膨脹土地基處理方法的研究

□□ 何首文

(山西一建集團(tuán)有限公司，山西 侯馬 043003)

施工技術(shù)

膨脹土地基處理方法的研究

□□ 何首文

(山西一建集團(tuán)有限公司，山西 侯馬 043003)

對膨脹土給建筑物帶來的危害和潛在的危險(xiǎn)進(jìn)行了分析。對于膨脹土地基，可以采用換填法、樁基、加大基礎(chǔ)埋置深度、寬散水和其他施工措施進(jìn)行加強(qiáng)處理，以避免地基不均勻沉降和房屋倒塌的危險(xiǎn)。

膨脹土；換填法；樁基；不均勻沉降；散水

引言

膨脹土是由一種具有黏性的親水性物質(zhì)組成，它是一種具有吸水膨脹和失水收縮兩種特性的黏性土。膨脹土主要是蒙脫石風(fēng)化后形成的，是一種高塑性黏土，承載力較其他類型的土高，但是由于其具有吸水膨脹和失水收縮這兩種特性，導(dǎo)致其性能極不穩(wěn)定。因此，直接在黏性土上進(jìn)行施工可能會(huì)導(dǎo)致外墻開裂、地基不均勻沉降，更嚴(yán)重者可以使建筑物倒塌等危險(xiǎn)，因此對建筑的危害性極大[1]。膨脹土在我國分布很廣，遍布十幾個(gè)省份和地區(qū)，其中主要分布在河南、河北、湖北、陜西、安徽、四川、云南、江蘇等平原地帶。由相關(guān)施工經(jīng)驗(yàn)可知，當(dāng)施工過程中遇到膨脹土?xí)r，可采用換填法、土性改良、浸濕法、樁基、加大基礎(chǔ)埋置深度、寬散水和其他施工措施進(jìn)行改良，以減小工程中出現(xiàn)工程事故的概率。本文根據(jù)河南鄭州地區(qū)膨脹土的特點(diǎn)進(jìn)行探討并提出處理方法[2]。

1 工程地質(zhì)特征

鄭州市地處中原腹地，華北平原南部，溫帶季風(fēng)氣候，土壤為亞熱帶沉積型高塑性黏土，屬于洪積膨脹土，土體顏色為棕黃色和褐黃色，土體礦物組成主要是伊利石，土體堅(jiān)硬，含有較多的礦物質(zhì)，多含鐵錳結(jié)核，含量高達(dá)64%，含水率高于23%，土體容重2.02 g/cm3，液限高于40%。土體承載能力較高，可以達(dá)到200～270 MPa，具有良好的壓縮性。

2 處理原則

膨脹土破壞主要是由于土體變形，膨脹土具有吸水膨脹和失水收縮這兩種特性的主要原因是水分在土體內(nèi)發(fā)生轉(zhuǎn)移，水分轉(zhuǎn)移的3個(gè)原因是水分蒸發(fā)、地溫變化、土壤覆蓋情況(房屋、草坪對其水分轉(zhuǎn)移的影響)。因此，在進(jìn)行地基處理時(shí)應(yīng)遵循以下原則：

(1)根據(jù)土壤所在地的氣候條件和地貌特點(diǎn)、土體的特性等，來判定在較長時(shí)間后土體的最大變形及其變形特征。

(2)采取一定的措施減小土體變形至規(guī)范的容許范圍內(nèi)。這些措施具體為：增大基底壓力，減小地基的膨脹變形；改變地表覆蓋狀態(tài)，減小土體內(nèi)水分的蒸發(fā)；改變基礎(chǔ)埋深至氣候和外部環(huán)境影響不了基底的變化；改變地下排水管道和地表排水設(shè)施，以免排水管道和排水設(shè)施漏水對地基造成不可逆轉(zhuǎn)的破壞。

