林 峰 裴 磊 王 勇

南水北調中線陶岔樞紐工程管理營地弱膨脹土地基處理

林 峰1裴 磊2王 勇1

一、軟弱膨脹土地基及處理的一般原則

軟弱膨脹土地基是一種比較特殊的地基，膨脹土系指粘粒成分主要由強親水性礦物組成，具有吸水膨脹和失水收縮特性的粘性土。由于膨脹性土會因為土中含水量的變化而發(fā)生相應的膨脹或收縮變形，特別是在場地膨脹性土層厚度不一、均勻性不一、不同部位處含水量的變化及建筑物基底壓力不等等原因時，就會導致地基土不均勻的隆起或下陷，使得建筑物產(chǎn)生墻體開裂、地面隆起或下陷等破壞。因此，必須對膨脹性土場地進行處理，以滿足自由膨脹率δef均小于0.4的要求。修建在膨脹土上的房屋，如果基礎處理不好，會產(chǎn)生磚墻開裂、墻身外傾、地坪坍陷、基礎圈梁及墻通裂等。當利用這種土作為建筑物地基時，必須采取必要的處理措施，以消除土的膨脹潛勢。

膨脹土地基的處理應根據(jù)當?shù)氐臍夂驐l件、地基的脹縮等級、場地的工程地質及水文地質情況和建筑物結構類型等。結合建筑經(jīng)驗和施工條件，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等方法，從根本上改變地基土的性質，則是根治的最好方法。如果用樁基或深埋的辦法，使基礎落到含水量較穩(wěn)定的土層，就能大大減少對建筑物的危害；對于上部荷重較輕的小型建（構）筑物，亦可淺埋基礎但必須避免擾動下部膨脹土。

由此可知，軟弱膨脹土地基的處理應根據(jù)場地土脹縮性能、水文地質條件，考慮具體建筑物適應變形的能力，采取相應的處理措施。同時加強結構的整體變形能力，切斷基底下外界滲水條件，以保證地基的穩(wěn)定性。

二、工程實例

1.工程概況

南水北調中線一期陶岔渠首樞紐工程管理營地總用地約2.81萬平方米，由辦公樓、宿舍樓、食堂、活動廳、門衛(wèi)房、車庫、維修庫房、變配電所、水泵房等幾部分組成，均為新建建筑物，結構型式為1～3層框架結構。該工程位于河南淅川縣九重鎮(zhèn)陶岔村段南側石盤崗上，屬于湯山與禹山之間的埡口地帶，為第四紀沖洪積平原上的剝蝕殘山，屬人工地貌，地形較平坦，地貌形態(tài)單一，場地地面標高為180.1～183.2m。據(jù)地質勘察報告，本場地為膨脹性填土場地。各地層由上而下為：

第①層:素填土（rQ）呈黃褐色，密性不均一，主要以粉質粘土及堆積碎塊石為主，粉質粘土呈可塑-硬塑。其中場地大部分素填土成分以粉質粘土夾碎塊石為主，場地南側則以碎塊石夾粉質粘土為主，該層層底埋深在1.00～6.20m，分布于整個場地區(qū)。

第②層：粉質粘土（a1-p1Q2）呈黃褐色，硬-硬可塑，具弱-中等膨脹性。局部含姜石，分布不均，含灰白及灰綠色團塊，揭露厚度0.40～7.00m，場地區(qū)內大部分地區(qū)有分布，場地南側缺失，層底標高171.4～181.2m。

第③層：奧陶系中統(tǒng)第二層巖組（O22）主要為中厚-厚層灰?guī)r、白色質灰?guī)r，弱風化，裂隙較發(fā)育，多充填有方解石脈，偶夾鐵質泥巖薄層。層底在勘探深度內未揭穿。

