本發(fā)明涉及土遺址坍塌區(qū)和掏蝕區(qū)的地基加固技術(shù)。

背景技術(shù)：

中國西北干旱地區(qū)遺存了數(shù)目眾多的土遺址，干旱、少雨、多風(fēng)和高蒸發(fā)量的惡劣氣候使這些土遺址逐漸經(jīng)歷由病害發(fā)育到消失殆盡的量-質(zhì)變過程，其中掏蝕、裂隙、坍塌是土遺址最為普遍和典型的病害，已嚴(yán)重威脅到遺址的安全賦存。這些病害發(fā)育直接或間接的均與土遺址墻體底部的掏蝕病害有關(guān)。在降雨和快速蒸發(fā)的條件下，由于毛細(xì)水上升的作用，直接導(dǎo)致墻基土體結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度遭受破壞，或間接導(dǎo)致干濕循環(huán)條件下墻基土水鹽運(yùn)移出現(xiàn)的鹽脹和凍融循環(huán)條件下導(dǎo)致的凍脹，均會導(dǎo)致墻體根部土體結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度遭受破壞——根部鹽漬劣化，而后在常見挾沙風(fēng)的磨蝕和吹蝕作用下發(fā)生損耗，質(zhì)量迅速損失，從而發(fā)生風(fēng)蝕損耗形成底部空腔——掏蝕區(qū)，空腔的進(jìn)一步擴(kuò)展將會誘發(fā)遺址發(fā)生局部破壞——坍塌區(qū)，甚至整體傾覆。因此，復(fù)合地基是土遺址本體地基加固的主要技術(shù)措施。在符合傳統(tǒng)工藝、原材料的文物保護(hù)理念的基礎(chǔ)上，復(fù)合地基阻斷了地基毛細(xì)水上升，避免了由于毛細(xì)水上升的誘因而導(dǎo)致的底部掏蝕病害的發(fā)育，并且使得地基承載力大大提高，有效控制上部砌補(bǔ)體荷載作用下地基沉降變形，耐候性能明顯增強(qiáng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的阻斷地基毛細(xì)水鹽運(yùn)移，防止坍塌區(qū)大方量砌補(bǔ)體沉降變形。

本發(fā)明是用于干旱區(qū)土遺址坍塌和掏蝕區(qū)的復(fù)合地基及施工方法，用于干旱地區(qū)土遺址坍塌區(qū)和掏蝕區(qū)的復(fù)合地基，該復(fù)合地基自上而下包括上部改性糯米漿灰土層1，下部塊石砌筑墊層2，其中下部塊石砌筑墊層2包括塊石21以及填充塊石間空隙的改性糯米灰漿22。

用于干旱地區(qū)土遺址坍塌區(qū)和掏蝕區(qū)復(fù)合地基的施工方法，其步驟為：

（1）制備糯米漿：將糯米粉與水按質(zhì)量比3:97的比例混合、攪勻、煮沸，煮沸后持續(xù)加熱4小時以上，使糯米漿充分熟化，期間不間斷加水，保持糯米漿的濃度不變，最后漿液溫度降至室溫，加入少許防腐劑，儲備；

（2）制備改性糯米漿灰土11：

a.選擇灰土料：石灰選用ⅲ級以上的鈣質(zhì)生石灰，使用之前充分進(jìn)行消解；選用與原遺址土相近的土料，土料鹽含量小于0.5%；并將石灰與土料過直徑5mm的篩，按體積比3:7拌合均勻，制備成灰土；

b.將步驟（a）中制備灰土料與糯米漿均勻拌合，做現(xiàn)場擊實(shí)試驗(yàn)，獲取最優(yōu)含水量和最大干密度；

c.依據(jù)改性糯米漿灰土11擊實(shí)試驗(yàn)獲取最優(yōu)含水量，使施工所用的改性糯米漿灰土11的含水率誤差控制在最優(yōu)含水量的±2%范圍以內(nèi)，并將制備的改性糯米漿灰土11裝入塑料保水袋，避免陽光直曬，養(yǎng)護(hù)24小時；

