湿陷性黄土
第五章、黄土的湿陷性讲解

自重湿陷量的计算值(computed collapse under overburden
pressure):采用室内压缩试验根据不同深度的湿陷性黄土试样的 湿陷系数,考虑场地条件计算而得的湿陷量的累计值;
单线法压缩试验不应少于5个环刀,均在天然湿度下分级
加荷,分别加至不同的规定压力,下沉稳定后,各试样浸水饱
和,分家下沉稳定,试验终止。
2 现场载荷试验
测定湿陷性黄土的湿陷起始压力Psh,可采用单线法静载荷试验
或双线法静载荷试验,并满足以下要求:
承压板的底面积宜为0.5m²,试坑边长或直径应为承压板边长或
3 现场试坑浸水试验
现场试坑浸水试验确定自重湿陷量的实测值,并满足以下要求: 试坑宜挖成圆(或方)形,其直径(或边长)不应小于湿陷性
黄土层的厚度,并不应小于10m;试坑深度宜为0.5m,最深不应 大于0.8m,坑底宜铺100mm厚的砂、砾石;
在坑底中部及其它部位,应对称设置观测自重湿陷的深标点,
下沉;
自重湿陷系数(coefficient of collapsibility under
overburden pressure):单位厚度的环刀试样,在上覆土的饱和自 重压力下,下沉稳定后,试样浸水饱和所产生的附加下沉。
自重湿陷量的实测值(measured collapse under overburden
直径的3倍,安装载荷试验设备时,应注意保持试验土层的天然湿 度和原状结构,压板地面下宜用10-15mm厚粗砂、中砂找平;
每级加压增量不宜大于25kPa,试验终止压力不应小于200kPa; 每级加压后,按每隔15、15、15、15min各测读1次下沉量,以
第五章、黄土的湿陷性

湿陷起始压力(lnitial collapse pressure):湿陷性黄土浸水
饱和,开始出现湿陷时的压力;
湿陷系数(coefficient of collapsibility):单位厚度的环刀试
样,在一定压力下,下沉稳定后,试样浸水饱和所产生的附加 下沉;
透水石应烘干冷却;
加荷前,应将环刀试样保持天然湿度; 试验浸水易用蒸馏水; 试样浸水前和浸水后的稳定标准,应为每小时的下沉量不
大于0.01mm
主要仪器
室内试验:杠杆式固结仪、天平、环刀、透水石等。 现场试验:承压板、载荷设备、观测设备等。
采用室内压缩试验测定黄土的湿陷系数δs其它要求: 分级加荷至试样的规定压力,下沉稳定后,试样浸水饱和,
相结合的方法。
对地下水位变化幅度较大或变化趋势不利的地段,应从初
步勘察阶段开始进行地下水位动态的长期观测。
取样: 采取不扰动土样,必须保持其天然的湿度、密度和结构,
并应符合Ⅰ级土样质量的要求。
在探井中取样,竖向间距宜为1m,土样直径不宜小于
120mm;
在钻孔中取样,应严格按《湿陷性黄土地区建筑规范》
非自重湿陷性黄土(loess noncolapsible under
overburden pressure):在上覆土的自重压力下受水浸湿,不 发生显著附加下沉的湿陷性黄土
压缩变形(compression deformation):天然湿度和结构
的黄土或其他土,在一定压力下所产生的下沉;
湿陷变形(collapse deformation):湿陷性黄土或具有湿陷
甲类
乙类
湿陷性黄土地基湿陷的原理和处理方法分析

湿陷性黄土地基湿陷的原理和处理方法分析湿陷性黄土地基是一种特殊的土壤类型,具有较高的含水量和较弱的结构强度,常导致地基的湿陷变形。
湿陷是指由于土壤中的吸水胀缩、土壤结构破坏等因素导致地基沉降和变形的现象。
