預浸水法

預浸水法是利用黃土浸水產生濕陷的特點，在施工前進行大面積浸水，使土體產生自重濕陷，達到消除深層黃土的濕陷的目的，再配合上部土層處理措施，來達到消除全部土層濕陷性的一種處理方法。該方法具有施工條件簡單，處理效果好的優點。

基本介紹

• 中文名：預浸水法
• 外文名：Prewetting Method
• 學科：土木工程
• 優點：操作簡便，處理範圍廣、深度大
• 缺點：工期長、耗水量大
• 相關方法：強夯法等

套用背景

濕陷性黃土廣泛分布於我國東北、西北、華中和華東部分地區，寧夏主要分布在南部山區，並以馬蘭黃土為主。在濕陷性黃土地基上進行工程建設時，必須考慮因地基濕陷引起的附加沉降對工程可能造成的危害，選擇適宜的地基處理方法，避免或消除因地基的濕陷所造成的危害。濕陷性黃土地基常用的處理方法有墊層法、強夯法、擠密法和預浸水法，這些方法在工業及民用建築中已普遍採用，而在水利工程尤其是庫壩壩基的濕陷性黃土處理中因認識不足或資金短缺等原因，套用的較少。早期未對濕陷性黃土壩基處理的土壩在運行過程中，由於壩基黃土沉陷導致壩體開裂橫縫是屢見不鮮的，管理單位只能採取出現裂縫對其進行灌漿處理，可以說年年灌，年年裂，部分土壩甚至到庫容基本淤沒進行除險加固時仍發生上述現象，稍有不慎導致土壩決口水毀的也有發生。近年來我區有關部門逐漸認識到濕陷性黃土壩基處理的重要性，開始探索對其處理的有效方法。預浸水法是濕陷性黃土壩基處理中的一種常用方法，宜用於處理濕陷性黃土層厚度大於10m、自重濕陷量的計算值不小於500mm的場地，對處理面積大、厚度深的壩基具有投資低、效果好的優點。2002年在寧夏海原縣棉山灣水庫工程建設中首次套用預浸水法對左壩肩一級階地濕陷壩基進行處理，取得了良好的效果。

特點分析

優點

預浸水法處理濕陷性黃土壩基具有操作簡便，處理範圍廣、深度大，可消除濕陷危害，費省效宏等優點。同時對陷穴、鼠洞、墓坑、暗縫等隱患可及時發現及早處理。

缺點

預浸水法缺點是工期長、耗水量大，浸水後地基土的強度降低以及上部一定厚度的土層具有二次和外荷濕陷性等。

適用條件

1.預浸水法宜用於處理濕陷性黃土層厚度大於10m，自重濕陷量的計算值不小於500mm的場地。浸水前宜通過現場試坑浸水試驗確定浸水時間、耗水量和濕陷量等。

2.浸水坑邊緣至既有建築物的距離不宜小於50m，並應防止由於浸水影響附近建築物和場地邊坡的穩定性。

3.浸水坑的邊長不得小於濕陷性黃土層的厚度。當浸水坑的面積較大時，可分段進行浸水。

4.浸水坑內的水頭高度不宜小於300mm，連續浸水時間以濕陷變形穩定為準，其穩定標準為最後5d的平均濕陷量小於1mm/d。

5.地基預浸水結束後，在基礎施工前應進行補充勘察工作，重新評定地基土的濕陷性，並應採用墊層或其他方法處理上部濕陷性黃土層。

影響因素

浸水坑面積大小

根據試坑浸水試驗結果表明：面積較大的試坑具有較大的自重濕陷量，面積相近的試坑，其濕陷量基本相近，試坑的形狀對濕陷量影響較小。當浸水坑尺寸大小等於濕陷性土層厚度時，由於消除了側邊土阻力的影響，方可使自重濕陷充分發生，即試坑的最佳尺寸應等於濕陷性土層的厚度且不小於10m。

濕陷開始、高峰出現時間

根據試坑浸水實驗成果顯示：面積較大的試坑，其濕陷速率要比面積較小的試坑為快，土層濕陷速率的峰值一般出現在浸水後的第2-3晝夜。此前，由於水的浸入深度逐漸加大，土的加固性結構逐漸被破壞，故濕陷速率逐漸加快：此後，由於土又不斷密實，深層浸水的影響相對較小，濕陷速率又逐漸減小，直至達到穩定或呈現緩慢的蠕變變形。

濕陷量、耗水量與浸水時間的關係

根據有關資料，浸水時間愈長，耗水量愈多，濕陷量亦愈大，但濕陷速率卻愈來愈小，晝夜單位面積耗水量亦逐漸減小。

坑外變形特徵範圍

根據有關資料，試坑在浸水1-2晝夜時，坑邊向外0.3-1.0m處出現第一道環形裂縫，隨後在外圍相繼出現新的裂縫。裂縫呈同心圓狀分布，最外邊處的裂縫距坑邊的距離約等於試坑的直徑。

預浸水處理

浸水面積確定

浸水面積應包括濕陷壩基與兩側輻射區域，輻射區域確定為：從壩基邊緣按1:1坡比向外往地下延伸至濕陷界限處。

浸水方法

根據地形條件布置開挖浸水坑，浸水坑挖成之後，用鑽機在坑內打砂井，成井後及時用粗砂和碎石灌填，最後在坑內連續放水浸泡。

濕陷觀測

濕陷觀測包括地層濕陷、地表變形觀測和耗水量變化觀測等內容。預浸水前，在壩右岸離浸水坑60m遠位置埋設一水泥樁作為永久性水準點，先觀測1次，浸水開始後，每天都定時觀測1次，同時準確記錄注水時間、注水量和沉降量，並及時整理觀測資料，逐坑繪製晝夜耗水量與浸水時間曲線、濕陷速率曲線。

注意事項

浸水坑開挖

浸水坑應根據地形條件開挖，當地形較陡時，面積可小些，地形平緩時，面積可大些，但一般面積控制在200 ～ 500 m為宜。浸水坑坑內要平整，邊埂要拍實，頂寬應大於 50cm，以利人行走。

鑽孔及填孔

當同時用兩台鑽機鑽孔時，孔距應相距10m以上，成孔之後，應及時用洗淨的碎石或粗砂充填密實，以防孔壁坍塌。在浸水過程中，如發現砂井內碎石下沉，應及時進行填充。

地穴處理

在浸泡時，如發現某個砂井或幾個相鄰砂井滲水迅速、滲水量大且砂井孔徑逐漸擴大時，應判斷可能有地穴存在，此時應停比浸泡，改用泥漿灌填砂井，當灌填到泥漿從砂井上升時，證明地穴已灌滿，泥漿灌填即可結束，繼續用水浸泡。

發展不足之處

根據各水庫資料分析，目前存在注重浸水期資料的觀測與整理，缺乏浸水結束後沉降量的觀測，個別甚至浸水期結束同時停止觀測。浸水後期築壩階段由於目前缺乏有效的監測手段，所以無法了解土層在後續加荷階段的沉降變化。今後應加強這方面的工作，以期逐步形成完善的理論體系，指導工程建設。