膨胀土地基处理方法的研究_阎俊生
膨胀土软基路堤施工方法研究
膨胀土软基路堤施工方法研究膨胀土是指在一定条件下，由于含水率的增加或其他因素的影响，土体会发生体积变化的一种土壤。
在路堤工程中，常会遇到膨胀土软基地基，给路堤的施工和使用带来了很大的困难。
因此，如何有效地处理膨胀土软基，保证道路的安全运营，成为了道路工程的重要问题。
本文将从施工方法的角度，对膨胀土软基路堤的处理进行研究，并提出相应的处理方案。
一、膨胀土软基的特点膨胀土软基一般表现为以下几个特点：1.膨胀性强：含有大量膨胀性矿物质，如膨胀性粘土、膨胀性土等。
2.孔隙结构合理：具有较高的孔隙率和比表面积，孔隙分布均匀。
3.强度低：土的抗剪强度较差，易发生液化和破坏。
4.水分敏感性强：含水率的变化会导致其体积的变化，从而产生强烈的渗透压。
因此，在处理膨胀土软基路堤时，需要针对其特点，采用相应的施工方法。
二、处理方案针对膨胀土软基路堤，目前主要的处理方案有以下几种：1. 混合处理法混合处理法是通过向软基土中加入适量的胶结材料，使软基土与胶结材料混合，成为一种新型材料。
该法可以通过改变胶结材料的种类和用量，来调整新型材料的强度和稳定性。
混合处理法的优点是施工简单、易掌握，可以在较短的时间内实现处理目标。
但是，该法需要使用大量胶结材料，成本较高，对环境和生态造成一定的影响。
2. 加固处理法加固处理法是在软基土表层覆盖加固材料，如玻璃纤维增强塑料（FRP）、钢筋混凝土等，以提高路基的强度和稳定性。
该法适用于软基土的表层膨胀性较大，需要加强的情况。
加固处理法的优点是施工简单，对环境和生态影响小。
但是，该法需要保证加固材料与基础土体之间的附着力，否则会出现剥离现象，加固效果下降。
3. 压实处理法压实处理法是通过在软基土表层进行压实处理，提高软基土的密实度和强度。
该法适用于软基土的强度较差，需要通过加密达到强度要求的情况。
压实处理法的优点是施工简单，成本较低，施工过程对环境和生态的影响小。
但是，该法在实际施工中需要避免过度压实，否则会产生新的变形和裂缝，影响工程的效果。
膨胀土地基处理技术探究
膨胀土地基处理技术探究摘要：针对膨胀土地基特点, 探讨了膨胀土地基的处理原则，并研究和总结了几种常规的膨胀土地基处理技术，以指导实践。
关键词：膨胀土地基；处理原则；方法Abstract: Aiming at the characteristics of expansive soil foundation, discusses the managing principle of expansive soil foundation, and research and summarizes several conventional swelling soil subgrade treatment techniques, to guide the practice.Key words: expansive soil; principles; methods一、膨胀土的典型特征分析膨胀土是一种结构性不稳定的高塑性黏土, 也是典型的非饱和土, 它在世界范围内分布极广。
土的试验指标中粘粒含量大于30%, 塑限不大于13%, 液限不小于38%, 胀缩总率不小于5%, 达到以上临界值时的土可判定为膨胀土。
随着我国全面建设小康社会步伐的加快, 兴起了基础设施建设的新高潮, 很多铁路、公路、航空港、水利工程、城镇化以及跨流域调水工程等在膨胀土地区营运和修建, 对膨胀土地基研究已成为目前岩土工程的重要研究方向之一。
二、膨胀土地基的处理原则膨胀土地基的处理措施原则，应从上部结构与地基基础两方面着手，设计中除着重抓住控制膨胀土胀缩性这一主要矛盾，选择合理的地基处理方法外, 还应考虑上部结构的措施加强构筑物的整体性与抗变形能力。
首先，应考虑场地地形对工程的影响，根据地形地貌条件可将场地分为平坦与斜坡场地两类。
针对前者，膨胀土地基按变形控制设计，考虑气候条件，估计季节循环中地基在很长时间，如１０年以上可能发生的最大变形量及变形特征；后者除按变形控制设计外，还需验算地基的稳定性，防止外部水分侵入与水平变形给边坡带来的严重危害，结合排水系统、坡面防护和设置支挡结构物综合防治。
膨胀土地基的处理
第3章膨胀土地基的处理3.1 膨胀土的判别方法与标准准确判别膨胀土与评价膨胀势大小是膨胀土地基处理首要解决的问题.若将膨胀土漏判或将强膨胀土判为弱膨胀土,会给工程埋下隐患；若将普通土误判为膨胀土或将弱膨胀土为强膨胀土,会造成经济的巨大浪费.已有的工程教训证明,许多膨胀土的工程危害是由工程人员对膨胀土误判造成.目前,国内外关于膨胀土判别分级的指标有几十种之多,我国不同行业之间的判定方法与标准亦不相同.国内工程设计常用的判别标准主要有以下3类.第4类为本设计建议使用的判别标准.⒈原国家建委标准[3]该规X以自由膨胀率为判据,特殊情况下可以根据蒙脱石含量来确定自由膨胀率大于40%,或蒙脱石含量大于7%时,可判定为膨胀土.其后的《建筑地基基础设计规X》也有相近内容的规定.膨胀上的分级标准见表3-1表3-1 膨胀土级别标准<原国家建委>自由膨胀率〔%〕蒙脱石含量〔%〕膨胀土级别自由膨胀率〔%〕蒙脱石含量〔%〕膨胀土级别>100 60—100>2514—25强膨胀土中膨胀土40—607—14弱膨胀土2.铁道部行业标准[4]规则中,膨胀土的判别分为初判和详判.初判适用于踏勘与初测阶段,详判适用于定测与施工图设计阶段.初判依据为土的现场宏观地质特征、自由膨胀率、液限.土的现场宏观地质特征符合膨胀土特征,且自由膨胀率Fs≥40%,液限Wl≥40%时,判定为膨胀土.膨胀土的现场宏观地质特征详见《规则》.详判时,使用自由膨胀率、蒙脱石含量与阳离子交换量3项指标.当符合其中2项指标时,判别为膨胀土.注:CEC100表示100g干土的阳离子交换量,单位为<mmol>NH4+.3.交通部标准[5]规X中,要求自由膨胀率大于40%和液限大于40%的黏土质,可初判为膨胀土,但这并不是惟一的,最终决定因素是"胀缩总率与膨胀的循环变形特征,以与与其他指标相结合的综合判别方法〞.其膨胀土工程地质分类见表3-3.表 3-3 膨胀土工程地质分类<交通部>分类野外地质特征主要黏土矿物成分>0.002mm黏粒含量〔%〕自由膨胀率〔%〕膨胀总量〔%〕强膨胀土中膨胀土弱膨胀土灰白、灰绿色,黏土细腻,滑感特强,网状裂隙极发育,有蜡面,易风华成细粒状、鳞片状以综、红、灰色为主,黏土中含少量粉砂,滑感较强,裂隙较发育,易风化成碎粒状,含钙质结核黄褐色为主,黏土中含较多粉砂,有滑感,裂隙发育,易风华成碎粒状,含较多钙质结核或铁锰质结核蒙脱石伊利石蒙脱石伊利石蒙脱石伊利石高岭石>5035—50<35>9065—9040—65>42—40.7—2.0注:胀缩总率为土在50kPa压力下的膨胀率与收缩率之和.4.建议使用的公路膨胀土判别与分级标准上述原国家建委、铁道部膨胀土判别与分级标准均要求定量测定膨胀性黏土矿物,如蒙脱石的含量.这种微观矿物含量的测定一般只有研究单位的专门试验室才能完成,且花费时间较长,给工程设计与施工带来很多困难.事实上,设计与施工单位很少采用.交通部《规X》膨胀土评价标准中的胀缩总率指标来自考虑地基承载力的房屋建筑部门.它完全不符合公路工程低荷载或零荷载的工程状况,且确定该指标所需要的一些参数又很难获取.我国交通部第二公路勘察设计研究院<以下简称"中交二院〞>通过大量研究工作,提出以标准吸湿含水率与塑性指数2个分类指标作为膨胀土的判别与分级标准.所谓标准吸湿含水率指,在标准条件下<温度25℃±2℃,相对湿度60%±3%>,膨胀土试样从天然含水量脱湿至平衡后的含水量.标准吸湿含水量与蒙脱石含量、阳离子交换量与比表面积之间具有良好的线性相关性,反应了膨胀土的本质特性.塑性指数很好地反映了粒度组成、分散特性与阳离子与黏土矿物之间的相互作用.采用标准吸湿含水率与塑性指数对土的膨胀势分级的指标见表3-4.标准吸湿含水率测定的具体方法见参考文献[7]或文献[15]中《膨胀土的判别与分类新方法》一文.表3-4 土的膨胀势分级指标<中交二院>膨胀势分级非膨胀土弱膨胀土中等膨胀土强膨胀土标准吸湿含水率ws〔%〕塑性指标Ip〔%〕自由膨胀率Fs〔%〕Ws<2.5Ip<15Fs<402.5≤ws<4.815≤Ip<3040≤Fs≤604.8≤ws<6.830≤Ip<4560≤Fs≤906.8≤ws45≤Ip90≤Fs注:自由膨胀率仅为参考指标,不作为控制指标.中交二院研究提出的膨胀势分级判别指标反应了膨胀上的本质,并具有测定简单、便捷,所获数据可靠、重现性好的优点,便于设计与施工单位广泛应用.3.2 处理方法针对膨胀土的工程特性与膨胀土地基的病害特点,并考虑工程的经济性,可以从换填、改性、隔水封闭、渗沟排水4个角度,归纳总结膨胀土地基处理措施与技术方法[6].1.换填与膨胀土掺灰改性法换填与浅层膨胀土掺灰改性法适用于浅层平面地基<路基基底>条件,一般处理深度不大于3.0m.与其他方法相比,一般换填法的造价最低.但换填方量过大时,废土可能占用大量土地,并引发生态环境问题；某些地区可能还存在借土困难或借土成本过大的问题.这时,可考虑膨胀土改性法或石灰桩加固法.2.有机大分子溶液改良法改良技术既适用于斜面地基<堑坡>,又适用于平面地基<路基基底>,一般多用于膨胀土堑坡的浅层稳定性处理.目前,国内比较成熟的有机大分子溶液改良技术有UAH改良液等.3.石灰桩或灰土桩加固法石灰桩或灰土桩加固法对于斜面地基<堑坡>和平面地基<路基基底>均适用.对于厚度较大的膨胀土软基处理时,石灰桩或灰土桩加固法具有独特的优势,一般用于厚度大于2.0m的膨胀土软基.4.隔水封闭与渗沟排水法隔水封闭是采用土工防水布、石灰与猫土混合料等材料对地基或坡面进行隔水封闭,阻止气候干湿循环对膨胀土含水量的影响,达到稳定路基或边坡的目的.