本文将从湿陷性黄土地基湿陷的原理和处理方法两个方面进行分析。
1.土壤吸水胀缩:湿陷性黄土具有较高的含水量,土壤颗粒与水分分子之间存在相互作用力,当土壤吸湿时,水分分子与颗粒表面发生吸附作用,土壤颗粒间的吸引力增加,土壤体积增加,土壤胀缩而引起沉降。
2.土壤结构破坏:湿陷性黄土由于水分作用,土壤颗粒之间的黏结力减弱,土壤结构易于破坏,引起土壤的流动性增加,从而引起地基的沉降和面积扩大。
3.内禀液化:湿陷性黄土地基中存在多孔水分,当地震或振动作用于土壤时,土壤内的水分受到振动影响增加了孔隙水压力,从而引发黏土颗粒之间的摩擦减小,土体流动性增加,导致土壤液化,加剧地基的沉降和变形。
1.地基改良:通过对湿陷性黄土进行地基改良,提高其工程性质,减少地基湿陷。
常用的地基改良方法包括加固、加密、加固加密等。
例如可以采用灌浆、土石槽加厚等方式,提高土壤的密实度和强度,减少土壤的湿陷性。
2.排水处理:湿陷性黄土具有较高的含水量,通过适当的排水处理,可以减少地基的湿陷。
可以采用井点排水、地下水泵抽水、横向排水等方式,将地下水位降低,减少土壤中的水分含量。
3.增加地基承载力:湿陷性黄土的强度较弱,通过增加地基的承载力,减少地基的沉陷。
可以采用加密填筑等方式,将土壤的结构改造为坚实的基岩,提高土壤的承载力,减少地基的沉陷。
4.选择合适的建筑设计方案:在湿陷性黄土地基上进行建筑设计时,应遵循合适的建筑设计方案,采取适当的措施来减少地基的湿陷。
例如可以采用浅基础、增加地基宽度等方式,减少地基的沉陷。
总结:湿陷性黄土地基的湿陷主要是由于土壤吸水胀缩、土壤结构破坏等因素引起的。
对于湿陷性黄土地基的处理,可以采取地基改良、排水处理、增加地基承载力和选择合适的建筑设计方案等方法,有效减少地基湿陷的程度,提高地基的稳定性。
湿陷性黄土地基处理方案

湿陷性黄土地基处理方案湿陷性黄土是一种具有较高含水量时容易发生沉降或收缩的土壤类型。
其主要特点是含水量较高,导致土壤颗粒之间的粘结力降低,土壤结构不稳定,容易发生沉降和收缩现象。
因此,在湿陷性黄土地基处理中,需要采取一系列的措施来改善土壤性质,提高地基的稳定性。
1.土壤加固和改良湿陷性黄土地基中,水含量较高,使得土壤的稳定性较差。
因此,需要采取一定的土壤加固和改良措施来提高土壤的强度和稳定性。
常用的方法包括土壤改良剂的添加和土壤固化。
可以选择适合湿陷性黄土地基的添加剂,如石灰、水泥等,通过与土壤混合,提高土壤的强度和耐水性。
2.水分控制湿陷性黄土对水分非常敏感,过高的含水量会导致土壤发生沉降和收缩现象。
因此,在处理湿陷性黄土地基时,需要采取措施控制水分含量。
可以通过排水系统的设计和建设,将地基中的水分排除,减小土壤的含水量,提高土壤的稳定性。
3.排水系统的设计与建设4.加固地基结构湿陷性黄土地基的基础结构容易受到水分影响,所以需要加固地基结构,以增加地基的稳定性和承载能力。
可以选择适合湿陷性黄土地基的基础类型,如扩大基础、桩基础等,通过增加基础的面积和深度,分散地基荷载,提高地基的稳定性。
5.合理施工工艺在湿陷性黄土地基处理中,施工工艺对于地基的稳定性和强度起着至关重要的作用。
需要严格控制工程的施工质量和施工工艺,避免水分过程过快或不均匀,导致土壤发生不稳定现象。
同时,还需要进行地基的监测和检测,及时发现问题并采取措施加以解决。
综上所述,湿陷性黄土地基处理方案需要综合考虑土壤特性和工程需求,采用土壤加固和改良、水分控制、排水系统的设计与建设、加固地基结构、合理施工工艺等一系列措施,以提高地基的稳定性和承载能力,确保工程的安全性和可靠性。
