膨胀土地基处理方法-土力学与地基基础

1.膨胀土的特征

膨胀土是指土中含有大量的强亲水性黏土矿物组成，具有显著的吸水膨胀和失水收缩，且胀缩变形往复可逆的高塑性黏土。它一般强度较高、压缩性低，易被误认为是工程性能较好的地基土，但由于膨胀土的膨胀收缩特性非常显著，如不采取必要的设计和施工措施，常给工程带来一定的危害，因此一般将其作为特殊土处理。

2.影响膨胀土胀缩变形的主要原因

膨胀土的胀缩变形特性主要取决于膨胀土的矿物成分与含量、微观结构等内在因素，同时受到气候、地形地貌等外部环境的影响。

3.膨胀土地基的评价

正确评价膨胀土地基具有重要的工程意义，其内容包括：膨胀土的判别；判别不同膨胀土的胀缩性；膨胀土地基的胀缩等级。

（1）膨胀土的判别

膨胀土的判别是解决膨胀土地基设计的首要问题。其主要依据是工程地质特征与自由膨胀率δef，按式（10-17）计算。凡自由膨胀率δef≥40%，且具有下述工程地质特征的黏性土应判定为膨胀土。

① 裂隙发育，常有光滑面和擦痕，有的裂隙中充填着灰白、灰绿色黏土。在自然条件下，呈坚硬或硬塑状态。

② 多出露于二级或二级以上阶地、山前和盆地边缘丘陵地带，地形平缓，无明显自然陡坎。

③ 常见浅层塑性滑坡、地裂，新开挖坑（槽）壁易发生坍塌等。

④ 建筑物裂缝随气候变化而张开和闭合。

自由膨胀率δef按下式计算：

式中　Vo——试样原有体积（mL）；

　　　Vw——膨胀稳定后测得的试样体积（mL）。

（2）膨胀土的膨胀潜势

不同胀缩性能的膨胀土对建筑物的危害程度明显不同。当判定为膨胀土后，还要进一步确定膨胀土的胀缩性能，即胀缩强弱。δef较小的膨胀土，膨胀潜势较弱，建筑物损坏轻微；δef较大的膨胀土，膨胀潜势较强，建筑物损坏严重。因此，按自由膨胀率δef大小划分土的膨胀潜势强弱，以判别土的胀缩性高低，见表10-6。

表10-6　膨胀土的膨胀潜势分类(www.xing528.com)

（3）膨胀土地基的胀缩等级

评价膨胀土地基，应根据其膨胀、收缩变形对低层砖混结构的影响程度进行。我国《膨胀土地区建筑技术规范》（GB 50112—2013）规定以50 kPa压力下（相当于一层砖石结构的基底压力）测定的土的膨胀率δef，计算地基分级变形量Se，作为划分膨胀土地基胀缩等级的标准，见表10-7。

表10-7　膨胀土地基的胀缩等级

膨胀土地基的胀缩变形量可按下式计算：

式中　ψe——计算膨胀变形量的经验系数，3层及3层以下建筑物，可采用0.6；

　　　δepi——基础底面下第i层土在该层土的平均自重应力与平均附加应力之和作用下的膨胀率，由室内试验确定（%）；

　　　hi——第i层土的计算厚度（mm）；

　　　n——自基础底面至计算深度内所划分的土层数。

4.膨胀土地基的工程措施

膨胀土地基的工程建设，应因地制宜采取措施，一般可从以下几方面考虑。

（1）设计措施

① 建筑场地选择：建筑场地应尽量布置在地形条件比较简单、地质较均匀、胀缩性较弱的场地。坡地建筑应避免大开挖，依山就势布置，同时应设置必要的排水措施，加强隔水、排水，防止局部浸水和渗漏现象。

② 单体建筑设计：宜选择体型简单的建筑物，建筑不宜过长，必要时应设置沉降缝。民用建筑层数宜多于2层，以加大基底压力，防止膨胀变形。建筑结构设计中应加强建筑物的整体刚度，承重墙体宜采用拉结较好的实心砖墙，相应位置宜设置圈梁等。

③ 地基基础处理：加大基础埋深，且不应小于1 m。较均匀的膨胀土地基，可采用条基；基础埋深较大或条基基底压力较小时，宜采用墩基。采用地基处理方法减小或消除地基胀缩对建筑物的危害，常用的方法有换土垫层、深基础等。

（2）施工措施

在膨胀土地基基础施工时，宜采用分段快速作业法，避免基坑岩土体暴晒开裂或基坑浸水膨胀软化。雨期施工应采取防水措施，最好在旱季施工，基坑随挖随砌基础，同时做好地表排水等。