一种复合加筋黄土地基及其施工方法技术

本发明专利技术公开了一种复合加筋黄土地基及其施工方法，涉及地基处理技术领域，用以解决现有技术中黄土湿陷以及由机车振动引起的黄土地基振陷的问题。复合加筋黄土地基，地基由下至上依次由灰土垫层、复合加筋黄土换填土层、复合土工膜和灰土回填土层组成，复合加筋黄土换填土层中均匀掺入玻璃纤维，复合加筋黄土换填土层中沿水平方向均匀铺设有多层双向土工格栅。本发明专利技术中复合加筋黄土地基及其施工方法将玻璃纤维与双向土工格栅相结合作为复合加筋黄土换填土层加筋材料可以提高地基整体的抗压、抗拉、抗剪强度，最大限度的消除黄土湿陷性并增强地基的抗振性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及地基处理
，更具体的涉及一种复合加筋黄土地基及其施工方法。
技术介绍
我国黄土分布面积达6.4×105km2，主要分布于西北、华北地区，黄土从上之下依次堆积有新近堆积的Q4全新世黄土以及Q3马兰黄土、Q2离石黄土，其中新近堆积的Q4全新世黄土分布于西北黄土高原表层地带，其物理力学性质复杂，处于不稳定、欠固结的状态，具有较强的湿陷性及振陷性；Q3马兰黄土大孔隙、垂直节理发育，结构疏松、有湿陷性或强烈湿陷性；Q3离石黄土土层致密，承载力大，无湿陷性或具有轻微湿陷性。因此在黄土广泛分布地区，高速公路、铁路、桥梁、隧道以及建筑物等在建设设计的过程中都难以避免的会遇到黄土地基湿陷、振陷的问题。这是由于黄土具有独特的结构特征，即黄土颗粒因点式接触所造成的多孔性结构形态，而这种多孔结构是黄土在水、力共同作用下产生湿陷、振陷的首要条件。目前，我国黄土地基换填
多采用灰土垫层黄土来提高黄土地基的地基承载力，灰土可在一定程度改善黄土的水敏性，同时具有一定的胶凝强度，但是其自身承载力相对较低，抗拉强度较低，并且在换填过程中难以做到将全部湿陷性黄土换填，因而当上部建筑物重量过大时，垫层下部黄土受压，灰土承载力不足，抗拉强度较小，易使基础或垫层甚至上部建筑产生开裂和破损。为了防止黄土地基在雨水或机车振动的作用下所产生的稳定性破坏以及不均匀沉降所造成的巨大损失。现今加筋土多采用钢筋等作为地基加筋材料，由于其在减轻地基变形量过大的问题有着明显的效果，因而在地基处理领域中应用广泛，但实际上单纯使用这些带状或网状筋条的加筋材料并不能从根本上改善黄土多孔性的微观结构形态，因此难以有效控制黄土地基的竖向变形，以及彻底消除建(构)筑物黄土地基湿陷、振陷的问题。除此之外不少地区采用竹片、秸秆等作为地基加筋材料，这种加筋材料环保生态，不会影响土壤自身物理化学性能，但是竹片、秸秆自身抗拉强度及韧性相对较低，并且易分解腐蚀，地基易发生开裂，作为加筋材料难以长久维持地基承载力。因此，如何经济合理的在满足地基加固的基础上，并且有效的消除黄土湿陷以及由机车振动引起的黄土地基振陷，成为了本领域技术人员亟待解决的问题。
技术实现思路
本专利技术提供一种复合加筋黄土地基及其施工方法，用以解决现有技术中黄土湿陷以及由机车振动引起的黄土地基振陷的问题。具体的，复合加筋黄土地基，地基由下至上依次由灰土垫层、复合加筋黄土换填土层、复合土工膜和灰土回填土层组成，复合加筋黄土换填土层中均匀掺入玻璃纤维，复合加筋黄土换填土层中沿水平方向均匀铺设有多层双向土工格栅。优选的，复合加筋黄土换填土层包括灰土和黄土，灰土与黄土的体积比为45:100，混合形成改良黄土，复合加筋黄土换填土层中的玻璃纤维与改良黄土的质量比为0.5:100，复合加筋黄土换填土层的换填厚度为2-3m，黄土为Q3或Q2黄土。优选的，灰土垫层由灰土和黄土组成，灰土和黄土的体积比为30:70，灰土垫层的压实系数≥0.93，黄土为Q3或Q2黄土。