湿陷性黄土地基湿陷的原理和处理方法分析

湿陷性黄土地基湿陷的原理和处理方法分析湿陷性黄土是一种具有湿陷性质的特殊土壤类型,其在遇到水分的作用下会发生体积变化,导致建筑物的沉降和破坏。
湿陷性黄土地基的湿陷原理是由于土壤中的黏性颗粒之间的吸附力和吸水力导致土壤颗粒聚结和体积收缩。
处理湿陷性黄土地基的方法有多种,包括排水处理、改良处理和断层处理等。
1. 吸水性:湿陷性黄土由于土壤的颗粒间隙较大,含有大量的毛细孔,能够很好地吸收和储存水分。
当土壤吸水后,土壤中的黏性颗粒之间的吸水力增强,导致土壤体积发生变化。
2. 颗粒聚结:湿陷性黄土中含有一定量的黏土颗粒,这些颗粒具有黏性和胶结性质。
当水分分子进入黏土颗粒间隙时,颗粒表面的电荷变化,引起吸引力增强,颗粒之间结合力增大,产生颗粒聚结现象。
3. 含水率变化:湿陷性黄土在不同含水率下具有不同的物理特性。
当土壤的含水率增加时,土壤体积会相应增大;而当含水率减小时,土壤体积会相应减小。
湿陷性黄土在遇到水分作用下会发生体积的收缩和膨胀,从而引起地基的沉降和破坏。
对于湿陷性黄土地基的处理方法,常用的有以下几种:1. 排水处理:通过提高地下水位附近的排泄能力,将地下水排出,以降低土壤的含水率,从而减小土壤体积的变化。
这可以通过排水沟、排水管等设施进行实现。
2. 改良处理:通过添加改良材料,改变土壤的物理和力学性质,以改善土壤的稳定性和抗湿陷性能。
常见的改良材料包括石灰、水泥、石粉等,它们的添加可以改变土壤的结构和黏粒的性质,减小土壤的吸水能力和颗粒聚结现象。
3. 断层处理:对于已经严重受损的地基,可以通过开挖和重新填充的方式来重新构筑地基。
这种方法需要专业的工程师进行设计和施工,以确保地基的稳定性和可靠性。
第一节湿陷性黄土

• 2.黄土的结构与构造 • 形成初期,季节性的少量雨水把松散的 粉粒粘聚起来,而长期的干旱使水分不 断蒸发,于是少量的水分以及溶于水中 的盐类都集中到较粗颗粒的表面和接触 点处,可溶盐逐渐浓缩沉淀而成为胶结 物,形成以粗粉粒为主体骨架的蜂窝状 大孔隙结构
黄土结构示意图
由于黄土是在干旱半干旱的气候条件下形 成的,随着干旱季节的来临,黄土因失 去大量水分而体积收缩,在土体中形成 许多竖向裂隙,使黄土具有了柱状构造。 雨季来临,大气降水将黄土中的水溶性盐 类物质溶解并沿着土中的孔隙下渗,干 旱季节来临时土中的水分蒸发逃逸,溶 解的盐类物质在水分蒸发的同时于下渗 线附近重新结晶并残存下来。
第一节 湿陷性黄土 黄土按成因分为:原生黄土和次生黄土。 由风力堆积,又未经次生挠动,不具层 理的为原生黄土。 由风力以外的其他原因而成,常具有层 理或砾石、砂类层,称为次生黄土。 黄土在一定压力下受水浸湿后,结构迅速 破坏,这种性能称为湿陷性。湿陷性是 黄土独特的工程地质性质。
• 二、黄土地层的划分 • 我国黄土的形成经历了地质时代中的整个第四纪时 期,按形成的年代可分为老黄土和新黄土 。
计算时土层厚度自基底(初勘时从地面下 1.5m)算起;对非自重湿陷性黄土地基, 累计算到其下5m,对自重湿陷性黄土地 s 0.015 基,根据地区经验确定。其中 的土层不计。
例题
湿陷性黄土地基的湿陷等级
湿陷类型 非自重湿陷性 场地
计算自重湿 陷量△zs(mm)
自重湿陷性场地
总湿陷量△s(mm)
如基底压力大于300时,仍用实际压力判别 黄土的失陷性。 2、湿陷起始压力和失陷起始含水量
双线法测定湿陷起始压力
