浅谈地基处理毕业论文

湿陷性黄土地基处理研究

黄土湿陷性对人类工程活动危害很大，常使建筑物、渠道、库岸、道路护坡造成破坏。以下是我收集整理的湿陷性黄土地基处理研究论文，和大家一起分享。

摘要： 通过梳理湿陷性黄土成因及各地基处理方法的适用范围、优缺点，结合黄韩侯铁路房屋湿陷性黄土地基处理方案的工程实例，以技术经济分析方式，得出了湿陷性黄土地区铁路房屋地基处理的一般方法，对湿陷性黄土地区铁路房屋的修建具有很好的借鉴作用。

关键词 ： 湿陷性黄土;铁路房屋;地基处理垫层法;挤密法

湿陷性黄土是一种特殊性质的土，具有在自重或外部荷重下或二者共同作用下，受水浸湿后结构迅速破坏发生突然下沉的性质.它在中国分布广泛，主要集中在山西、陕西、甘肃大部分地区以及河南西部.此外，新疆、山东、辽宁、宁夏、青海、河北及内蒙古的部分地区也有分布，但不连续.

铁路房屋是铁路生产、运营的核心，发挥着指挥、调度、监控、服务等作用，对整个铁路的安全运营起着十分重要的作用，是整体铁路系统中不可缺少的一部分.鉴于湿陷性黄土的危害性和铁路房屋的重要性，在湿陷性黄土地区的铁路站房建设，必须采取处理措施，以保证站房结构的安全.

由于国内对铁路房屋湿陷性处理措施的专项研究和实例介绍不多，本文特从理论与实践相结合的角度对此问题展开论述.

1 黄土的湿陷机理及防止措施

黄土的湿陷性机理

黄土的结构特点和胶结物质的水溶特性决定了黄土湿陷的机理[1].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，在附加压力或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.造成黄土湿陷的原因可总结为：

(1)黄土的力学性质从内部改变了黄土在浸水及外部荷载因素下，使剪应力超过抗剪强度，从而发生湿陷.

(2)黄土内部受浸水湿化作用下，使土壤自身摩擦力降低，外部扰动作用诱发湿陷.

(3)黄土内部结构发生崩解，使黄土颗粒间胶结强度弱化，颗粒间相对迁移，并伴随小颗粒进入大间隙.同时由于颗粒间胶结被水溶解，在外部扰动作用下强度已不堪平衡，造成土质结构损坏.

湿陷性黄土的防止措施

黄土湿陷性对人类工程活动危害很大，常使建筑物、渠道、库岸、道路护坡造成破坏.笔者认为，改变湿陷性黄土的结构特性是防止黄土湿陷性的核心，而防止或减小建筑物地基浸水湿陷则是防止黄土湿陷性的关键点.

防止湿陷性黄土地基湿陷的综合措施主要有地基处理、防水措施和结构措施三种.其中地基处理措施主要用于改善土的物理力学性质，减小或消除地基的湿陷变形;防水措施主要用于防止或减少地基受水浸湿;结构措施主要用于减小或调整建筑物的不均匀沉降，或使上部结构适应地基的变形[2].三种措施作用、功能、侧重点各不相同，在实践中要采取以地基处理为主的综合措施，标本兼治，突出重点，消除隐患.

防止黄土湿陷性的地基处理措施主要有以下几种：

(1)垫层法：包括土垫层和灰土垫层，是将基底以下湿陷性土层部分或者全部挖除，用2:8或3:7灰土局部或整片进行换填并分层夯实，适用于消除基底以下 1～3m的湿陷性黄土.具有施工简易、快捷、造价低的优点，但这种措施处理的黄土厚度有限，不适用于较厚的湿陷性黄土地层，还需做好防水，地面水及管道漏水仍可能渗入土层引起不均匀沉降.