由于隔水封闭法的施工质量控制标准要求较高,建议设计时慎用.采用隔水封闭措施,必须同时使用排水渗沟或其他排水措施,两者缺一不可.排水渗沟也可作为换填与掺灰改性、有机大分子溶液改良、石灰桩加固措施的辅助手段使用.该方法包括常用的路基基底使用的平面状渗沟与堑坡防护使用的支撑渗沟两种类型.平面渗沟作用在于排掉汇流到路基的地下水;而支撑渗沟不仅可以排水,并且具有阻止膨胀土边坡变形破坏的功能.3.3 浅层换填与掺灰改性法当公路路基的基底为劣质土<或者说土的变形或承载力不符合要求>,且劣质土层的厚度又不很大时,将原地表以下处理X围的劣质土部分或全部挖去,换填为性能稳定或强度较大、无侵蚀性的其他材料,并分层压实至要求的密实度,这种地基处理方法称为换填法.膨胀土掺灰改性是将原地膨胀土翻松,掺加一定比例的石灰后,分层压实的方法.该方法经过一段时间的养护,可以很好地消除或减小膨胀性,提高土体强度,降低土中的含水量[7].3.3.1 原理和适用X围1.浅层换填法与掺灰改性法的原理与适用X围换填掺灰改性法适用于公路的所有平面地基,既适用于填方路堤基底的处理,也适于挖方路面下的地基处理.具体换填设计时,若换填方量过大,应考虑借土与废方对生态环境的不良影响.填方与挖方路段两者的换填与掺灰改性原理也有所不同.填方路堤,特别是高路堤的基底承受路堤与路面重力的压力较大,基底换填是以强度较高的材料代替膨胀土地基,掺灰改性是将低强度的膨胀土地基改性为高强度的灰土,两者以提高地基的承载力,避免地基破坏为目的.小于1m填方路堤基底的换填或掺灰改性目的主要是为了消除膨胀土基底的胀缩变形.从施工角度考虑,一般要求换填或掺灰改性的膨胀土地基深度不超过 3.0m.当膨胀土地基厚度超过3.0m,应考虑其他措施,如石灰桩等.当膨胀土地基的地下水位较高,或所处地理位置为汇水的低洼地带时,应认真作好排水设一计,包括地面排水与地下排水.地下排水的渗沟设计见后文.挖方与零填方路段的地基同时担任路床的角色.通过地基膨胀土换填或掺灰改性,一方面可以消除路面以下膨胀土胀缩变形对路面的破坏作用,另一方面可以提高处理深度X围内土的强度与变形模量,使CBR值<加州承载比,是一种衡量道路弯沉量的试验值>达到高等级公路上路床的标准要求,即CBR≥8.大于1m填方路堤的基底换填或掺灰改性设计时,主要考虑因素是膨胀土地基的承载力；小于lm填方路堤的基地换填或掺灰改性设计时,主要考虑因素是基底的膨胀变形量或膨胀力；挖方与零填方路段地基换填或掺灰改性设计时,考虑的主要因素是路床的变形与强度要求标准,与换填深度对下伏膨胀上膨胀性的抑制作用.2.石灰改性膨胀土的机理石灰对膨胀土的改性机理表现为5种作用：阳离子交换<cationic exchange>；凝聚<ag-glomeration>；细凝反映<flocculation>；碳酸岩化<carbonation>；胶结或凝硬作用<cementationor pozzolanic reaction>.膨胀土组成以蒙脱石、伊利石、高岭石等勃土矿物为主.黏粒表面吸附有大量的金属阳离子,当掺人石灰后,由于土中产生过量的Ca2+离子,同时Ca<OH>2分子电离的OH-离子形成强碱环境,使得Ca2+置换了膨胀土黏粒表面的某些阳离子,如K+,Na+,Fe2+等<Mg2+除外>,由此改变了黏粒表面的带电状态,结果使膨胀土颗粒很快地凝聚起来而提高了土的初期强度.细凝过程与阳离子交换过程同时发生.由于孔隙中电解质浓度的增加,Ca2+离子被吸附在豁土的表面,蒙脱石晶层间的水向外溢出,土体体积减少.掺灰改性土的石灰碳酸岩化反应生成的CaCO3在掺灰土中多形成长短不等的棒状物、针状物与网状物,它们将豁土颗粒联结或包裹起来,集聚成粉粒或更大的团粒.这些大颗粒的粒径多集中于0.05—0.005mm之间.石灰的碳酸岩化是促使赫粒集聚、消除胀缩性、提高强度,并保持长久稳定的根本原因.掺灰改性土的典型化学式方程表达如下：CaCO3：除了本身具有较高强度外,它与铝酸钙作用也可起到加固土的作用.由于这个反应过程缓慢,对于改善土的工程性质初期作用不大,但随时间的延长改善作用会越来越明显.胶结或凝硬反映相当复杂,也需要很长时间.胶结或凝硬反映使土中相当一部分SiO2形成SiO2水溶性胶体粒子,氧化铝也可形成一些胶体粒子.这些生成物聚凝后也会改善膨胀土的工程性质,主要作用是提高石灰土的后期强度与耐久性.该过程类似于水泥的水化反应过程,CaO与水发生反映放出的热,在初期加快了凝硬反映.同时,实验表明,石灰土浸水后强度还会提高,某种意义上可将其视为水硬性材料.3.3.2 设计计算公路膨胀上地基浅层换填与掺灰改性设计分为3类:℃大于等于lm高度路堤的基底换填与掺灰改性设计；℃挖方路段,包括小于lm高度填方、零填方路段的换填与掺灰改性设计；℃公路桥涵地基与基础设计.公路桥涵地基与基础设计参考《规X》[8].⒈路堤基底换填与掺灰改性设计浸水后膨胀土的强度与变形指标急剧降低,承载力一般在80—150kPaX 围内.因此,对于填方路堤高度大于3.0m 的膨胀土软基应进行工程处理.目前,公路行业标准在《规X 》[9]中对桥涵地基的设计给出了使用地基允许承载力的具体方法与标准.但对路堤设计的基底承载力或基底允许承载力没有明确规定.在《规X 》[10]中,要求"在软土地基上修筑路堤,应进行稳定验算与沉降计算〞,来检验软土地基的强度与变形是否满足要求.建筑部门通过多年的工作经验,已经积累了大量有关地基承载力或地基允许承载力的资料或经验确定值,借鉴使用这些资料或经验确定值非常简单、方便,对初步确定填筑路堤基底的强度与变形具有非常重要的意义.一般来讲,将建筑部门的地基允许承载力用于公路路堤基底偏于保守或不经济.⑴膨胀土软基承载力确定与使用膨胀土软基承载力可通过荷载试验法、计算法、经验法确定.荷载试验宜采用浸水荷载试验.计算法采用三轴不排水快剪试验确定土的抗剪强度,再根据国家现行的岩土工程勘察规X 或建筑地基基础设计规X 计算地基的承载力.经验法可参考《规X 》[10]对于一般工程经验确定值.承载力确定后,可根据式<3—1>初步判断膨胀土软基的强度与变形是否满足路堤的要求：em p k h p f γ+≥〔3—1〕式中：—路堤高度,m ；—路堤填土平均重度,kN/m 3； —路面压强,kPa ； —膨胀土软基承载力,kPa.若根据上式初步判断膨胀土软基不满足要求,则需按《规X 》[10]中要求,进行稳定验算与沉降计算,来进一步确定其强度与变形是否满足要求.⑵换填材料选择或改性膨胀土掺灰率设计换填材料可选用强度较大、水稳性与透水性好的圆砾、角砾、碎石、砂土、砂性土,也可选用无侵害性、无环境污染,且工程性质符合要求的矿渣、煤渣等材h emγpP k f料.受取土条件限制时,也可使用无病害黏性土.但使用黏性土时,应作好地下排水设计,如路基渗沟设计等.膨胀上改性掺灰量通过CBR击实试验确定.采用重型标准击实试验时,要求85%压实度时,CBR值大于8.一般3%的掺灰率,各种膨胀土均可达到上述要求.与采用勃性土换填类似,采用膨胀土掺灰改性措施时,应作好地下排水设计,如路基渗沟的设计等.⑶换填或掺灰改性厚度确定采用换填浅层掺灰改性措施时,宜将浅层的膨胀土软基全部挖出,直至承载力满足要求的下卧层.从施工角度考虑,一般要求换填或膨胀土掺灰改性深度不超过3.0m.换填宽度与路堤基底宽度一致.⒉挖方路段与小于lm高度填方路段的换填与掺灰改性设计⑴换填材料选择或改性膨胀土掺灰率设计换填材料一般选用压实度、强度<CBR值>、最大粒径可达到《规X》[10]要求且稳定性能好的无病害土,包括碎石、砂土、砂性土、豁性土等,也可选用无侵害性、无环境污染,且工程性质附和要求的矿渣、煤渣等材料.膨胀土掺灰量通过灰土的膨胀性试验与CBR击实试验确定,以完全消除膨胀性,且CBR值达到规X要求时的掺灰量为设计标准掺灰量.国内外已有的研究成果表明,虽然膨胀土的种类存在差异,但改性膨胀土的最优掺灰率变化不大,一般介于3%—8%之间.掺灰膨胀土的强度提高先于膨胀性改善.当掺灰率达到3%时,改性土的强度发生显著提高；当掺灰率为5%时,膨胀性才会有显著消弱.此外,由于掺灰改性土的工程性质的特殊性,本设计建议：℃掺灰膨胀土混合料应在样品养护1—3d后进行击实试验,来确定最大干容重与最佳含水量.℃由于石灰土的强度和变形模量均比一般天然土高很多,在满足强度与变形要求的前提下,掺灰改性土的压实可以低于上路床填土的压实度,即低于95%的压实度.一般而言,采用重型击实标准时,灰土的85%压实度即可满足路床的强度与变形要求.⑵换填或掺灰改性厚度确定《规X 》[11]中规定：高速公路与一、二级公路路基填土高度小于路面与路床的总厚度,基底为膨胀土时,宜挖除地表0.3—0.6m 的膨胀土,并将路床换填非膨胀土或掺灰处理.换填或掺灰改性厚度可以通过非扰动土有荷载膨胀量试验确定.试验取地表下80cm 深处天然含水量非扰动土进行.通过系列有荷载膨胀量试验,可以求得试样在1%膨胀量变形时的膨胀力,该膨胀力称作膨胀力标准值.可换填或掺灰改性厚度以式<3-2>计算确定.若计算值小于30cm,则取30cm.()h p e p p h -=〔3—2〕式中：—设计换填土或掺灰改性土的厚度,m ；—换填土层或掺灰改性土层底面下膨胀土的膨胀力标准值<试样在1%膨胀量变形时的膨胀力>,kPa ；—路面结构层压强,kPa ；—压实后换填土层或掺灰改性土层容重,kN/m³. 3.4 石灰桩或灰土桩法石灰桩是房屋建筑部门常用的地基处理方法.它采用机械或人工方法在地基或堑坡中成孔,然后灌人生石灰或生石灰与粉煤灰、火山灰、水泥等的掺和料与少量外加剂,并振密或夯实而形成桩体.石灰桩与经改良的桩周土组成石灰桩复合地基,以支撑上部建筑物.石灰桩的加固深度可以从几米到十几米.