某框架结构建筑膨胀性土地基的处理

某框架结构建筑膨胀性土地基的处理

郭慧颖

摘要：结合具体的工程概况，介绍了建筑场地的选择和建筑措施，从地基处理、基础设计等方面阐述了具体的结构设

计，提出了膨胀土地区施工措施，从而确保房屋和构造物的安全和正常使用。

关键词：框架结构，膨胀性土，排水

中图分类号~TU475．5 文献标识码：A

1 工程概况

某框架结构地上4层，无地下室，为丙级建筑。根据建设单

位提供的“岩土工程勘察报告”①②层地基承载力不能满足强度要求，③层可作为建筑物天然地基，承载力特征值为 =150 MPa。

③层为碎石粉质粘土，④层为粉质粘土，均为膨胀性土。膨胀性土一般指粘粒成分主要由亲水性矿物组成，同时具有显著的吸水

膨胀和失水收缩两种变形特性的粘性土，它一般强度较高，压缩

性低，易被误认为是建筑性能较好的地基土。膨胀性土显著的吸

水膨胀和失水收缩的变形特性使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，而使建筑

物破坏。场地选择、建筑设计、结构设计和施工均应采取措施。

2 建筑场地的选择

根据工程地质和水文地质条件，建筑物应尽量避免布置在地

质条件不良的地段(如浅层滑坡和地裂发育区，以及地质条件不

均匀的区域)。重要建筑物最好布置在胀缩性较小和土质较均匀

的地方。应利用和保护天然排水系统，并设置必要的排洪、截流和导流等排水措施，有组织地排除雨水、地表水、生活和生产废水，防止局部浸水和渗漏现象。

3 建筑措施

建筑物的体型力求简单，尽量避免平面凹凸曲折和立面高低·

不一。建筑物不宜过长，必要时可用沉降缝分段隔开。膨胀土地区的民用建筑层数宜多于1层～2层。为了有效减少土的胀缩变形，还可采用宽2 m～3 m的宽散水，它起着防水保湿和保温隔热的作用。屋面排水宜用外排水，水落管下端距散水面不应大于

300 mm，并与沉降缝错开。散水应与室内地面同时施工，至少也应在地坪完工后立即施工。

一般无特殊要求的地坪，可用混凝土预制块或其他块料，其

下铺砂和炉渣等垫层。如用现浇混凝土地坪，其下铺块石或碎石等垫层，每3 mm左右设分格缝。房屋附近不宜种植吸水量和蒸

发量大的树木(如桉树)，应根据树木的蒸发能力和当地气候条件合理确定树木与房屋之间的距离。

4 结构设计

建造在常年地下水位较高的低洼场地上的建筑物，可按一般

地基设计。常年地下水位较高，指水位一般在基础埋深标高下

3m 以内，由于毛细作用土中水分基本是稳定的，胀缩可能性都

不存在。因此，无论是哪一类膨胀土，其胀缩量将为零，故可按一

般天然地基设计方法设计。由于勘察部门不能确保常年地下水

位较高的要求。所以，仍按膨胀土地基设计。膨胀性土框架结构的结构设计主要是地基处理和基础设计。

4．1 地基处理

常用的地基处理方法有换土、土性改良、预浸水、桩基等，其

具体选用应根据地基的胀缩等级、地方材料、施工条件、建筑经验等通过综合技术经济比较后确定。

该建筑场地为平坦场地，膨胀土地基的胀缩等级为I级。膨

胀土的膨胀潜势为弱。③层土层底埋深为2．7 m～4．7 m。④层土层底埋深为4．3 m～8．0 m。将③④层土全部换掉不经济。根据勘察报告中膨胀土的各项指标，地基处理可采用换土垫层法。换土垫层的作用是减小可膨胀性土层的厚度以及调整不均匀变形，换土材料可采用非膨胀性土或灰土。砂石垫层适用于平坦场地的I级和Ⅱ级膨胀土地基。所以，该工程采用砂石垫层，垫层