(3)對于建設(shè)在坡地上的建筑，應(yīng)加強(qiáng)坡地側(cè)面的水分散失和進(jìn)入，目前的主要做法是制作擋土墻進(jìn)行保護(hù)，并且使用擋土墻后效果明顯[3]。

3 處理措施

3.1 換填土

換填土的原則是將不滿足承載力要求的土體置換成滿足條件的土體或其他填料。對膨脹土進(jìn)行換填最簡單的方法是采用非膨脹土、砂石、灰土等進(jìn)行替換，使換填土滿足設(shè)計(jì)和施工要求，以減小地基的伸縮變形量。對于小型工程一般是采用換填土的方法進(jìn)行施工，使用換填土后地基能夠滿足工程需要，并且效果良好。具體做法是將基底處膨脹土挖除300～500 mm，回填砂石、灰土等膨脹伸縮量小的物質(zhì)，將地基伸縮變形量降為最低，并且最大可能地避免了未來結(jié)構(gòu)的不均勻沉降和變形[4]。

3.2 樁基

樁基作為一種古老的地基處理方式已經(jīng)有了幾千年的發(fā)展，也是現(xiàn)代大型工程中必備的基礎(chǔ)形式。采用樁基的最大特點(diǎn)是基礎(chǔ)沉降量基本為零，不僅適用于膨脹土地區(qū)，也適用于江河中。我國目前興建的高鐵客運(yùn)專線基本上是采用樁基，只有擁有最低沉降量的基礎(chǔ)，才能保證高速動(dòng)車組平穩(wěn)、安全、快速地運(yùn)行。樁基的長細(xì)比較大，樁基的深度一般在幾十米，最高達(dá)到數(shù)百米，因此它的持力層在堅(jiān)固的巖石層或者承載力很高的土層中，使得其承載能力高于其他基礎(chǔ)形式，是所有地基處理中效果最好的一種[5]。但樁基的缺點(diǎn)是在打樁過程中很容易導(dǎo)致樁不垂直、斷樁等。

3.3 增加基底埋深

增加基底埋深也是一種減小不均勻沉降的措施，其中影響基礎(chǔ)埋深的主要因素有氣候條件、地下水位等。因此，規(guī)范中規(guī)定基礎(chǔ)埋深要滿足凍土層的有關(guān)要求，不應(yīng)低于1～1.5 m。通常情況下，在地表深度1 m內(nèi)的土壤易受到地表溫度、濕度的變化而收縮和膨脹。若基礎(chǔ)埋置較淺，會(huì)使基礎(chǔ)落在這些不穩(wěn)定的土壤上形成基礎(chǔ)不均勻沉降，最終導(dǎo)致建筑物開裂，嚴(yán)重的甚至?xí)蛊涞顾Ｒ虼?，?yīng)將基礎(chǔ)埋深加大，以減小基礎(chǔ)的不均勻沉降，這時(shí)應(yīng)選擇地下水位較深的地基[6]。如果地下水位較高，應(yīng)選擇在地下水位以上3 m處、地表埋置深度以下空間進(jìn)行施工。在避免膨脹土的方案選擇上，由于使用增加基礎(chǔ)埋置深度的方法既經(jīng)濟(jì)又容易施工，因而備受設(shè)計(jì)單位、施工單位和建設(shè)單位的青睞。

3.4 寬散水

通常所用的散水多為寬度<1 m，厚度為30～60 mm。為了減小雨水對建筑物周邊地基的影響，應(yīng)設(shè)置成寬散水，即寬度為2～3 m、厚度為80 mm的混凝土面層，下部鋪設(shè)150 mm厚的石灰爐渣和150 mm厚的灰土墊層作為防水層。散水沿長度方向每隔3 m做一道變形縫，變形縫和墻體與散水的交接處使用柔性防水材料填充，變形縫不應(yīng)布置在雨水管下方，以免地基進(jìn)水量過大[7]。寬散水的優(yōu)點(diǎn)在于使其下部的土體內(nèi)水分蒸發(fā)量減小，同時(shí)也減小了外部水進(jìn)入土壤的可能性。寬散水適用于地下水位較深、基礎(chǔ)埋深較淺的地區(qū)。另外，建筑物內(nèi)部也需要進(jìn)行防水處理。