本章的石灰桩法主要用于公路路堤的膨胀土基底加固或膨胀土堑坡的稳定性加固.用于公路膨胀土地基处理的石灰桩与房屋建筑使用的石灰桩,在工作机理与设计计算上略有差异.用于公路膨胀堑坡稳定的石灰桩更偏重于石灰对膨胀土的改性作用.因而,稳定膨胀土堑坡的石灰桩较建筑地基处理的石灰桩孔径更小,桩体更密.3.4.1 原理与适用X 围石灰桩既适用于厚度超过2.0m 的膨胀土软基,也适用于弱与中等膨胀土开挖堑坡.但两者的加##理与设计原则存在一定差异.用于处理膨胀土软基的石灰桩一h e p p p hγ般为2—10m.1.石灰桩加固膨胀土软基原理石灰桩对膨胀土软基的加##理可归纳为：桩周土的改性与胶结作用、置换作用、排水固结作用、桩与桩间土的高温效应、膨胀挤密作用.℃桩周土的改性与胶结加固作用桩孔中的生石灰与桩周接触的膨胀土会发生离子交换、化学与凝胶反应等,从而对桩周膨胀土起到改性与胶结加固作用.石灰对膨胀土的改性机理具体参看上节的"石灰改性膨胀土的机理〞.在##清代道台衙门旧址建筑物下曾发现石灰桩对土的胶结作用证据.该桩长3050cm不等,性状上大下小,如钟形.发现时,桩中心仍然呈软膏状,但桩周约2cm的土却形成了一层坚硬的外壳,近于陶土的色调.生石灰对膨胀土的改性作用X围更宽.℃置换作用石灰桩较桩间土具有更大的强度<抗压强度约500kPa>,其作为竖向增强体与桩间土形成复合地基.石灰桩在复合地基中发挥着桩体作用.当承受荷载时,刚度较大的桩承担较大的应力,约分担了30%的荷载<在正常置换比下>.根据国内实测数据,石灰桩复合地基的桩土应力比一般为2.5—5.0.石灰桩这种置换作用在膨胀土地基具有独特功用.当桩间浅层膨胀土吸水膨胀时,桩分担的荷载将部分退还转移给周围的膨胀土,从而抑制浅层膨胀土的胀缩变形.℃排水固结作用试验表明,石灰桩体的渗透系数一般为10-5—10-3cm/s,相当于细砂的渗透系数.由于石灰桩间距较小<一般为2—3倍桩体直径>,水平路径很短,具有很好的排水固结作用.从建筑物沉降观测记录表明,建筑竣工使用时,其沉降已基本稳定,沉降速率在0.04mm/d左右.当桩体掺和料采用煤渣、矿渣、钢渣等粗颗粒料时,排水固结作用更加明显.℃桩与桩间土的高温效应软基膨胀土含水量较高.1kg生石灰的消解反应要吸收0.32kg的水,同时放出1164kJ的热量.加掺和料的石灰桩,桩内温度可高达200—300℃,桩间土的温度最高可达到40—50℃,从而使膨胀土产生一定的汽化脱水,膨胀土中含水量下降,土粒靠拢挤密,强度提高.℃膨胀挤密作用石灰桩的生石灰吸水膨胀,使桩间膨胀软土受到强大的挤压力,这对地下水位以下软土的挤密起主导作用.测试结果表明,自然状态下,生石灰熟化后的体积可增加到原来的1.5—3.5倍,质量好的一等钙石灰的体胀约为3—3.5倍.2.石灰桩稳定膨胀土堑坡原理石灰桩对膨胀土堑坡的稳定原理可归纳为：桩周膨胀土的改性作用,边坡的分隔加固作用、排水作用.℃桩周膨胀土的改性作用石灰对膨胀土的改性机理具体参看上节的"石灰改性膨胀土的机理〞,用于稳定膨胀土石灰桩具有桩径小、桩体密的特点.这样,生石灰对桩周的膨胀土改性作用面积大大增加.以生石灰离子在膨胀土中渗透与影响距离15cm计算,则桩径15cm、桩距60cm、正三角形排列的石灰桩,其换土与膨胀土改性总面积可达51%.桩周膨胀土的改性作用与桩本身的换土作用,较好地增强了膨胀土堑坡浅层土体的整体强度,改善了整体的胀缩性.℃边坡表层的分隔加固作用由于膨胀土中大量地、不均匀地分布着各种尺寸的结构面<如裂隙、构造软弱面、断裂滑面>,使其路堑边坡破坏并表现出某些随机性质,既可以发生在坡脚、玻腰或坡顶,也可以发生在任何局部地段.针对这种局部破坏,有效的防护措施就是分隔支护.堑坡上的石灰桩以自身为结点,组成一个类似于三角形网格状结构,将堑坡的浅层膨胀土分隔加固,可以有效地阻止膨胀土的随机局部破坏和边坡的分级逐次破坏.分隔加固的优点在于,即使某一个网内的膨胀土发生变形与破坏,也不会将这种变形与破坏扩散到其他部位,极大地减少了膨胀土浅层病害的发生规模与次数.℃排水作用石灰桩体的渗透系数一般为10-5—10-3cm/s,相当于细砂的渗透系数.这样,堑坡某一部位土体中的渗水很快可以通过其下游的石灰桩顺利排出,从而减少了土中积水引发的膨胀土变形与破坏.设计计算℃用于公路膨胀土地基处理的石灰桩设计分为3种类型：℃挖方路段膨胀土堑坡加固的石灰桩设计；℃填方路段膨胀土软基的石灰桩加固设计；℃公路桥涵地基与基础设计.公路桥涵地基与基础设计参考《规X》[10].℃膨胀土堑坡加固的石灰桩设计计算℃石灰桩设计℃材料选用新鲜的生石灰,并需过筛,一般要求石灰粒径20mm左右,含粉量不得超过总重量的20%,Ca0含量不得低于70%,夹石含量不大于5%.℃桩径的设计根据施工工艺确定,一般为10—30cm.为了防止桩中心的软化现象,本设计建议取15cm.灰土桩可取较大直径,建议取30cm.℃桩距一般取3.5—5倍的桩径.具体设计时可根据膨胀土的膨胀性强弱与气候变化剧烈程度,在此区间选择桩距.弱膨胀土可选择桩径5倍的桩距,中等膨胀土可选择3.5倍的桩距.℃桩长根据膨胀土类型与当地大气风化深度确定.原则上讲,桩长应大于膨胀土强风化层厚而小于强风化层厚与弱风化层厚之和.强风化层厚一般为0.4—1m,弱风化层厚一般为1—1.5m.一般桩长取1.0—1.5m.℃建议桩体竖直布置,桩孔在坡面上采用正三角形排列.⑵其他配合措施设计包括边坡表层排水、浆砌块石或混凝土骨架、植草等设计.⒊石灰桩加固膨胀土软基的设计计算膨胀土软基承载力确定与使用填方路堤膨胀土软基的承载力确定与使用,参考"浅层换填与掺灰改性法〞有关内容.。
膨胀土地基基础处理论文
膨胀土地基基础处理探讨【摘要】文章在介绍了膨胀土的特性及其对建筑的危害的基础上，论述了膨胀土地基处理的几种方法，并从建筑、基础、结构、施工几方面提出相应的地基处理措施，以供相关人员参考借鉴。
【关键词】膨胀土；地基；建筑我国地基土多样，其抗剪强度、压缩性及透水性等因土的种类不同而差别较大，各种地基土中，不少为软弱土和不良土，如软粘土、湿陷性黄土、多年冻土、膨胀土等。
当前，随着我国工程建设规模的不断扩大，新建设工程越来越多地遇到不良地基，本文结合实践经验，以南方广泛分布的膨胀土地基为研究对象，就膨胀土地基处理技术进行探讨。
1 膨胀土地基特性及对建筑的危害性分析膨胀土是一种其粘料成分主要由强亲水性矿物组成的高塑性黏土，多呈现坚硬或硬塑状态，强度一般较高，具有吸水膨胀、失水收缩和反复胀缩变形，浸水后强度衰减，干缩裂隙发育的特征。
我国膨胀土分布广泛，广西、云南、湖北、江苏、广东等地均有不同范围的分布。
利用膨胀土作为建筑物的地基时，若在施工中没有采取必要的措施进行地基处理，往往会给建筑物带来危害，主要表现为建筑物的基础外移、房屋开裂(山墙倒八字形缝，外纵墙下部水平缝)、地坪开裂等事故。
以南宁为例，据有关资料显示，南宁地区膨胀土成分含有较多的亲水性强的蒙脱石、伊利石等膨胀性物质，黏粒含量高，粒径＜0.002mm的胶体颗粒含量＞25%，塑性指数ip在17～32之间，自由膨胀率超过40%，因此该地区的膨胀土具有非常明显的湿胀干缩效应。
由于上部作用荷载不同，使得地基土体在强烈的胀缩循环过程中受到不同程度的限制，导致基础产生不均匀沉降，从而使得上部轻型结构中产生超出墙体承载能力的附加拉力和剪力，墙体出现裂缝。
据不完全统计，我国在膨胀土地区修建的各类工业与民用建筑物，因地基土胀缩变形而导致损坏或破坏的超过1000万m2。
2 膨胀土地基基本处理方法2.1 换土法即将膨胀土全部或部分挖掉，换填非膨胀黏性土、砂砾土、砂土或灰土以及其他性能稳定、无侵蚀性的材料，消除或减小地基胀缩变形。
浅析膨胀土地质基础处理方法
浅析膨胀土地质基础处理方法浅析膨胀土地质基础处理方法摘要:在膨胀土地区修建建筑物地基必须经过严格处理,否则往往会造成建筑物的基础外移、房屋开裂、地坪开裂等事故。
本文介绍了建筑地基膨胀土的施工处理措施,并阐述了膨胀土性质分析、地基处理的方案选择和施工方法措施。
关键词：地基施工；膨胀土；地基处理膨胀土是一种特殊土，它是在地质作用下形成的一种主要由亲水性强的粘土矿物组成的多裂隙并具有显著膨胀性的地质体。
由于是具有吸水膨胀和失水收缩特性的粘性土，会因为土中含水量的变化而发生相应的膨胀或收缩变形,特别是在场地膨胀性土层厚度不一,均匀性不一,不同部位处含水量的变化以及建筑物基底压力不等等原因时,就会导致地基土不均匀的隆起或下陷,使得建筑物产生墙体开裂、地面隆起或下陷等破坏。
因此,必须对膨胀性土场地进行处理,以满足自由膨胀率均小于0.4的要求。
美国工程界称膨胀土是“隐藏的灾害”。
日本工程界称膨胀土是“难对付的土”、“问题多的土”。
我国公路工程中因膨胀土发生的边坡失稳、路基变形、路面破坏、构造物开裂、倒塌等公路病害造成的经济损失也是十分巨大的。
因此，研究膨胀土的工程性质，切实做好其工程勘察、设计与施工是确保工程建设质量的关键，忽视其中任何一个环节都将给工程带来隐患。
膨胀土大多分布在南方,在膨胀土地区修建建筑物地基时,如果没有采取合适的措施,往往会造成建筑物的基础外移、房屋开裂(山墙倒八字形缝,外纵墙下部水平缝)、地坪开裂等事故。
国内外膨胀土地基处理采用的措施大体上可分为五类：预湿膨胀、压实、换土、土性改良和隔水。
确定处理方法应根据土的胀缩等级、地方材料及施工工艺等,进行综合技术经济比较。
各种处理措施,有时单独采用,有时需综合采用。
膨胀土地基的处理应根据当地的气候条件、地基的胀缩等级、场地的工程地质及水文地质情况和建筑物结构类型等。
结合建筑经验和施工条件,因地制宜采取治理措施。
如果能够采用换填非膨胀土或采取化学等方法,从根本上改变地基土的性质,则是根治的最好方法。
膨胀土软基路堤施工方法研究