(2)强夯法：是反复将夯锤(10～60t)提到一定高度(10～40m)使其自由落下，给地基以冲击和振动能量，从而提高地基承载力、降低其压缩性，改善地基性能.该法设备简单、工期短、节省劳力材料、造价低廉.处理深度一般在3～7m，对非自重湿陷性黄土效果明显.它要求场地有足够空间，对土壤含水量要求高，且施工造成的震动大，对周围建筑有影响，不适宜在城区使用，施工前试验和完工后检验时间长(30d).

(3)挤密法：是用灰土或土层夯实的桩体，形成增强体，与挤密的桩间土一起组成复合地基，共同承受基础的上部荷载.成孔挤密主要有沉管、冲击、夯扩、爆扩等方法，适用于厚度在3～15m的湿陷性黄土，由于桩体和桩间土的双效作用使得挤密法地基处理的整体效果好，不但消除或部分消除了黄土的湿陷性，还提高了地基土的承载力、增强了其水稳性.

(4)预浸水法：宜用于处理厚度大于10m，自重湿陷量的计算值不小于 500mm的场地.浸水结束后，地面6m以下湿陷性可全部消除，地面6m以内湿陷性也可大幅度减小，但该法耗时太长，往往影响工期，需水量也大，缺水地区不适用.浸水使场地周围地表下沉开裂，容易影响附近建筑物的安全，所以规定至既有建筑物的距离不小于50m，而且一般在浸水结束后，还需进行补充勘察工作，重新评定地基土的湿陷性，并采用垫层或其他方法处理上部湿陷性黄土层，无形中增加了成本、延长了工期.

当以上地基处理措施都不能满足设计要求时，可采用桩基础来消除黄土的湿陷性，此法安全可靠，但是投资费用较大.

2 工程实例

铁路车站站房综合楼

黄韩侯铁路新建白水、澄城、合阳北站站房在陕西省渭南市境内，位于陇东—陕北—晋西的湿陷性黄土带上，此地区自重性黄土分布广泛，厚度一般大于10m，地基湿陷等级一般为3～4级，湿陷性较敏感.经现场钻孔检测，三站均为4级自重性湿陷性黄土，与《湿陷性黄土地区建筑规范(GB 50025-2004)》判定一致.以澄城站站房施工场地为例，土层从上至下分布为：

(1)人工填土：厚约.

(2)黏质黄土：厚约，黄褐色，成份以黏粒为主，黏性一般，土质均匀，土体结构疏松，可见针状孔隙及虫孔，含少量钙丝及钙质结核，岩芯呈散块状及短柱状，其中：～含大量钙丝，～含大量钙质结核，具IV级自重湿陷性.fak=150kPa.(3)砂质黄土: 厚约，棕褐色，成份以黏粒为主，黏性一般，土质均匀，土体结构较紧密，可见少量针状孔隙，硬塑，岩芯呈短柱状，具IV级自重湿陷性.fak=150kPa.

经现场探孔检测，白水站和合阳北站站房与澄城站房一样，均为IV级自重湿陷性黄土，且厚度较大.站房为300人小型铁路车站站房，房屋结构采用全现浇钢筋混凝土结构，主体1层，局部2层，建筑高度12m，建筑面积2500m2，设计使用年限为50年，房屋基础采用钢筋混凝土独立基础，地基基础设计等级为丙级.

设计要求处理后复合地基承载力特征值不小于180kpa，桩间土平均挤密系数不小于.

根据现场情况、房屋结构及国家有关规范的要求综合分析测算，对三站站房地基采用灰土挤密桩的方式进行处理.灰土挤密桩材料按2：8配合比，桩径400mm，桩长度为10m，梅花状布桩，桩距900mm.施工完毕后，经检测三站站房复合地基承载力特征值为225kPa，桩间土平均挤密系数大于，地基承载力提升明显，满足设计要求。

单层小型砌体房屋

黄韩侯铁路韩城车站待检室及清扫房位于陕西省韩城市韩城火车站内，拟建房屋地质资料如下：

(1)杂填土：由粉质粘土与大量砖瓦碎片组成，结构杂乱，土质不均，厚约1m，Ⅱ级普通土.