黄土的湿陷量与所受压力有关,存在一个 压力界限,压力低于这个数值,黄土浸 水也不会湿陷,这个压力为湿陷其始压 力。 p s s 0.015 曲线上取 所对应的压力作为湿陷其始压力。 黄土的湿陷其始含水量在外荷载或自重作 用下,受水浸湿开始出现湿陷现象时的 最低含水量。
湿陷性黄土地基湿陷的原理和处理方法分析

湿陷性黄土地基湿陷的原理和处理方法分析湿陷性黄土是一种具有特殊工程地质性质的土壤,其湿陷性是指在水分条件改变下,土壤发生体积变化,由于土壤颗粒的再排列和骨架的重组导致地基沉降和变形。
湿陷性黄土的湿陷特性与其黏土矿物组成、含水量、结构特征以及土壤重度有关。
1. 颗粒排列重组:湿陷性黄土的颗粒间存在一定的胶结力,当土壤与水分接触时,胶结力被破坏,原本紧密排列的颗粒开始发生重组与再排列。
这导致土壤体积增大,发生沉降和变形。
2. 含水量变化:湿陷性黄土的含水量对其湿陷性有很大影响。
当含水量增加时,黄土中的颗粒间润滑层厚度增大,土体内的空隙剧增,体积扩大,引起地基沉降和变形。
3. 结构透水性:湿陷性黄土具有较好的透水性,但因其颗粒间胶结作用强,使土壤内部存在密实层。
当水分进入土壤后,密实层难以透水,导致上层的土壤水分无法顺利排出,使得地基部分区域沉降。
1. 湿陷区域的预处理:在规划和设计阶段,应对湿陷性黄土地区进行详细的地质调查和勘察,确定湿陷区域的边界和分布,以及湿陷深度、厚度和变形特征等。
在地基工程施工前,对湿陷区域进行预处理,如加固、排水等,减少地基变形。
2. 预压加固法:通过施加预先施加的压力来改善地基的稳定性,减少沉降和变形。
预压可以采用静载试验、土体填充、钢板水平约束等方法进行。
3. 排水处理:通过提高地基的排水能力,及时将土壤中的过多水分排出,减少土壤饱和和润滑导致的体积扩大和变形。
常用的排水方法包括建设排水沟、埋设排水管道等。
4. 土体改良方法:可以通过土体改良来改善湿陷性黄土地基的工程性质。
如采用土壤加固剂、土壤固化剂等提高土体的结实度和稳定性,减小地基的变形。
湿陷性黄土地基的湿陷原理主要涉及颗粒排列重组、含水量变化和结构透水性等因素。
在处理湿陷性黄土地基时,需要综合考虑预处理、预压加固、排水处理和土体改良等方法,以减小地基的沉降和变形,确保工程的安全和稳定性。
湿陷性黄土规范

湿陷性黄土规范
湿陷性黄土规范
《湿陷性黄土规范》
湿陷性黄土是指以湿陷性黄土为主要组成部分的含水状态土壤,它是
一种具有独特的水分特征的土壤类型。
湿陷性黄土的规范建立在对湿
陷性黄土的性质和特性的研究基础上,以适应不同项目实际使用的需要。
一、湿陷性黄土规范的内容
1、湿陷性黄土的传质特性:该规范主要介绍了湿陷性黄土的传质特性,包括水力渗透系数、水力导度系数、土壤含水量、土壤含水压力等。
2、湿陷性黄土的机械特性:该规范主要介绍了湿陷性黄土的机械特性,包括抗压强度、抗拉强度、抗剪强度、塑性比、抗冲击强度、内摩擦
角等。
3、湿陷性黄土的处理措施:该规范主要介绍了湿陷性黄土的处理措施,包括基层振实处理、节点处理、地基改良处理等。
二、湿陷性黄土规范的重要性
湿陷性黄土规范的重要性在于:
1、规范是对湿陷性黄土的性质和特性的详细描述,可以帮助项目管理
者准确识别湿陷性黄土;
2、规范可以帮助土木工程师正确设计和施工,确保建筑物的安全和稳定;
3、规范可以指导合理利用湿陷性黄土,提高项目建设工作效率;
4、规范可以保护湿陷性黄土资源,防止资源的浪费和污染。
三、湿陷性黄土规范的实施
湿陷性黄土规范的实施应针对不同施工项目,根据具体情况,采取相应的处理措施,以保证湿陷性黄土在施工过程中的稳定性和安全性。
