多层建筑膨胀土地基处理技术

摘要：随着我国社会经济的飞速发展，人们的生活水平不断的提高，人们居住的环境也在不断的发展，各种建筑都在趋向于多层化、多元化，但是在多层建筑的实际工程中，膨胀土类地基是非常常见非常普遍的一种问题，如果长期的对其变形等特征视而不见，那么往往会导致很大的危害，为了杜绝对房屋造成很大程度的破坏。通过长期在膨胀土分布区域从事项目组织及施工管理所积累的实践进行总结，对膨胀土地基的处理原则进行归类，对多层建筑膨胀土地基的处理技术进行分析，希望引起设计与施工人员的重视，适时适当的处理多层建筑的膨胀土地基。

关键字：多层建筑；膨胀土；地基处理；

膨胀土系是一种粘性土，主要是有亲水性矿物质组成的土中粘粒成分，这种粘性土具有两种显著的变形特性，主要表现在吸水膨胀和失水收缩，而这种膨胀或收缩的变形主要依托于膨胀土中的含水量变化，特别是对于一些场地，其膨胀性土层的厚度、均匀性以及各处含水量都不一、或者是建筑物基底压力不均匀的情况，就很容易导致地基土不均匀的隆起或者是下陷，更有甚者，会导致建筑物产生墙体开裂、地面有隆起或者下陷的状况，所以对多层建筑膨胀土地基的处理是当务之急。

1. 有关膨胀土的特性

在自然条件下，大多数膨胀土的状态都是呈硬塑状或者是坚硬状得，其颜色有很多中，例如黄色、红色、灰白色等等，土中的裂隙主要以三种形式表现出来，分别是竖向、斜向以及水平。

1.1对膨胀土的膨胀指标进行探究

膨胀土中的黏粒成分，主要是有亲水性矿物质组成的，例如蒙脱石、伊利石和高岭石等等，由于粘土矿物的颗粒其主要突出的特点就是比较细，表面积大，具有极强的亲水性，所以在特定的环境下，如果其物理环境发生了变化，那么粘土矿物就有可能与水相互作用，发生一系列物理上的或者化学上的变化，随着时间的不断延长，最终导致其体积不断的增大，体内含水量的变化有导致其具有膨胀或收缩的变化，膨胀的速率并不是非常的明显，可能是每天膨胀几十微米，而膨胀所持续的时间也是不定的，短的可以持续几天，而长的甚至能持续几年，用自由膨胀率指标来对膨胀土的膨胀性能进行表示：

F=（V-V。）/V。*100%

在这个式子中 V。表示膨胀土试样的初始体积，通常情况下，其初始体积为l0cm³；V表示的是膨胀后饱水石粉的体积。F表示自由膨胀率。

当F> 100％时，称其为强膨胀性土；当F

一般情况下，膨胀土的特点主要表现为其强度比较高，但是其压缩性比较低，膨胀土的这种特点很容易使人造成误区，误以为这种膨胀土是建筑性能良好的地基，但是实际上则不然。有的膨胀土，起初对其开挖揭露时，它成坚硬状，但是随着其环境的变化，包括其内部应力的变化和水分的变化，膨胀土也会由表及里的发生一系列的变化，可能发生泥化、软化、吸水膨胀等等，而这种依托于土中含水量的变化而变化的现象，会对建筑物发生很大程度的破坏。这种破坏往往在五层以下的多层建筑、挡土墙、管道井沟、道路基础及边坡支护等工程表现得尤为明显。

1.2对膨胀土的膨胀机理进行探究

膨胀土中，如果其含水量增加，便会引起膨胀土发生吸水膨胀的现象，发生这种现象的主要原因是由于在膨胀土中含有比较多的粘土矿物以及亲水性较强的矿物，它们是膨胀土的主要组成成分，例如蒙脱石、伊利石和高岭石等等，膨胀土的膨胀程度与这些粘土矿物和强亲水性矿物的含量以及排列结构有着密切的关系。换句话说，粘土矿物的组成成分决定膨胀土的膨胀性。

2. 从建筑物结构的角度对膨胀土地基处理规则进行总结

目前我国的建筑层数不断的增加，各建筑的结构不一、形状不同，对地基不均匀变形的敏感程度也各异，针对这样的现状，如何处理膨胀土的地基问题是一个难点，如下对膨胀土地基处理规则进行总结：

2.1 如果该建筑是钢筋混凝土框架的民用建筑，或者该建筑是四层以上的砖混结构，对于地基的变形，这类建筑本身具有一定的适应性，其基地的压力比较大，所以针对这类建筑的情况，对膨胀土地基的处理方式通常放在建筑上，即对建筑物采取必要的结构牢固措施。

2.2 如果该建筑是砖混结构，而且其层数也比较多，那么这类建筑的特点是对于地基的变形，它们本身的适应性比较差，其基地的压力比较小，所以针对这类建筑的情况，对膨胀土地基的处理方式通常放在地基处理上，即减少地基不均匀变形，以此来最大程度的阻止或者减轻对建筑物的破坏，从而使建筑物更加牢固。

