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。如果用桩基或深埋的办法,使基础落到含水量较稳定的土层,就能大大减少建筑物的危害;对于上部荷重较轻的小型建(构)筑物,亦可浅埋基础但必须避免扰动下部膨胀土。

由此可知,软弱膨胀土地基的处理应根据场地土胀缩性能、水文地质条件,考虑具体建筑物适应变形的能力,采取相应的处理措施。同时加强结构的整体变形能力,切断基底下外界渗水条件,以保证地基的稳定性。

地基处理应慎重研究比较,合理选择运用地基处理方案,对于保证建筑物安全可靠,节省投资,加快工程进度都具有十分具有重要的意义。

一、压实

理论上而言,膨胀土压实应考虑的因素有压实后的干容重、含水量、压实的方法、附加荷载。在实际施工中,考虑到目前的压实设备基本均能满足压实功的要求;采用压实法的工程,荷载一般都不大,因此附加荷载也不大;故后两个因素可以忽略,主要考虑前两个因素。

这里需要纠正的一个问题是:在压实法处理膨胀土时,并不是压实到最大容重时处理效果最好。这是因为膨胀土具有湿胀干缩的性质,且这种性质具有反复性。压实到最大容重后湿水,必然带来更大的膨胀。

在施工中,一般是在含水量略高于自然含水量的情况下进行压实,压实在一个相对低容重的标准。压实法需要在现场作试验,建立含水量、干容重、膨胀潜势之间的关系,以指导施工。压实法的优点在于施工速度快、造价低。

压实法处理时应特别注意控制含水量,如果含水量过大,会导致水分向下层缺水的土层中转移,导致膨胀。

二、砂石垫层法

在砂石垫层施工前,作为持力层的膨胀土层应避免人为扰动。级配填料在掺加总重4.5%的水后,以搅拌机搅拌均匀,并以0.3～0.5米的厚度分层铺垫。然后采用120KN的振动碾压机振碾,碾压时采取分条叠合搭接,每次重叠1/2的碾轮,纵横交错,重叠振压各四遍。

垫层碾压结束后,对垫层进行了现场检验,经测定,砂石垫层的压实系数λc>0.95,满足规范要求,可以做地基。

三、土性改良

土性改良主要包括石灰改良、水泥改良和化学剂改良。

1.石灰改良。我国是最早使用石灰作为膨胀土改良剂的国家。近几年来,有以水泥取代石灰作为膨胀土改良剂的趋势,而采用水泥的主要原因是:(1)石灰的

胶结反应需几个月,影响施工进度;(2)石灰改良后的膨胀土强度低于水泥改良后

的膨胀土。但不可否认,石灰有效地降低了膨胀土的膨胀性,且石灰改良的应用仍非常广泛。石灰改良的传统工艺是把石灰和膨胀土混合,然后进行压实。

2.水泥改良。水泥的水化物包括硅酸钙水化物、铝酸钙水化物和水硬性石灰。在水泥水化过程中,产生的石灰与膨胀土混合,降低了土的膨胀性;同时,水泥与土混合生成我们熟悉的水泥土,增强了土的强度。因此,使用水泥来改良膨胀土得到了越来越广泛的应用。但应注意:(1)采用水泥做改良剂比采用石灰的造价高;(2)水泥均匀地掺入颗粒很细的土中的难度比石灰大。

3.化学剂改良。有机和无机的化学剂已经在膨胀土改良中得到应用,可以降低膨胀土的塑性指数和膨胀潜势。

四、隔水

膨胀土具有吸水膨胀、失水收缩特性,因此,如果能够有效地隔绝场地中的水分转移,就能够解决膨胀土地基问题。水分的来源有两类:地面渗水和土体内部的转移水。控制地面渗水的方法很简单,设置足够的地面排水系统和正确的地下排水设施即能完成任务。但要隔绝土体内部各部分之间水分的转移则是很困难的，国外曾采用水平的和垂直的水分截断层来阻止水分的转移,但效果并不好。在房屋周围设置混凝土散水坡已经证明是有效的,但应注意将散水坡与墙之间的缝隙有效封闭。此外,应经常检查和维护散水坡。

结束语