（3）制備改性糯米灰漿22：選用ⅲ級以上（含ⅲ級）生石灰與粉煤灰，并將石灰與粉煤灰過直徑5mm的篩，按質(zhì)量比1:1拌合均勻，然后按水灰比為0.35~0.45加入糯米漿拌合均勻；

（4）臨時支護(hù)：采用剛?cè)嵝韵嘟Y(jié)合的方法，有效支頂遺址本體坍塌區(qū)10或掏蝕區(qū)11土體，防止施工過程中因振動引起的遺址本體3不穩(wěn)定變形；

（5）基槽開挖：根據(jù)工程設(shè)計用測量儀器確定復(fù)合地基外側(cè)邊線7位置；清理遺址本體3根部的虛積土或坍塌土，直至清理出原基礎(chǔ)層地面4，清理區(qū)域?yàn)閺?fù)合地基外側(cè)邊線7水平向墻體外側(cè)延伸40cm的范圍；沿復(fù)合地基外側(cè)邊線7切出基槽輪廓線，人工開挖至預(yù)留設(shè)計深度；槽壁修理整齊，拍打成光面；

若槽壁土質(zhì)較干，可對槽壁適當(dāng)噴灑霧狀水潤濕后拍打成光面；將槽底抄平，根據(jù)現(xiàn)場情況選擇適合器具將基底夯實(shí)；

（6）支模：將遺址本體預(yù)加固區(qū)臨空面8作為模板，其他三面支模；

在基槽內(nèi)部栽植木柱，木柱埋深300mm，確保夯筑夯錘能夠垂直施力，并在預(yù)夯上部改性糯米漿灰土層1處將模板安置牢固；

（7）塊石砌筑：由基底砌筑一層塊石21，然后將改性糯米灰漿22填筑與塊石21空隙；

重復(fù)砌筑塊石21和將改性糯米灰漿22填筑于塊石21空隙的步驟，并依次至設(shè)計標(biāo)高；

（8）夯筑改性糯米漿灰土：依據(jù)夯實(shí)厚度200mm，將改性糯米漿灰土11按預(yù)設(shè)松鋪厚度，攤鋪于塊石之上，先納虛盤踩，再采用尖底夯錘夯實(shí)虛鋪改性糯米漿灰土11，滿足壓實(shí)度k≥0.95；

