膨胀土地基既有建筑加固

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建筑结构措施
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膨胀土地区的工程建设，应考虑地基土的胀缩等级、地基处理的可靠 性等因素，在建筑结构设计时采取必要的技术措施：
1）建筑平立面设计应力求简单、规则。在地基土显著变化部位、上
部荷载变化部位、平面转折处、不同结构类型部位等合理设置沉降缝； 2）屋面排水设计尽量采用外排水。落水管下端距散水面不应大于 300mm，并不得设在沉降缝处。 3）散水应尽量加宽，散水外缘应超出基槽300mm；每隔3m应设置 伸缩缝，且与落水管错开。散水伸缩缝、散水与墙体缝隙应用柔性防水 材料嵌填密实，做成脊背型。
工程案例
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某水厂办公楼，场地位于丘顶高地，地形起伏较大，属坡地场地；大 气影响深度约为5.50m，大气影响急剧层深度约为2.50m。地下水位较深。
该地区雨季、旱季变化明显，降雨主要集中在三、四月份，月降雨量
为116.4～119.9mm；五月至十月份的降雨量很少，为0～6.9mm。 工程场地地面下10米范围内主要为层状粘土和泥灰岩。地基承载力均
建筑结构措施
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4）室内地面设计，应结合地基土的胀缩性，设置变形缓冲层；Ⅲ级膨
胀土地基可采用地面配筋或架空等措施；大面积地面应采取做分格变形 缝，并嵌填柔性防水材料。 5）基础埋深应考虑地基胀缩等级、大气急剧影响层深度、荷载大小等 因素，较普通地基适当加深。 6）加大上部结构的整体刚度，承重砌体结构应采用拉结较好的实心 墙体，适当提高砂浆标号和砌体强度；加强构造柱、圈梁和门窗过梁的 设置，控制门窗洞口的大小；框架结构填充墙应砌筑在基础梁上，基础 梁和地基之间预留空隙，并做防水处理。 7）穿墙管道应预留孔洞，孔隙用柔性防水材料填塞。管道宜铺设在 钢筋混凝土套管或管沟中，设置检漏设施。
常用地基处理方法
1）换填法
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最简单有效的方法。膨胀土较薄、大气急剧影响层深度不大时，
可全部换填。否则可通过变形计算部分换填，此时换填材料以灰土和砂石料为宜。 2）桩基础 有效方法之一。常用于上部荷载较大、既有建筑物修复加固中。
桩端位置应同时满足膨胀和变形的需要。当桩身承受胀切力时，应验算桩身的抗拉 强度，采用通长配筋。桩承台梁下预留不小于100mm且满足土层浸水后最大膨胀量 的空隙。 3）物理改良法 按一定比例掺入无机料（如风积土、石灰、粉煤灰、矿渣、砂
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的效果可靠性与预先处理相比要差。
在膨胀土地区进行工程建设，必须进行认 真细致的勘察和土工试验，为设计提供可靠的 工程特性指标；设计应充分考虑膨胀土的特性， 采取经济合理、安全可靠的地基处理方式和建 筑结构措施；施工过程中特别是基础施工时要 采取有针对性的措施。
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在160kpa以上，
自由膨胀率 Δef (%) 粘土 泥灰岩 69.0～99.0 80.0～109.0 50kPa压力下的膨胀 率δep0.5(%) 1.38～6.57 1.68～7.30 膨胀力 Pe( kPa) 37.9～185.8kPa 48.2～200.6kPa 收缩系数 λs(%) 0.30～1.08 0.33～1.29
砾石和水泥等）或其混合料，从而改善膨胀土的胀缩性能。
4）化学改良法
化学改良法是通过有机化学灌浆剂抑制膨胀土的胀缩性。固结
土体、发生化学反应。国内早期常用：石灰、水泥、粉煤灰等，近期出现化学制剂 等专利产品。工程应用必须现场试验。
常用地基处理方法
5）隔水保湿法 基中的含水量。 案例较多的做法是：施工前预先在基 槽中浸水，施工结束后在地基两侧修建保 湿暗沟，定期向暗沟内供水使其向地基中 渗透。取决于当地的气候条件和养护管理 水平。 另一种做法：建筑物两侧做隔水帷幕， 保持地基土中的湿度的相对稳定。隔水帷 幕可以采用油毡或土工膜，回填材料一般 采用灰土或水泥土，帷幕深度应不小于基 础的最小埋深。散水宽度必须覆盖帷幕。 通过工程措施，稳定地
内的膨胀土是地基处理的主要对象。
地基土的膨胀率在不同的外压力下也是不同 的，其胀缩变形量直接影响到建筑物变形破坏的 程度。
膨胀土特性及其危害
建筑物的破坏特征和规律：
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(1)低层建筑较高层建筑破坏严重，坡地较平坦场地严重，而且建筑