膨胀土软基路堤施工方法研究论文导读：根据原地面膨胀土的分布情况，采取两种处理措施：采用30cm水泥石灰综合稳定土（4:6:90），加强地基承载力。
关键词：膨胀土软基，地基加固，施工工艺，水泥石灰综合稳定土，生石灰粉改良1.工程概况某高速公路经滞洪区内，该地区属冲积湖平原区，为近期河流泛滥形成，岩性以高液限粘土为主。
由于特殊的水文地质条件，使膨胀土多次经受干、湿循环，土体重复缩胀，其强度急剧衰减，造成地基承载力下降，路堤施工及稳定成型困难。
科技论文。
鉴于该路段借土填方较大，必须对膨胀土地基及土质进行加固与改良。
2.膨胀土的属性该段膨胀土是一种高液限粘土，有很强的亲水性、持水性以及很高的可塑性和粘聚性。
在吸水软塑裂隙封闭之前是可以透水的，水性极强的粘土矿物成份能吸附大量弱结合水，吸水后土体强烈膨胀、软化，强度大幅降低；失水则严重干缩。
由于膨胀土的高粘聚性，其原状土的密实度一般在80%～85%左右，天然含水量在25%～33%左右。
大于最佳含水量时，即使采用重型压实机械也很难达到93区的压实度，而晾晒后，土块坚硬，难以击碎、压实。
膨胀土路基在遇雨水浸泡后，土体膨胀，轻者表面出现15cm左右的蓬松层，重者则在50cm以上深度内形成橡皮泥；干燥季节，水分散失后，土体严重干缩龟裂，其裂缝宽度达1～3cm，缝深可达30～50cm，雨水可通过裂缝直接灌入土体内，使土体深度膨胀湿软；土体愈干燥密实，其亲水性愈强，膨胀量愈大，当这种膨胀力超过上部荷载或临界载荷时，路基就出现崩解。
3.地基处理方案由于该段地表覆盖较厚的膨胀土层，地表原状土承载力较小，不能满足设计要求。
根据原地面膨胀土的分布情况，采取两种处理措施：（1）采用30cm水泥石灰综合稳定土（4:6:90），加强地基承载力；（2）采用20cm级配碎石和15cm水泥石灰稳定土（4:6:90）处理，以加强承载力和形成反滤层，并将路基底部封闭，以防止毛细水上升而影响路基稳定。
《膨胀土地基处理 [膨胀土地基性质及处理方法的分析]》
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《膨胀土地基处理[膨胀土地基性质及处理方法的分析]》摘要。
膨胀土是一种粘土，粘土含有大量亲水性矿物，有一些有利水楔微裂隙结构。
并具有显著胀缩特性，在广西和我国海沿岸地区分布较广。
为保证道路长时间路基稳定、路面平整度，安全，舒适的安全行车为目的，必须解决因膨胀土而引发了一系列的工程问题。
近年来，我国的岩土工程中的膨胀土微观结构特征及其工程特性研究中取得了丰硕的成果，产生的膨胀土工程病害原因给予科学的解释，并提出了一些切实可行的措施。
关键词：膨胀土地基性质处理方法1、膨胀土的物理性质及力学性质分析膨胀土是一类结构不稳定的高塑性粘土，其全球分布极广，膨胀土的粘土矿物分类，可分为2类：一类为蒙脱石，另一个伊力士和高岭土为主的土壤。
具有裂缝性，扩张性和收缩性及超固结性，对气候变化特别敏感，主要原因是膨胀土颗粒组成的土含量在30%以上，与蒙脱土，伊利石或一个，混合和强亲水性矿物做主要地位。
蒙脱石粘土的亲水量增加时出现膨胀，但因为伊力土和高岭土有限膨胀，造成的变化情况，分析总结如下1.1含水量膨胀土地区的地下水多为上层滞水和裂隙水，因而随季节性气候变化，土中水分发生剧烈变化而引起地基不均匀胀开或闭合。
在工程建设，建立在水分含量保持不变在粘土结构不受损害所造成的扩张。
当土壤水分含量的变化，即产生垂直和水平方向的体积膨胀。
水分含量的变化很小，只有1%～2%的量值，是足以引起有害膨胀。
在安康地区，膨胀土对人类危害极大，建造在膨胀土的地板在雨季，土壤水分含量增加地板倾斜裂缝造成的经常看见它。
一般来说，非常干燥的粘土是危险的。
这种黏土可吸收大量的水，其结果是毁灭性的扩展结构。
相反，比较潮湿的粘土，因为大多数扩张已经完成，进一步扩大不会大。
但应注意的是，潮湿的粘土，地下水位下降或其他条件的变化，可能成为干，显示收缩也不能低估。
1.2干容重粘土的干容重与其天然含水量是息息相关的，干容重是膨胀土的另一重要指标。
γ=18.0kn/m3的粘土，通常显示很高的膨胀潜势。
对膨胀土地基性质和处理方法的探讨
对膨胀土地基性质和处理方法的探讨摘要膨胀土是具有显著胀缩性的一种多裂隙的黏性土,其常给工程建设带来严重破坏。
从对膨胀土的地基特性分析入手,对膨胀土地基的常用处理方法进行探讨,对解决膨胀土地基和路基问题具有一定借鉴作用。
关键词膨胀土;地基性质;处理方法膨胀土是一种结构性不稳定的高塑性黏土,也是典型的非饱和土。
建设者如果对膨胀土地基不够了解,在设计施工中没有采取必要的措施,就会给建筑物带来危害,据不完全统计,全世界每年因膨胀土地基造成的损失在50亿美元以上,而又因为其存在不易觉察性,所以人们称其为“隐藏的灾害”。
我国是多膨胀土国家,膨胀土广泛分布于滇、贵、黔、冀、鲁、豫、晋、川、陕、皖等10多个省市自治区。
从20世纪50年代便对膨胀土开展了较为系统的研究,70年代起开始有组织有计划的在全国范围内开展大规模的膨胀土科学实验研究工作。
随着我国全面建设小康社会步伐的加快,很多地建工程开始向膨胀土地区营运和修建,对膨胀土地基的研究成为当前岩土工作者必须的工作。
1膨胀土地基特性膨胀土是一种其粘料成分主要由强亲水性矿物组成的高塑性黏土,常见的矿物成分有蒙脱石、高岭石和伊利石等。
膨胀土多呈现坚硬或硬塑状态,强度一般较高,具有吸水膨胀、失水收缩和反复胀缩变形,浸水后强度衰减,干缩裂隙发育的特征。
1.1膨胀性蒙脱石和伊利石是组成我国的膨胀土主要的成分,这两种强吸水性的矿物遇水膨胀后对其上部的建筑物产生相当的破坏,对重量轻、整体性较差、基础埋置较浅的1-3层建筑物产生的危害尤甚。
膨胀土受水浸湿后膨胀,产生很大是上举力,引起房屋上升,而膨胀土上层的含水量又是四季循环变化的,小范围内含水量和重力密度的不均匀使上不建筑物产生不均匀沉降。
膨胀土的膨胀性可以用自由膨胀率来表示,自由膨胀率大于100%的为强膨胀性土,小于40%的则为非膨胀性土,介于二者之间的为中等膨胀性土。
压力的变化是膨胀土又一主要的外在因素,同样条件下,基底压力越大则土的膨胀率越低。
变电站施工关于膨胀土地基处理
变电站施工关于膨胀土地基处理【摘要】分析了膨胀土在广西地区的分布情况及对变电站施工带来的影响，探讨在变电站工程施工中对膨胀土地基采取处理的措施，提高变电站工程的施工质量。
【关键词】变电站；施工；膨胀土地基；处理1.前言膨胀土是吸水膨胀和失水收缩，且胀缩可逆变形的一种高塑性粘土。
膨胀性是在一定环境下，土体积由于不断吸水发生膨胀的整个过程。
收缩性是指在气温、日照等环境下使土内的水分蒸发减少，导致土体发生收缩的过程。
胀缩可逆变形是指膨胀土在吸水膨胀和失水收缩后，再吸水膨胀，再失水收缩的一种变形特性。
膨胀土特点的形成是土中粘粒的成分主要是由亲水性的矿物构成，有很高的固结度，很大的密实度，水膜是半固态状态，自由水的含量较低，孔隙水的负压较高，吸水的能力非常强，所以膨胀量大[1]。
变电站工程在膨胀土上施工时，必须采取合理的措施，降低膨胀土造成的危害。
2.膨胀土在广西的分布及危害在我国广西是主要典型膨胀土的地区之一，膨胀土不仅种类多，而且分布范围广。
据不完全的统计，全区有76％左右的范围分布着膨胀土。
其中宁明、百色、南宁盆地的膨胀土是由沉积泥岩和粉质砂岩还有残积物风化而形成，还有小部分是岩土的风化物在流水搬运和冲积下形成的；桂林、柳州、来宾、贵港、武鸣等膨胀土分布的是岩溶盆地、丘陵，是在碳酸岩被风化残积下形成了膨胀土。
因为广西处在亚热带环境，气候特点炎热多雨，在膨胀土上的建筑物出现结构破坏的现象，旱季比雨季发生的概率高，也就是说广西膨胀土上的建筑物结构是被缩坏的。
广西膨胀土是在地裂的形式上导致建筑物的墙体开裂，以及出现地面隆起、下陷等危害。
3.变电站施工膨胀土地基处理措施3.1土质改良法变电站施工膨胀土地基处理采用土质改良法主要是把其他各种材料掺入膨胀土中，改善膨胀土的物理和力学的特性，克服膨胀土的湿热敏感性，从而达到提高工程使用性能的目的。
土质改良法分为化学改良法与物理改良法。
化学改良法是把添加剂加入膨胀土中，如把石灰、碎石片、水泥、有机化学浆液、无机化学浆液等。
探讨膨胀土地基处理方法
探讨膨胀土地基处理方法膨胀土具有吸水膨胀和失水收缩的变形特性，当利用这种土作为建筑物地基时，随着季节性气候的变化，膨胀土产生膨胀—收缩—再膨胀的周期性变化从而使建筑物反复不断产生不均匀升降，发生变形破坏，给工程造成巨大损失。
膨胀土的不良工程特性导致的工程问题或地质灾害的频繁发生及其在世界各国的广泛分布，使得膨胀土问题成为当今岩土工程界和工程地质领域的重大工程问题之一。
20世纪50年代初，我国在修建成渝铁路工程中，首次遇到成都粘土膨胀危害问题，从而拉开了我国膨胀土研究的序幕。
20世纪80年代，我国制定了膨胀土地区建筑技术规范，这标志着我国处理膨胀土技术达到了一定的水平，也使得处理膨胀土有章可寻。
膨胀土地基处理方法的目的是克服膨胀土对湿、热的敏感性，保证膨胀土的强度。
为实现这一目的，人们采用了各种处理方法。
一、膨胀土的工程特性及对工程的危害1、膨胀土的工程特性1.1胀缩性膨胀土吸水体积膨胀，使其上的建筑物隆起，如果膨胀受阻即产生膨胀力；失水体积收缩，造成土体开裂，并使其上的建筑物下沉。
土中蒙脱石含量越多，膨胀量和膨胀力越大。
土的初始含水量越低，膨胀量与膨胀力也越大。
击实土比原状土大，密度越高，膨胀性也越大。
1.2崩解性膨胀土浸水后体积膨胀，发生崩解。
强膨胀土浸水后几分钟即完全崩解。
弱膨胀土崩解缓慢且不完全。
1.3多裂隙性膨胀土中的裂隙，主要可分垂直裂隙，水平裂隙和斜交裂隙三种类型。
这些裂隙将土层分割成具有一定几何形状的块体，破坏了土体的完整性。
