浅谈长短增湿孔在场地土增湿作业中的应用

马晖

（兰州乾川投资有限公司 甘肃永登 730314）

近几年，伴随我国社会经济的快速发展，高速铁路和高速公路也得到了建设。但是从实际施工情况来看，我国干旱半干旱黄土地区的铁路、公路建设存在比较严重的病害问题，这些病害问题的出现严重制约了我国社会经济的发展和人们的财产安全。在这类地区经常出现的公路、铁路施工问题是黄土湿陷。在对黄土湿陷问题的重视下人们对黄土实现问题提出了一系列的研究办法，其中，前期的研究集中在黄土高原西部黄土分布特点、工程地质特点、湿陷地质灾害特点内容，还有一些学者将测量工作限定在对黄土饱和问题的研究，研究的重点是地基的沉降问题，但是在具体施工过程中，黄土在增湿的时候会出现强度不够和变形问题。想要解决黄土湿陷性问题需要着重解决场地增湿。

1 工程概述

本文所研究的案例为兰州新区东南片区某地块，该地区的地质条件如下所示：勘察揭露最大深度55.9m，根据钻孔揭露，在勘察深度范围内地层主要为：①层新近堆积黄土；②层黄土状粉土；②1层粉砂；③层粉砂；③1层黄土状粉土；④层黄土状粉土；④1层粉砂；④2层粉砂；④3层砾砂；⑤层泥岩组成。

2 黄土的湿陷因素分析

2.1 原状黄土力学特点

经过分析发现构成原状黄土颗粒的主要成份是由单个粉粒或者粘胶微细碎屑组成的集粒，除此之外还包含了一系列少量的片状颗粒。黄土中的孔隙包含根洞、虫孔、裂隙等。骨架颗粒在彼此的支架作用下构成中孔隙和粘粒之间的孔隙，这些孔隙存在于土体中起到骨架支撑作用。

2.2 黄土湿陷性因素

按照黄土湿陷性结构理论的要求，是因为黄土的结构特点来使得黄土在力学荷载和水荷载的作用下出现变形和溃散，颗粒之间发生新的配位和排列，出现湿陷变形。在黄土骨架颗粒连接形式为非架空镶嵌排列顺序的时候颗粒之间的连接强度和连接刚度达到了一种协调的状态，骨架结构稳定，在荷载的作用下只出现了压密变形，没有出现湿陷变形，没有构成湿陷性黄土。在经过试验研究之后土样浸水湿陷之后集粒粘结物会出现软化和溶解现象，最终使得颗粒之间的连接性被破坏，削弱了颗粒的强度，让黄土颗粒变得分散，在剪应力的作用下滑落到土体的孔隙内出现湿陷。

3 增湿效应对整个工程建设的影响分析

3.1 增湿效应的内涵

在土中含水量增加之后会引起整个地区的湿陷性变化，这种变化就被称作是增湿过程，增湿过程中对黄土湿陷性的影响就被人们称作是增湿效应。不仅如此，在具体施工过程中增湿效应有时候还和黄土的湿陷类型存在关联，在土壤饱和自重压力低于湿陷起始压力的时候可以定为非自重湿陷性黄土，在土壤的饱和自重压力超过湿陷刚开始压力的时候可以定义为自重湿陷性黄土。

3.2 增湿效应对整个工程建设的影响

受气候、降雨、岩土条件、地形特点等因素的影响，大面积的地表水和局部的地表水会渗透，由此对增湿效应的进程产生深刻的影响，让黄土湿陷效果消失或者弱化。对已经建设完成的建构物，在增湿的过程中会出现地基的不均匀变形，在局部出现湿陷的时候会形成饱和黄土和湿陷黄土同时存在的现象。

4 长短增湿孔的布置问题

增湿方案采用长短增湿孔交替布置，此种方法需要解决的问题包含以下几种：

①注水孔间距以及孔间距与扩散面积深度问题。长短增湿孔湿水的传递路径是以注水孔为中心水以放射状，按照竖向的方式均匀的向下扩散，在扩散到过程中短孔的底部会被长孔包围，水流会均匀的向下方传递。能够呈现出这样的状态说明注水孔之间的间隔距离较小，注水均匀性良好，注水的时间比较短暂。但是需要注意的是，从实际操作上来看，孔间距越小注水孔数量越多，施工工作量大成本较大。由于场地土为新近大厚度湿陷性场地，注水量较大会造成地面塌陷，增加地基土中的渗水通道。从这点来说应尽量减少注水孔的数量使得增湿效果和成本达到最优结合。②注水时间与注水孔间距的关联问题。③渗透均匀性问题。渗透均匀性和渗透水量、水流的流动速度、孔隙中的填料质量存在密切的关联。在一般情况下，水流的流动速度越快就会加重整个土层堵塞现象的发生，最终使得注入的水量无法把控。为了能够解决水流速度的问题需要合理优化孔隙中的填料比例。在经过一系列的试验分析之后将孔隙内部的灌注的砂石粒径大小比例确定为2：8或4：6。考虑到水资源的蒸发问题，按计算注水量再增加8%的方式进行注水处理.注水前在注水管道中间设置水表，记录每单元格的注水时间和注水量，注水应有专人值班，以保证注水的压力并及时补水，注水时保持水面高出孔口20～30cm，每间隔2-4h围堰内加注水一次。保证静水面高度高出孔口20cm，注水时间保证在3-5d，注水完毕后保证15d的消散期。

5 结束语

综上所述，黄土湿陷性的影响因素有很多种，文章以兰州新区东南片区某地块为研究对象，在分析黄土湿陷影响因素的基础上，确定长短增湿孔交替布置的增湿方案，在具体设计的过程中着重解决了注水孔间距以及孔间距与扩散面积深度问题、注水时间与注水孔间距的关联问题、渗透均匀性问题，旨在能够问题的解决提供重要支持。在湿陷性黄土地区进行建设的时候要严格按照有关程序办事，根据湿陷性黄土的特点和工程建设要求，立足于消除湿陷变形的目的，以地基处理为综合措施，采取恰当的方式来防止地基湿陷。经过实验研究证明地区土层平均含水率均能达到15%以上，增湿效果均匀，现场未造成大面积塌陷，经过后期沉管挤密桩处理，地基承载力满足设计要求。