淺析沈陽地區(qū)膨脹土在工程建設(shè)中的影響

王 丹

(沈陽建材地質(zhì)工程勘察院有限公司，遼寧 沈陽 110004)

膨脹土是指土中粘粒成分主要由親水性礦物組成，同時具有顯著的吸水膨脹和失水收縮兩種變形特征的粘性土，是特殊性巖土中的一種。

1 膨脹土的分布及性質(zhì)

沈陽地區(qū)膨脹土主要分布在大東區(qū)丘陵地貌地區(qū)，主要為粘土。場地具有下列工程地質(zhì)特征：

(1) 土的裂隙發(fā)育，帶有光滑面和擦痕，有的裂隙中充填有灰白、灰綠等雜色粘土，自然條件下呈堅(jiān)硬或硬塑狀態(tài)。

(2) 多出露于二級或二級以上階地、山前和盆地邊緣的丘陵地帶。地形較平坦，無明顯自然陡坎。

(3) 常見有淺層滑坡、地裂，新開挖坑(槽)壁易發(fā)生坍塌等現(xiàn)象。

(4) 建筑物多呈“倒八字”、“X”或水平裂隙，裂隙隨氣候變化張開和閉合。

擬建工程位于沈陽市大東區(qū)東北大馬路東側(cè)，用地面積約0.51km2。場地地形起伏較大，存在開挖及填方施工，擬采用天然地基或管樁基礎(chǔ)。項(xiàng)目勘察中膨脹土分布普遍，層厚不均勻，呈粘土狀及砂質(zhì)粘土狀，一般為灰白—紅褐色，切面光滑，飽和狀態(tài)，一般為硬塑，干強(qiáng)度很高，韌性高，遇水軟化，風(fēng)干后出現(xiàn)大量微裂隙。粘土礦物以蒙脫石及伊利石為主。

擬建項(xiàng)目勘察過程中對粘土進(jìn)行了室內(nèi)試驗(yàn)及現(xiàn)場標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見下表。

室內(nèi)試驗(yàn)及現(xiàn)場標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)結(jié)果

場地地形坡度為7～10°，同一建筑內(nèi)局部地形高差最大為5m，為坡地場地。根據(jù)場地特征及自由膨脹率判定該粘土為膨脹土，其膨脹潛勢為弱。膨脹土地基的脹縮等級為Ⅰ級。根據(jù)本地經(jīng)驗(yàn)，地基承載力特征值為180kPa。

2 膨脹土對勘察、設(shè)計(jì)及施工的影響分析

2.1 膨脹土對勘察的影響

膨脹土作為特殊性巖土，在勘察、原位試驗(yàn)及評價過程需要注意以下問題：

(1) 對于膨脹土地區(qū)，勘探點(diǎn)數(shù)量應(yīng)比非膨脹巖土地區(qū)適當(dāng)增加。

(2) 勘探孔深度除滿足基礎(chǔ)埋深和附加應(yīng)力的影響深度外，應(yīng)超過大氣影響深度。

(3) 由于膨脹土裂隙發(fā)育，取樣過程應(yīng)對所取的土樣輕拿輕放，防止土樣開裂。

(4) 由于膨脹土遇水軟化膨脹，在鉆探取樣及標(biāo)貫試驗(yàn)時不得向孔內(nèi)注水，防止土體由于浸水使試驗(yàn)數(shù)據(jù)失真。

(5) 應(yīng)采?、?、Ⅱ級土樣。

2.2 膨脹土對設(shè)計(jì)的影響

由于膨脹土脹縮變形的不均性，易產(chǎn)生不均勻變形，故設(shè)計(jì)過程應(yīng)注重總平面和豎向布置，采取消除或減小地基脹縮變形量及適應(yīng)地基不均勻變形能力的建筑和結(jié)構(gòu)措施，并明確施工和維護(hù)管理的要求。同時應(yīng)考慮水平膨脹力對地下室外墻的作用。

2.3 膨脹土對施工的影響

擬建項(xiàng)目部分地段屬挖方工程，開挖后部分膨脹土位于整平地面，在開挖后土體裸露于地面，應(yīng)防止其風(fēng)干開裂及遇水軟化。對預(yù)制樁樁基礎(chǔ)部分施工時，由于其承載力較高并具有水平膨脹力，不利于管樁施工，易造成樁體施工困難，達(dá)不到設(shè)計(jì)樁體入土深度。

3 膨脹土地基的處理及防治措施

(1) 在勘察過程中應(yīng)查明膨脹巖土的分布及相應(yīng)力學(xué)指標(biāo)，保證數(shù)據(jù)真實(shí)可靠。

(2) 在設(shè)計(jì)過程中，建筑物選址宜避讓膨脹性相差較大的土層，避開開裂地帶。膨脹土地基處理可采用換土、土性改良及砂石、灰土墊層等方法。換土可采用非膨脹性土、灰土或改良土。土性改良可采用摻和水泥、石灰等材料。墊層可采用砂土、碎石等，并應(yīng)做好防水隔水措施。

(3) 在施工過程中應(yīng)分段開挖，開挖后應(yīng)及時澆筑混凝土墊層，防止基坑風(fēng)干收縮開裂或泡水膨脹軟化，同時應(yīng)避開雨季施工。必須在雨季施工時，應(yīng)采取防滲隔水措施。在預(yù)制樁施工過程中可采取引孔施工，以達(dá)到設(shè)計(jì)要求，并進(jìn)行樁基檢測。

4 結(jié)語

沈陽大東區(qū)存在膨脹土，作為特殊性巖土的一種，應(yīng)在勘察、設(shè)計(jì)、施工各階段對其予以重視，可采用換土、土性改良及砂石、灰土墊層等方法對其進(jìn)行地基處理，同時在施工過程中應(yīng)防止其風(fēng)干收縮和浸水膨脹軟化，做好防水隔水措施。

[1]余頌.膨脹土判別與分類指標(biāo)及方法研究[D].武漢：中國科學(xué)院研究生院，2006.

[2]李雄威，孔令偉，陳建斌，等.新開挖膨脹土邊坡大氣影響深度的現(xiàn)場試驗(yàn)[J].遼寧工程技術(shù)大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)，2010，29(1)：99-102.