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一、概念黄土是在第四纪形成的一种特殊的陆相疏松堆积物,颗粒成分以粉粒为主,富含碳酸钙,多孔隙,颜色一般呈棕黄、黄色或黄褐色。
土中含易溶盐类,其中以碳酸盐含量最多,遇水易冲蚀、崩解、湿陷。
黄土按其湿陷特征可分为非湿陷性黄土、湿陷性黄土。
湿陷性黄土是一种非饱和的欠压密土,具有大孔和垂直节理,在天然湿度下,其压缩性较低,强度较高,但遇水浸湿时,土的强度显著降低,在附加压力与土的自重压力下引起的湿陷变形,是一种下沉量大、下沉速度快的失稳性变形,对建筑物的危害性大。
(湿陷性黄土又分为自重湿陷性黄土和非自重湿陷性黄土)。
我国湿陷性黄土的颗粒主要为粉土颗粒,占总重量约50~70%,而粉土颗粒中又以0.05~O .01ram 的粗粉土颗粒为多,占总重约%,小于0.005ram 的粘土颗粒较少,占总重约%,大于0.1rnm 的细砂颗粒占总重在5%以内,基本上无大于0.25mm 的中砂颗粒。
西宁地区的湿陷性黄土是粉质土,且低阶地一般为粉质亚粘土为主,高阶地以粉质亚砂土为主。
西宁市区内的湿陷性黄土进行湿陷类型、湿陷等级划分,河谷低阶地的湿陷性黄一般为I 一Ⅱ级非自重湿陷,高阶地多为Ⅱ级非自重湿陷,洪积裙多为I 一Ⅱ级自重湿陷,黄土丘陵边缘地带多为Ⅲ级自重湿陷。
1.黄土湿陷性判定通过室内压缩试验在一定压力下的湿陷程度。
湿陷性系数's ()/p p o h h h δ=-δs ≧ 湿陷性黄土δs< 非湿陷性黄土2.湿陷类型判别1) 自重湿陷性判别(在饱和自重压力下的湿陷程度)自重湿陷性系数δzsδzs ≧ 自重湿陷性黄土δzs< 非自重湿陷性黄土2) 场地湿陷类型(实测自重湿陷量或计算自重湿陷量Δzs )s si o i z z h βδ∆=∑Δzs ≧7cm 自重湿陷性黄土场地Δzs <7cm 非自重湿陷性黄土场地3.湿陷等级判别(总湿陷量s ∆、自重湿陷量Δzs )s si i h βδ∆=∑通常:s ∆≧50,Δzs ≧30可判定为Ⅲ级,30<s ∆<50,7<Δzs<30可判定为Ⅱ级二、工程特性1.湿陷性:在天然含水量时往往具有较高的强度和较小的压缩性,但在浸水后,在土的自重或外部荷载或二者的共同作用下,其结构很快破坏,发生剧烈变形,强度也随之迅速降低,亦即黄土的湿陷性。
2.崩解性:湿陷性黄土大多遇水后迅速崩解,且以块状崩解为主,崩解曲线陡立,呈片状崩解的湿陷性黄土。
3.多裂隙性:黄土垂直节理发育,垂直方向渗透性强,裂隙发育。
三、成因湿陷性黄土之所以在一定压力下受水时产生显著附加下沉,除了其在遇水时颗粒接触点处胶结物的软化作用外,还在于土的欠压密状态。
干旱气候条件下,无论是风积或是坡积和洪积的黄土层,其蒸发影响深度大于大气降水的影响深度,在其形成过程中,充分的压力和适宜的湿度往往不能同时具备,导致土层的压密欠佳。
接近地表2--3米的土层,受大气降水的影响,一般具有适宜压密的湿度,但此时上覆土重很小,土层得不到充分的压密,便形成了低湿度、高孔隙率的湿陷性黄土。
湿陷性黄土在天然状态下保持低湿和高孔隙率是其产生湿陷的充分条件。
我国湿陷性黄土分布地区大部分年平均降雨量约在250~500ram,而蒸发量却远远超过降雨量,因而湿陷性黄土的天然湿度一般在塑限含水量左右,或更低一些。
架空孔隙和集粒内微孔隙的同时存在是黄土产生湿陷性的主要原因四、湿陷性影响因素1.易溶盐。
易溶盐对湿陷性的影响较大,因为当湿陷性黄土遇水时,易溶盐含量越大,其内部结构变化就越大,土颗粒骨架的破坏程度就越大,因此湿陷性也就越强。
