房屋建筑膨脹土災害預防措施

宏偉

1 工程概況

襄渝鐵路途經(jīng)安康地區(qū)，襄渝—01標段從旬陽至石廟溝，延途71 km。有房屋建筑30 000余平方米，數(shù)十棟單位工程，多為單層和低層建筑，分布在大小7個站內。設計單位為兩個，針對膨脹土地基處理分別采用了不同的方法，有樁基、砂石換填、加大基礎埋深不再處理等。

2 膨脹土的性質及對建筑的危害

膨脹土是一種由強親水性礦物質組成具有吸水膨脹和失水收縮特性的黏性土。土的細顆粒含量較高，具有明顯的濕脹干縮效應。遇水時，土體即膨脹隆起，產生很大的上舉力;失水時，土體即收縮下沉。當房屋建筑坐落在膨脹土地基上，地基受到水分的侵害時，由于膨脹土自身的性質，經(jīng)常引起建筑物的升降、位移或傾斜，且往往成群出現(xiàn)，尤以低層平房嚴重，危害性很大，裂縫特征有外墻垂直裂縫，端部斜向裂縫和窗臺下水平裂縫，內、外山墻對稱或不對稱的倒八字形裂縫等;地坪則出現(xiàn)縱向長條和網(wǎng)格狀的裂縫。原安康火車站候車站房發(fā)生的結構裂縫、地面隆起、下陷就是典型的膨脹土危害，不能滿足安全使用，結果報廢拆除。

3 膨脹土地基處理的一般原則

膨脹土地基的處理應根據(jù)氣候條件、地基的脹縮等級、場地的工程地質及水文地質情況和建筑物結構類型，結合建筑經(jīng)驗和施工條件，因地制宜采取治理措施。如果能夠采用換填非膨脹土或采取化學等方法，從根本上改變地基土的性質，則是根治的最好方法;如果用樁基或深埋的辦法，使基礎落到含水量較穩(wěn)定的土層，就能大大減少建筑物的危害;對于上部荷載較輕的小型建(構)筑物，亦可淺埋基礎但必須避免水分對下部膨脹土侵害。

4 膨脹土災害防治一般措施

1)提前整平場地，使場地經(jīng)過雨水預濕，減小挖填方濕度過大的差別，使含水量得到新的平衡，大部分膨脹力得到釋放。2)盡量保持原自然邊坡、保持場地的穩(wěn)定條件，避免大挖大填?；A適當埋深或用墩式基礎、樁基礎，以增加基礎附加荷載，減小膨脹土層厚度，減輕升降幅度，但成孔時切忌向孔內灌水，成孔后宜當天澆筑混凝土。3)臨坡建筑不宜在坡腳挖土施工，避免使坡體平衡改變，使土體遇水產生水平膨脹，建筑物產生水平位移。4)采取換土處理，將膨脹土層部分或全部挖去，用灰土、土石混合物或砂礫回填夯實或用人工墊層如砂、砂礫作緩沖層，厚度最小不小于30 cm。5)在建筑物周圍做好地表滲、排水溝等，散水坡適當加寬(可做成寬1.2 m～1.5 m)，下可做砂、爐渣或灰土墊層，并設隔水層。室內下水道設防漏、防濕設施，使地基土盡量保持原有天然濕度和天然結構。6)加強結構剛度，如設置地箍、地梁，在兩端和內外墻連接處，設置水平鋼筋加強連接等。7)做好保濕防水措施，加強施工用水管理，做好現(xiàn)場施工臨時排水，避免基坑(槽)受水分浸濕和建筑物附近積水?；?槽)挖好后，及時分段快速施工完成，并回填覆蓋夯實，減少基坑(槽)暴露時間，避免暴曬和受大氣的影響。

