浅议湿陷性黄土地区桥涵设计

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1、浅议湿陷性黄土地区桥涵设计摘要：由于黄土地基具有湿陷的特点，在进行桥涵结构建设时会遭受湿陷带来的危害。因此，在湿陷性黄土地区进行桥涵设计时，不仅要考虑通常的设计规范，而且还应针对黄土的湿陷特点釆取措施进行处理，笔者结合多年的设计经验，对湿陷性黄土地区的桥涵设计进行了分析，希望对读者有一定的借鉴参考作用。关键词：湿陷性黄土地区桥涵设计黄土地基天然黄土在水的浸湿作用下，其本身受到的自重应力或者附加应力会使土本身的结构发生破坏，随即产生明显的湿陷变形。在水的浸湿作用下，黄土在应力作用下产生湿陷变形，根据

2、所受到的原始应力条件的不同，可分为自重湿陷性土（仅在自重应力作用下）和非自重湿陷性土（在自重应力和附加压力共同作用下）。普通存在的是非湿陷性黄土，对工程建筑的意义较大。1黄土湿陷变形机理目前研究普遍认为的较合理的黄土湿陷变形机理为：黄土在雨水浸湿时，其本身的胶结物质在经过一系列的物理或化学反应后，会产生变化，这种变化会导致黄土在浸湿之后土体强度大幅减小，这是黄土产生湿陷的原因，黄土产生湿陷还应具备另一个条件，黄土中存在的空隙大小应大于周围颗粒的大小，这是种架空结构。黄土的湿陷特点会使建设于其上的桥

3、涵结构物带来一定程度的危害，如大变形下沉、不均匀沉降引起的倾斜以及拆裂等，这些危害都将影响桥涵结构物的安全使用。因此，桥涵结构在进行设计时，除了遵守相关的设计规范外，还应重点针对黄土湿陷的特点认真考虑措施予以处理。2湿陷性黄土地区桥涵的勘察和桥型方案的选择2.1桥位重点位置的地质勘察①采用专业仪器勘察黄土地层的年代、成因、土质成分、性质、胶结物的组成、黄土湿陷部分的厚度以及湿陷系数等。②勘察了解桥位重点位置处是否存在不良地质现象，包括冲蚀、崩塌、滑坡、陷穴等，并分析这些地质现象产生的原因和对桥涵可

4、能带来的危害，才考虑相应措施予以处理。③勘察了解重点桥位处冲沟的形状、发育程度以及坡度的变化位置，还应了解沟头的变化形状和侵蚀情况，沟岸的稳定程度以及未来可能的变化趋势。④勘察了解重点桥位一定范围内黄土地层的性质、下卧层的岩石形状、地质的构造状况以及地形变化情况。⑤勘察了解湿陷性黄土在重点桥位范围内所处的具体位置，分布的范围大小和形成的原因，并且明确该湿陷性黄土的湿陷类型和湿陷等级。⑥勘察了解重点桥位一定范围内存在的地下水的情况，包括地上水的埋深、深度随时间的变化情况以及发育程度。①收集调查其他建

5、设于湿陷性黄土之上的桥涵结构物的工程经验，包括湿陷造成的桥涵结构的破坏原因和防治黄土湿陷的具体措施。2.2桥型方案的选择对于桥型方案的选择，当黄土冲沟的沟岸稳定性没达到要求时，为了避免桥梁墩台的整体稳定性受到发育中的冲沟的影响，设计桥梁的长度应在符合要求的基础上适当加长，留有一定的余地；在选择桥梁形式时，尽量考虑对不均匀沉降适应性较好的简支梁，并且预留一定的沉降空间，避免需用连续梁和悬臂梁，不得选用拱桥；桥涵涵洞的形式尽量选用钢筋混凝土矩形涵或者盖板涵，并且适当加大预留的涵洞拱度；在布置桥梁的孔径

6、时，墩台的位置应避开陡坎一定距离，并且应给墩台预留足够的襟边，保证安全；不良的地质现象如冲蚀、崩塌和滑坡等都可能对桩周的土体产生剥蚀作用，因此在设计桩基础时，要考虑不良地质的影响，对于被消弱的有效桩长应采取措施给以补足。3湿陷性黄土地基的处理对于湿陷性黄土的危害，除了在构造上采取措施之外，还可从提高地基承载力、降低土层压缩性和减小水的渗透性等方面对地基进行处理，消除地基以下部分或全部的湿陷性黄土，达到改善土层性质的目的。湿陷性黄土地基的处理方法有以下几种：2.1重锤夯实重锤夯实就是根据计算将一定重

7、量的重锤提高到一定的高度后，令其自由下落，通过这种方式的重复夯打，达到密实土层目的，从而改善了土层的物理性质，提高了地基承载力，减小了黄土的湿陷性危害，降低了土的压缩性。这种方法适用于位于地下水位以上的湿陷性黄土层，并且其饱和度应小于0.6,对于厚度为1.5m的湿陷性黄土重锤夯实效果最为显著。通过此种夯实的土层，其计算中的承载力可适当加以提高，但不可超过原有承载力的30%。3.2土垫层或灰土垫层当处理较湿的地基时，可用土垫层法。对于含水量较大的地基，可以先将这部分土层挖出，放在特定的场地晾晒，使土

8、的含水量达到最佳含水量，接着再进行分层压实或夯实。土垫层的干重度一般大于16N/O设置土垫层这种方法可以使基础下一定深度的黄土层湿陷性降低，从而可以减弱黄土层的湿陷变形和渗透性，加强了地基的防水效果，土垫层的设置对其下未经过处理的土层也有一定的防水作用。灰垫层的设置效果比土垫层显著，原理相同。3.3预浸水预浸水是在桥涵结构物修建之前先使湿陷性土层充分浸湿，让其发生湿陷作用，在湿陷作用结束之后在修建桥涵结构物，这种方法效果明显，对地表数米以下的黄土层的湿陷性有很大的减弱作用。3.4其