(2)黏性黄土：分布于填土底面以下，黄褐色，硬塑—可塑，虫孔及大孔隙发育，具湿陷性，工程场地均有分布，属中等压缩性土.厚约10m，底部为棕红色古土壤层.Ⅱ级普通土.fak=120kpa，具Ⅲ级自重湿陷性.

待检室及清扫房建筑面积，层数1层，层高，结构形式为砖混，设计使用年限为50年，地基基础设计等级为丙级，基础采用柱下墙下条形基础，要求处理后的地基承载力特征值不小于180kpa.

地基处理采用基底以下换填3m厚3:7灰土垫层，每边宽出基础边不小于，垫层分层夯实，压实系数不小于.用换填法处理地基后，压实系数不小于，地基承载力特征值为195kpa，满足设计要求.

多层框架房屋

(3)黄韩侯铁路芝阳站运转综合房屋，建筑面积，二层框架结构，层高.拟建房屋地质资料为：黏性黄土：浅棕黄—黄褐色，厚度大于 20m，土质均匀，夹有钙质网膜及零星姜石，硬塑，Ⅱ普通土，fak=150kpa，属自重型湿陷性黄土，湿陷等级Ⅳ级，湿陷土层厚度约25～35m.地表水不发育.钻孔深度未见地下水，土壤冻结深度37cm，要求地基处理后复合地基承载力特征值不小于180kpa.

拟采用3：7灰土挤密桩进行地基处理，桩长6m，桩径450mm，等边三角形布桩，桩距1000mm.但由于现场施工场地不能满足灰土挤密桩处理宽度的要求，经计算，将地基处理方案修改为3:7灰土换填处理地基，处理厚度为基底下3m，宽出基础边缘各2m，灰土压实系数不小于.

现场施工完毕后，经检测，地基承载力特征值大于180kpa，满足设计要求.

工程造价分析

从上表可以看出，对铁路房屋的重要建筑如火车站站房由于其重要性宜采用灰土挤密桩进行地基处理以保证其结构的安全性，其他房屋宜采用换填灰土垫层的方法对地基进行处理，相较挤密法既能有效节省工期、又能显著降低造价，可作为铁路一般房屋处理湿陷性黄土的首选方法.

3 结语

(1)本文以陕西黄韩侯铁路房屋湿陷性黄土地基处理为例，针对房屋所处的现场情况和地质条件，论述了采取的垫层法和挤密法的房屋地基处理方案，并进行了经济技术分析，得出了铁路站房适用灰土挤密法、一般房屋适用垫层法进行湿陷性黄土地理处理结论.

(2)目前对湿陷性黄土的研究成果主要集中在地方民建方面，铁路方面主要集中在对路基的'处理方面[3，4]，对铁路房屋的研究极少、类型也单一[5].由于铁路房屋的特殊性，下一步应加强湿陷性黄土地区铁路房屋地区地基处理方法的探索和研究，尤其是地方民建较少使用的其他技术(如DDC桩、钻孔灌注桩、震动碎石桩等)，注意案例的收集和数据的积累，以推动湿陷性黄土地基处理技术的发展.

(3)在湿陷性黄土地基处理时，要根据《湿陷性黄土地区建筑规范》(GB50025)、《建筑地基处理技术规范》(JGJ79)的要求，结合所建建筑物的特点、地质条件、要求的地基承载力、施工难易程度、节省投资等方面，进行技术经济分析，选择最合适的房屋地基处理方案，避免资源的浪费.

(4)灰土挤密桩的施工机械属大型施工机械，由于成本原因，现在使用的机械都较为陈旧，因此要研究一套切实可行的安全控制方法和安全操作规程，确保施工安全.