优选的，复合土工膜为经编复合土工膜，厚度为2mm，经编复合土工膜中编织有合成纤维。优选的，玻璃纤维为无碱玻璃纤维丝，无碱玻璃纤维丝的直径为11μm，长度为9mm，密度为2.5g/cm3，抗拉强度为1.25GPa。优选的，双向土工格栅为钢塑土工格栅，钢塑土工格栅内部设有钢丝，双向土工格栅的单位面积质量为520g/m2，横向网孔边长为40mm，纵向网孔边长为40mm，纵向抗拉强度为26.09KN/m，横向抗拉强度为25.91KN/m，纵向延伸率为12.3％，横向延伸率为12.8％。优选的，灰土回填土层由灰土和黄土组成，灰土和黄土的体积比为30:70，灰土回填土层的压实系数≥0.95，黄土为Q3或Q2黄土。复合加筋黄土地基的施工方法，包括以下步骤：S1、施工前准备以及平整欲开挖的场地；S2、在平整后的场地开挖基坑，将基坑底部清理干净并对基坑底部进行整平夯实，基坑底部压实后，按照基坑标准进行验收；S3、灰土垫层(1)的铺设：将灰土和黄土混合加水搅拌，将搅拌后的灰土和黄土混合物分层填筑到基坑中，压实，灰土垫层(1)填筑压实后进行灰土垫层(1)的验收；S4、复合加筋黄土换填土层(2)的铺设：将灰土与黄土加水进行搅拌混合，形成改良黄土，将玻璃纤维(5)加入改良黄土中进行搅拌混合，搅拌至无成束的玻璃纤维(5)，将搅拌后混合有玻璃纤维(5)的改良黄土直接分层铺填于灰土垫层(1)上，分层填铺后进行压实，铺设复合加筋黄土换填土层(2)时，复合加筋黄土换填土层(2)中间隔铺设多层双向土工格栅。S5、复合土工膜(3)的铺设：将复合土工膜直接平铺在复合加筋黄土换填土层(2)上，复合土工膜与基坑侧面之间要压平贴紧，且保证复合土工膜不能破损；S6、灰土回填土层(4)的铺设：将灰土和黄土混合加水搅拌，将准备好的基础(7)放置于所述复合土工膜(3)上，将搅拌后的灰土和黄土混合物围绕基础(7)分层填筑压实于复合土工膜(3)之上。优选的，具体步骤为：S1、施工前准备以及平整欲开挖的场地；S2、在平整后的场地开挖基坑，基坑坡度≤1:10，将基坑底部清理干净并对基坑底部进行整平夯实，压实系数≥0.93，基坑底部压实后，按照基坑标准进行验收；S3、灰土垫层的铺设：将灰土和黄土按照30:70的体积比混合加水搅拌，将搅拌后的灰土和黄土混合物分层填筑到基坑中，压实，灰土垫层填筑压实后厚度为45cm，然后进行灰土垫层的验收；S4、复合加筋黄土换填土层的铺设：将灰土与黄土加水进行搅拌混合，形成改良黄土，其中，灰土与黄土的体积比为45:100，将玻璃纤维加入改良黄土中进行搅拌混合，搅拌至无成束的玻璃纤维，其中，玻璃纤维与改良黄土的质量比为0.5:100，将搅拌后混合有玻璃纤维的改良黄土直接分层铺填于灰土垫层上，分层填铺后进行压实，每层厚度为20-25cm，压实度≥95％，铺设复合加筋黄土换填土层时，复合加筋黄土换填土层中每间隔1m铺设一层双向土工格栅。S5、复合土工膜的铺设：将幅宽大于1m的复合土工膜直接平铺在复合加筋黄土换填土层上，复合土工膜的接头之间采用胶粘，复合土工膜之间以及复合土工膜与基坑侧面之间要压平贴紧，且保证复合土工膜不能破损；S6、灰土回填土层的铺设：将灰土和黄土按照30:70的体积比混合加水搅拌，将准备好的基础放置于所述复合土工膜上，将搅拌后的灰土和黄土混合物围绕基础分层填筑压实于复合土工膜之上，压实系数≥0.95。本专利技术具有以下有益效果：(1)将玻璃纤维与双向土工格栅相结合作为复合加筋黄土换填土层加筋材料，不仅可发挥玻璃纤维提高改良灰土的黏聚力和内摩擦角的性能，增加改良灰土的抗裂、抗拉、抗压和抗剪强度，同时提高地基的抗振性能，进而达到有效控制地基变形的作用；在复合加筋黄土换填土层中水平布设双向土工格栅作为黄土地基加筋材料，可极大增强地基承载力，减少地基沉降，两者结合形成复合地基，可以提高地基整体的抗压、抗拉、抗剪强度，最大限度的消除黄土湿陷性并增强地基的抗振性能。