房屋建筑膨脹土災(zāi)害預(yù)防措施

宏偉

1 工程概況

襄渝鐵路途經(jīng)安康地區(qū)，襄渝—01標(biāo)段從旬陽至石廟溝，延途71 km。有房屋建筑30 000余平方米，數(shù)十棟單位工程，多為單層和低層建筑，分布在大小7個(gè)站內(nèi)。設(shè)計(jì)單位為兩個(gè)，針對(duì)膨脹土地基處理分別采用了不同的方法，有樁基、砂石換填、加大基礎(chǔ)埋深不再處理等。

2 膨脹土的性質(zhì)及對(duì)建筑的危害

膨脹土是一種由強(qiáng)親水性礦物質(zhì)組成具有吸水膨脹和失水收縮特性的黏性土。土的細(xì)顆粒含量較高，具有明顯的濕脹干縮效應(yīng)。遇水時(shí)，土體即膨脹隆起，產(chǎn)生很大的上舉力;失水時(shí)，土體即收縮下沉。當(dāng)房屋建筑坐落在膨脹土地基上，地基受到水分的侵害時(shí)，由于膨脹土自身的性質(zhì)，經(jīng)常引起建筑物的升降、位移或傾斜，且往往成群出現(xiàn)，尤以低層平房嚴(yán)重，危害性很大，裂縫特征有外墻垂直裂縫，端部斜向裂縫和窗臺(tái)下水平裂縫，內(nèi)、外山墻對(duì)稱或不對(duì)稱的倒八字形裂縫等;地坪則出現(xiàn)縱向長條和網(wǎng)格狀的裂縫。原安康火車站候車站房發(fā)生的結(jié)構(gòu)裂縫、地面隆起、下陷就是典型的膨脹土危害，不能滿足安全使用，結(jié)果報(bào)廢拆除。

3 膨脹土地基處理的一般原則

膨脹土地基的處理應(yīng)根據(jù)氣候條件、地基的脹縮等級(jí)、場(chǎng)地的工程地質(zhì)及水文地質(zhì)情況和建筑物結(jié)構(gòu)類型，結(jié)合建筑經(jīng)驗(yàn)和施工條件，因地制宜采取治理措施。如果能夠采用換填非膨脹土或采取化學(xué)等方法，從根本上改變地基土的性質(zhì)，則是根治的最好方法;如果用樁基或深埋的辦法，使基礎(chǔ)落到含水量較穩(wěn)定的土層，就能大大減少建筑物的危害;對(duì)于上部荷載較輕的小型建(構(gòu))筑物，亦可淺埋基礎(chǔ)但必須避免水分對(duì)下部膨脹土侵害。

4 膨脹土災(zāi)害防治一般措施

1)提前整平場(chǎng)地，使場(chǎng)地經(jīng)過雨水預(yù)濕，減小挖填方濕度過大的差別，使含水量得到新的平衡，大部分膨脹力得到釋放。2)盡量保持原自然邊坡、保持場(chǎng)地的穩(wěn)定條件，避免大挖大填。基礎(chǔ)適當(dāng)埋深或用墩式基礎(chǔ)、樁基礎(chǔ)，以增加基礎(chǔ)附加荷載，減小膨脹土層厚度，減輕升降幅度，但成孔時(shí)切忌向孔內(nèi)灌水，成孔后宜當(dāng)天澆筑混凝土。3)臨坡建筑不宜在坡腳挖土施工，避免使坡體平衡改變，使土體遇水產(chǎn)生水平膨脹，建筑物產(chǎn)生水平位移。4)采取換土處理，將膨脹土層部分或全部挖去，用灰土、土石混合物或砂礫回填夯實(shí)或用人工墊層如砂、砂礫作緩沖層，厚度最小不小于30 cm。5)在建筑物周圍做好地表滲、排水溝等，散水坡適當(dāng)加寬(可做成寬1.2 m～1.5 m)，下可做砂、爐渣或灰土墊層，并設(shè)隔水層。室內(nèi)下水道設(shè)防漏、防濕設(shè)施，使地基土盡量保持原有天然濕度和天然結(jié)構(gòu)。6)加強(qiáng)結(jié)構(gòu)剛度，如設(shè)置地箍、地梁，在兩端和內(nèi)外墻連接處，設(shè)置水平鋼筋加強(qiáng)連接等。7)做好保濕防水措施，加強(qiáng)施工用水管理，做好現(xiàn)場(chǎng)施工臨時(shí)排水，避免基坑(槽)受水分浸濕和建筑物附近積水。基坑(槽)挖好后，及時(shí)分段快速施工完成，并回填覆蓋夯實(shí)，減少基坑(槽)暴露時(shí)間，避免暴曬和受大氣的影響。