(5)湿陷性黄土房屋地基经过地基处理后湿陷性消除或降低，能达到建筑物荷载的要求，但是我们在实践中还应该采取结构(如考虑框架结构，结构内外设置变形缝等)、防水(如扩大站房外散水的宽度、增加防水卷材等)等措施，继续结构、防水、维护这方面的研究和探索，在实践中不断探索防止湿陷性黄土的方法，防止地基湿陷对建筑物的危害.

参考文献：

(1)张晓宇.湿陷性黄土地区建筑的地基处理措施[J].山西建筑，2014(3)：76.

(2)GB 50025-2004，湿陷性黄土地区建筑规范[S].79.

(3)摇裕春，李安洪，罗照新，孙莺.郑西客专湿陷性黄土地基处理技术研究[J].铁道工程学报，2013(9)：15—19.

(4)赵如意.黄韩侯铁路湿陷性黄土地基处理措施研究与设计[J].科技创新导报，2013(5)：113.

(5)袁二丽.湿陷性黄土地段房屋地基处理方案及造价分析[J].铁路工程造价管理，2013(3)：8-10.

各类工程的勘察基本要求 房屋建筑和构筑物 房屋建筑和构筑物(以下简称建筑物)的岩土工程勘察，应在搜集建筑物上部荷载、功能特点、结构类型、基础形式、埋置深度和变形限制等方面资料的基础上进行。其主要工作内容应符合下列规定： 1 查明场地和地基的稳定性、地层结构、持力层和下卧层的工程特性、土的应力历史和地下水条件以及不良地质作用等； 2 提供满足设计、施工所需的岩土参数，确定地基承载力，预测地基变形性状； 3 提出地基基础、基坑支护、工程降水和地基处理设计与施工方案的建议； 4 提出对建筑物有影响的不良地质作用的防治方案建议； 5 对于抗震设防烈度等于或大于6 度的场地，进行场地与地基的地震效应评价。 建筑物的岩土工程勘察宜分阶段进行，可行性研究勘察应符合选择场址方案的要求；初步勘察应符合初步设计的要求；详细勘察应符合施工图设计的要求；场地条件复杂或有特殊要求的工程，宜进行施工勘察。 场地较小且无特殊要求的工程可合并勘察阶段。当建筑物平面布置已经确定，且场地或其附近已有岩土工程资料时，可根据实际情况，直接进行详细勘察。 可行性研究勘察，应对拟建场地的稳定性和适宜性做出评价，并应符合下列要求： 1 搜集区域地质、地形地貌、地震、矿产、当地的工程地质、岩土工程和建筑经验等资料； 2 在充分搜集和分析已有资料的基础上，通过踏勘了解场地的地层、构造、岩性、不良地质作用和地下水等工程地质条件； 3 当拟建场地工程地质条件复杂，已有资料不能满足要求时，应根据具体情况进行工程地质测绘和必要的勘探工作； 4 当有两个或两个以上拟选场地时，应进行比选分析。 初步勘察应对场地内拟建建筑地段的稳定性做出评价，并进行下列主要工作： 1 搜集拟建工程的有关文件、工程地质和岩土工程资料以及工程场地范围的地形图； 2 初步查明地质构造、地层结构、岩土工程特性、地下水埋藏条件； 3 查明场地不良地质作用的成因、分布、规模、发展趋势，并对场地的稳定性做出评价； 4 对抗震设防烈度等于或大于6 度的场地，应对场地和地基的地震效应做出初步评价； 5 季节性冻土地区，应调查场地土的标准冻结深度； 6 初步判定水和土对建筑材料的腐蚀性； 7 高层建筑初步勘察时，应对可能采取的地基基础类型、基坑开挖与支护、工程降水方案进行初步分析评价。 