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浅谈膨胀土地基处理方法

2019-12-31 06:41 作者:电竞app 点击:

  膨胀土是一种特殊的不良建筑地基。本文主要介绍其特性,并根据多年来对膨胀土地基有效处理的实践经验,提出了一些膨胀土地基的处理方法。

  膨胀土是一种粘粒成分,主要由亲水性矿物质组成,具有较大的吸水膨胀、失水收缩性能和强度衰减性。由于膨胀土对建筑物的危害,人们称膨胀土为“隐藏的灾害”。

  因此,关于膨胀土的问题早已引起国际、国内工程界的极大重视。而在我国对膨胀土的研究,仅仅只有20余年的历史。通过对膨胀土特性的分析,结合笔者多年的膨胀土地基上建筑的工程设计实践经验,提出一些实用的膨胀土地基处理方法。

  膨胀土是指土的粒径为0.002mm的颗粒成分主要由强亲水性矿物(如蒙脱石、伊利石) 组成且具有显著的胀缩可逆特性的粘性土。

  我国是世界上膨胀土分布最广、面积最大的国家之一,且先后发现有膨胀土危害的地区已达20多个省、市、自治区。

  膨胀土又称裂隙粘土或裂土,是粘土的一种,因而具有粘性土的一般性质。但它作为一类特殊的粘土,又具有一般粘土所没有的一些特性。

  我国的裂土多沉积于更新世第三纪,系陆相沉积土,在漫长的地质年代中承受了上覆地层压力,处于超固结状态,卸荷后土的抗剪和抗压强度均有降低,风化破碎后强度更低。

  当开挖地下洞室使土体具有临空面时,超固结力得以释放而表现为洞室的顶部、边墙、底部的过大变形,使工程结构物破坏。

  膨胀土的膨胀性与组成它的粘土的矿物成分有关。我国的膨胀土主要是蒙脱石及伊利石粘土矿物组成。此两种强亲水性粘土矿物遇水后产生的膨胀效应比普通粘土显著得多,对建筑物具有相当强的破坏作用。

  膨胀土的膨胀性除与组成它的粘土的矿物成分有关外,还与水的作用直接有关,水分在土粒中的迁移是产生土体膨胀与收缩的直接原因。由于裂土的裂隙发育,水的渗入使土体产生膨胀,边坡开挖后因卸载引起的应力释放均使边坡土体变形鼓出,甚至使已有的圬工防护建筑开裂。

  膨胀产生的应力还能使房屋建筑上部开裂破坏,不能正常使用,干缩湿胀的循环反复,使膨胀土地基土强度降低,变形增大,地基出现不均匀沉降。

  膨胀土干时坚硬,土块不易碾碎压密,一般碾压工具不易使填土达到要求的密实度,故一般沉陷量较大。

  路基顶部受外压力(气候、温度等)作用,多次膨胀变弱,再经水浸泡膨胀,强度骤减,受力后形成水囊,使道床下沉挤入土中,泥浆上翻冒出,引起轨道变形。

  路基填土达不到规范要求的密实度,同时路肩暴露于空气中,对大气物理作用特别敏感,干湿交替变化,路肩顺路线方向产生纵向开裂而破坏路基。

  主要在公路路堑边坡地段边坡表层风化,使土块破碎成细粒状、鳞片状剥落,在降雨或地表径流作用下冲蚀坡面,特别在雨季,坡面风化松散土与坡脚剥落堆积物易形成泥流,常造成边沟与涵洞堵塞,严重时可冲毁路基、淹没路面。

  机械碾压时,路堤外缘压不着,路肩部分土体压实不够,当有雨水渗入时,可使路基产生滑坍,使路肩错落而向路中心发展。

  主要是边坡压实不够,表层风化、吸水过饱和,在重力与渗透压力作用下,沿坡面向下产生塑流状塌移而破坏路堤。

  这是防止地基产生过大不均匀沉降变形的一项极为有利的措施,在美国、加拿大等国被普遍采用。影响基础有效埋深的外界因素主要有两个:地表大气影响和地下水。

  由于地表1m内土中含水量受人为活动和大气影响最大,如果常年地下水位较高,由于土壤中毛细管移动和水汽转移,可使结构物下面的薄层膨胀土达到完全饱和,将基础埋置在地下稳定水位以上3m内即可。实践证明,该种方法是长期有效的。

