浅谈膨胀土地基处理-建筑设计论文发表

摘要分析膨胀土的物理及力学性质，提出地基处理措施。膨胀土是一种粘粒成分主要由亲水矿物质组成，具有明显的吸水膨胀和失水收缩性能的高塑性粘土。这种土在襄阳地区分布较为广泛，如二汽开发区，高新开发区等。在襄阳市邮政局综合楼施工图设计中，通过对该场地进行地质勘察，发现基础持力层具有膨胀性。膨胀土一般强度高，压缩性低，易被误为是良好的地基土，但实际上它具有强烈的膨胀性和收缩性，能使基础升降，建筑物和地坪开裂变形，甚至遭到严重破坏，尤其对低层轻型房屋和构筑物的危害更大，而且不易修复。为了保证建筑物的安全和正常使用状态下的变形符合规范要求，必须解决因膨胀土而造成的一系列工程问题。所以膨胀土的处理是本工程设计的重要内容。
一、膨胀土的物理及力学性质
膨胀土按矿物分类，可分为两大类。一类以蒙脱石为主；另一类以伊里石和多水高岭石为主。蒙脱石粘土在含水量增加时出现膨胀。伊里石和多水高岭石则发生有限的膨胀。襄阳地区的膨胀土以蒙脱石为主。引起膨胀土发生变化的条件，分析概述如下：
1、含水量
一般来讲，很干的膨胀土能吸收很多的水，对结构物发生破坏性的膨胀。反之，比较潮湿的粘土，由于大部分的膨胀已完成，进一步的膨胀将不会很大，但在水位下降或其他条件变化时，可能变干，产生较大的收缩变形。土中含水量的变化与大气影响深度、地形、日照及蒸发等条件密切相关。
（1）大气影响：季节性气候变化使土中水分处于剧烈的变化中，引起膨胀土明显的胀缩，导致建筑物开裂。但常达数月的浸水实验表明，这种土具有很好的防渗性能，除了表层的土软化外，其他各层仍处于坚硬或硬塑状态，故确定建筑物所在地区的大气影响深度对建筑物的基础埋深选择有着重要的意义。
（2）地形：地形较高处，土中水分蒸发较快，地基的胀缩变形比低地要大。
（3）日照及蒸发：房屋向阳面开裂多，背阳面开裂少。
（4）树木根部吸水：在炎热干旱地区，建筑物周围的阔叶树由于树根吸水，使土中含水量减少，加剧了土的干缩变形。
（5）热力作用：高热建筑的传热会加剧土的干缩下沉。
2、力学分析
通常对膨胀土的力学分析，主要是对其膨胀潜势和膨胀压力研究后得出的
（1）膨胀潜势
简单地讲，就是把试样在最佳含水量时压密到最大容重，使有限侧的试样在一定的附加荷载作用下，浸水测定的膨胀百分率。膨胀率可以用来预测结构物的最大潜在的膨胀量。膨胀量的大小取决于环境条件，如润湿程度，润湿持续的时间和水分的转移方式。因此在工程施工中，改造膨胀土周围的环境条件可以解决膨胀土的工程问题。
（2）膨胀力
膨胀力即膨胀压力，就是把试样膨胀到最大限度以后，再加荷直到恢复其初始体积为止所需的压力。如果地基土压力大于土的膨胀力，则土体不膨胀而出现压缩。如果压缩变形大于收缩变形，就会出现沉降；如果压缩变形小于收缩变形，则变形为收缩变形与压缩变形的差。所以建筑层数越多，地基土压力越大，则地基土中水分变化和胀缩变形总量减少。
综上所述膨胀土地基的变形除了土的膨胀收缩特性这个内在因素外，地基土压力与土中含水量的变化是非常关键的两个外在因素。控制住压力和土中含水量的变化对于防治膨胀土的危害具有实际意义。
二、膨胀土地基的处理
在市邮政局综合楼的施工图设计中，针对膨胀土的物理力学性质，根据地质勘察报告及有关处理膨胀土的经验，设计中采用综合处理的思想，提出如下：
1、基础埋深的选择：本工程为四层商业用房，框架结构，平坦场地。地质勘察情况为：Ⅰ层为素填土，层厚为0.7-1.2米；Ⅱ层为粉质粘土，层厚为0.5-0.8米，顶板埋深为0.7-1.2米，地基承载力标准值Fk=90Kpa；Ⅲ层为粘土，层厚为2.5-3.5米，顶板埋深为1.4-1.9米，地基承载力标准值Fk=300Kpa；Ⅲ-1层为粘土,层厚大于3.0米，顶板埋深为3.9-5.2米，地基承载力标准值Fk=220Kpa。场地浅部赋存有上层滞水，但水量不大。选用Ⅲ层为基础持力层，该土层顶板埋深浅，层厚较大，是理想的天然地基，但具有膨胀性。考虑到大气急剧层深度的影响，基础埋深取室外地面以下1.8米深处。
2、基础形式：采用柱下独立基础。根据基础底面积公式A ≥ F/（f-G）；反算出基底压力P=（F+G）/A；使得P小于但接近于f。其中F为上部结构作用在地面上的荷载设计值，G为基础及其台阶土所受的重力，f为地基承载力。在允许的范围内控制住基础底面积，加大地基土压力。
3、基础回填：基础施工后，应及时分层回填夯实。回填土可采用非膨胀土、弱膨胀土或掺有石灰等材料的膨胀土。
4、建筑地坪：综合楼地坪面积较大，做分隔缝3米×3米，变形缝填嵌柔性防水材料，如沥青油膏等。
5、加大建筑散水宽度：要求房屋外四周1m宽度范围内的回填土采用三七灰土，散水坡宽度加大至1.2m。
6、其他：场地绿化，宜种植小的树种、花卉或松、柏等针叶林，尽量不要在距建筑4m内种较大的树种。这些措施应在设计说明中标注说明，避免影响房屋地基的变形。
7、基坑开挖过程中应做好上层滞水的排水工作。开挖完毕后应禁止地表水流入基坑内并防止暴晒，及时封底，以免降低地基土的强度。
三、结论
膨胀土是一种特殊土质。在实际工程中，无论是设计人员还是施工人员都应注意影响其物理力学性质变化的内在因素和外在因素，并以此为出发点，在严格遵守国家有关规定及规范的前提下，做好膨胀土的防治工作。在市邮政局综合楼的施工过程中，处理膨胀土的措施已得到应用，该工程建成已五年，使用正常。