容易造成边坡的塌滑。
1.4超固结性膨胀土大多具有超固结性，天然孔隙比小，密实度大，初始结构强度高。
1.5风化特性膨胀土受气候因素影响很敏感，极易产生风化破坏作用。
基坑开挖后，在风化营力作用下，土体很快会产碎裂、剥落，结构破坏，强度降低。
受大气风化作用影响深度各地不完全一样，云南、四川、广西地区约在地表下3～5m；其它地区2m左右。
1.6强度衰减性膨胀土的抗剪强度为典型的变动强度，具有极高的峰值，而残余强度又极低的特性。
膨胀土 地基处理
膨胀土地基处理膨胀土是一种具有较高含水量时容易膨胀、较低含水量时容易收缩的土壤类型。
在建造工程中，膨胀土的存在往往会给地基处理带来一系列的问题。
本文将从膨胀土的成因、对地基的影响以及常见的地基处理方法等方面进行探讨。
膨胀土的成因多种多样，但最主要的原因是土壤中的黏土颗粒吸附水分而发生膨胀，这是由于黏土颗粒表面带有电荷，能够与水分中的离子发生吸附作用。
当土壤中的含水量增加时，黏土颗粒吸附的水分也增多，导致土壤体积膨胀。
相反，当土壤中的含水量减少时，黏土颗粒吸附的水分也减少，土壤体积收缩。
膨胀土对地基的影响主要表现在以下几个方面。
首先，膨胀土在吸湿膨胀时会对地基产生一定的上升力，导致地基的沉降不均匀，进而引起建造物的倾斜和破坏。
其次，膨胀土在干燥收缩时会使地基下陷，导致建造物的沉降和开裂。
此外，膨胀土还会影响地基的稳定性和承载力，增加地基的沉降和变形风险。
针对膨胀土带来的问题，地基处理是必不可少的一项工作。
常见的地基处理方法包括物理处理和化学处理两种。
物理处理主要是通过改变土壤的物理性质来减少土壤的膨胀和收缩。
常见的物理处理方法有挖除膨胀土、填充加固、加设排水系统等。
挖除膨胀土是将膨胀土挖掉，然后填充其他非膨胀土或者进行加固处理。
填充加固是在膨胀土上面填充一层非膨胀土或者加固材料，以减少膨胀土的影响。
加设排水系统是通过排水设施来控制土壤的含水量，从而减少土壤的膨胀和收缩。
化学处理主要是通过添加化学药剂来改变膨胀土的性质，使其具有较低的膨胀和收缩性。
常见的化学处理方法有固化剂处理和稳定剂处理。
固化剂处理是将固化剂添加到膨胀土中，使其发生化学反应，形成一种稳定的胶结体，从而减少土壤的膨胀和收缩。
稳定剂处理是将稳定剂添加到膨胀土中，通过改变土壤颗粒间的结构和吸附性能，减少土壤的膨胀和收缩。
除了物理处理和化学处理，还有一些其他的地基处理方法。
例如，可以通过加固地基的方法来增加地基的稳定性和承载力，如灌注桩、钢板桩等。
浅析膨胀土地质基础处理方法
浅析膨胀土地质基础处理方法膨胀土是指含有一定含量的黏土矿物质，具有强分散性、吸湿性、膨胀性和收缩性的土壤。
在工程建设中，如果没有对膨胀土地质基础进行合理处理，会造成地基沉降、结构损坏等问题。
因此，对膨胀土地质基础进行有效的处理是十分重要的。
本文将从三个方面分析膨胀土地质基础处理方法：土壤改良、地基加固和土体排水。
土壤改良是膨胀土地质基础处理的首要步骤，目的是改变土壤的物理性质、化学性质和水分性质，从而降低土壤的膨胀性和收缩性。
常用的土壤改良方法包括深层加压注浆法、灌浆法和超重压实法等。
深层加压注浆法主要是利用注浆设备将稳定剂注入土层中，形成稳定均质土体。
通过注浆可以改变土壤的结构，增加土壤的抗膨胀能力和稳定性。
灌浆法则是在地面上钻孔，然后灌注稳定剂。
超重压实法是通过增加地表的超载，使地层得到良好的压实，从而降低土壤的膨胀性。
这些方法在适当的情况下可以有效地改善膨胀土地质基础的性质。
地基加固是指对地基进行加固处理，提高地基的承载能力和稳定性。
膨胀土地质基础处理中常用的地基加固方法有加设地基承载层、地基加固桩、地基加固墙等。
加设地基承载层是在膨胀土地层下面设置一个能够承受地基荷载的硬质层或软性层。
这样可以减小地基的变形，提高地基的承载力。
地基加固桩则是在地基内钻孔并注入混凝土，形成地基桩。
地基桩能够增加地基的承载能力，并提高地基的稳定性。
地基加固墙则用于处理较高的地基荷载或较低的地基稳定性，可以通过加固墙的形式来加固地基。
土体排水是通过排水措施来降低膨胀土地质基础的水分含量，从而减小土壤的膨胀性和收缩性。
常用的土体排水方法有地下水排泄、排水沟和排水管等。
地下水排泄是通过设置地下水位下降的措施，使土壤中的含水层排泄到较低位置。
排水沟是建设沟渠或开挖排水沟，将土壤中的大量水分排除。
排水管是通过埋设排水管道，将地下水引导到其他地方排放。
这些排水措施能够有效地降低土壤的含水量，从而减小膨胀土地质基础的膨胀性和收缩性。
膨胀土地基的处理探讨与实例分析
膨胀土地基的处理探讨与实例分析摘要本文分析了膨胀土地基处理的一般原则，并结合工程实例，从技术、经济、施工、工程进度等方面对膨胀土地基处理进行分析比较，以选择出合理的地基处理方案。
可供同类型设计借鉴参考。
关键词膨胀土；承载力；地基处理；方案选择1膨胀土地基的一般处理原则膨胀土地基的处理受诸多因素影响，应综合考虑相关因素，比如当地的气候条件、场地的工程地质及水文地质情况、建筑物结构类型以及地基的胀缩等级等因素，并结合现场施工条件因地制宜采取有效且合理的治理措施。
治理膨胀土的方法有多种，其主要措施有：1.1排水或保湿措施此方法主要是保持地基中水的含量相对稳定，防止膨胀土吸水膨胀或失水收缩。
包括采用宽散水，在地基中设置防水保湿帷幕和保湿暗沟等。
1.2换土采用非膨胀性的粘性土、砂、碎石、灰土等置换膨胀土，置换范围厚度宜采用基础宽度的1~1.2倍，宽度宜采用基础宽度的1.8~2.2倍，并做好防水处理，使雨水不灌进垫层内的地基处理方法。
1.3加深基础埋身膨胀土地基在一般气候条件影响下，土体吸水膨胀、失水收缩沿深度是变化的。
当增大基础埋深超过膨胀土地基有效埋深时可有效减少浅层土胀缩对结构的影响。
膨胀土地基有效基础埋深一般为1.2m~3.0m，可参考当地经验或有关规范指导确定。
1.4采用桩基础桩基是指将承台上部结构传来的荷载通过承台，由桩传到较深的坚实土层或岩层作为持力层，使基础落到含水量较稳定的土层。
这种深基础能大大减少膨胀土对建筑物的危害。
1.5采用砂包基础是指基础周围用砂包包裹，并做好防水处理。
砂包基础有利于释放土体膨胀能量，处理膨胀土地基效果显著。
2 工程实例2.1 工程概况某烧结工程，根据《工程岩土详细勘察报告书》，该场地的地质构造如下：1）场地地层按地质单元层代号分述如下：（1）①层素填土（Qml）：色泽为黄、灰黄、褐黄色，主要有一些粘性土混合10%~20%的泥灰岩风化残块组成，结构松散。
土层厚度为0.30m~14.30m，覆盖于整块场地的地表；（2）②层耕土（Qpd）：色泽呈现褐、黄褐、灰褐色，中间含少量植物根茎，可塑状态，湿，结构松散。
219474091_富水地区膨胀土地基处理技术的应用
0 引言当前，国内外对于膨胀土地基的相关处理研究资料较为丰富，但在富水地区的膨胀土处理研究较少。
在施工现场有适合的土源情况下，膨胀土地基处理采用换填法施工最为简便，易于操作及检测，节约施工成本。
王强等[1]以变电站地基处理为例，通过分析膨胀土地基可能造成的实际危害，阐述其在变电站施工中的应用，提出对膨胀土地基处理的要点。
姚林芝等[2]以某住宅小区项目为例，介绍了建筑物膨胀土地基采用的复合地基和桩基础两种处理方法，并对结果进行了核验分析，验证了处理方法的合理性。
阎俊生[3]在对膨胀土的基本特性分析基础上，对膨胀土地基处理的换土法、垫层法、湿度控制法、压实控制法、土质改良法等常用方法进行了研究和总结，为今后的施工实践提供了指导。
本文则在系统总结前人的基础上，根据现场实际情况入手，通过对富水地区路基膨胀土的特性分析，换填土料含水率的严格控制，成功地对膨胀土地基进行处理技术，使整个路基的强度、稳定性达到设计要求。
对后续富水地区膨胀土地基处理具有较好的指导意义。
1 项目概况本项目区间路基大部分都处于膨胀土地区，对路基的危害极大，膨胀土路基必须进行处理，以达到增强路基整体强度的目的，保证整个路基的稳定性和耐久性。
整个路基沿线上覆土层种类较复杂，覆盖的土层为第四系人工弃土、粉质黏土、角砾土、碎石土、块石土；人工填土种植土、冲湖积层有机质土、黏土、粉砂、细砂、中砂、砾砂、圆砾土等。
地层岩性分述如下。
人工弃土（粉质黏土、碎石土、块石土）：褐黄、灰褐色，松散，稍湿，黏土为主，土质不均，局部含角砾约20%，粒径2～20mm，局部含建筑弃碴、碎砖等，为附近工程弃土，未经压实，极为松散。
人工填土（种植土、角砾土）：灰褐、褐黄、褐红等色，软可塑状粉质黏土为主，含少量植物根系或有机质，为原农田、旱地、菜地及公路绿化带表层耕植土。
普遍分布于测区表层，厚0～2m 不等，属于季节性松软土，具有弱膨胀性，结构松散。
黏土：褐灰、褐黄色，软塑，以黏粒为主，局部含约10%～15%粉砂、细砂及细圆砾，局部含少量有机质，切面较光滑，厚1～5m，埋深0.5～1.5m。
我国膨胀土地基改性处理方法的研究进展
我国膨胀土地基改性处理方法的研究进展
高丽君;丁述理;杜海金;牛兰琴;孙晨光
【期刊名称】《西部探矿工程》
【年(卷),期】2006(018)007
【摘要】膨胀土是一种多裂隙并具有显著胀缩性的粘性土,它常常给工程建设造成破坏.利用人工改性的方法能够在一定程度上克服其对湿、热的敏感性.对膨胀土地基改性处理方法进行了总结和评述,目前膨胀土的改性方法可以分为物理改性法、化学改性法和生物改性法三种.物理改性法施工简单,但施工条件、适用范围有限;化学改性法从理论上讲可以根本解决膨胀土的胀缩性,是目前应用最多的改性方法,但施工情况复杂、工程费用比较高、对环境造成污染、对操作人员身体健康也有伤害等;生物改性法适用范围比较小,一般和别的方法结合使用.在系统总结前人工作的基础上展望了膨胀土地基改性处理的研究方向和发展趋势.