5 工程實(shí)例

1)安康東列檢生產(chǎn)辦公房屋，地上3層，框架結(jié)構(gòu)，地基處理采用了干成孔鋼筋混凝土灌注樁，樁端超出膨脹土地質(zhì)層1.5 m，設(shè)計(jì)為端承樁。地基土有7 m左右的厚度，均為弱膨脹土。采用樁基方案就從根本上消除了膨脹土對(duì)建筑物的危害，采用框架結(jié)構(gòu)又加強(qiáng)了建筑結(jié)構(gòu)的整體性，技術(shù)上完全可行，是比較保守的做法;竣工三年來該建筑無任何升降、位移和變形，滿足安全使用功能需要。2)安康東v場(chǎng)信號(hào)樓，地上2層，框架結(jié)構(gòu)，條形基礎(chǔ)，基礎(chǔ)埋深1.5 m，地基處理采用砂石換填1.5 m厚。地基土均為早期回填的弱膨脹土，該單位工程地基基礎(chǔ)施工期間正是當(dāng)?shù)氐挠昙荆趽Q填完成后曾受到雨水浸濕，地基土受到雨水不同程度的影響。為了不至于影響工程的結(jié)構(gòu)，如何保證地基土穩(wěn)定的含水率，當(dāng)時(shí)采取了如下措施:a.在砂石墊層底部設(shè)泄水孔，盡可能排出砂石墊層內(nèi)多余的水分，不能再影響地基土的含水率;b.利用灰土有止水的作用，使用三七灰土將砂石墊層圍擋，周邊厚度1.5 m左右;c.迅速施工完成平面的混凝土墊層，并做好平面的排水措施;d.抓緊施工基礎(chǔ)工程，完成后使用三七灰土回填房心部分。現(xiàn)在工程已經(jīng)竣工，施工主體和裝修期間，多次進(jìn)行沉降觀測(cè)，有均勻沉降，現(xiàn)在近三年沉降量均不超過2 cm，最大沉降量為1.5 cm，最小沉降量為1.2 cm。結(jié)構(gòu)和建筑地面無異常變化。3)安康東列檢所列檢樓，地上 2層，框架結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)為鋼筋混凝土獨(dú)立基礎(chǔ)，埋深2.4 m。場(chǎng)地為挖方區(qū)，地基土為弱膨脹土，承載力超出設(shè)計(jì)要求承載力。基礎(chǔ)工程施工期間正趕上雨季，根據(jù)天氣預(yù)報(bào)，選擇連續(xù)晴天進(jìn)行開挖，分段組織施工，快速完成砂石換填，同步做好混凝土墊層;并在基坑周邊做好排水圍護(hù)工作。基礎(chǔ)完成后迅速回填基坑，防止下雨積水，影響基底膨脹土的含水率改變。在主體施工階段控制好施工用水和生活用水，防止侵害基礎(chǔ)周邊土，影響基底膨脹土含水率變化。現(xiàn)在該工程已經(jīng)竣工兩年，經(jīng)過沉降觀測(cè)和現(xiàn)場(chǎng)查看，主體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，建筑地面無異常變形，滿足安全和使用功能。4)安康東機(jī)務(wù)段乘務(wù)員公寓場(chǎng)地，北高南低。設(shè)計(jì)在北側(cè)設(shè)有2.5 m高的重力式片石混凝土擋土墻，基礎(chǔ)埋深為2 m，擋土墻厚度2.7 m;該土體均為弱膨脹土。土體頂與場(chǎng)地最大高差7 m。在施工階段，有一段基礎(chǔ)施工尚未完成，基礎(chǔ)土方已經(jīng)開挖，遇到罕見大雨，出現(xiàn)全面滑坡，造成土體坍塌下滑。此情況屬于明顯不允許在膨脹土坡腳下開挖土體的典型案例。本工程上部無任何建筑物，均為農(nóng)作物耕地。5)安康客機(jī)折返段綜合樓，地上5層，框架結(jié)構(gòu)，獨(dú)立基礎(chǔ)，基礎(chǔ)埋深2.5 m。該場(chǎng)地為挖方區(qū)，類同于安康東列檢樓場(chǎng)地，地基土為弱膨脹土，設(shè)計(jì)對(duì)該地基土不進(jìn)行處理，承載力滿足設(shè)計(jì)要求。對(duì)雨水影響，設(shè)計(jì)要求避開雨季快速分段施工，或雨天采取措施;施工過程嚴(yán)格管理施工用水，不得浸泡基坑和影響地基土的含水率;建筑設(shè)計(jì)采取加寬散水措施，使用過程要做好防滲檢漏工作。目前該工程已經(jīng)竣工，三年來主體結(jié)構(gòu)和建筑地面均無明顯變形，使用良好。