5 工程實例

1)安康東列檢生產辦公房屋，地上3層，框架結構，地基處理采用了干成孔鋼筋混凝土灌注樁，樁端超出膨脹土地質層1.5 m，設計為端承樁。地基土有7 m左右的厚度，均為弱膨脹土。采用樁基方案就從根本上消除了膨脹土對建筑物的危害，采用框架結構又加強了建筑結構的整體性，技術上完全可行，是比較保守的做法;竣工三年來該建筑無任何升降、位移和變形，滿足安全使用功能需要。2)安康東v場信號樓，地上2層，框架結構，條形基礎，基礎埋深1.5 m，地基處理采用砂石換填1.5 m厚。地基土均為早期回填的弱膨脹土，該單位工程地基基礎施工期間正是當?shù)氐挠昙荆趽Q填完成后曾受到雨水浸濕，地基土受到雨水不同程度的影響。為了不至于影響工程的結構，如何保證地基土穩(wěn)定的含水率，當時采取了如下措施:a.在砂石墊層底部設泄水孔，盡可能排出砂石墊層內多余的水分，不能再影響地基土的含水率;b.利用灰土有止水的作用，使用三七灰土將砂石墊層圍擋，周邊厚度1.5 m左右;c.迅速施工完成平面的混凝土墊層，并做好平面的排水措施;d.抓緊施工基礎工程，完成后使用三七灰土回填房心部分?，F(xiàn)在工程已經(jīng)竣工，施工主體和裝修期間，多次進行沉降觀測，有均勻沉降，現(xiàn)在近三年沉降量均不超過2 cm，最大沉降量為1.5 cm，最小沉降量為1.2 cm。結構和建筑地面無異常變化。3)安康東列檢所列檢樓，地上 2層，框架結構，基礎為鋼筋混凝土獨立基礎，埋深2.4 m。場地為挖方區(qū)，地基土為弱膨脹土，承載力超出設計要求承載力?；A工程施工期間正趕上雨季，根據(jù)天氣預報，選擇連續(xù)晴天進行開挖，分段組織施工，快速完成砂石換填，同步做好混凝土墊層;并在基坑周邊做好排水圍護工作?；A完成后迅速回填基坑，防止下雨積水，影響基底膨脹土的含水率改變。在主體施工階段控制好施工用水和生活用水，防止侵害基礎周邊土，影響基底膨脹土含水率變化?，F(xiàn)在該工程已經(jīng)竣工兩年，經(jīng)過沉降觀測和現(xiàn)場查看，主體結構穩(wěn)定，建筑地面無異常變形，滿足安全和使用功能。4)安康東機務段乘務員公寓場地，北高南低。設計在北側設有2.5 m高的重力式片石混凝土擋土墻，基礎埋深為2 m，擋土墻厚度2.7 m;該土體均為弱膨脹土。土體頂與場地最大高差7 m。在施工階段，有一段基礎施工尚未完成，基礎土方已經(jīng)開挖，遇到罕見大雨，出現(xiàn)全面滑坡，造成土體坍塌下滑。此情況屬于明顯不允許在膨脹土坡腳下開挖土體的典型案例。本工程上部無任何建筑物，均為農作物耕地。5)安康客機折返段綜合樓，地上5層，框架結構，獨立基礎，基礎埋深2.5 m。該場地為挖方區(qū)，類同于安康東列檢樓場地，地基土為弱膨脹土，設計對該地基土不進行處理，承載力滿足設計要求。對雨水影響，設計要求避開雨季快速分段施工，或雨天采取措施;施工過程嚴格管理施工用水，不得浸泡基坑和影響地基土的含水率;建筑設計采取加寬散水措施，使用過程要做好防滲檢漏工作。目前該工程已經(jīng)竣工，三年來主體結構和建筑地面均無明顯變形，使用良好。

6 心得體會

1)認真審核設計圖紙，采取有效預防膨脹土災害措施。2)基礎施工應該盡量避開雨季，采取分段快速施工法，避免擾動基底膨脹土，保持含水率相對穩(wěn)定和其天然狀態(tài)。3)基礎施工完成后，盡快進行室內和室外回填，優(yōu)先采用三七灰土;回填厚度可控制在200厚～300厚，回填范圍應超出基礎邊緣2 m，或超出開挖邊線1 m;回填完成后最好采用C25混凝土進行硬化、找坡，防止雨水或施工用水、生活用水浸泡基底膨脹土。4)嚴格控制施工過程中的施工用水，砌塊澆水應保持距離基坑10 m以外。5)做好建筑內給排水防水工作，及時檢查使用情況，防止?jié)B漏。在室內做檢漏溝，并延伸至室外超出基礎2 m，向室外找坡并設集水坑。6)做好散水，保證散水基層不下陷、變形;散水不開裂、不滲水;加寬散水，找坡正確，排水能排到基礎以外，不影響基底土的含水率。7)在整個建筑的施工、使用過程中嚴格控制水分對基礎膨脹土的影響。水分的來源有:雨水、施工用水、生活用水、大氣中的水分?？刂频碾A段有:基礎土方開挖、基礎施工、基礎回填、建筑使用等階段。

總之，控制住各種水分在各個階段對建筑物基底膨脹土的影響，也就控制了膨脹土對建筑物的危害。在以后的工程中，如何科學有效更好地防止膨脹土對建筑產生的危害:首先設計措施要有效;其次施工中要抓住每個階段和環(huán)節(jié)，嚴格認真控制水分對基底土的侵入，注重細節(jié)管理;再次使用過程中注意發(fā)現(xiàn)檢查生活用水和雨水有無滲漏，及時處理，就可保證每棟建筑安全穩(wěn)固，不讓基底膨脹土發(fā)生作用，保證建筑物的正常使用。

[1] 錢耀光，劉 煒.膨脹土地基處理技術綜述[J].山西建筑，2008，34(13):118-119.