電力工程濕陷性黃土地基處理技術之灰土地基

席杰

摘要：濕陷性黃土廣泛分布于我國東北、西北、華中和華東等地區，其處理效果的好壞直接影響工程質量及壽命。本文主要對電力工程濕陷性黃土處理技術之灰土地基施工技術進行簡單研究。

關鍵詞：濕陷性黃土電力工程灰土地基處理技術

中圖分類號：TU475+.3文獻標識碼： A

一、引言

在上覆土層自重應力作用下，或者在自重應力和附加應力共同作用下，因浸水后土的結構破壞而發生顯著附加變形的土稱為濕陷性土，屬于特殊土。

電力工程因其功能特殊、危險性大，尤其是變電站內地下電纜管線數量眾多，如濕陷性黃土處理不好極易引起電纜管線在上層土重力作用下下沉，造成電氣設備拉路跳閘等嚴重問題。上圖為西北某變電站絕緣地坪下濕陷性黃土下陷，導致電纜埋管下步失去支撐而與上部電氣設備脫離連接。因此，電力工程中濕陷性黃土處理顯得尤其是重要。

濕陷性黃土地基處理主要取決于濕陷性黃土的特殊性質，濕陷性黃土地基的變形包括壓縮和濕陷性兩種，當基底壓力不超過地基土的容許承載力時，地基的壓縮變形很小，大都在其上部結構的容許變形值范圍以內，不會影響建筑物的安全和正常使用。濕陷變形是由于地基被水浸濕引起的一種附加變形，往往是局部和突然發生，且不均勻，對建筑物破壞性大，危害嚴重，因此對濕陷性黃土地區的建筑物不論地基承載力是否達到容許承載力，都應對地基進行處理，前者以消除濕陷為目的，后者以提高承載力為主，同時應消除黃土的濕陷性。

濕陷性黃土的地基處理，在處理深度和處理范圍上區分：1）淺處理，即消除建筑物地基的部分濕陷量；2）深基礎處理，即消除建筑物地基的全部濕陷量，這種方法包括采用樁基礎或深基礎穿透全部的濕陷性黃土層。

濕陷性黃土處理技術有重錘表層夯實、土（或灰土）墊層、強夯、深層孔內夯擴、高壓注漿固結土（或灰土）擠密樁復合地基、樁基礎等多種形式，本文主要介紹灰土墊層地基處理技術及控制要點。

二、正文

（一）灰土墊層地基概述

在濕陷性黃土地基上設置土墊層，在我國是一種傳統的地基處理方法，已有近兩千年的歷史，目前被廣泛推廣采用。將處理范圍內的濕陷黃土挖去，用素土（多用原開挖黃土）或灰土（灰土比一般為3：7或2：8）在最優含水量狀態下分層回填（壓）實。采用土墊層或灰土墊層處理濕陷性黃土地基，可用于消除基礎底面1-3m土層的濕陷性，（目前也有6m以上換填，主要做法是下部用素土換填，分層碾壓，上部采用灰土墊層），減少地基的壓縮性，提高地基的承載力，降低土的滲透性（或起隔水作用），往往以消除濕陷作為地基處理的目的。另外在灰土擠密樁或深層孔內夯擴法處理濕陷性黃土地基時，往往在上部采用灰土墊層。

（二）處理范圍

就其處理范圍來說，土墊層分為建筑物基礎（獨立基礎和條形基礎）底面下的土（或灰土）墊層和建筑物范圍內的整片土（或灰土）墊層兩種。在下列情況下宜采用整片灰土墊層：1）地基受水浸濕的可能性較大的建筑；2）濕陷性黃土層厚度較大的自重濕陷性黃土場地，需要全部消除地基的濕陷性采用其他方法較困難時，可與其他方法結合使用（主要起隔水作用），在其他情況下，經技術經濟對比認為合理時也可使用。工程實踐證明，采用土（灰土）墊層處理濕陷性黃土地基，只要施工質量符合工程要求，一般都能收到良好的效果，在非自重濕陷性黃土地基上尤為突出。但需指出的是，當灰土（或土）墊層質量不符合工程質量要求時，所發生的濕陷事故與未進行地基處理的濕陷性黃土同樣嚴重。

（三）控制要點

在獨立基礎或條形基礎下設置一定寬度的灰土墊層，有利于途中應力的擴散，增強地基的穩定性，阻止基底下土側向擠出，從而減小或消除地基的濕陷變形。在土層相同的濕陷性黃土場地上所做灰土（或土）墊層載荷試驗表明，墊層的寬度超過基礎底面寬度太小，地基受水浸濕后不能有效地防止土的側向擠出，濕陷變形仍然較大。因此，墊層每邊超出基礎底面的寬度不得小于墊層厚度的一半，其超過寬度按下式計算：

B=b+2ztanθ+c

式中:B為需處理土層底面的寬度,m;b為條形(或矩形)基礎短邊的寬度，m；z為基礎底面至處理土層底面的距離；c為考慮施工機具影響而外設的附加寬度，宜為20cm；θ為地基壓力擴散線與垂直線的夾角，宜為22-30度，用素土處理宜取小值，用灰土處理宜取大值。

設置整片灰土（土）墊層是為了消除基礎底面以下部分黃土的濕陷性，同時借助于整片灰土（土）墊層的隔水效果，可與防水從室內外滲入地基，保護整個建筑物范圍內下部未經處理的濕陷性黃土層不致受水浸濕，所以整片墊層超出外墻基礎外緣寬度不應小于其厚度，并不得小于2米。

當僅要求消除基地下處理土層的濕陷性時，宜采用局部和整片的土墊層，當同時要求提交土的承載力或水穩性時，宜采用局部或整片灰土墊層。

墊層質量由壓實系數控制，并應符合下列要求：

墊層厚度不大于3米時，其壓實系數不得小于0.93

墊層厚度大于3米時，其壓實系數不宜小于0.95

灰土（或素土）墊層施工時，先將處理范圍內的濕陷性黃土全部挖出，并對底部進行夯實或壓實。然后將就地挖出的粘土配成相當于最優含水量的土料，根據選用的碾壓（或夯實）機械，按一定厚度分層鋪土，分層碾壓（或夯實）直到設計標高為止。在大面積的施工范圍內，可采取分段開挖，分段碾壓（夯實）上下面層應避免豎向接縫，其錯距離不應小于0.5 m。在施工縫兩側0.5m范圍內，應增加碾壓（或夯實）遍數。

土墊層所用土料不得采用有機質含量大于8%的種植土、建筑垃圾和凍土等?；彝恋耐亮蠎A過篩，其粒徑不得大于15mm，石灰宜用熟石灰經過篩后使用，粒徑不得大于5mm，且不得夾有未熟化的生石灰塊粒。施工時所用的機械一般采用重錘、壓路機、羊足碾、蛙式夯機等。其每層鋪土厚度以及灰土或土料的含水量，根據選用的施工機械確定。選用的含水量應接近最優含水量，最優含水量一般通過擊實試驗確定，墊層施工質量檢測應在每層表面下2/3厚度處取樣，檢測土的干密度，取樣數量不應小于下列規定：①整片墊層，每100m2每層3處；②矩形（或方形）基礎底面下的墊層，每層2處；③條形（包括管道）基礎底面下的墊層，每30m每層2處。

三、結束語

灰土地基具有施工簡便，造價較低，就地取材，可以節省水泥、磚石材料等優點，目前廣泛應用于電力工程濕陷性黃土地基處理。