厚度为500 mm，基底两侧拓宽300 mm，基础两侧用与垫层相同

的材料回填夯实。

4．2 基础设计

基础形式选用十字交叉基础，减少基础面积，增大基底压力，

减少地基膨胀变形量。由于该场地地下水位较高，地下水对混凝土无腐蚀性，对钢筋混凝土中的钢筋具有弱腐蚀。所以，加大了基础梁及基础底板的保护层厚度。

确定基础埋深，应综合考虑场地类型、膨胀土地基胀缩等级、

大气影响急剧层深度、建筑物的结构类型、作用在地基上的荷载大小和性质、建筑物的用途、有无地下室、设备基础和地下设施、基础的形式和构造、相邻建筑物的基础埋深。膨胀性土地基上建筑物的基础埋置深度不应小于1 m，一般基础的埋深宜超过大气

影响深度，考虑到③层土膨胀潜势为弱，对建筑物损害轻微，而且对地基用换土垫层法进行了处理，基底标高定为一2．5 m。

由《膨胀土地区建筑技术规范》3．1．1条可知_1 ，位于平坦场地上的建筑物地基，按变形控制设计。该工程可按胀缩变形量进行计算，框架结构有填充墙时，地基的变形应由变形量和变形差控制。胀缩变形量应取基础某点的最大膨胀上升量与最大收缩

下沉量之和；变形差应取相邻两基础的变形量之差。经验算，地基变形量符合建筑物的地基容许变形值。同时，基础底面处的平均压力设计值小于修正后地基土承载力特征值(中心荷载时)，基础底面边缘的最大压力小于修正后地基土承载力特征值的1．2

倍(偏心荷载时)。膨胀土的基础底面的压力验算，地基变形量的验算均符合《膨胀土地区建筑技术规范》。

5 施工措施

膨胀土地区的建筑物，应根据设计要求、场地条件和施工季

节，做好施工组织设计。在施工中应尽量减少地基中含水量的变化，以便减少土的胀缩变形。施工用水应妥善管理，防止管网漏水。临时水池、洗料池、搅拌站与建筑物的距离不少于5 m。应做好排水措施，防止施工用水流入基槽内。

该场地初见水位埋深2．3 m～4．0 m，静止水位埋深1．9 m～

3．6 m，地下水位较高，施工时基坑要求降水。该工程采用明沟排水。它是利用设置在基坑(槽)内外的明沟，集水井和抽水设备把

地下水从集水井中不断排走，保持基坑干燥。具体做法：当挖土

到接近地下水位时，沿坑底四周挖明沟，并在坑内的适宜部位或

边角处设置一个或几个集水井，渗入坑内的地下水经明沟汇集于

集水井内，用水泵抽出坑外，而后再开挖基坑中间部分的土方。

当挖到明沟底附近时，再加深明沟和集水井。这样，一面抽水，一面加深基坑四周的明沟和集水井，以保持排水通畅。明沟和集水

井应经常保持一定的高差，集水井底一般应比明沟底低0．4 m～0．5 m，沟底又比挖土面低0．3 m～0．4 m。这样，边挖土边排水，以达到坑底设计标高。抽水工作应在挖土、砌筑基础以及回填等

整个过程中连续进行，始终保持基坑干燥。

基槽施工宜采取分段快速作业，施工过程中，基槽不应暴晒

或浸泡。被水浸湿后的软弱层必须清除，雨季施工应有防水措

施。基础施工完毕后，应立即将基槽和室内回填土分层夯实。填

土可用非膨胀土、弱膨胀土或掺有石灰的膨胀土。地坪面层施工

时应尽量减少地基浸水，并宜用覆盖物湿润养护。

6 结语

地基为膨胀性土时，要认真调查研究，首先要通过勘察工作，

对膨胀土作出必要的判断和评价，以便采取相应的设计和施工措施。同时，膨胀性土胀缩变形的产生，是膨胀性土的内在因素在