2.天然含水率和塑限。
天然含水率和塑限对湿陷性也有一定影响,比如天然含水率较小时,土体浸水受荷,其结构变化更大,而塑限越大,则含黏量越大,更有利于维护黄土的原生结构,不容易湿陷。
天然孔隙比越大,土体浸水受荷时,土颗粒形成的骨架变形就越大,增长了其湿陷性。
根据西宁地区典型取样点的试验数据分析,湿陷系数随天然含水量的增加而逐步减小,湿陷程度从强烈降低为轻微,一般在14%~16%左右湿陷系数小于0.015,湿陷消失。
即天然含水量接近或大于塑限含水量时,湿陷性消失。
3.饱和度。
随着饱和度的增大,同一结构的黄土湿陷性降低而压缩变形增加。
2)湿陷变形随着饱和度的增大而减小,压力值在200 kPa一400 kPa范围内时,土体湿陷变形的能力较大,在实际工程中应尽量避开这一压力段,避免建筑物因黄土湿陷产生过大的沉降或不均匀沉降。
4.天然孔隙比。
湿陷系数随天然孔隙比的增加而逐步增加,减小而减小,湿陷程度随之变化。
根据典型取样点的试验数据分析(图4),一般在天然孔隙比小于O.85左右时,湿陷系数小于0.015,湿陷消失;天然孔隙比在0.90~1.00时,湿陷系数0.015~0.04,湿陷性轻微一中等;天然孔隙比大于1.00时,湿陷系数大于0.050,湿陷性中等一强烈。
5.深度。
湿陷系数随深度加深,逐步减小,湿陷程度从强烈降低为轻微。
黄土状土层的湿陷起始压力随深度变化明显,一般随深度加深逐渐加大,变化规律4.0~5.0m深度内,湿陷起始压力小于100kPa。
大于4.0~5.0m深度,湿陷起始压力大于100kPa。
6.地貌位置及成因。
湿陷强度在平面上受控于其所处的地貌位置及成因,一般河谷高阶地上的以弱湿陷为主,低阶地以中等湿陷为主,洪积裙及黄土丘陵边坡地带以强湿陷为主;在垂向上湿陷强度随深度的增加而减弱,呈现不规则的递减趋势。
五、湿陷性黄土带来的问题(隧道的角度)湿陷性黄土具有多裂隙性、崩解性和湿陷性等工程特性,黄土垂直节理发育,垂直方向渗透性强,地表水很快渗透至地下,使深部黄土处于饱水状态,其原有结构完全丧失,从而使强度和承载力降低,当隧道开挖至饱水黄土层时,围岩随即因失去支撑而失稳,黄土彼此在水平方向的连接力较弱。
在干燥时,黄土的强度较高,衬砌受力较小;遇水后颗粒黏结力削弱,黄土强度随之降低,此时极易引起衬砌受力不均匀。
当隧道跨度较大,且遇黄土饱和时,或隧道埋深较浅,也可坍塌到地表。
黄土的这种湿陷变形具有突变性、非连续性和不可逆性,极易导致隧道基础沉降、衬砌开裂等,对隧道产生严重危害。
施工中极易发生大变形甚至塌方、冒顶等事故,洞外地表沉降及洞内拱顶下沉难以控制。
在大断面湿陷性黄土隧道施工中,经常发生围岩失稳、大段落大变形现象,结果是变形侵入二次衬砌限界需返工处理,在处理过程中安全隐患大,造成大量的成本流失。
六、隧道施工方案的原则事先进行地表预加固和超前支护,使隧道自开挖成临空至支护发生作用这段的时间围岩能自承重;开挖中对围岩的扰动控制至最低限度内,维护围岩的自稳能力;开挖后及时进行支护,尽快使围岩达到稳定。
在黄土隧道施工过程中,必须严格遵循“早预报、管超前、预注浆、短进尺、少扰动、强支护、快封闭、勤量测、早成环”的原则,稳扎稳打,安全施工。
并在各工序施工中始终强调“快速和干燥”这一核心思想,及时抑制黄土围岩的持续变形,杜绝因施工造成的安全隐患。
七、湿陷性黄土隧道处理措施1.洞口防护加固:由于黄土浸水后易产生湿陷性,因而在该段隧道施工前,搞好洞口黄土地段的防、排水及加固工作尤为重要。