  如果大气影响深度和地下水位均较深,则可采用桩基,即将桩穿过膨胀土层,插入稳定的非膨胀土层作为桩尖持力层。

  单桩容许承载力应通过现场浸水静载试验,在地面下3m范围内,桩基容许摩擦力需适当折减。如果膨胀土层较厚,则应注意复核由于膨胀土膨胀而对桩产生的向上拔力。

  建造在膨胀土地基上的简单解决办法就是采用非膨胀性粘土、砂土、碎石土及灰土等替换膨胀土,以减少地基的胀缩量。

  将基底以下膨胀土挖除,铺设300~500mm 厚的中粗砂或2∶8 灰土垫层,这样可以减少地基胀缩变形和调整不均匀变形。

  对于建造在地面以下的敞口池等构筑物,在池壁外侧0.8m宽、地面下1m深的范围内回填2:8灰土,以减小膨胀土的膨胀变形对池壁产生的附加水平侧向压力。

  宽散水适用于地下水位较深、基础埋深较浅的情况。宽散水宽度一般为2~3m左右。其作法为,80mm厚砼面层、150mm厚1∶3 石灰炉渣保温层及150mm厚3∶7灰土垫层作为不透水层。

  散水沿纵向每隔3m留一道变形缝,变形缝和散水与外墙间隙内用柔性防水材料填严。变形缝应与雨水管的位置错开。

  宽散水可以起到减少地表水渗入地基土中和阻止地基土中水份的蒸发,从而减轻大气对基础持力层中含水量的影响。宽散水可与增加基础埋深同时使用。

  将基础置于砂层包围中,砂层可选用砂、碎石、灰土等材料,厚度宜采用基础宽度的1~1.5倍,宽度宜采用基础宽度的1.8~2.5倍。

  砂层不能采用水振,此类处理如与加大地圈梁、设油毡滑动层以及加宽散水坡等结合处理则效果比较明显。

  为了稳定地基土的含水量,在建筑物周围应作好地表防水、排水设施,建筑物的室内地坪应采用100mm厚的C10素砼面层及150mm厚3:7灰土作垫层。

  当基础底面压力等于或大于膨胀力时,可以阻止土膨胀,因此宜建3 层以上建筑以避免房屋开裂问题。

  浸泡后的土层需清除掉,基槽挖好后,应立即施工基础,尽快回填夯实,回填土可采用1:9或2:8灰土,改善土的膨胀性和不透水性。

  应避免基槽泡水或曝晒,防止地面水渗入,做到快速施工。膨胀土地基处理还有地基帷幕、保湿暗沟、预浸水、化学稳定法和渗透稳定等措施。

  土工布既可以提高地基承载力,同时还可以迅速排除地表水,防止基床膨胀土软化。改善基床的毛细排水,预防地下水上升对路基的侵害,对路基起保护作用。

  用土工格栅分层铺设在边坡中能起加筋补强、防止浅层溜坍的作用;用土工网垫铺设于路堤边坡表面,能起防止表水冲刷的作用,用复合土工膜铺于基床表层的垫层中,能在基床中起隔水防渗防止翻浆冒泥的作用。

  换土法是膨胀土路基处理方法中最简单而且有效的方法。即挖除膨胀土,换填非膨胀土或砂砾土。

  换土深度根据膨胀土的强弱和当地的气候特点确定,由于各地的气候不同,各地膨胀土的临界深度和临界含水量也有所不同。

  虽然采用非膨胀土将膨胀土换掉是一种简易可靠的办法,但对于大面积的膨胀土分布地区显得不经济,且生态环境效益差。

  实践表明,膨胀土对建筑物的危害很大,但只要在工程勘察、设计、施工和使用各阶段采取切实可行的措施,以安全实用和经济合理为原则,施工中严格按照设计要求操作,膨胀土地基对建筑物的危害是完全可以消除的。返回搜狐,查看更多

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