膨胀土的分类及膨胀土地区基础施工分析

膨胀土的分类及膨胀土地区基础施工分析

廖顺杨 ,肖宁 ,吴宏宝 ,钟阳 ,吕候维

中国建筑第八工程局有限公司西南公司 四川省成都市610000

摘要：膨胀土地区施工受到膨胀土的性质以及当地水文地理条件的影响，在施工过程中，需要提高对膨胀土体积变化的观察，采取相应的防范与治理措施，为施工的稳定开展做保障。本文首先概述膨胀土并列举膨胀土的分类，通过施工勘察、换土、地下室防水等措施分析膨胀土地区基础施工相关技术与需要注意的地方。

关键词：膨胀土；基础施工；分类

引言：膨胀土地区施工需要注意膨胀土的含水量变化，在施工过程中重视膨胀土的排水与保湿，结合当地地势地形等因素，确保施工安全与质量，达到合理利用膨胀土并避免膨胀土面积扩大的目的。

1膨胀土的分类

膨胀土是种高塑性黏土，一般承载力较高，具有吸水膨胀、失水收缩和反复胀缩变形、浸水承载力衰减、干缩裂隙发育等特性，性质极不稳定。常使建筑物产生不均匀的竖向或水平的胀缩变形，造成位移、开裂、倾斜甚至破坏，尤以低层平房较为严重，危害性很大，其裂缝特征有外墙垂直裂缝，端部斜向裂缝和窗台下水平裂缝，内、外山墙对称或不对称的倒八字形裂缝等；地坪则出现纵向长条和网格状的裂缝。膨胀土在天然状态下强度一般较高，压缩性低，将其作为地基时，需要注意地表的防渗与排水，或将持力层范围内的膨胀土挖除，用砂或其他非膨胀土回填等方式，确保地基的质量[1]。

国内外膨胀土的分类标准比较多，本文举例分类如下：膨胀土按粘土矿物分类，可以归纳为两大类：一类以蒙脱石为主，另一类以伊利石土和高岭土为主，蒙脱石粘土在含水量增加时出现膨胀，而伊利石和高岭土则发生有限的膨胀。按膨胀性分类可分为：弱膨胀、中膨胀、强膨胀三类[2]。

2膨胀土地区基础施工分析

降水量丰富，但施工区域属新华夏系第三沉降带四川盆地西部，成都坳陷中部东侧，处于北东走向的龙门山断裂带和龙泉山断裂带之间。因此，施工过程中需要提高地震预警设施的安装，并保持预警设施的质量。

2.1全面勘察施工地区并设计施工方案

膨胀土地区基础施工受到多个因素的影响，例如该地的气候地理环境，地形地势等，施工单位需要在施工前考察该地区膨胀土的含水量、膨胀土的类型等，为设计施工方案提供参考。根据前期观察，了解到成都成华区青龙街道将军碑社区的工程场地黏土具有弱膨胀性，基坑为-2F，场地地基基础设计等级为甲级，建筑物最高为13F。

在勘察该区域岩土的过程中，利用重型（N63.5）动力触探试验等技术手段开展勘探工作，且保障勘探过程符合国家标准要求，同时，在勘察过程中，考虑到该地土质结构、地势地形等条件，优化勘察技术方案，例如在室内土木试验过程中，测量土的天然密度采用环刀法测定，土粒比重采用比重瓶法测定，土的天然含水量采用烘干法测定，孔隙比、饱和度为计算指标；土的液限采用76g锥式液限仪的锥尖入土10mm为准而测定，塑限采用液、塑联合测定法；土的颗粒分析采用筛析法和密度计法；土的抗剪强度采用不固结不排水快剪；压缩试验采用快速法；黏土膨胀性试验测定其自由膨胀率、膨胀率试验、膨胀力试验、收缩试验，达到土质勘察的全面性与精确性。同时，勘察现场安排健专业技术人员对岩芯回次及时观察、描述记录，保障数据与质量的真实可靠。

2.2场地清理措施

根据前期勘测显示，施工场区地形开阔，地层稳定，根据现场勘察及调查访问，场地及其附近无对工程造成危害的滑坡、崩塌、泥石流、孤石等不良地质作用，亦无河道、沟滨、防空洞、墓穴等不利埋藏物，但场地内普遍存在的黏土根据土工试验成果，其自由膨胀率超过40%，具弱膨胀潜势。并且，施工场地的杂填土成分复杂，结构松散，承载力低，厚度分布不均匀，变异性大，素填土主要成分为黏土，结构松散，承载力低，厚度分布不均匀，变异性大，两种土质在整个场地均有分布，不能作为拟建建筑物的基础持力层，需要将这两种土清除。