3. 膨胀土地基处理的措施与分析

3.1从建筑物自身出发，增加其整体刚度

如果多层建筑的变形主要是以垂直的方式表现出来，而且这种垂直变形也是呈直线变化分布的时候，从建筑物自身出发，增加其整体的刚度是一个非常有效的处理措施，通过对建筑增设圈梁和构造柱，可以有效的增加其刚度，建筑物刚度增加可达到50个百分点，而压力将集中在圈梁和构造柱中，圈梁主要是将垂直方向上的拉力集中，可以达到50个百分点，构造物主要是将水平方向上的拉力集中，可达到75个百分点，而墙体便会减小负担，其拉应力和剪应力可以减少至少20%。

需要注意的是，膨胀土上的多层建筑发生变形时，通常都是在三维界面内的，所以就要求施工时注意，将圈梁控制在同一水平面内，并使其闭合，而在同一水平面内的圈梁与构造柱也要闭合，这样做的目的有两点，第一是可以平衡上述的扭矩，第二是在水平和垂直方向房屋的变形比较复杂，墙体上很容易小狐仙X裂缝和斜裂缝，所以建议设置上下圈梁。

3.2对基础形式进行适当的选择

基础的形式有很多，但是对于多层建筑来说，建议采用薄壁开口箱式基础，这种基础箱型的特点是既不封底，也不封顶。采用这样的基础形式，其四周箱基板起到了关键的作用，可以起到截水墙的作用，从而对建筑物土层含水量的变化起到了一定的限制作用，而且基础下其荷载值比较高，这样就可以很大程度的约束膨胀土。

3.3增设房屋的沉降缝

从多层建筑的角度出发，增设沉降缝也是一种很有效的方式，在地基土显著不均匀，有明显的隆起或者凹陷处、在地基挖方与填方交界处，采取增设房屋沉降缝的方式，这样当膨胀土由于含水量的变化膨胀或收缩时，会引起多层建筑产生裂缝，而增设房屋的沉降缝可以减少房屋裂缝的产生。

3.4建筑物四周散水宽度的控制

散水作用很重要，不仅可以减弱气候因素的响、还可以防止降水的下渗、阻止土中水的蒸发，可以有效的平衡地温下土中的含水量，使其控制在一定的范围内，散水作用不能对土体的可能上升量进行控制和减少，但是一旦土体突然进水或者长期的暴晒，便会引起水量大幅度的升降变化，散水作用便可以减少这种变化的机会，是土体的变形幅度尽可能的小，实践表明，将散水宽度控制在2 m～2．5 m效果最佳。

3.5合理有效的基础埋深

为了防止房屋由于不均匀沉降导致变形的现象发生，最有效的方式便是增加基础深度。影响基础有效埋深的外界因素主要包括地表大气和地下水两方面因素的影响，根据相关规范的规定，膨胀土地基上建筑物埋深也要在规定的范围内，通常情况下是要求其大于等于1m，因为如果埋深不在规定的范围内，那么土中含水量便会对人为活动和大气敏感，受它们的影响程度比较大，据资料显示，大气影响急剧变化层主要是在地下1.5m深度范围内，当基础埋深为1.5m时，含水量的变化对膨胀土的影响不大，因此地基胀缩变形的范围也是可以接受的，它对适用场地的要求是场地平坦，而且地下稳定水位不浅，基础持力层的含水量的变化主要与大气相关的地质情况。

3.6换土

为了减少地基胀缩变形以及对不均匀变形进行最大程度的调整，对多层建筑膨胀土地基进行处理的方式采取换土，即将基底一下的膨胀土挖除，取而代之的是中粗砂、碎石或者是灰土垫层，如果是灰土垫层，其比例控制在2:8，铺设的厚度控制在300mm～500mm之内，另外，膨胀土中掺入石灰是一种很好的方式，可以很大程度的降低其膨胀性，使土的透水性大大降低，从而减少由于膨胀土的膨胀变形而引起的对基础产生的侧向压力。

膨胀土埋置深度不深，一般情况下与地表的距离为2m～3m，而且土层的厚度也比较薄，一般情况下在1m～2m，但是这种情况下仍然对膨胀土的胀缩有一定程度的影响，所以采取将膨胀土全部挖除，换用素土、灰土、砂等非膨胀性土是一种很有效的方式。

尤其需要强调在基础开挖是注意避免降水对膨胀土的侵蚀破坏，尽可能减少膨胀土在湿度较高的大气中的时间，严格禁止基坑泡水。

3.7挖除

对于一些膨胀土层埋置深度比较浅的情况，可以将膨胀土全部挖除，换成非膨胀性土，但是对于一些土层较厚的膨胀土便不适用，这种情况通常采取的措施是将基础下的膨胀土层适当挖除60cm～100cm，换成砂垫层，这样做不仅可以使基础不直接与膨胀土接触，而且可以减少地基的胀缩量。

4结束语

对于多层建筑膨胀土地基的处理，要以膨胀土的特性作为基础，以膨胀土地基的处理原则作为方向，以多层建筑膨胀土地基的处理技术作为应用，适时适当的处理多层建筑的膨胀土地基。