(2)采用灰土和黄土混合作为回填土层可以在一定程度上改善黄土的水敏性，并且灰土具有一定的水稳定性和胶凝强度，减轻回填土层在动静荷载作用下的侧向变形，同时施工简单，造价相对低廉。(3)玻璃纤维作为补强材料相较于其他土工本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种复合加筋黄土地基，其特征在于，所述地基由下至上依次由灰土垫层(1)、复合加筋黄土换填土层(2)、复合土工膜(3)和灰土回填土层(4)组成，所述复合加筋黄土换填土层(2)中均匀掺入玻璃纤维(5)，所述复合加筋黄土换填土层(2)中沿水平方向均匀铺设有多层双向土工格栅(6)。

【技术特征摘要】
1.一种复合加筋黄土地基，其特征在于，所述地基由下至上依次由灰土垫层(1)、复合加筋黄土换填土层(2)、复合土工膜(3)和灰土回填土层(4)组成，所述复合加筋黄土换填土层(2)中均匀掺入玻璃纤维(5)，所述复合加筋黄土换填土层(2)中沿水平方向均匀铺设有多层双向土工格栅(6)。2.根据权利要求1所述的复合加筋黄土地基，其特征在于，所述复合加筋黄土换填土层(2)包括灰土和黄土，灰土与黄土的体积比为45:100，混合形成改良黄土，所述复合加筋黄土换填土层(2)中的玻璃纤维(5)与所述改良黄土的质量比为0.5:100，所述复合加筋黄土换填土层(2)的换填厚度为2-3m，所述黄土为Q3或Q2黄土。3.根据权利要求1所述的复合加筋黄土地基，其特征在于，所述灰土垫层(1)由灰土和黄土组成，所述灰土和所述黄土的体积比为30:70，所述灰土垫层(1)的压实系数≥0.93，所述黄土为Q3或Q2黄土。4.根据权利要求1所述的复合加筋黄土地基，其特征在于，所述复合土工膜(3)为经编复合土工膜，厚度为2mm，所述经编复合土工膜中编织有合成纤维。5.根据权利要求1所述的复合加筋黄土地基，其特征在于，所述玻璃纤维(5)为无碱玻璃纤维丝，所述无碱玻璃纤维丝的直径为11μm，长度为9mm，密度为2.5g/cm3，抗拉强度为1.25GPa。6.根据权利要求1所述的复合加筋黄土地基，其特征在于，所述双向土工格栅(6)为钢塑土工格栅，所述钢塑土工格栅内部设有钢丝，所述双向土工格栅(6)的单位面积质量为520g/m2，横向网孔边长为40mm，纵向网孔边长为40mm，纵向抗拉强度为26.09KN/m，横向抗拉强度为25.91KN/m，纵向延伸率为12.3％，横向延伸率为12.8％。7.根据权利要求1所述的复合加筋黄土地基，其特征在于，所述灰土回填土层(4)由灰土和黄土组成，灰土和黄土的体积比为30:70，灰土回填土层(4)的压实系数≥0.95，所述黄土为Q3或Q2黄土。8.一种如权利要求1-7任一所述的复合加筋黄土地基的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、施工前准备以及平整欲开挖的场地；S2、在平整后的场地开挖基坑，将基坑底部清理干净并对基坑底部进行整平夯实，基坑底部压实后，按照基坑标准进行验收；S3、灰土垫层(1)的铺设：将灰土和黄土混合加水搅拌，将搅拌后的灰土和黄土混合物分层填筑到基坑中，压实，灰土垫层(1)填筑压实后进行灰土垫层(1)...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢婉丽，郭倩怡，刘颖莹，赵东安，王勇，
申请(专利权)人：西北大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61