而场地内其他土质类型具有较好的工程力学性质，例如全风化泥岩、强风化泥岩等，这些岩石可作为拟建建筑和纯地下室的基础持力层，具有良好的施工建设效益。

2.3地基

由地岩土工程条件可知，整个场地内地层结构较简单，主要为黏土，将其作为天然地基，基坑开挖容易施工，对周边环境影响较小，工程造价低，施工工期短，但由于拟建建筑物局部基础将处于不同的基础持力层，容易产生不均匀沉降，需采取相应的处理措施。原因在于当基坑整体开挖深度较大，且开挖基坑壁为松散填土、黏土（黏土具弱膨胀性）等类型土质时，面临着地下水隐患，且容易出现坍塌问题，需要采取支护桩等支护措施。

但膨胀土内没有水分会造成其体积快速收缩问题，造成膨胀土施工结构的变形，当雨季来临时，膨胀土体积迅速增大，也会对施工结构带来伤害，因此，膨胀土的保湿工作同样重要。

2.4换土

根据勘察以获取的工程地质剖面图，拟建建筑基础大部分落在黏土上，仅局部基底下为杂填土、素填土，且厚度不大，为了保障地基的稳定性，可采用集配良好的砂卵石或素混凝土进行换填或者对持力层以上杂填土及素填土进行地基处理，以处理后的地基土作为拟建物的基础持力层。但结合拟建物的荷载特点，以及填土的厚度，从技术可行、经济适用及缩短工期等因素综合分析，复合地基由于施工工期及检测时间较长，且费用较高，技术相对复杂，噪音污染大，所以建议采用施工周期短、费用较低、技术简单且效果良好的换填垫层法对基底下分布的杂填土、素填土进行处理即可。

2.5支护措施

基坑开挖后将形成深度超过9m的深基坑，基础施工时形成的基坑边坡土质为杂填土、素填土、黏土，杂填土及素填土自稳性较差，将这类土作为坑壁土容易出现坍塌问题，且黏土具有膨胀性，稳定性较差，在降雨情况下易软化、膨胀收缩而导致坑壁失稳坍塌，为施工现场带来安全问题。因此，基坑开挖范围内应做好必要的降水措施，确保地表水的拦截与排水，防止雨水浸泡坑壁土层。根据施工设计方案显示，基坑四周均不具备放坡条件，建议采用排桩或桩板墙对基坑进行临时支护方式提高基坑的安全性，降低对周边已建建筑和道路的影响，确保周边建筑以及道路和基坑边坡的稳定、安全。当对杂填土进行换填处理时，基坑深度将有所增加，进行支护和降水专项设计时应注意考虑此种问题。

2.6地下水防水

根据该项目勘察结果，施工地的地下水主要为上层滞水，水量小，易于疏排，但场地地势相对于四周较为低洼，根据工程经验可得知，在地下室工程施工过程中，在基坑回填、工程竣工后，往往场地周边地表水、填土中的上层滞水等水体往基坑底部汇集，形成局部的水体富集区，对地下室的抗浮产生影响，带来安全隐患，为人们生活带来不便利。因此，在设计和施工时，应注意从地下室的结构和施工措施上，尽量避免此类工程施工后期产生的水体汇集对地下室抗浮影响问题，结合当地水文地质资料和场地附近河流的历史最高洪水位，拟建建筑物其抗浮设计水位建议按507.50m考虑，根据场地实际情况和成熟的施工经验，采用配重抗浮手段，提高地下室的防水设计合理性。地下室防水高程需要保持在不低于室外地坪高程500mm的水平。设计时应考虑地表水与地下水、毛细管水等的共同作用以及由于人为因素引起的附近水文地质改变的影响，须采取必要的截排水和降排水措施。

结论：膨胀土地区基础施工首先需要对施工现场进行全面考察，合理设计施工方案，避免在雨季以及冬季施工。在施工过程中，提高对膨胀土性质的重视，注意施工地区建设结构的排水与保湿，避免膨胀土体积变化带来的安全风险，施工人员规范施工方式，保障地基、换土的工作质量，为膨胀土地区施工技术质量负责。

参考文献：

[1]宋静,张明明. 高压旋喷桩托换-垫层压力注浆联合加固方法在既有建筑地基加固中的应用[J]. 四川建筑科学研究,2022,48(4):64-71.

[2]杨文菊,娄吕. 膨胀土地区岩土工程勘察重点及建议[J]. 云南建筑,2021,173(6):41-44.