（9）拆除模板：改性糯米漿灰土層1夯筑完成，將所用模具拆除，木柱拔出的柱眼填入改性糯米漿灰土11，并夯實(shí)；

（10）養(yǎng)護(hù)：復(fù)合地基施工完成后，采用塑料薄膜覆蓋上層改性糯米漿灰土層11，養(yǎng)護(hù)不小于7天；

（11）重復(fù)以上步驟，施工相鄰的下一段復(fù)合地基。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明通過以下多個方面阻斷毛細(xì)水進(jìn)入掏蝕和坍塌病害處理區(qū)根部土體，提高了地基的承載能力和降低了地基的沉降變形和地基的耐候性能。所使用材料得造價低廉，環(huán)保無污染，且使用材料與遺址本體協(xié)調(diào)變形性能強(qiáng)，兼容性好，更好的響應(yīng)了文物保護(hù)的理念。施工技術(shù)簡便，解決了水鹽運(yùn)移引起土遺址墻基酥堿所導(dǎo)致的土遺址墻體的失穩(wěn)。主要優(yōu)點(diǎn)為：①通過使用粒徑10~20cm的塊石砌筑，并使用了改性糯米灰漿將塊石有效的黏結(jié)，以及使用夯實(shí)厚度20cm的改性糯米將灰土，這些措施均有益的阻斷了復(fù)合地基中毛細(xì)水上升，并提高了地基承載力；基槽底部的抄平夯實(shí)使槽底平整，增大了槽底區(qū)土體密實(shí)度和強(qiáng)度；將遺址本體預(yù)加固區(qū)墻腳線水平向墻外延伸20cm為復(fù)合地基外側(cè)邊線的設(shè)計，有益的增大了地基承載面積。②復(fù)合地基所用材料受自然溫度、濕度、凍融循環(huán)等影響甚微，顯著提高了地基的耐候性能。由熟化的糯米漿拌制的改性糯米灰漿和改性糯米漿灰土的滲透系數(shù)明顯下降，增強(qiáng)了其耐水崩解性、內(nèi)聚力、無側(cè)限抗壓強(qiáng)度。③改性糯米漿灰土、塊石和改性糯米灰漿原料來源廣泛，糯米漿制作更為經(jīng)濟(jì)便捷?；坶_挖的土體又可作為遺址坍塌區(qū)和掏蝕區(qū)夯筑用土的原料，整個施工過程，無需渣土的外棄環(huán)節(jié)，同時又避免了環(huán)境污染，具有極強(qiáng)的經(jīng)濟(jì)性和環(huán)保性。④塊石砌筑層更易兼容于遺址墻基部位土體；夯實(shí)的改性糯米漿灰土層更兼容于覆于其上的坍塌區(qū)或掏蝕區(qū)的夯筑土層。使用材料與遺址本體協(xié)調(diào)變形、兼容性強(qiáng)，更好的響應(yīng)了文物保護(hù)的理念。⑤使用施工工藝為基槽開挖、塊石砌筑、漿液拌合、灰土夯實(shí)等傳統(tǒng)工藝，操作簡單快捷。本發(fā)明完全滿足遺址坍塌區(qū)和掏蝕區(qū)的墻基加固所需的物理、力學(xué)和水理等方面的需求，兼容效果良好，符合文物保護(hù)修復(fù)傳統(tǒng)工藝的基本要求，是傳統(tǒng)工藝的科學(xué)化得以在古代土建筑工程實(shí)踐的再現(xiàn)，其為挽救大面積坍塌的古代土建筑遺址提供技術(shù)支撐。

附圖說明

圖1是本發(fā)明復(fù)合地基的結(jié)構(gòu)示意圖，圖2是本發(fā)明用于土遺址坍塌區(qū)和掏蝕區(qū)的復(fù)合地基的結(jié)構(gòu)示意圖，圖3是改性糯米漿灰土層水平方向一夯夯窩位置示意圖，圖4是改性糯米漿灰土層水平方向二夯夯窩位置示意圖，附圖標(biāo)記及對應(yīng)名稱為：改性糯米漿灰土層1，改性糯米漿灰土11，塊石砌筑層2，塊石21，遺址本體3，原基礎(chǔ)層地面4，遺址本體預(yù)加固區(qū)墻面5，遺址本體預(yù)加固區(qū)墻腳線6，復(fù)合地基外側(cè)邊線7，遺址本體預(yù)加固區(qū)臨空面8，復(fù)合地基內(nèi)側(cè)邊線9，坍塌區(qū)10，掏蝕區(qū)11。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明是用于干旱地區(qū)土遺址坍塌區(qū)和掏蝕區(qū)的復(fù)合地基及施工方法，如圖1、圖2所示，本發(fā)明的用于干旱地區(qū)土遺址坍塌區(qū)和掏蝕區(qū)的復(fù)合地基，包括上部改性糯米漿灰土層1，下部塊石砌筑墊層2，其中下部塊石砌筑墊層2包括塊石21以及填充塊石間空隙的改性糯米灰漿22。

如圖1、圖2所示，復(fù)合地基外側(cè)邊線7位于沿遺址本體預(yù)加固區(qū)墻腳線6水平向墻外延伸20cm處。

如圖1、圖2所示，上部改性糯米漿灰土層1的夯實(shí)厚度為20cm。

如圖1、圖2所示，下部塊石砌筑墊層2厚度為400~600mm和所用的塊石21粒徑為100~200mm。

本發(fā)明的用于干旱地區(qū)土遺址坍塌區(qū)和掏蝕區(qū)復(fù)合地基的施工方法，其步驟為：

（1）制備糯米漿：將糯米粉與水按質(zhì)量比3:97的比例混合、攪勻、煮沸，煮沸后持續(xù)加熱4小時以上，使糯米漿充分熟化，期間不間斷加水，保持糯米漿的濃度不變，最后漿液溫度降至室溫，加入少許防腐劑，儲備；