物往往成群破坏；
(2)上部结构整体性差、 基础埋置较浅时，地基土由于受地表滞水的 影响而产生不均匀胀缩变形，更易开裂； (3) 建筑基坑、沟渠、挖方地段的土壁易发生裂缝或产生滑塌； (4) 室内地面和室外散水隆起开裂； (5) 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，门 窗顶及窗台有斜裂缝，外墙转角处或内外墙交接处有倒八字裂缝，外 柱头下部处有环状裂缝； (6) 具有季节性破坏变化规律，雨季易发生隆胀破坏，旱季则出现收 缩裂缝，裂缝能随季节变化而开合。
膨胀土特性及其危害
■膨胀土地基导致工程受损的情况屡有发生。
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■含水量的变化和外压力的大小是影响膨胀土性 能的主要因素。 膨胀土地基因土体含水量变化会导致不
均匀胀缩变形，导致建筑物上升隆起和下沉开裂。
对气候变化敏感，特别是雨季和旱季的交替变化。 大气影响深度，特别是大气影响急剧层深度范围
地基胀缩变形升降幅度41.03～183.47mm，按规范综合判定，粘土及泥岩 的膨胀潜势分类为中等～强，膨胀土地基的胀缩等级为Ⅱ～Ⅲ级。
工程案例
建筑物破坏情况
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厂内办公楼为单层框架结构，填充墙体为110厚混凝土空心砌块，条 形基础，基础埋深0.8m。
工程案例
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室内地面修复：原地面挖除，自下而上，当地红土（非膨胀土）换
填300毫米，密实度为0.95；80厚C15素混凝土，素水泥浆结合层，20厚
1：4干硬性水泥砂浆，陶瓷地砖铺实拍平。
工程案例
室外散水和隔水帷幕： 原散水全部剔除,外墙基础周 边分段开挖至原基础基底下
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1m。,用15%水泥土回填作为
墙体修复：将原有外墙抹面剔除、清洗干净、裂缝处用水泥砂浆封堵抹
平，刷建筑胶素水泥浆一遍(配合比为建筑胶：水=1：4)、挂钢丝网（规格 0.6X12.7）、15厚1：3 水泥砂浆抹面（分缝）、刷涂料。内墙面修复方法 同外墙，但只是在裂缝处挂1米宽钢丝网。
工程案例
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框架柱加固：有裂缝的框架柱采用外粘角钢加固法，加固范围为基 础圈梁顶至柱底。∟75×5角钢之间采用缀板进行连接，角钢与柱之间 采用改性环氧树脂胶粘剂进行灌注，施工前应将柱角打磨成半径R>7毫 米的圆角，外粘角钢的胶缝厚度应控制在3~5毫米，型钢表面抹25毫米 厚的M10水泥砂浆做防护层。
隔水墙,钢筋混凝土散水宽度 1.5米，并伸入基础底板下 0.5m。散水每3m分缝处理， 散水伸缩缝错开雨水管，散 水缝及散水与外墙体之间的 缝隙均用沥青灌实。
结束语
膨胀土吸水膨胀、失水收缩和反复胀缩变 形的特性，对工程建设的危害很大。如果对膨 胀土缺乏了解，或在设计和施工中没有采取必 要的措施，必然会给建筑物造成危害，再进行 修复加固难度很大、成本很高，而且修复加固
工程案例
3）加固措施
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修复加固设计涉及基础梁加固、框架柱加固、墙体和室内地面修复、周 圈防水帷幕和散水。限于现场的材料、施工设备及既有建筑物的状况，修复 加固制约因素较多，最终实施的修复加固措施如下。 基础梁加固：在基础圈梁下至条形基础之间，墙体内外两侧各增加 150mm厚的钢筋混凝土地梁，新增地梁与原基础圈梁和条形基础刚性连接。
史志利
内容提要
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膨胀土特性及其工程危害 常用地基处理方法 建筑结构措施 工程加固案例 结束语
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膨胀土特性及其危害
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★分布很广，40多个国家和地区，我国 20 多个省、区。 ★膨胀土在一般性自然条件下多呈坚硬或硬塑状态， 强度较高，压缩性较低，干缩裂隙发育。 ★膨胀土是一种粘料成份主要由强亲水性矿物组成的高塑性粘土，粘粒含量大于 30%，其中蒙脱石或伊利石等强亲水性矿物占主导地位。 ★吸水膨胀、失水收缩和反复胀缩变形。 ★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。＜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% 时为强膨 胀性土。