初步勘察的勘探工作应符合下列要求： 1 勘探线应垂直地貌单元、地质构造和地层界线布置； 2 每个地貌单元均应布置勘探点，在地貌单元交接部位和地层变化较大的地段，勘探点应予加密； 3 在地形平坦地区，可按网格布置勘探点； 4 对岩质地基，勘探线和勘探点的布置，勘探孔的深度，应根据地质构造、岩体特性、风化情况等，按地方标准或当地经验确定；对土质地基，应符合本节第条～第 条的规定。 初步勘察勘探线、勘探点间距可按表 确定，局部异常地段应予加密。 初步勘察勘探孔的深度可按表 确定。 当遇下列情形之一时，应适当增减勘探孔深度： 1 当勘探孔的地面标高与预计整平地面标高相差较大时，应按其差值调整勘探孔深度； 2 在预定深度内遇基岩时，除控制性勘探孔仍应钻入基岩适当深度外，其他勘探孔达到确认的基岩后即可终止钻进； 3 在预定深度内有厚度较大，且分布均匀的坚实土层(如碎石土、密实砂、老沉积土等)时，除控制性勘探孔应达到规定深度外，一般性勘探孔的深度可适当减小； 4 当预定深度内有软弱土层时，勘探孔深度应适当增加，部分控制性勘探孔应穿透软弱土层或达到预计控制深度； 5 对重型工业建筑应根据结构特点和荷载条件适当增加勘探孔深度。 初步勘察采取土试样和进行原位测试应符合下列要求： 1 采取土试样和进行原位测试的勘探点应结合地貌单元、地层结构和土的工程性质布置，其数量可占勘探点总数的1/4～1/2； 2 采取土试样的数量和孔内原位测试的竖向间距，应按地层特点和土的均匀程度确定；每层土均应采取土试样或进行原位测试，其数量不宜少于6 个。 初步勘察应进行下列水文地质工作： 1 调查含水层的埋藏条件，地下水类型、补给排泄条件，各层地下水位，调查其变化幅度，必要时应设置长期观测孔，监测水位变化； 2 当需绘制地下水等水位线图时，应根据地下水的埋藏条件和层位，统一量测地下水位； 3 当地下水可能浸湿基础时，应采取水试样进行腐蚀性评价。 详细勘察应按单体建筑物或建筑群提出详细的岩土工程资料和设计、施工所需的岩土参数；对建筑地基做出岩土工程评价，并对地基类型、基础形式、地基处理、基坑支护、工程降水和不良地质作用的防治等提出建议。主要应进行下列工作： 1 搜集附有坐标和地形的建筑总平面图，场区的地面整平标高，建筑物的性质、规模、荷载、结构特点、基础形式、埋置深度、地基允许变形等资料； 2 查明不良地质作用的类型、成因、分布范围、发展趋势和危害程度，提出整治方案的建议； 3 查明建筑范围内岩土层的类型、深度、分布、工程特性、分析和评价地基的稳定性、均匀性和承载力； 4 对需进行沉降计算的建筑物，提供地基变形计算参数，预测建筑物的变形特征； 5 查明埋藏的河道、沟浜、墓穴、防空洞、孤石等对工程不利的埋藏物； 6 查明地下水的埋藏条件，提供地下水位及其变化幅度； 7 在季节性冻土地区，提供场地土的标准冻结深度； 8 判定水和土对建筑材料的腐蚀性。 对抗震设防烈度等于或大于6 度的场地，勘察工作应按本规范第 节执行；当建筑物采用桩基础时，应按本规范第 节执行；当需进行基坑开挖、支护和降水设计时，应按本规范第 节执行。 工程需要时，详细勘察应论证地基土和地下水在建筑施工和使用期间可能产生的变化及其对工程和环境的影响，提出防治方案、防水设计水位和抗浮设计水位的建议。 详细勘察勘探点布置和勘探孔深度，应根据建筑物特性和岩土工程条件确定。对岩质地基，应根据地质构造、岩体特性、风化情况等，结合建筑物对地基的要求，按地方标准或当地经验确定；对土质地基，应符合本节第 条～第条的规定。 详细勘察勘探点的间距可按表 确定。 