【总页数】4页(P41-44)
【作者】高丽君;丁述理;杜海金;牛兰琴;孙晨光
【作者单位】河北工程学院资源学院,河北,邯郸,056038;河北工程学院资源学院,河北,邯郸,056038;河北工程学院资源学院,河北,邯郸,056038;河北工程学院资源学院,河北,邯郸,056038;河北工程学院资源学院,河北,邯郸,056038
【正文语种】中文
【中图分类】TU471.91
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膨胀土地基性质及处理方法的分析
膨胀土地基性质及处理方法的分析
李楠;孙强
【期刊名称】《黑龙江科技信息》
【年(卷),期】2007(000)005
【摘要】随着我国高速公路建设目新月异,许多公路路线不可避免会通过膨胀土地区.膨胀土是指粘粒成分主要由强条水性矿物质组成,并且具有显著胀缩性的粘性土,在广西地区分布较为广泛.为了保证道路在较长时问内路基的稳定和路面的平整度,达到安全、舒适行车的目的,必须解决因膨胀土而造成的一系列工程问题.近年来,我国岩土工程界在膨胀土微观结构特征及其工程性质的研究中取得了丰硕的成果,对膨胀土产生工程病害的原因给予科学的解释,并提出许多切实可行的处理办法.【总页数】1页(P172)
【作者】李楠;孙强
【作者单位】伊春市兴通设计有限责任公司,黑龙江,伊春,153000;伊春市兴通设计有限责任公司,黑龙江,伊春,153000
【正文语种】中文
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4.膨胀土地基性质及处理方法的分析 [J], 何晓
5.膨胀土地基性质及处理方法的分析 [J], 李楠;孙强
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关于膨胀土处理方法的研究总结
关于膨胀土处理方法的研究总结
李娜;刘洋
【期刊名称】《黑龙江科技信息》
【年(卷),期】2013(000)028
【摘要】众所周知，膨胀土是一种特殊的粘性土，具有遇水膨胀、软化，失水收缩、硬化的工程特征。
由于膨胀土性质极其不稳定，通常会使建筑物在水平或竖直方向产生不均匀应力，在施工建筑完成的不定期时间内，会不定时的出现外墙垂直裂缝，倾斜，地面隆起或下陷等不良情况。
这些状况的发生都是由于人们不熟知膨胀土特性以及相应处理方法引起的，本文基于以上事实，对膨胀土的处理方法进行了研究总结。
【总页数】1页(P237-237)
【作者】李娜;刘洋
【作者单位】河北工程大学土木工程学院，河北邯郸 056000;河北工程大学土木工程学院，河北邯郸 056000
【正文语种】中文
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膨胀土地基处理方法的研究_阎俊生
膨胀土地基处理方法的研究_阎俊生第28卷第2期河北建筑工程学院学报Vol128No12 2019年6月JOURNALOFHEBEIINSTITUTEOFARCHITECTUREANDCIVILENGINEERINGJune2019膨胀土地基处理方法的研究阎俊生长江大学基建处摘要首先对膨胀土的基本特性进行了分析.在此基础之上,对膨胀土地基处理的换土法、垫层法、湿度控制法、压实控制法、土质改良法等常用方法进行了研究和总结,为今后的施工实践提供了指导.关键词膨胀土;地基处理;换土法中图分类号 TU472膨胀土是一类结构性不稳定的高塑性粘土,也是典型的非饱和土,它在世界范围内分布极广,具有裂隙性、胀缩性和超固结性,对气候变化特别敏感,主要原因是膨胀土颗粒组成中粘粒含量超过30%,且蒙脱石、伊利石或蒙一伊混成等强亲水性矿物占主导地位.膨胀土地基的土体因含水量变化会导致土体的不均匀胀缩变形,最终将引起建筑物的变形和破坏,而且它对工程建设的危害往往具有多发性、反复性及长期潜在性.膨胀土的灾害防治十分困难,长期以来国内外均十分重视膨胀土问题的研究.[1]1 膨胀土的基本特性我国是世界上膨胀土分布最广、面积最大的国家之一,先后发现有膨胀土危害的地区已达20多个省、市、自治区.如图1所示,膨胀土又称裂隙粘土或裂土,是粘土的一种,因而具有粘性土的一般性质.但它作为一类特殊的粘土,又具有一般粘土所没有的三种基本特性,即干缩湿胀性、多裂隙性和超固结性[2].在膨胀土地区修建的厂房、住宅、水利设施、机场、公路、铁路等无不反映出因各种各样膨胀土不良工程性质而造成的危害,如图2所示为因膨胀土地基引起的房屋开裂.图1 膨胀土图2 膨胀土地基房屋的开裂111 多裂隙性从外貌特征看,裂土表面布满了不规则的多边形裂隙或网状裂缝,多呈张开的楔形,将裂土分割成各种几何形态的块体.裂隙有原生及次生之分.原生裂隙多为闭合状,裂隙面光滑,常呈腊状光泽.当暴露地表,受风化作用影响裂隙面常张开,并有次生的灰白粘土充填.次生裂隙以风化型为主,在半干旱地区,尤其是年蒸发量大于年降水量的地区,裂土的干缩湿胀效应非常显著,使裂土表层风化作用强烈.由于裂隙密布,土体不连续,大量雨水乘虚而入,湿胀干缩,循环反复,使土体强度大大降低,恶化了土体的工程性质,在重力作用下,常产生边坡土体剥落、坍塌滑坡等病害.收稿日期:20190402:,,,4340232 河北建筑工程学院学报第28卷112 超固结性我国的裂土多沉积于更新世第三纪,系陆相沉积土,在漫长的地质年代中承受了上覆地层压力,处于超固结状态,卸荷后土的抗剪和抗压强度均有降低,风化破碎后强度更低.当开挖地下洞室使土体具有临空面时,超固结力得以释放而表现为洞室的顶部、边墙、底部的过大变形,使工程结构物破坏.113 强膨胀性膨胀土的膨胀性与组成它的粘土矿物成分有关,我国的膨胀土主要是蒙脱石及伊利石粘土矿物组成.此两种强亲水性粘土矿物遇水后产生的膨胀效应比普通粘土显著得多,对建筑物具有相当强的破坏作用.膨胀性大小还与水的作用直接有关,水分在土粒中的迁移是产生土体膨胀与收缩的直接原因.由于裂土的裂隙发育,水的渗入使土体产生膨胀,边坡开挖后因卸载引起的应力释放均使边坡土体变形鼓出,甚至使已有的圬工防护建筑开裂.膨胀产生的应力还能使房屋建筑上部开裂破坏,不能正常使用,干缩湿胀的循环反复,使膨胀土地基土强度降低,变形增大,地基出现不均匀沉降.2 膨胀土地基的处理方法目前国内外有关膨胀土地基处理的方法较多,加固技术也在逐渐发展,以下主要从加固机理、适用范围与施工技术几方面,结合膨胀土工程性质的多年研究成果与我国大量工程实践的应用效果,介绍膨胀土地基的几种主要处理方法[3-5]:211 换土法换土法是将膨胀土全部或部分挖掉,换填非膨胀粘性土、砂土、砂砾土或灰土,以消除或减少地基胀缩变形,其本质是回避膨胀土的不良工程特性,从源头上改善地基,是膨胀土地基处理方法中最简单而且有效的方法.膨胀土地基的换土厚度由胀缩变形计算确定,使剩余部分土的胀缩变形量在允许范围内.由于各地区的气候不同,在一定深度以下膨胀土含水量基本不受外界气候影响的临界深度和临界含水量有所不同,换土厚度应根据膨胀土的强弱和当地的气候特点确定,一般可采用110~210m,强膨胀土换土厚度可用210m,中膨胀土用110~115m,但具体换土厚度要根据调查后的临界深度来确定,最大厚度不宜超过310m.在地基膨胀土层较薄情况下,该法比较可靠,且能彻底根治膨胀土的危害.主要适用于路床基底、渠道、膨胀性土层出露较浅的建筑场地或对不均匀变形有严格要求的建筑物地基,但对于大面积的膨胀土分布地区显得不经济,生态环境效益较差.212 垫层法垫层法与换土法施工过程基本相同,也主要应用于薄的膨胀土层及主要胀缩变形层不厚的情况,但对膨胀土层较厚的地基可采用部分挖除,铺设砂、碎石垫层抑制膨胀土的升降变形引起的危害,其作用主要是减少地基胀缩变形和调节膨胀土地基不均匀沉降量,具有补偿功能.此外,砂石层还可防止地下水毛细作用上升使地基不受冻胀作用的影响,施工简单,就地取材还能节约投资,是处理膨胀土地基的一种较为适用和经济的方法.在平坦场地上I、Ò级膨胀土地基处理中,可用于轻型建筑物地基处理外,还广泛用于道路、堆场等,但在长期干旱地区而又有可能浸水的房屋中不宜采用.213 湿度控制法湿度控制法是通过控制膨胀土含水量的变化,保持地基中的水分少受蒸发及降雨入渗的影响,从而抑制地基的胀缩变形.目前比较成功的保湿方法有:预浸水法、暗沟保湿法、帷幕保湿法和全封闭法.21311 预浸水法预浸水法是在施工前用人工方法增加地基土的含水量,使膨胀土层全部或部分膨胀,并维持高含水量,从而消除或减少膨胀变形量.我国幅员辽阔,气候差异大,膨胀土预浸水后难以保持土中的高含水量使土体积不发生变化.常在干旱季节产生更大的收缩变形.另外,由于浸水后膨胀土的强度和变形指标急剧降低,承载力一般在100kpa左右,在路基工程中,也无法保证路基所要求的足够强度和刚度,还会使路基在中后期会因失水产生收缩变形,出现干裂缝.因此,虽然预浸水在建造初期时,可以起到重要作用,但在膨胀土上建造房屋基础时,预浸水法作为一种独立应有的地基处理技术应慎重.21312 暗沟保湿法,,第2期阎俊生膨胀土地基处理方法的研究 3 土地基充分浸水至膨胀稳定含水量,并保持该含水量不发生变化,则地基既不会产生膨胀变形,也不会产生收缩变形,从而保证建筑物受地基胀缩变形而引起破坏.保湿暗沟适用于有经常水源的三层以下房屋的处理,对于无经常水源的房屋、强膨胀土地基和长期干旱地区不得采用.21313 帷幕保湿法帷幕保湿法是用不透水材料做成的帐幕设置于建筑物两侧,用以截断地基中水分向外转移或地基外的水分进入地基,保证地基中水分的相对稳定,从而达到消除地基土胀缩变形目的.帷幕形式有填砂的塑料薄膜帷幕、填土的塑料薄膜帷幕、沥青油毡帷幕以及塑料薄膜灰土帷幕等.帷幕埋深由建筑场地条件和当地大气影响急剧层深度来确定,根据地基土层水分变化情况,在房屋四周分别采取不同帷幕深度以截断侧向土层水分的转移,帷幕配合115m宽散水进行地基处理,效果明显,尤其当膨胀土地基上部覆盖层为卵石、砂质土等透水层时,采用该法防止侧向渗水浸入地基,效果良好.