3.5 施工措施

當(dāng)土層受到雨水侵蝕時(shí)，應(yīng)將上部的濕土予以清除，開挖好基槽后立即進(jìn)行施工，回填土可以采用1∶9或2∶8灰土進(jìn)行回填，以改善土層的膨脹度。在施工過程中應(yīng)避免使土層受到暴曬或基槽進(jìn)水，在基槽附近修建集水井降低地下水位，保證工程順利進(jìn)行，達(dá)到快速施工[8]。

4 結(jié)語

膨脹土對建筑物有不利的影響，會(huì)使建筑物產(chǎn)生不均勻沉降，對建筑物造成破壞，輕者墻體開裂，重者使房屋倒塌。通常對于膨脹土地基可以采用換填法、樁基、加大基礎(chǔ)埋深、寬散水和其他施工措施進(jìn)行加強(qiáng)處理，這些方法可以單獨(dú)使用，也可以協(xié)同合作，使建筑物更加堅(jiān)固和安全。這需要在勘察設(shè)計(jì)和施工階段采用合理的方法，并且以經(jīng)濟(jì)可行為原則，通過分析工程中的膨脹土的類型，對膨脹土地基采取合理的措施進(jìn)行修補(bǔ)。同時(shí)還應(yīng)以結(jié)構(gòu)構(gòu)造措施等為輔助措施，以加強(qiáng)整體的穩(wěn)定性，尤其是在施工過程中，要嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行操作，以避免膨脹土帶來的危害。

[1] 劉浩，譚征，賈大力.膨脹土地基處理措施的探討[J].鄭州航空工業(yè)管理學(xué)院學(xué)報(bào)：管理科學(xué)版，2003，21(3)：88，91.

[2] 郭鐵惠，李汝成.河南南陽至鄧州(省界)段高速公路膨脹土路基的設(shè)計(jì)與施工[J].公路交通技術(shù)，2003(3)：22-26.

[3] 楊真子.基于強(qiáng)降雨的膨脹土邊坡穩(wěn)定性分析[J].公路交通技術(shù)，2014(1)：24-28.

[4] 劉學(xué)偉，李炳剛.淺析膨脹土路基的施工工藝[J].河南科技，2013(8)：139.

[5] 熊勇.膨脹土路基處理技術(shù)研究[J].城市建筑，2013(16)：250.

[6] 邊加敏，蔣玲，王保田.石灰改良膨脹土強(qiáng)度試驗(yàn)[J].長安大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2013，33(2)：38-43.

[7] 王亮亮，楊果林，秦朝輝.膨脹土大面積浸水現(xiàn)場試驗(yàn)[J].工程勘察，2013，41(3)：37-41.

[8] 杜雨.淺談膨脹土路基的設(shè)計(jì)及施工技術(shù)要點(diǎn)[J].科技信息，2013(13)：383-384.

(編輯 盛晉生)

Treating Method of Expansive Soil Foundation

HE Shou-wen

(Shanxi First Construction Group Co.,Ltd.，Houma，Shanxi，043003，China)

This paper analyzes the hazards and potential danger of expansive soil to buildings.It argues that replacing method，pile foundation，increasing the embedment depth，wide apron and other construction

measures can be adopted to avoid uneven foundation settlement and the danger of collapse.

expansive soil；replacing method；pile foundation；uneven settlement；apron

1009-9441(2015)05-0026-02

TU 443

A

何首文(1976-)，男，山西河曲人，工程師，2000年7月畢業(yè)于太原理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院無機(jī)非金屬材料專業(yè)，現(xiàn)從事建筑工程檢測工作。

2015-09-06