关于膨胀土地基施工的分析

关于膨胀土地基施工的分析

汤华兵

汤华兵

江苏鼎鑫建设工程有限公司

摘要：本文作者分析了膨胀土变形的主要因素，并对膨胀土地基进行了评价，提出了膨胀土地基的主要工程措施。

关键词：建筑工程；膨胀土；地基施工；分析

Ontheanalysisoftheconstructionlandexpansionbase

ShangHuaBing

Jiangsudingxinconstructionengineeringco.,LTD

Pickto:inthispaper,theauthoranalyzedthemainfactorsofexpansivesoildeformation,andtheexpansionoflandbasewasevaluated,andputforwardtheexpansionoflandbaseofthemainengineeringmeasures.

Keywords:buildingengineering;Expansivesoil;Foundationconstruction;analysis

膨胀土是指土中黏料成分主要是由亲水性黏土矿物组成，同时具有显著的吸水膨胀性和失水收缩性两种变形特性的黏性土。我国广泛分布膨胀土，在河北、河南、山东、陕西、湖北、广西、广东、云南等省区均有发现。膨胀土一般强度较高，压缩性低，易被误认为是建筑性能较好的地基土。但膨胀土具有显著的吸水膨胀和失水收缩的变形特性，建造在膨胀土地基上的建筑物，随季节性气候的变化会反复不断地产生不均匀的升降，而使房屋破坏，遇干旱年份裂缝发展更为严重，建筑物裂缝随气候变化而张开和闭合。在膨胀土地区进行建设，需通过地质勘察工作，对膨胀土做出正确的判断和评价，以便采取相应的设计和施工，从而保证房屋和构筑物的安全和正常使用。

1膨胀土胀缩变形的主要因素

膨胀土的胀缩变形特性由土的内在因素所决定，同时受到外部因素的制约。膨胀土的胀缩变形是膨胀土的内在因素和外在因素共同作用而产生的。

1.1影响土胀缩变形的主要内在因素

1.1.1矿物成分：膨胀土主要由蒙脱石、伊里石等亲水性矿物组成。蒙脱石矿物亲水性强，具有既易吸水又易失水的强烈活动性。伊里石亲水性比蒙脱石低，但也有较高的活动性。

1.1.2黏粒的含量：由于黏土颗粒细小，比面积大，因而具有很大的表面能，对水分子和水中阳离子的吸附能力强。因此，土中黏粒含量愈多，吸水能力愈强，则土的胀缩变形愈大。

1.1.3土的密度和含水量：土的胀缩性表现于土体的体积变化。土的天然孔隙比〈密度状态）是影响胀缩变形的一个重要因素。对于膨胀土来说，在相同天然含水量条件下浸水，孔隙比越小，土的膨胀越大、收缩越小。反之，孔隙比越大，收缩越大。此外，土中初始含水量与土体膨胀所需的含水量相差越大时，则遇水后土的膨胀越大，而失水后土的收缩越小。

1.2影响土胀缩变形的主要外部因素

1.2.1气候条件：气候对膨胀土胀缩变形影响较大，包括降雨量、蒸发量和相对湿度等。当建筑场地处于地势较低位置的时候，很大程度上会受到土中水分的影响，因为表层膨胀土会因为大气降水等因素，使得土中水分含量过高。尤其是雨季，当降水量增加时，表层土会产生膨胀和松动。当雨季结束，降水量减少时，表层土又会发生收缩。两种情况若反复发生，土质会有明显的变形，建筑物在这种反复的土质变化中，会受到严重的影响，易导致建筑物发生开裂现象。

1.2.2地形地貌：在高地，由于临空面大，膨胀土蒸发条件好，土体含水量变化幅度大，使得膨胀土地基的胀缩变形量也较为剧烈。因此，常出现低地的膨胀土地基胀缩变形要比事地的同类膨胀土地基胀缩变形要小很多。

1.2.3周围环境：当地表水入渗、地下水管漏水和地下水位变动等，引起膨胀土含水量发生变化，导致土体发生胀缩变形。

2膨胀土的工程性质

膨胀土具有吸水膨胀、失水收缩、多裂隙性、易固结及崩解风化、强度易衰减等特性而不同于其他黏性土。在工程上,如果处理改性不好,对工程后期造成的损害是巨大的。反映土的膨胀性能指标有自由膨胀率及不同压力下的膨胀率,膨胀率的大小与土的含水量有关,土的含水量越低,其膨胀率越大,自由膨胀率是反映膨胀土工程地质分类的一个重要指标。交通部颁布的《公路路基设计规范》和《公路路基施工规范》中规定膨胀土的工程地质分类为:FS≥90%为强膨胀土,65%≤FS<90%为中膨胀土,45%≤FS<65%为弱膨胀土。同时,土体中的自然含水量是决定施工性能改性的首要条件。