帷幕保湿法既可用于新建房屋,也可用于已损坏房屋的修缮处理,前者通常情况下是在建房的同时建造帷幕.21314 全封闭法由于全封闭法一般在膨胀土路堤中应用,又称为包盖法或包边路堤,主要在膨胀土广泛分布的地区,出于经济上的考虑和受填料条件所限,不得不采用弱膨胀土和中膨胀土填筑路堤时,直接用接近最佳含水量的中、弱膨胀土填筑路堤堤心部位,用普通粘土或改性土作为路堤两边边坡与基底及顶面的封层,从而形成包心城方,让膨胀土永久地封存在非膨胀土之中,避免膨胀土与外界大气直接接触,保持膨胀土湿度的稳定,使其失去胀缩性,从而成为良好的路基填料.在通常情况下,全封闭法仅适用于非浸水路堤.为了能确保封闭效果,有效地限制堤内膨胀土湿度变化,封层应有相当的厚度.其中,边坡处往往是施工碾压的薄弱部位,如果封闭土与路堤土一道分层填筑压实,并达到同样的压实度,则处理效果会更好.综上所述,湿度控制法是处治膨胀土的一种好方法,应视当地气候潮湿程度与膨胀土厚度而定,对于强膨胀土很厚的情况,具有较好的经济可行性.但迄今为止,对蒸发与降雨条件下膨胀土的湿度迁移规律与力学效应还未取得足够清晰的认识,因此,湿度控制法处理膨胀土的设计理论还需作大量的研究,并在工程实践中不断完善.214 压实控制法压实控制法的实质是用机械方法将膨胀土压实到所需要的状态,充分利用膨胀土的强度与胀缩特性随含水量、干密度及荷载应力水平的变化规律,尽量增大击实膨胀土的强度指标,提高地基承载力与减小胀缩性,以达到工程建设的需求.由于膨胀土的最大干密度随击实功的增大而增大,含水量随击实功的增大而减小.膨胀土的干密度增大同时含水量减小,导致其凝聚力和内摩擦角增大,地基承载力增加;但其击实后的胀缩性并没有受到抑制.因此,该法应用范围有限,只针对弱膨胀土,且造价很低,适用于地基承载力满足要求而附加荷载又大于其膨胀力的建筑物,对轻型建筑可能会造成一定的破坏.实际应用较多的情况是通过合理控制压实标准,利用弱膨胀土作为路基填料来修建路堤.215 土质改良法土质改良法顾名思义就是在膨胀土中掺人其他材料,使其物理、力学特性得到改善,克服其不良的湿热敏感性,而能满足工程的使用要求.目前对土质改良法子类归属尚不规范,不同部门行业与工程手册等还没有统一.从膨胀土的土质改良实质出发,宜按其加固机理不同而区分.人们采用的改良处理方法,总的来说可以分为物理改良法、化学改良法和生物改良法.21511 物理改良法物理改良法就是在膨胀土中加入按一定比例的无机料(如石灰、粉煤灰、矿渣等)或其混合料改变其物理性状的方法.其中可以分为夯实法、桩基法.夯实法又称为击实法或压实法,即用机械方法将膨胀土,4 河北建筑工程学院学报第28卷增大,地基承载力增加.但是膨胀土的胀缩性并没有得到抑制,这种改良法只适用于弱膨胀性土.桩基法是利用桩加固膨胀土地基使其达到要求,按照桩型可以分为砂桩、预制方桩、粉喷桩、树根桩等.21512 化学改良法化学改良法是利用有机或无机改良剂抑制膨胀土的胀缩性,改善膨胀土的工程性质.化学改良法从理论上讲可以根本解决膨胀土的胀缩性,可以起到一劳永逸的效果.依据化学改性剂的物状可以分为无机改性法、有机改性法两种.无机改性法依据无机改性添加剂的种类可以分为石灰改性法、生石灰改性法、混合料改性法、矿碴改性法、沥青改性法、NCS改性法、高强高耐水土体改性、SSS型改性法以及其它改性法.有机改性法根据改性剂的不同可以分为H24改性法、ISS改性法、尿素改性法.21513 生物改性法根据不同的材料可以分为植物改性法和土工织物改性法.植物改性法是对膨胀土地段的公路边坡采用种植植物的生物技术进行治理和防护的方法.经过试验,发现一般情况下生长3~4个月刺槐、香根草等可以形成绿篱带,可以拦截泥沙防止水土流失,生长6~8个月后其长而密的根系可以起到稳定土的作用.土工织物是一种应用于工程的新材料,它具有耐腐蚀、强度高等特点,同时具有排水反滤性能,用它来处理滑坡,不仅可加速土体排水固结和增强土体强度,而且施工操作简便,工期短,投资省,但是土工织物改性法只适用于弱膨胀土地区,应用范围比较小.3 结语膨胀土作为一种特殊性质的土,对建筑物的危害极大,关系到建筑物的安全和正常使用.实践证明,结合当地膨胀土的地基特性,采取切实可行的措施,严格防范,完全可以消除它的危害性.膨胀土的处理技术还在不断发展之中,除上述介绍的方法外,还有一些其他方法亦取得了较为理想的应用效果,如粉喷桩、砂心桩法与土钉等地基处理方法.参考文献[1]钱耀光,刘炜.膨胀土地基处理技术综述.山西建筑,2019(13)[2]姜晖.膨胀土地基处理探讨.公路与汽运,2019(3)[3]张其光.膨胀土地基处理技术.四川建材,2019(1)[4]高丽君,丁述理等.我国膨胀土地基改性处理方法的研究进展.西部探矿工程,2019(7)[5]姜延华,段鸿海.膨胀土地基的特性分析及处理要点.西部探矿工程,2019(9)StudyonExpansiveSoilFoundationTreatmentMethodsYanJunshengInfrastructureManagementDepartment,YangtzeUniveistyAbstractThebasiccharacteristicsofexpansivesoilwasanalyzedfirst.Onthisbasis,thetreatmen tmethodsofexpansivesoilfoundationwerestudiedandsummarized,whichincludemethodsof soilreplacement,cushion,humiditycontrol,soilcompactioncontrol,soilmodifiedands oon.Thispaperprovideaguidancetoconstructionpractice.Keywords expansivesoil;foundationtreatment;soilreplacement。
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收稿日期:20100402作者简介:男,1965年生,工程师,湖北荆州,434023膨胀土地基处理方法的研究阎俊生长江大学基建处摘 要 首先对膨胀土的基本特性进行了分析.在此基础之上,对膨胀土地基处理的换土法、垫层法、湿度控制法、压实控制法、土质改良法等常用方法进行了研究和总结,为今后的施工实践提供了指导.关键词 膨胀土;地基处理;换土法中图分类号 TU472膨胀土是一类结构性不稳定的高塑性粘土,也是典型的非饱和土,它在世界范围内分布极广,具有裂隙性、胀缩性和超固结性,对气候变化特别敏感,主要原因是膨胀土颗粒组成中粘粒含量超过30%,且蒙脱石、伊利石或蒙一伊混成等强亲水性矿物占主导地位[1].膨胀土地基的土体因含水量变化会导致土体的不均匀胀缩变形,最终将引起建筑物的变形和破坏,而且它对工程建设的危害往往具有多发性、反复性及长期潜在性.膨胀土的灾害防治十分困难,长期以来国内外均十分重视膨胀土问题的研究.1 膨胀土的基本特性我国是世界上膨胀土分布最广、面积最大的国家之一,先后发现有膨胀土危害的地区已达20多个省、市、自治区.如图1所示,膨胀土又称裂隙粘土或裂土,是粘土的一种,因而具有粘性土的一般性质.但它作为一类特殊的粘土,又具有一般粘土所没有的三种基本特性,即干缩湿胀性、多裂隙性和超固结性[2].在膨胀土地区修建的厂房、住宅、水利设施、机场、公路、铁路等无不反映出因各种各样膨胀土不良工程性质而造成的危害,如图2所示为因膨胀土地基引起的房屋开裂.图1 膨胀土 图2 膨胀土地基房屋的开裂111 多裂隙性从外貌特征看,裂土表面布满了不规则的多边形裂隙或网状裂缝,多呈张开的楔形,将裂土分割成各种几何形态的块体.裂隙有原生及次生之分.原生裂隙多为闭合状,裂隙面光滑,常呈腊状光泽.当暴露地表,受风化作用影响裂隙面常张开,并有次生的灰白粘土充填.次生裂隙以风化型为主,在半干旱地区,尤其是年蒸发量大于年降水量的地区,裂土的干缩湿胀效应非常显著,使裂土表层风化作用强烈.由于裂隙密布,土体不连续,大量雨水乘虚而入,湿胀干缩,循环反复,使土体强度大大降低,恶化了土体的工程性质,在重力作用下,常产生边坡土体剥落、坍塌滑坡等病害.第28卷第2期2010年6月 河北建筑工程学院学报JOUR NAL OF HEBEI INSTITUTE O F A RC HITEC TU RE A ND C IV IL EN GINEERING Vol 128No 12June 20102河北建筑工程学院学报第28卷112超固结性我国的裂土多沉积于更新世第三纪,系陆相沉积土,在漫长的地质年代中承受了上覆地层压力,处于超固结状态,卸荷后土的抗剪和抗压强度均有降低,风化破碎后强度更低.当开挖地下洞室使土体具有临空面时,超固结力得以释放而表现为洞室的顶部、边墙、底部的过大变形,使工程结构物破坏.113强膨胀性膨胀土的膨胀性与组成它的粘土矿物成分有关,我国的膨胀土主要是蒙脱石及伊利石粘土矿物组成.此两种强亲水性粘土矿物遇水后产生的膨胀效应比普通粘土显著得多,对建筑物具有相当强的破坏作用.膨胀性大小还与水的作用直接有关,水分在土粒中的迁移是产生土体膨胀与收缩的直接原因.由于裂土的裂隙发育,水的渗入使土体产生膨胀,边坡开挖后因卸载引起的应力释放均使边坡土体变形鼓出,甚至使已有的圬工防护建筑开裂.膨胀产生的应力还能使房屋建筑上部开裂破坏,不能正常使用,干缩湿胀的循环反复,使膨胀土地基土强度降低,变形增大,地基出现不均匀沉降.2膨胀土地基的处理方法目前国内外有关膨胀土地基处理的方法较多,加固技术也在逐渐发展,以下主要从加固机理、适用范围与施工技术几方面,结合膨胀土工程性质的多年研究成果与我国大量工程实践的应用效果,介绍膨胀土地基的几种主要处理方法[3-5]:211换土法换土法是将膨胀土全部或部分挖掉,换填非膨胀粘性土、砂土、砂砾土或灰土,以消除或减少地基胀缩变形,其本质是回避膨胀土的不良工程特性,从源头上改善地基,是膨胀土地基处理方法中最简单而且有效的方法.