膨胀土地基处理方法的研究

□□ 何首文

(山西一建集团有限公司，山西 侯马 043003)

施工技术

膨胀土地基处理方法的研究

□□ 何首文

(山西一建集团有限公司，山西 侯马 043003)

对膨胀土给建筑物带来的危害和潜在的危险进行了分析。对于膨胀土地基，可以采用换填法、桩基、加大基础埋置深度、宽散水和其他施工措施进行加强处理，以避免地基不均匀沉降和房屋倒塌的危险。

膨胀土；换填法；桩基；不均匀沉降；散水

引言

膨胀土是由一种具有黏性的亲水性物质组成，它是一种具有吸水膨胀和失水收缩两种特性的黏性土。膨胀土主要是蒙脱石风化后形成的，是一种高塑性黏土，承载力较其他类型的土高，但是由于其具有吸水膨胀和失水收缩这两种特性，导致其性能极不稳定。因此，直接在黏性土上进行施工可能会导致外墙开裂、地基不均匀沉降，更严重者可以使建筑物倒塌等危险，因此对建筑的危害性极大[1]。膨胀土在我国分布很广，遍布十几个省份和地区，其中主要分布在河南、河北、湖北、陕西、安徽、四川、云南、江苏等平原地带。由相关施工经验可知，当施工过程中遇到膨胀土时，可采用换填法、土性改良、浸湿法、桩基、加大基础埋置深度、宽散水和其他施工措施进行改良，以减小工程中出现工程事故的概率。本文根据河南郑州地区膨胀土的特点进行探讨并提出处理方法[2]。

1 工程地质特征

郑州市地处中原腹地，华北平原南部，温带季风气候，土壤为亚热带沉积型高塑性黏土，属于洪积膨胀土，土体颜色为棕黄色和褐黄色，土体矿物组成主要是伊利石，土体坚硬，含有较多的矿物质，多含铁锰结核，含量高达64%，含水率高于23%，土体容重2.02 g/cm3，液限高于40%。土体承载能力较高，可以达到200～270 MPa，具有良好的压缩性。

2 处理原则

膨胀土破坏主要是由于土体变形，膨胀土具有吸水膨胀和失水收缩这两种特性的主要原因是水分在土体内发生转移，水分转移的3个原因是水分蒸发、地温变化、土壤覆盖情况(房屋、草坪对其水分转移的影响)。因此，在进行地基处理时应遵循以下原则：

(1)根据土壤所在地的气候条件和地貌特点、土体的特性等，来判定在较长时间后土体的最大变形及其变形特征。

(2)采取一定的措施减小土体变形至规范的容许范围内。这些措施具体为：增大基底压力，减小地基的膨胀变形；改变地表覆盖状态，减小土体内水分的蒸发；改变基础埋深至气候和外部环境影响不了基底的变化；改变地下排水管道和地表排水设施，以免排水管道和排水设施漏水对地基造成不可逆转的破坏。

(3)对于建设在坡地上的建筑，应加强坡地侧面的水分散失和进入，目前的主要做法是制作挡土墙进行保护，并且使用挡土墙后效果明显[3]。

3 处理措施

3.1 换填土

换填土的原则是将不满足承载力要求的土体置换成满足条件的土体或其他填料。对膨胀土进行换填最简单的方法是采用非膨胀土、砂石、灰土等进行替换，使换填土满足设计和施工要求，以减小地基的伸缩变形量。对于小型工程一般是采用换填土的方法进行施工，使用换填土后地基能够满足工程需要，并且效果良好。具体做法是将基底处膨胀土挖除300～500 mm，回填砂石、灰土等膨胀伸缩量小的物质，将地基伸缩变形量降为最低，并且最大可能地避免了未来结构的不均匀沉降和变形[4]。

3.2 桩基

桩基作为一种古老的地基处理方式已经有了几千年的发展，也是现代大型工程中必备的基础形式。采用桩基的最大特点是基础沉降量基本为零，不仅适用于膨胀土地区，也适用于江河中。我国目前兴建的高铁客运专线基本上是采用桩基，只有拥有最低沉降量的基础，才能保证高速动车组平稳、安全、快速地运行。桩基的长细比较大，桩基的深度一般在几十米，最高达到数百米，因此它的持力层在坚固的岩石层或者承载力很高的土层中，使得其承载能力高于其他基础形式，是所有地基处理中效果最好的一种[5]。但桩基的缺点是在打桩过程中很容易导致桩不垂直、断桩等。