3膨胀土地基评价

3.1膨胀土的判别

膨胀土的判别是解决膨胀土地区工程问题的前提，是膨胀土地基勘察、设计和施工的首要问题。工程实践中的判别方法既要准确，又要简单易行。先初判，再通过试验指标验证，进行综合判别。只有确认了膨胀土及其胀缩等级，才能根据工程情况有针对性地采取有效措施，避免因膨胀土给工程造成的危害。目前，国内外学者对膨胀土提出了多种判别方法。

3.2膨胀土的膨胀潜势

自由膨胀率反映了膨胀土胀缩特性的内在因素，不同胀缩性能的膨胀土对建筑物的危害程度有着明显差别。自由膨胀率较小的膨胀土，膨胀潜势较弱，对建筑物损坏也较为轻微；自由膨胀率大的土，具有较强的膨胀潜势，可能使建筑物遭到严重破坏。因此，可以采用自由膨胀率的大小划分膨胀土的膨胀潜势。《膨胀土地区建筑技术规范》按自由膨胀率依次将膨胀土地基的膨胀潜势划分为弱、中、强三个等级。

4膨胀土地基的主要工程措施

4.1设计措施

选择场地时应避开地质条件不良地段，如浅层滑坡、地裂发育、地下水剧烈变化等地段。尽量布置在地形条件比较简单、土质比较均勾、胀缩性较弱的场地。地基土中水含量过高，会严重影响建筑物的质量，排水、隔水工作就显得尤其重要。排水分为室内与室外两种，都应做到通畅无阻，不应有任何积水的产生。排水设置不能过于狭窄，应该尽量保持排水的畅通。同时，还要加强对保温层的隔热、隔水处理。在建筑物周边要加大绿化建设，选择适宜的草皮与树种，尤其是对树种的选择，应尽可能选取吸水少、水分蒸发慢的针叶树，对于吸水量大、蒸发速度快的树种不宜推荐。最后，对所选择的树种进行种植时，还要科学、合理的与建筑物保持好距离，充分发挥树种所起到的水分蒸发、调节气候的功能。

膨胀土地区宜建造3层以上的高层房屋以加大基底压力，防止膨胀变形，较均匀的弱膨胀土地基可采用条形基础。为增加房屋的整体刚度，多层房屋的其他各层可隔层设置。钢和钢筋混凝土排架结构、山墙和内隔墙采用与柱基相同的基础形式；围护墙应砌置在基础梁上，基础梁底与地面之间宜留有10～15cm左右的空隙。在建筑物的角段和内外墙的连接处，必要时可增设水平钢筋。膨胀土地基上的建筑物基础埋置深度选择应考虑膨胀土的胀缩特性、膨胀土层埋藏深度和厚度、建筑结构类型以及大气影响深度等因素，且埋置深度不应小于1m。平坦场地上的砖混结构房屋，当以基础埋深为主要防治措施时，基础埋深应取大气影响急剧层深度，或通过变形计算确定。

在较强或强膨胀土层出露较浅的建筑场地，或建筑物在使用上对不均匀变形有严格要求时，可采用非膨胀性的黏性土、砂石、灰土等置换膨胀土，以减少可膨胀的土层，达到减少地基胀缩变形量的目的。在膨胀土中掺入一定量的石灰进行膨胀土化学改良，能有效提高土的强度，增加土中湿度的稳定性，减少膨胀势。

4.2施工措施

膨胀土地区的建筑施工，应根据设计要求、场地条件和施工季节认真做好施工组织设计，严格执行施工技术及施工工艺规定，在施工期间应尽可能减少地基土中含水量的变化。开挖基坑槽发现地裂、局部上层滞水或土层有较大变化时，应及时处理，之后，方能继续施工。基础施工宜采用分段快速作业法施工，过程中不得使基坑槽暴晒或泡水。雨季施工应采取防水措施。

5结束语

由于膨胀土的变形受外界影响因素较多，且带有周期变形性质。在膨胀土地区工程建设时，应根据地基胀缩等级、当地气候条件、场地工程地址和水文地质条件等，因地制宜采取综合措施，来控制最大变形值，使其不超过允许值。

参考文献：

[1]张志伟.建筑材料性能[M].北京：中国建筑工业出版社，2009.

[2]王力宏.建筑施工技术[M].北京：中国建筑工业出版社，2005.

[3]李星明.公路膨胀土地基的处理[J].山西建筑,2010,34(8):299-230.