膨胀土地基的换土厚度由胀缩变形计算确定,使剩余部分土的胀缩变形量在允许范围内.由于各地区的气候不同,在一定深度以下膨胀土含水量基本不受外界气候影响的临界深度和临界含水量有所不同,换土厚度应根据膨胀土的强弱和当地的气候特点确定,一般可采用110~210m,强膨胀土换土厚度可用210m,中膨胀土用110~115m,但具体换土厚度要根据调查后的临界深度来确定,最大厚度不宜超过310m.在地基膨胀土层较薄情况下,该法比较可靠,且能彻底根治膨胀土的危害.主要适用于路床基底、渠道、膨胀性土层出露较浅的建筑场地或对不均匀变形有严格要求的建筑物地基,但对于大面积的膨胀土分布地区显得不经济,生态环境效益较差.212垫层法垫层法与换土法施工过程基本相同,也主要应用于薄的膨胀土层及主要胀缩变形层不厚的情况,但对膨胀土层较厚的地基可采用部分挖除,铺设砂、碎石垫层抑制膨胀土的升降变形引起的危害,其作用主要是减少地基胀缩变形和调节膨胀土地基不均匀沉降量,具有补偿功能.此外,砂石层还可防止地下水毛细作用上升使地基不受冻胀作用的影响,施工简单,就地取材还能节约投资,是处理膨胀土地基的一种较为适用和经济的方法.在平坦场地上I、Ò级膨胀土地基处理中,可用于轻型建筑物地基处理外,还广泛用于道路、堆场等,但在长期干旱地区而又有可能浸水的房屋中不宜采用.213湿度控制法湿度控制法是通过控制膨胀土含水量的变化,保持地基中的水分少受蒸发及降雨入渗的影响,从而抑制地基的胀缩变形.目前比较成功的保湿方法有:预浸水法、暗沟保湿法、帷幕保湿法和全封闭法. 21311预浸水法预浸水法是在施工前用人工方法增加地基土的含水量,使膨胀土层全部或部分膨胀,并维持高含水量,从而消除或减少膨胀变形量.我国幅员辽阔,气候差异大,膨胀土预浸水后难以保持土中的高含水量使土体积不发生变化.常在干旱季节产生更大的收缩变形.另外,由于浸水后膨胀土的强度和变形指标急剧降低,承载力一般在100kpa左右,在路基工程中,也无法保证路基所要求的足够强度和刚度,还会使路基在中后期会因失水产生收缩变形,出现干裂缝.因此,虽然预浸水在建造初期时,可以起到重要作用,但在膨胀土上建造房屋基础时,预浸水法作为一种独立应有的地基处理技术应慎重.21312暗沟保湿法暗沟保湿法的原理与预浸水法相近,主要是利用膨胀土的胀缩性与含水量密切相关的原理,让膨胀土地基充分浸水至膨胀稳定含水量,并保持该含水量不发生变化,则地基既不会产生膨胀变形,也不会产生收缩变形,从而保证建筑物受地基胀缩变形而引起破坏.保湿暗沟适用于有经常水源的三层以下房屋的处理,对于无经常水源的房屋、强膨胀土地基和长期干旱地区不得采用.21313 帷幕保湿法帷幕保湿法是用不透水材料做成的帐幕设置于建筑物两侧,用以截断地基中水分向外转移或地基外的水分进入地基,保证地基中水分的相对稳定,从而达到消除地基土胀缩变形目的.帷幕形式有填砂的塑料薄膜帷幕、填土的塑料薄膜帷幕、沥青油毡帷幕以及塑料薄膜灰土帷幕等.帷幕埋深由建筑场地条件和当地大气影响急剧层深度来确定,根据地基土层水分变化情况,在房屋四周分别采取不同帷幕深度以截断侧向土层水分的转移,帷幕配合115m 宽散水进行地基处理,效果明显,尤其当膨胀土地基上部覆盖层为卵石、砂质土等透水层时,采用该法防止侧向渗水浸入地基,效果良好.帷幕保湿法既可用于新建房屋,也可用于已损坏房屋的修缮处理,前者通常情况下是在建房的同时建造帷幕.21314 全封闭法由于全封闭法一般在膨胀土路堤中应用,又称为包盖法或包边路堤,主要在膨胀土广泛分布的地区,出于经济上的考虑和受填料条件所限,不得不采用弱膨胀土和中膨胀土填筑路堤时,直接用接近最佳含水量的中、弱膨胀土填筑路堤堤心部位,用普通粘土或改性土作为路堤两边边坡与基底及顶面的封层,从而形成包心城方,让膨胀土永久地封存在非膨胀土之中,避免膨胀土与外界大气直接接触,保持膨胀土湿度的稳定,使其失去胀缩性,从而成为良好的路基填料.在通常情况下,全封闭法仅适用于非浸水路堤.为了能确保封闭效果,有效地限制堤内膨胀土湿度变化,封层应有相当的厚度.其中,边坡处往往是施工碾压的薄弱部位,如果封闭土与路堤土一道分层填筑压实,并达到同样的压实度,则处理效果会更好.综上所述,湿度控制法是处治膨胀土的一种好方法,应视当地气候潮湿程度与膨胀土厚度而定,对于强膨胀土很厚的情况,具有较好的经济可行性.但迄今为止,对蒸发与降雨条件下膨胀土的湿度迁移规律与力学效应还未取得足够清晰的认识,因此,湿度控制法处理膨胀土的设计理论还需作大量的研究,并在工程实践中不断完善.214 压实控制法压实控制法的实质是用机械方法将膨胀土压实到所需要的状态,充分利用膨胀土的强度与胀缩特性随含水量、干密度及荷载应力水平的变化规律,尽量增大击实膨胀土的强度指标,提高地基承载力与减小胀缩性,以达到工程建设的需求.由于膨胀土的最大干密度随击实功的增大而增大,含水量随击实功的增大而减小.膨胀土的干密度增大同时含水量减小,导致其凝聚力和内摩擦角增大,地基承载力增加;但其击实后的胀缩性并没有受到抑制.因此,该法应用范围有限,只针对弱膨胀土,且造价很低,适用于地基承载力满足要求而附加荷载又大于其膨胀力的建筑物,对轻型建筑可能会造成一定的破坏.实际应用较多的情况是通过合理控制压实标准,利用弱膨胀土作为路基填料来修建路堤.215 土质改良法土质改良法顾名思义就是在膨胀土中掺人其他材料,使其物理、力学特性得到改善,克服其不良的湿热敏感性,而能满足工程的使用要求.目前对土质改良法子类归属尚不规范,不同部门行业与工程手册等还没有统一.从膨胀土的土质改良实质出发,宜按其加固机理不同而区分.人们采用的改良处理方法,总的来说可以分为物理改良法、化学改良法和生物改良法.21511 物理改良法物理改良法就是在膨胀土中加入按一定比例的无机料(如石灰、粉煤灰、矿渣等)或其混合料改变其物理性状的方法.其中可以分为夯实法、桩基法.夯实法又称为击实法或压实法,即用机械方法将膨胀土压实到所需的性状.击实膨胀土地基以增大土的干密度和减小土的含水量,从而使其凝聚力和内摩擦角3第2期 阎俊生 膨胀土地基处理方法的研究4河北建筑工程学院学报第28卷增大,地基承载力增加.但是膨胀土的胀缩性并没有得到抑制,这种改良法只适用于弱膨胀性土.桩基法是利用桩加固膨胀土地基使其达到要求,按照桩型可以分为砂桩、预制方桩、粉喷桩、树根桩等.21512化学改良法化学改良法是利用有机或无机改良剂抑制膨胀土的胀缩性,改善膨胀土的工程性质.化学改良法从理论上讲可以根本解决膨胀土的胀缩性,可以起到一劳永逸的效果.依据化学改性剂的物状可以分为无机改性法、有机改性法两种.无机改性法依据无机改性添加剂的种类可以分为石灰改性法、生石灰改性法、混合料改性法、矿碴改性法、沥青改性法、NCS改性法、高强高耐水土体改性、SSS型改性法以及其它改性法.有机改性法根据改性剂的不同可以分为H24改性法、ISS改性法、尿素改性法.21513生物改性法根据不同的材料可以分为植物改性法和土工织物改性法.植物改性法是对膨胀土地段的公路边坡采用种植植物的生物技术进行治理和防护的方法.经过试验,发现一般情况下生长3~4个月刺槐、香根草等可以形成绿篱带,可以拦截泥沙防止水土流失,生长6~8个月后其长而密的根系可以起到稳定土的作用.土工织物是一种应用于工程的新材料,它具有耐腐蚀、强度高等特点,同时具有排水反滤性能,用它来处理滑坡,不仅可加速土体排水固结和增强土体强度,而且施工操作简便,工期短,投资省,但是土工织物改性法只适用于弱膨胀土地区,应用范围比较小.3结语膨胀土作为一种特殊性质的土,对建筑物的危害极大,关系到建筑物的安全和正常使用.实践证明,结合当地膨胀土的地基特性,采取切实可行的措施,严格防范,完全可以消除它的危害性.膨胀土的处理技术还在不断发展之中,除上述介绍的方法外,还有一些其他方法亦取得了较为理想的应用效果,如粉喷桩、砂心桩法与土钉等地基处理方法.参考文献[1]钱耀光,刘炜.膨胀土地基处理技术综述.山西建筑,2008(13)[2]姜晖.膨胀土地基处理探讨.公路与汽运,2003(3)[3]张其光.膨胀土地基处理技术.四川建材,2007(1)[4]高丽君,丁述理等.我国膨胀土地基改性处理方法的研究进展.西部探矿工程,2006(7)[5]姜延华,段鸿海.膨胀土地基的特性分析及处理要点.西部探矿工程,2005(9)Study on Expansive Soil Foundation Treatment MethodsYan Jun shen gInfr astr uctur e M anag ement Depart ment,Yangt ze U niveist yAbstract T he basic characteristics of ex pansive soil w as analyzed first.On this basis,the treatm ent m ethods of expansive soil foundation w er e studied and sum marized,w hich include methods o f soil r eplacement,cushion,hum idity contro l,soil compaction contro l,so il modified and so on.T his paper pro vide a g uidance to construction practice.Key words expansiv e soil;foundatio n treatment;soil replacement。