电力工程湿陷性黄土地基处理技术之灰土地基

席杰

摘要：湿陷性黄土广泛分布于我国东北、西北、华中和华东等地区，其处理效果的好坏直接影响工程质量及寿命。本文主要对电力工程湿陷性黄土处理技术之灰土地基施工技术进行简单研究。

关键词：湿陷性黄土电力工程灰土地基处理技术

中图分类号：TU475+.3文献标识码： A

一、引言

在上覆土层自重应力作用下，或者在自重应力和附加应力共同作用下，因浸水后土的结构破坏而发生显著附加变形的土称为湿陷性土，属于特殊土。

电力工程因其功能特殊、危险性大，尤其是变电站内地下电缆管线数量众多，如湿陷性黄土处理不好极易引起电缆管线在上层土重力作用下下沉，造成电气设备拉路跳闸等严重问题。上图为西北某变电站绝缘地坪下湿陷性黄土下陷，导致电缆埋管下步失去支撑而与上部电气设备脱离连接。因此，电力工程中湿陷性黄土处理显得尤其是重要。

湿陷性黄土地基处理主要取决于湿陷性黄土的特殊性质，湿陷性黄土地基的变形包括压缩和湿陷性两种，当基底压力不超过地基土的容许承载力时，地基的压缩变形很小，大都在其上部结构的容许变形值范围以内，不会影响建筑物的安全和正常使用。湿陷变形是由于地基被水浸湿引起的一种附加变形，往往是局部和突然发生，且不均匀，对建筑物破坏性大，危害严重，因此对湿陷性黄土地区的建筑物不论地基承载力是否达到容许承载力，都应对地基进行处理，前者以消除湿陷为目的，后者以提高承载力为主，同时应消除黄土的湿陷性。

湿陷性黄土的地基处理，在处理深度和处理范围上区分：1）浅处理，即消除建筑物地基的部分湿陷量；2）深基础处理，即消除建筑物地基的全部湿陷量，这种方法包括采用桩基础或深基础穿透全部的湿陷性黄土层。

湿陷性黄土处理技术有重锤表层夯实、土（或灰土）垫层、强夯、深层孔内夯扩、高压注浆固结土（或灰土）挤密桩复合地基、桩基础等多种形式，本文主要介绍灰土垫层地基处理技术及控制要点。

二、正文

（一）灰土垫层地基概述

在湿陷性黄土地基上设置土垫层，在我国是一种传统的地基处理方法，已有近两千年的历史，目前被广泛推广采用。将处理范围内的湿陷黄土挖去，用素土（多用原开挖黄土）或灰土（灰土比一般为3：7或2：8）在最优含水量状态下分层回填（压）实。采用土垫层或灰土垫层处理湿陷性黄土地基，可用于消除基础底面1-3m土层的湿陷性，（目前也有6m以上换填，主要做法是下部用素土换填，分层碾压，上部采用灰土垫层），减少地基的压缩性，提高地基的承载力，降低土的渗透性（或起隔水作用），往往以消除湿陷作为地基处理的目的。另外在灰土挤密桩或深层孔内夯扩法处理湿陷性黄土地基时，往往在上部采用灰土垫层。

（二）处理范围

就其处理范围来说，土垫层分为建筑物基础（独立基础和条形基础）底面下的土（或灰土）垫层和建筑物范围内的整片土（或灰土）垫层两种。在下列情况下宜采用整片灰土垫层：1）地基受水浸湿的可能性较大的建筑；2）湿陷性黄土层厚度较大的自重湿陷性黄土场地，需要全部消除地基的湿陷性采用其他方法较困难时，可与其他方法结合使用（主要起隔水作用），在其他情况下，经技术经济对比认为合理时也可使用。工程实践证明，采用土（灰土）垫层处理湿陷性黄土地基，只要施工质量符合工程要求，一般都能收到良好的效果，在非自重湿陷性黄土地基上尤为突出。但需指出的是，当灰土（或土）垫层质量不符合工程质量要求时，所发生的湿陷事故与未进行地基處理的湿陷性黄土同样严重。

（三）控制要点

在独立基础或条形基础下设置一定宽度的灰土垫层，有利于途中应力的扩散，增强地基的稳定性，阻止基底下土侧向挤出，从而减小或消除地基的湿陷变形。在土层相同的湿陷性黄土场地上所做灰土（或土）垫层载荷试验表明，垫层的宽度超过基础底面宽度太小，地基受水浸湿后不能有效地防止土的侧向挤出，湿陷变形仍然较大。因此，垫层每边超出基础底面的宽度不得小于垫层厚度的一半，其超过宽度按下式计算：

B=b+2ztanθ+c

式中:B为需处理土层底面的宽度,m;b为条形(或矩形)基础短边的宽度，m；z为基础底面至处理土层底面的距离；c为考虑施工机具影响而外设的附加宽度，宜为20cm；θ为地基压力扩散线与垂直线的夹角，宜为22-30度，用素土处理宜取小值，用灰土处理宜取大值。

设置整片灰土（土）垫层是为了消除基础底面以下部分黄土的湿陷性，同时借助于整片灰土（土）垫层的隔水效果，可与防水从室内外渗入地基，保护整个建筑物范围内下部未经处理的湿陷性黄土层不致受水浸湿，所以整片垫层超出外墙基础外缘宽度不应小于其厚度，并不得小于2米。

当仅要求消除基地下处理土层的湿陷性时，宜采用局部和整片的土垫层，当同时要求提交土的承载力或水稳性时，宜采用局部或整片灰土垫层。

垫层质量由压实系数控制，并应符合下列要求：

垫层厚度不大于3米时，其压实系数不得小于0.93

垫层厚度大于3米时，其压实系数不宜小于0.95

灰土（或素土）垫层施工时，先将处理范围内的湿陷性黄土全部挖出，并对底部进行夯实或压实。然后将就地挖出的粘土配成相当于最优含水量的土料，根据选用的碾压（或夯实）机械，按一定厚度分层铺土，分层碾压（或夯实）直到设计标高为止。在大面积的施工范围内，可采取分段开挖，分段碾压（夯实）上下面层应避免竖向接缝，其错距离不应小于0.5 m。在施工缝两侧0.5m范围内，应增加碾压（或夯实）遍数。

土垫层所用土料不得采用有机质含量大于8%的种植土、建筑垃圾和冻土等。灰土的土料应预过筛，其粒径不得大于15mm，石灰宜用熟石灰经过筛后使用，粒径不得大于5mm，且不得夹有未熟化的生石灰块粒。施工时所用的机械一般采用重锤、压路机、羊足碾、蛙式夯机等。其每层铺土厚度以及灰土或土料的含水量，根据选用的施工机械确定。选用的含水量应接近最优含水量，最优含水量一般通过击实试验确定，垫层施工质量检测应在每层表面下2/3厚度处取样，检测土的干密度，取样数量不应小于下列规定：①整片垫层，每100m2每层3处；②矩形（或方形）基础底面下的垫层，每层2处；③条形（包括管道）基础底面下的垫层，每30m每层2处。

三、结束语

灰土地基具有施工简便，造价较低，就地取材，可以节省水泥、砖石材料等优点，目前广泛应用于电力工程湿陷性黄土地基处理。