（2）制備改性糯米漿灰土11：

a.選擇灰土料：石灰選用ⅲ級以上的鈣質(zhì)生石灰，使用之前充分進(jìn)行消解；選用與原遺址土相近的土料，土料鹽含量小于0.5%；并將石灰與土料過直徑5mm的篩，按體積比3:7拌合均勻，制備成灰土；

b.將a中制備灰土料與糯米漿均勻拌合，做現(xiàn)場擊實(shí)試驗(yàn)，獲取最優(yōu)含水量和最大干密度；

c.依據(jù)改性糯米漿灰土11擊實(shí)試驗(yàn)獲取最優(yōu)含水量，使施工所用的改性糯米漿灰土11的含水率誤差控制在最優(yōu)含水量的±2%范圍以內(nèi)，并將制備的改性糯米漿灰土11裝入塑料保水袋，避免陽光直曬，養(yǎng)護(hù)24小時；

（3）制備改性糯米灰漿22：選用ⅲ級以上(含ⅲ級)生石灰與粉煤灰，并將石灰與粉煤灰過直徑5mm的篩，按質(zhì)量比1:1拌合均勻，然后按水灰比為0.35~0.45加入糯米漿拌合均勻；

（4）臨時支護(hù)：采用剛?cè)嵝韵嘟Y(jié)合的方法，有效支頂遺址本體坍塌區(qū)10或掏蝕區(qū)11土體，防止施工過程中因振動引起的遺址本體3不穩(wěn)定變形；

（5）基槽開挖：根據(jù)工程設(shè)計用測量儀器確定復(fù)合地基外側(cè)邊線7位置；清理遺址本體3根部的虛積土或坍塌土，直至清理出原基礎(chǔ)層地面4，清理區(qū)域?yàn)閺?fù)合地基外側(cè)邊線7水平向墻體外側(cè)延伸40cm的范圍；沿復(fù)合地基外側(cè)邊線7切出基槽輪廓線，人工開挖至預(yù)留設(shè)計深度；槽壁修理整齊，拍打成光面。若槽壁土質(zhì)較干，可對槽壁適當(dāng)噴灑霧狀水潤濕后拍打成光面；將槽底抄平，根據(jù)現(xiàn)場情況選擇適合器具將基底夯實(shí)；

（6）支模：將遺址本體預(yù)加固區(qū)臨空面8作為模板，其他三面支模。在基槽內(nèi)部栽植木柱，木柱埋深300mm，確保夯筑夯錘能夠垂直施力，并在預(yù)夯上部改性糯米漿灰土層1處將模板安置牢固；

（7）塊石砌筑：由基底砌筑一層塊石21，然后將改性糯米灰漿22填筑與塊石21空隙；重復(fù)砌筑塊石21和將改性糯米灰漿22填筑于塊石21空隙的步驟，并依次至設(shè)計標(biāo)高；

（8）夯筑改性糯米漿灰土：依據(jù)夯實(shí)厚度200mm，將改性糯米漿灰土11按預(yù)設(shè)松鋪厚度，攤鋪于塊石之上，先納虛盤踩，再采用尖底夯錘夯實(shí)虛鋪改性糯米漿灰土11，確保改性糯米漿灰土層22的整體密度和質(zhì)量，夯筑過程中，用尖底夯錘成排有序夯實(shí)，一般均為頭夯沖海窩、二夯筑銀錠和余夯沖剁溝、取平等組合夯筑（如圖4所示），滿足壓實(shí)度k≥0.95；

（9）拆除模板：改性糯米漿灰土層1夯筑完成，將所用模具拆除，木柱拔出的柱眼填入改性糯米漿灰土11，并夯實(shí)；

（10）養(yǎng)護(hù)：復(fù)合地基施工完成后，采用塑料薄膜覆蓋上層改性糯米漿灰土層11，養(yǎng)護(hù)不小于7天；

（11）重復(fù)以上步驟，施工相鄰的下一段復(fù)合地基。