在勘察期間，場地內所有鉆孔均為干孔，未見地下水。

上述各土層的物理力學指標見表1，各土層的承載力特征值見表2。

2.地基處理方案的選擇

經(jīng)研究比較，合理選擇運用地基處理方案，對于保證建筑物安全可靠，節(jié)省投資，加快工程進度都具有十分重要的意義。

方案一：砂石墊層法。能夠充分利用天然地基強度，減少基底附加應力和調整基礎變形沉降，較深層處理經(jīng)濟，且施工機具簡單，材料來源廣，通常是一種優(yōu)先考慮的地基處理方案。由于工程地基處理工期較短，在該地區(qū)地基處理期間雨量很少，場地地下水位很低，如采用該處理方法基槽開挖較寬較淺，利于機械碾壓，質量易保證，壓實系數(shù)較容易達到設計要求。

方案二：鉆孔灌注樁。該處理方案也能有效地克服膨脹土對建筑物的危害，但該樁單價較高，施工不快。新建建筑物基礎原設計均是柱下獨立基礎，如采用灌注樁處理地基，基礎結構型式要改變，需要修改設計，因該工程是南水北調中線一期渠首工程，時間緊、任務重，采用該方案使施工周期加長，且工程造價也要提高。

方案三：增加基礎埋深。這是防止房屋產(chǎn)生過大不均勻沉降變形，防治膨脹土的一項較為有力的長期處理措施。根據(jù)地質勘察報告，考慮增加基礎埋深，穿過第1、2層膨脹土層，插入穩(wěn)定的非膨脹土第3土層作為基礎持力層，采用該處理方案，基槽開挖和土方回填量將大大增加，幾個建筑物同時施工，場地又受限，大量挖土不好堆放，基礎埋深加大，基礎造價抬高，另因建筑物基礎持力層改變，基礎也需要重新設計，施工工期也被拖長。

經(jīng)過以上三種地基處理方案的技術及經(jīng)濟分析比較，本工程各建筑物均采用砂石墊層法。

3.砂墊層的設計要求

表1 各層土的物理力學性質指標建議值

表2 各層土的力學參數(shù)建議值

換填墊層材料采用粗砂，根據(jù)《建筑地基基礎設計規(guī)范》（GBJ7-89）及《建筑地基處理技術規(guī)范》（JGJ79-91）的規(guī)定，經(jīng)計算2～3層框架建筑物砂墊層厚度取0.8m，寬度寬出基礎邊緣0.7m，1層框架建筑物砂墊層厚度取0.6m，寬度寬出基礎邊緣0.6m。換填砂墊層需分層碾壓、夯實，墊層的壓實系數(shù)必須大于0.95。

4.砂墊層的施工

基槽挖好后，應立即進行施工，盡快回填夯實，以避免基槽泡水或曝曬，防止地面水滲入，做到快速施工。在砂墊層施工前，作為持力層的膨脹土層應避免人為擾動。砂填料首先應摻適量的水，含水量控制在8%～12%，再以0.25～0.30m的厚度分層鋪墊。然后采用12t的振動壓路機振碾，碾壓時采取分條疊合搭接，每次重疊1/2的碾輪，縱橫交錯，重疊振壓各四遍。墊層碾壓結束后，對墊層進行了現(xiàn)場檢驗，經(jīng)測定，砂墊層的壓實系數(shù)λc＞0.95，滿足規(guī)范要求，可以作為建筑物的地基。

三、結語

基礎的型式很多，設計中應根據(jù)上部結構特性、工程地質、施工條件、環(huán)境條件、施工工期、經(jīng)濟條件和材料市場價格等方面的因素進行綜合評價，選擇既適應上部結構使用要求，又經(jīng)濟可行的地基處理方案。地基處理的方法很多，但不管采用何種方法，處理后的建筑場地必須滿足強度、變形、動力穩(wěn)定、透水性及特殊土地基穩(wěn)定性的要求。

實踐表明，膨脹土對建筑物的危害很大，但只要在工程勘察、設計、施工和使用各階段采取切實可行的措施，以安全實用和經(jīng)濟合理為原則，認真分析膨脹土地基的特性，設計中注意抓住主要矛盾并進行妥善地基處理，同時輔以結構構造方面的措施加強整體性，施工中嚴格按照設計要求操作，膨脹土地對建筑物的危害是完全可以消除的

（專欄編輯：張 婷）

1.鹽城市河海工程建設監(jiān)理中心 224001 2.淮委南水北調中線一期陶岔渠首樞紐工程建管局 474450）