6 心得體會(huì)

1)認(rèn)真審核設(shè)計(jì)圖紙，采取有效預(yù)防膨脹土災(zāi)害措施。2)基礎(chǔ)施工應(yīng)該盡量避開雨季，采取分段快速施工法，避免擾動(dòng)基底膨脹土，保持含水率相對(duì)穩(wěn)定和其天然狀態(tài)。3)基礎(chǔ)施工完成后，盡快進(jìn)行室內(nèi)和室外回填，優(yōu)先采用三七灰土;回填厚度可控制在200厚～300厚，回填范圍應(yīng)超出基礎(chǔ)邊緣2 m，或超出開挖邊線1 m;回填完成后最好采用C25混凝土進(jìn)行硬化、找坡，防止雨水或施工用水、生活用水浸泡基底膨脹土。4)嚴(yán)格控制施工過程中的施工用水，砌塊澆水應(yīng)保持距離基坑10 m以外。5)做好建筑內(nèi)給排水防水工作，及時(shí)檢查使用情況，防止?jié)B漏。在室內(nèi)做檢漏溝，并延伸至室外超出基礎(chǔ)2 m，向室外找坡并設(shè)集水坑。6)做好散水，保證散水基層不下陷、變形;散水不開裂、不滲水;加寬散水，找坡正確，排水能排到基礎(chǔ)以外，不影響基底土的含水率。7)在整個(gè)建筑的施工、使用過程中嚴(yán)格控制水分對(duì)基礎(chǔ)膨脹土的影響。水分的來源有:雨水、施工用水、生活用水、大氣中的水分。控制的階段有:基礎(chǔ)土方開挖、基礎(chǔ)施工、基礎(chǔ)回填、建筑使用等階段。

總之，控制住各種水分在各個(gè)階段對(duì)建筑物基底膨脹土的影響，也就控制了膨脹土對(duì)建筑物的危害。在以后的工程中，如何科學(xué)有效更好地防止膨脹土對(duì)建筑產(chǎn)生的危害:首先設(shè)計(jì)措施要有效;其次施工中要抓住每個(gè)階段和環(huán)節(jié)，嚴(yán)格認(rèn)真控制水分對(duì)基底土的侵入，注重細(xì)節(jié)管理;再次使用過程中注意發(fā)現(xiàn)檢查生活用水和雨水有無滲漏，及時(shí)處理，就可保證每棟建筑安全穩(wěn)固，不讓基底膨脹土發(fā)生作用，保證建筑物的正常使用。

[1] 錢耀光，劉 煒.膨脹土地基處理技術(shù)綜述[J].山西建筑，2008，34(13):118-119.