(gòu)比團(tuán)粒結(jié)構(gòu)具有更大的吸水膨脹和失水吸縮的能力,。
影響膨脹土脹縮性質(zhì)的最大外界因素是水對(duì)膨脹土的作用，或者更確切地說(shuō),，水分的遷移是控制土脹,、縮特性的關(guān)鍵外在因素。因?yàn)橹挥型林写嬖谥赡墚a(chǎn)生水分遷移的梯度和進(jìn)行水分遷移的途徑,，才有可能引起土的膨脹或收縮,。盡管某一種粘土具有潛在的較高的膨脹勢(shì)，但如果它的含水量保持不變,，則不會(huì)有體積變化發(fā)生,；相反，含水量的輕微變化,，哪怕只是1%-2%的量值,，實(shí)踐證明就足以引起有害的膨脹。因此，判斷膨脹土的脹縮性指標(biāo)都是反映含水量變化時(shí)膨脹土的脹縮量及膨脹力大小的,。
b,、膨脹土的脹縮性指標(biāo)
1．自由膨脹率def
將人工制備的磨細(xì)烘干土樣，經(jīng)無(wú)頸漏斗注入量杯,，量其體積,，然后倒入盛水的量筒中，經(jīng)充分吸水膨脹穩(wěn)定后,，再測(cè)其體積,。增加的體積與原體積的比值def稱(chēng)為自由膨脹率。
2．膨脹率dep與膨脹力Pe
膨脹率表示原狀土在側(cè)限壓縮儀中,，在一定壓力下,，浸水膨脹穩(wěn)定后，土樣增加的高度與原高度之比,。
以各級(jí)壓力下的膨脹率dep為縱坐標(biāo),，壓力p為橫坐標(biāo)，將試驗(yàn)結(jié)果繪制成p-dep關(guān)系曲線(xiàn),，該曲線(xiàn)與橫坐標(biāo)的交點(diǎn)Pe稱(chēng)為試樣的膨脹力,，膨脹力表示原狀土樣，在體積不變時(shí),，由于浸水膨脹產(chǎn)生的最大內(nèi)應(yīng)力,。膨脹力在選擇基礎(chǔ)型式及基底壓力時(shí)，是個(gè)很有用的指標(biāo),。在設(shè)計(jì)上如果希望減少膨脹變形,，應(yīng)使基底壓力接近于膨脹力。
二,、膨脹土的判別
根據(jù)我國(guó)十余年來(lái)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),，判別膨脹土的主要依據(jù)是工程地質(zhì)特征與自由膨脹率。因此《膨脹土規(guī)范》中規(guī)定,，凡具有下列工程地質(zhì)特征的場(chǎng)地,，且自由膨脹率def≥40%的土應(yīng)判定為膨脹土。
1．裂隙發(fā)育,，常有光滑面和擦痕,，有的裂隙中充填著灰白、灰綠色粘土,。在自然條件下呈堅(jiān)硬或硬塑狀態(tài),；
2．多出露于二級(jí)或二級(jí)以上階地、山前和盆地邊緣丘陵地帶,，地形平緩,，無(wú)明顯自然陡坎,；
3．常見(jiàn)淺層塑性滑坡、地裂,，新開(kāi)挖坑（槽）壁易發(fā)生坍塌等,；
4．建筑物裂縫隨氣候變化而張開(kāi)和閉合,。
三,、膨脹土地基上橋涵基礎(chǔ)工程設(shè)計(jì)與施工應(yīng)采取的措施
1．換土墊層
2．合理選擇基礎(chǔ)埋置深度
3．石灰灌漿加固
4．合理選用基礎(chǔ)類(lèi)型
5．合理選擇施工方法
凍土
一、凍土的定義
凍土是一種溫度低于零攝氏度且含有冰的巖土,。凍土是一種對(duì)溫度十分敏感且性質(zhì)不穩(wěn)定的土體,。凍土中的冰可以冰晶或冰層的形式存在，冰晶可以小到微米甚至納米級(jí),，冰層可厚到米或百米級(jí),，從而構(gòu)成凍土中五花八門(mén)、千姿百態(tài)的冷生構(gòu)造,。
二,、凍土的分布
地球上多年凍土的分布面積約占陸地面積的23%，主要分布在俄羅斯,、加拿大,、中國(guó)和美國(guó)的阿拉斯加等地。我多年凍土主要處于高山多年凍土帶和不連續(xù)多年凍土帶,，多年凍土面積約為206.8×104平方公里僅次于原蘇（ 1000×104平方公里）和加拿大（ 390×104平方公里）約為美國(guó)的1.5倍,。我國(guó)是世界上第三凍土大國(guó)，約占世界多年凍土分布面積的10%,，約占我國(guó)國(guó)土面積的21.5%,，同時(shí)我國(guó)的多年凍土主要分布在中、低緯度的號(hào)稱(chēng)“世界屋脊”的青藏高原上,，其它分布在帕米爾,、西部高山（祁連山、阿爾金山,、天山,、西準(zhǔn)格爾山地和阿爾泰山等）、東北大小興安嶺以及東部,。
三,、防凍脹措施
目前多從減少凍脹力和改善周?chē)鷥鐾恋膬雒浶詠?lái)防治凍脹：
1．基礎(chǔ)四側(cè)換土，采用較純凈的砂,、砂礫石等粗顆粒土換填基礎(chǔ)四周凍土,，填土夯實(shí)；
2．改善基礎(chǔ)側(cè)表面平滑度,，基礎(chǔ)必須澆筑密實(shí),，具有平滑表面,。基礎(chǔ)側(cè)面在凍土范圍內(nèi)還可用工業(yè)凡土林,、渣油等涂刷以減少切向凍脹力,。對(duì)樁基礎(chǔ)也可用混凝土套管來(lái)減除切向凍脹力。
3．選用抗凍脹性基礎(chǔ)改變基礎(chǔ)斷面形狀,，利用凍脹反力的自錨作用增加基礎(chǔ)抗凍拔的能力,。
