淺談長短增濕孔在場地土增濕作業中的應用

馬暉

（蘭州乾川投資有限公司 甘肅永登 730314）

近幾年，伴隨我國社會經濟的快速發展，高速鐵路和高速公路也得到了建設。但是從實際施工情況來看，我國干旱半干旱黃土地區的鐵路、公路建設存在比較嚴重的病害問題，這些病害問題的出現嚴重制約了我國社會經濟的發展和人們的財產安全。在這類地區經常出現的公路、鐵路施工問題是黃土濕陷。在對黃土濕陷問題的重視下人們對黃土實現問題提出了一系列的研究辦法，其中，前期的研究集中在黃土高原西部黃土分布特點、工程地質特點、濕陷地質災害特點內容，還有一些學者將測量工作限定在對黃土飽和問題的研究，研究的重點是地基的沉降問題，但是在具體施工過程中，黃土在增濕的時候會出現強度不夠和變形問題。想要解決黃土濕陷性問題需要著重解決場地增濕。

1 工程概述

本文所研究的案例為蘭州新區東南片區某地塊，該地區的地質條件如下所示：勘察揭露最大深度55.9m，根據鉆孔揭露，在勘察深度范圍內地層主要為：①層新近堆積黃土；②層黃土狀粉土；②1層粉砂；③層粉砂；③1層黃土狀粉土；④層黃土狀粉土；④1層粉砂；④2層粉砂；④3層礫砂；⑤層泥巖組成。

2 黃土的濕陷因素分析

2.1 原狀黃土力學特點

經過分析發現構成原狀黃土顆粒的主要成份是由單個粉粒或者粘膠微細碎屑組成的集粒，除此之外還包含了一系列少量的片狀顆粒。黃土中的孔隙包含根洞、蟲孔、裂隙等。骨架顆粒在彼此的支架作用下構成中孔隙和粘粒之間的孔隙，這些孔隙存在于土體中起到骨架支撐作用。

2.2 黃土濕陷性因素

按照黃土濕陷性結構理論的要求，是因為黃土的結構特點來使得黃土在力學荷載和水荷載的作用下出現變形和潰散，顆粒之間發生新的配位和排列，出現濕陷變形。在黃土骨架顆粒連接形式為非架空鑲嵌排列順序的時候顆粒之間的連接強度和連接剛度達到了一種協調的狀態，骨架結構穩定，在荷載的作用下只出現了壓密變形，沒有出現濕陷變形，沒有構成濕陷性黃土。在經過試驗研究之后土樣浸水濕陷之后集粒粘結物會出現軟化和溶解現象，最終使得顆粒之間的連接性被破壞，削弱了顆粒的強度，讓黃土顆粒變得分散，在剪應力的作用下滑落到土體的孔隙內出現濕陷。

3 增濕效應對整個工程建設的影響分析

3.1 增濕效應的內涵

在土中含水量增加之后會引起整個地區的濕陷性變化，這種變化就被稱作是增濕過程，增濕過程中對黃土濕陷性的影響就被人們稱作是增濕效應。不僅如此，在具體施工過程中增濕效應有時候還和黃土的濕陷類型存在關聯，在土壤飽和自重壓力低于濕陷起始壓力的時候可以定為非自重濕陷性黃土，在土壤的飽和自重壓力超過濕陷剛開始壓力的時候可以定義為自重濕陷性黃土。

3.2 增濕效應對整個工程建設的影響

受氣候、降雨、巖土條件、地形特點等因素的影響，大面積的地表水和局部的地表水會滲透，由此對增濕效應的進程產生深刻的影響，讓黃土濕陷效果消失或者弱化。對已經建設完成的建構物，在增濕的過程中會出現地基的不均勻變形，在局部出現濕陷的時候會形成飽和黃土和濕陷黃土同時存在的現象。

4 長短增濕孔的布置問題

增濕方案采用長短增濕孔交替布置，此種方法需要解決的問題包含以下幾種：

①注水孔間距以及孔間距與擴散面積深度問題。長短增濕孔濕水的傳遞路徑是以注水孔為中心水以放射狀，按照豎向的方式均勻的向下擴散，在擴散到過程中短孔的底部會被長孔包圍，水流會均勻的向下方傳遞。能夠呈現出這樣的狀態說明注水孔之間的間隔距離較小，注水均勻性良好，注水的時間比較短暫。但是需要注意的是，從實際操作上來看，孔間距越小注水孔數量越多，施工工作量大成本較大。由于場地土為新近大厚度濕陷性場地，注水量較大會造成地面塌陷，增加地基土中的滲水通道。從這點來說應盡量減少注水孔的數量使得增濕效果和成本達到最優結合。②注水時間與注水孔間距的關聯問題。③滲透均勻性問題。滲透均勻性和滲透水量、水流的流動速度、孔隙中的填料質量存在密切的關聯。在一般情況下，水流的流動速度越快就會加重整個土層堵塞現象的發生，最終使得注入的水量無法把控。為了能夠解決水流速度的問題需要合理優化孔隙中的填料比例。在經過一系列的試驗分析之后將孔隙內部的灌注的砂石粒徑大小比例確定為2：8或4：6。考慮到水資源的蒸發問題，按計算注水量再增加8%的方式進行注水處理.注水前在注水管道中間設置水表，記錄每單元格的注水時間和注水量，注水應有專人值班，以保證注水的壓力并及時補水，注水時保持水面高出孔口20～30cm，每間隔2-4h圍堰內加注水一次。保證靜水面高度高出孔口20cm，注水時間保證在3-5d，注水完畢后保證15d的消散期。

5 結束語

綜上所述，黃土濕陷性的影響因素有很多種，文章以蘭州新區東南片區某地塊為研究對象，在分析黃土濕陷影響因素的基礎上，確定長短增濕孔交替布置的增濕方案，在具體設計的過程中著重解決了注水孔間距以及孔間距與擴散面積深度問題、注水時間與注水孔間距的關聯問題、滲透均勻性問題，旨在能夠問題的解決提供重要支持。在濕陷性黃土地區進行建設的時候要嚴格按照有關程序辦事，根據濕陷性黃土的特點和工程建設要求，立足于消除濕陷變形的目的，以地基處理為綜合措施，采取恰當的方式來防止地基濕陷。經過實驗研究證明地區土層平均含水率均能達到15%以上，增濕效果均勻，現場未造成大面積塌陷，經過后期沉管擠密樁處理，地基承載力滿足設計要求。