详细勘察的勘探点布置，应符合下列规定： 1 勘探点宜按建筑物周边线和角点布置，对无特殊要求的其他建筑物可按建筑物或建筑群的范围布置； 2 同一建筑范围内的主要受力层或有影响的下卧层起伏较大时，应加密勘探点，查明其变化； 3 重大设备基础应单独布置勘探点，重大的动力机器基础和高耸构筑物，勘探点不宜少于3 个； 4 勘探手段宜采用钻探与触探相配合，在复杂地质条件、湿陷性土、膨胀岩土、风化岩和残积土地区、宜布置适量探井。 详细勘察的单栋高层建筑勘探点的布置，应满足对地基均匀性评价的要求，且不应少于4 个；对密集的高层建筑群，勘探点可适当减少，但每栋建筑物至少应有1 个控制性勘探点。 详细勘察的勘探深度自基础底面算起，应符合下列规定： 1 勘探孔深度应能控制地基主要受力层，当基础底面宽度不大于5m 时，勘探孔的深度对条形基础不应小于基础底面宽度的3 倍，对单独柱基不应小于 倍，且不应小于5m；2 对高层建筑和需作变形计算的地基，控制性勘探孔的深度应超过地基变形计算深度；高层建筑的一般性勘探孔应达到基底下～ 倍的基础宽度，并深入稳定分布的地层； 3 对仅有地下室的建筑或高层建筑的裙房，当不能满足抗浮设计要求，需设置抗浮桩或锚杆时，勘探孔深度应满足抗拔承载力评价的要求； 4 当有大面积地面堆载或软弱下卧层时，应适当加深控制性勘探孔的深度； 5 在上述规定深度内当遇基岩或厚层碎石土等稳定地层时，勘探孔深度应根据情况进行调整。 详细勘察的勘探孔深度，除应符合 条的要求外，尚应符合下列规定： 1 地基变形计算深度，对中、低压缩性土可取附加压力等于上覆土层有效自重压力20%的深度；对于高压缩性土层可取附加压力等于上覆土层有效自重压力10%的深度； 2 建筑总平面内的裙房或仅有地下室部分(或当基底附加压力p0≤0 时)的控制性勘探孔的深度可适当减小，但应深入稳定分布地层，且根据荷载和土质条件不宜少于基底下～ 倍基础宽度； 3 当需进行地基整体稳定性验算时，控制性勘探孔深度应根据具体条件满足验算要求； 4 当需确定场地抗震类别而邻近无可靠的覆盖层厚度资料时，应布置波速测试孔，其深度应满足确定覆盖层厚度的要求； 5 大型设备基础勘探孔深度不宜小于基础底面宽度的2 倍； 6 当需进行地基处理时，勘探孔的深度应满足地基处理设计与施工要求；当采用桩基时，勘探孔的深度应满足本规范第 节的要求。 详细勘察采取土试样和进行原位测试应符合下列要求： 1 采取土试样和进行原位测试的勘探点数量，应根据地层结构、地基土的均匀性和设计要求确定，对地基基础设计等级为甲级的建筑物每栋不应少于3 个； 2 每个场地每一主要土层的原状土试样或原位测试数据不应少于6 件(组)； 3 在地基主要受力层内，对厚度大于 的夹层或透镜体，应采取土试样或进行原位测试； 4 当土层性质不均匀时，应增加取土数量或原位测试工作量。 基坑或基槽开挖后，岩土条件与勘察资料不符或发现必须查明的异常情况时，应进行施工勘察；在工程施工或使用期间，当地基土、边坡体、地下水等发生未曾估计到的变化时，应进行监测，并对工程和环境的影响进行分析评价。 室内土工试验应符合本规范第11 章的规定，为基坑工程设计进行的土的抗剪强度试验，应满足本规范第 条的规定。 地基变形计算应按现行国家标准《建筑地基基础设计规范》(GB50007)或其他有关标准的规定执行。 地基承载力应结合地区经验按有关标准综合确定。有不良地质作用的场地，建在坡上或坡顶的建筑物，以及基础侧旁开挖的建筑物，应评价其稳定性。