3.3 增加基底埋深

增加基底埋深也是一种减小不均匀沉降的措施，其中影响基础埋深的主要因素有气候条件、地下水位等。因此，规范中规定基础埋深要满足冻土层的有关要求，不应低于1～1.5 m。通常情况下，在地表深度1 m内的土壤易受到地表温度、湿度的变化而收缩和膨胀。若基础埋置较浅，会使基础落在这些不稳定的土壤上形成基础不均匀沉降，最终导致建筑物开裂，严重的甚至会使其倒塌。因此，应将基础埋深加大，以减小基础的不均匀沉降，这时应选择地下水位较深的地基[6]。如果地下水位较高，应选择在地下水位以上3 m处、地表埋置深度以下空间进行施工。在避免膨胀土的方案选择上，由于使用增加基础埋置深度的方法既经济又容易施工，因而备受设计单位、施工单位和建设单位的青睐。

3.4 宽散水

通常所用的散水多为宽度<1 m，厚度为30～60 mm。为了减小雨水对建筑物周边地基的影响，应设置成宽散水，即宽度为2～3 m、厚度为80 mm的混凝土面层，下部铺设150 mm厚的石灰炉渣和150 mm厚的灰土垫层作为防水层。散水沿长度方向每隔3 m做一道变形缝，变形缝和墙体与散水的交接处使用柔性防水材料填充，变形缝不应布置在雨水管下方，以免地基进水量过大[7]。宽散水的优点在于使其下部的土体内水分蒸发量减小，同时也减小了外部水进入土壤的可能性。宽散水适用于地下水位较深、基础埋深较浅的地区。另外，建筑物内部也需要进行防水处理。

3.5 施工措施

当土层受到雨水侵蚀时，应将上部的湿土予以清除，开挖好基槽后立即进行施工，回填土可以采用1∶9或2∶8灰土进行回填，以改善土层的膨胀度。在施工过程中应避免使土层受到暴晒或基槽进水，在基槽附近修建集水井降低地下水位，保证工程顺利进行，达到快速施工[8]。

4 结语

膨胀土对建筑物有不利的影响，会使建筑物产生不均匀沉降，对建筑物造成破坏，轻者墙体开裂，重者使房屋倒塌。通常对于膨胀土地基可以采用换填法、桩基、加大基础埋深、宽散水和其他施工措施进行加强处理，这些方法可以单独使用，也可以协同合作，使建筑物更加坚固和安全。这需要在勘察设计和施工阶段采用合理的方法，并且以经济可行为原则，通过分析工程中的膨胀土的类型，对膨胀土地基采取合理的措施进行修补。同时还应以结构构造措施等为辅助措施，以加强整体的稳定性，尤其是在施工过程中，要严格按照设计要求进行操作，以避免膨胀土带来的危害。

[1] 刘浩，谭征，贾大力.膨胀土地基处理措施的探讨[J].郑州航空工业管理学院学报：管理科学版，2003，21(3)：88，91.

[2] 郭铁惠，李汝成.河南南阳至邓州(省界)段高速公路膨胀土路基的设计与施工[J].公路交通技术，2003(3)：22-26.

[3] 杨真子.基于强降雨的膨胀土边坡稳定性分析[J].公路交通技术，2014(1)：24-28.

[4] 刘学伟，李炳刚.浅析膨胀土路基的施工工艺[J].河南科技，2013(8)：139.

[5] 熊勇.膨胀土路基处理技术研究[J].城市建筑，2013(16)：250.

[6] 边加敏，蒋玲，王保田.石灰改良膨胀土强度试验[J].长安大学学报：自然科学版，2013，33(2)：38-43.

[7] 王亮亮，杨果林，秦朝辉.膨胀土大面积浸水现场试验[J].工程勘察，2013，41(3)：37-41.

[8] 杜雨.浅谈膨胀土路基的设计及施工技术要点[J].科技信息，2013(13)：383-384.

(编辑 盛晋生)

Treating Method of Expansive Soil Foundation

HE Shou-wen

(Shanxi First Construction Group Co.,Ltd.，Houma，Shanxi，043003，China)

This paper analyzes the hazards and potential danger of expansive soil to buildings.It argues that replacing method，pile foundation，increasing the embedment depth，wide apron and other construction

measures can be adopted to avoid uneven foundation settlement and the danger of collapse.

expansive soil；replacing method；pile foundation；uneven settlement；apron

1009-9441(2015)05-0026-02

TU 443

A

何首文(1976-)，男，山西河曲人，工程师，2000年7月毕业于太原理工大学材料科学与工程学院无机非金属材料专业，现从事建筑工程检测工作。

2015-09-06