2.开挖工序:①掌子面开挖后稳定性差,应采用合理的的方法进行洞身施工。
(超短台阶、上台阶预留核心土、弧形开挖等,以及后文的已建隧道采用的一些方法)②由于中槽边墙比较单薄,所以边墙落底不宜距离掌子面太远,应在保证相互不干扰施工的情况下紧随掌子面进行(左右两边错位进行以防止因两侧同时落底造成掉拱),以防止因边墙土体的塑性变形造成掉块或坍塌导致掉拱。
③开挖进尺应控制在0.5一1.0 m之间,缩短循环周期时间。
④根据洞身设计断面尺寸选择与之匹配的长臂型挖机,并根据需要调整刀片的角度,以保证开挖速度及开挖轮廓线的准确,尽量缩短人工修凿时间,从而缩短围岩的暴露时间。
3.支护工序:开挖后及时进行初期支护,及早封闭成环。
提高围岩的承载能力。
①为了缩短围岩的暴露时间,应先施作网喷混凝土(因未施作锚杆,可预先在围岩中打入一定数量的短钢筋用来挂钢筋网),以便在地下水未沁至围岩表面前及时封闭围岩,防止围岩裂隙水渗出后造成掉块或崩塌。
随之架立钢架、喷混凝土至设计厚度。
最后施作锚杆。
②提高钢架加工的精度,尽量缩短钢架在洞内架立时的焊接作业时间,从而缩短洞内安装作业时间。
③开挖拱脚处时应预留约30 cm的土台,在架立钢架时再用人工凿至设计标高,以保证钢架底脚落在稳固的地基上。
钢架架立时应根据实际进尺在底脚设置一块长木板(5.0 cm厚)或槽钢以增加底脚的受力面积,以应对黄土的塑性变形。
④所有锚杆孔应采用干钻(煤电钻)成孔,尽量避免因施工用水而浸泡围岩。
在钢架的拱脚和两边墙脚处应增设一定数量的锁脚锚杆,以增加钢架底脚处的稳固性。
⑤由于砂浆锚杆和中空注浆锚杆存在一个浆液凝固时间问题,锚杆施作后难以在短时间内发挥锚固作用,洞内系统锚杆应采用速效型锚杆(如钢筋树脂药包锚杆),可以在较短的时间内有效地抑制黄土围岩的持续性变形。
4.二次衬砌:①由于黄土的塑性变形特点,洞身开挖后的围岩内敛性很强,所以在保证掌子面开挖及支护作业面的情况下应尽早修筑仰拱衬砌,抵抗围岩的进一步变形,必要时应先修筑仰拱。
②尽早修筑二次衬砌以抑制围岩的后续变形,以不影响作业面施工为宜,保证衬砌紧跟。
5.围岩监控量测:由于黄土的塑性变形较大,变形周期较长,监控量测就显得更为重要。
加强超前地质预报和围岩监控最测工作,为正确采用、修改相应的开挖和支护参数提供依据,以确保施工安全和工程质量。
超前预报包括:洞内掌子面地质索描和地面地形地貌踏勘贯通以及超前物探(地质雷达和红外探水)贯通,必要时增加超前水平钻孔。
为隧道开挖提供地质资料。
另外需要对支护进行监控量测。
监控量测主要包括以下几个项目:洞口及浅埋地段的地面沉降观测、拱顶下沉量测、周边收敛量测、仰拱隆起量测和开挖断面的地质素描。
黄土隧道的收敛量测项目,除与一般软弱围岩相同的地方外,还要针对柔性支护的几个薄弱点(即钢支撑的接头位置)进行布线监控。
6.隧道基底的处理(1)垫层法。
换填深度一般不大于8 In,可置换部份湿陷性土层,可扩散附加应力,减小沉降量,提高地基土的承载能力。
(2)重锤夯实法。
处理深度可达10—15 m,不同处理厚度采用不同的夯击能量,在有效加固范围内均可消除湿陷性,改善压缩性。
(3)灰土(水泥)挤密法。
处理深度可达12—20 m,在挤密深度范围内均可消除湿陷性,提高土层密实度,形成桩土复合地基。
(4)桩基础法。
建筑物当采用其它地基处理方法不能满足要求时,采取此法效果良好,但费用较高。
其他还有高压旋喷注浆、水泥搅拌桩等方法。
7.水的处理:(重点,关键)妥善处理好渗入洞内的地下水和各种施工用水是湿陷性黄土隧道施工得以顺利进行的关键环节。