膨胀土处理.doc

摘要：对膨胀土的工程地质特性分析，结合多年对膨胀土地基有效处理的实践经验，提出对膨胀土地基处理的要点，供大家参考。 关键词：膨胀土；地基特性；处理 膨胀土是一种粘性土，其粘粒中含多量的亲水矿物，又具有大量的利于水楔的微裂隙结构，在环境湿度变化的影响下，土体将产生强烈的胀缩变形，粘土均具有吸水膨胀、失水收缩的性能，只有当其膨胀压力或收缩裂缝反复作用，达到危害砖石结构建筑物的稳定和安全时，才称此粘土为膨胀土。膨胀土对建筑物的危害性的研究越来越得到重视。 1 膨胀土在我国的分布及判别 1.1 膨胀土在我国的分布 我国是世界上膨胀土分布面积最广的国家之一，每年我国由于膨胀土地基致害的建筑面积达1000104平方米左右。在北京、河北、西安、成都一线东南的广大区域内，膨胀土的分布最普遍，也最集中，在晋、冀、鲁、豫、陕、川、云、贵、桂、粤、湘、甘、苏、鄂等省区均有分布。 1.2 膨胀土的判别 土的试验指标中粘粒含量35%，塑限13%，液限38%，胀缩总率5%，达到以上临界值时的土可判定为膨胀土。膨胀土的膨胀性可用自由膨胀率指标来反映。自由膨胀率即为烘干土在水中增加的体积与原体积的比。自由膨胀率40%时为非膨胀土； 40%自由膨胀率65%时为弱膨胀性土；65%自由膨胀率90%时为中膨胀性土；90%自由膨胀率时为强膨胀性土。另外，不同类型的膨胀土具有不同的结构特征。灰白色粘土，网状裂隙很发育，土体呈碎块状结构，水对其影响特别显著，为强膨胀土；棕黄色粘土，裂隙发育充填有薄层连续白色粘土，呈层状结构，水对其影响显著，一般为中膨胀土；棕黄或红色粘土夹姜石，裂隙较发育，部分为灰白色粘土充填，呈厚层状或块状结构，一般为胀土（也为中等膨胀土，但其膨胀性稍差一些）；灰褐或褐黄色粘土，裂隙不发育，随机分布，呈块状结构，一般为弱膨胀土。 2 膨胀土地基特性及其在建筑物的破坏特征 2.1膨胀土地基特性 膨胀土具有吸水膨胀、失水收缩性能和强度衰减性，并且有再吸水再膨胀、再失水再收缩的特性。地基膨胀土浸水膨胀，建筑物则上升隆起；地基膨胀土失水收缩，建筑物则产生下沉或开裂，膨胀土的胀缩变形量直接影响到建筑物变形破坏的程度。膨胀土在一般性自然条件下，表现为强度较高、压缩性较低、含水量小、呈硬塑状态，很容易被误认为是原状土，因此对建筑物具有相当大的潜在破坏性。膨胀土的胀缩性和裂隙性是它的两个重要属性，而压力和含水量又是影响膨胀土性能的两个主要的外界因素。土的膨胀率在不同的压力下是不同的，基底压力越大，土膨胀率越低；相反，基底压力越小，则土的膨胀率越高，膨胀度越大，越容易发生破坏，而含水量的变化则表现得更为突出。例如，在膨胀土地区的建筑物的变形与破坏，在雨季，含水量大，而产生隆胀破坏；在旱季，含水量降低，则出现收缩裂隙现象严重。 2.2 膨胀土地区建筑物破坏特征 不同地区膨胀土的地质特征虽各有不同，但建筑物被破坏的特征却基本一致。华北地区膨胀土所引起的破坏主要有以下特征： 往往成群被破坏。低层建筑较高层的破坏严重，地形起伏大的地段较平缓地段严重，离坡坎近的较离远的严重。 膨胀土地基上建筑物层数或建筑物负载越小，破坏越严重。这类建筑物的重量轻，整体性差，基础埋深较浅，地基土由于上层滞水和裂隙水变化无常，造成在极小范围土层含水量及重力密度很不均匀，建筑地基易受外界因素影响而产生不均匀胀缩变形，易开裂。 建筑基坑、沟渠、挖方地段的土壁较快较多发生裂缝或产生滑塌。例如，路基边坡的滑塌破坏，绝大多数是在该地区干旱后的第一场大雨之后发生。 建筑物墙体往往有交叉裂缝，墙体向外水平推出或中间鼓起，室内地坪中间隆起，室内外地面裂缝与墙体裂缝相连，廊柱发生垂直或水平位移。 房屋产生的裂缝特征：外纵墙窗台上有沿墙纵向的水平裂缝，外墙转角处或内外墙交接处有倒人字裂缝，外横墙有十字交叉裂缝，外柱脚往上0.5m处或外柱头往下0.3m处有环状裂隙，门窗顶及窗台有斜裂隙。 具有季节性破坏变化规律。隆胀破坏易发生在雨季，膨胀土受水浸湿后膨胀，会产生很大的上举力；旱季易出现收缩裂缝，另外裂缝能随季节变化而开合。 3 地基处理要点 目前，国内外有关处理膨胀土地基的方法很多，对于膨胀土地基的处理必须根据地基膨胀的等级以及地基土膨胀特性与破坏特征，因地制宜的采取相应的处理措施，笔者根据华北膨胀土地区多年来的施工经验总结出一些有效的处理经验和要点： 适当增加基础埋深。基础埋深一般1m，如埋深较浅，则应加宽散水，这是防止房屋产生过大不均匀沉降变形的一项极有利的措施，在国内外工程施工中被普遍采用。影响基础有效埋深的外界因素主要是地表大气和地下水。由于地表1m内土中含水量受人为活动和大气影响最大，根据实际情况适当增加基础埋深，可部分或全部消除大气对膨胀土的影响，这适合在场地平坦且地下水位较深的情况。如果地下水位常年较高，一般将基础埋置在地下稳定水位以上3m内即可。 采用换土。可用天然三合土材料均匀换土，以减少地基的胀缩量，厚度由计算确定。厚度大时应分层碾压后再作载荷试验，以达到地基设计要求。 采用桩基础设计。在大气影响深度和地下水位均较深时可采用桩基，桩需全部或部分穿透膨胀土层，桩尖应锚固在非膨胀土或大气影响急剧层以下的土层中，且在桩的承台梁下应留有空隙，其空隙值要大于膨胀土的最大膨胀量，如遇膨胀土层较厚，应复核由于膨胀土的膨胀而对桩产生的向上拔力。 采用沙垫层。应在条形基础、独立柱基的基底垫沙，在挡土墙、地下室、地沟、地坑等侧壁填沙，地坑下的基础不宜垫沙。垫沙的选择应选择粗沙，厚0.3m,含水量在9%左右。 回填土的应用。避免使用未经处理的膨胀土做回填材料，并避免其与基墙、地下墙、桩墩侧壁、填土墙直接接触，必要时用灰土隔离，隔层度不应小于墙体厚度或桩墩直径。为改善土的膨胀性和不透水性，回填土可选用19和28灰土。为避免基槽泡水或暴晒，防止地面水渗入，基槽挖好后，应立即施工基础，尽快回填夯实，做到快速施工。 地基的防水保湿。为了稳定地基土的含水量，在建筑物周围应做好地表防水、排水设施，尽量避免采用明沟，防止地表水向地基渗透，为做好地表防水，在建筑物的室内地坪应采用100m