膨胀土地基基础设计分析

岩土工程基础知识：膨胀土地基设计的一
般规定
1、膨胀土地基上建筑物的设计应遵循预防为主、综合治理的原则。

设计时，应根据场地的程地质特征和水文气象条件以及地基基础的设计等级，结合当地经验，注重总平面和竖向布置，采取消除或减小地基胀缩变形量以及适应地基不均匀变形能力的建筑和结构措施;并应在设计文件中明确施工和维护管理要求。

2、建筑物地基设计应根据建筑结构对地基不均匀变形的适应能力，采取相应的措施。

地基分级变形量小于15rm丑以及建造在常年地下水位较高的低洼场地上的建筑物，可按一般地基设计。

3、地下室外墙的土压力应同时计及水平膨胀力的作用。

4、对烟囱、炉、窑等高温构筑物和冷库等低温建筑物，应根据可能产生的变形危害程度，采取隔热保温措施。

5、在抗震设防地区，建筑和结构防治措施应同时满足抗震构造要求。

1引言膨胀土的分布范围很广，在国内，广西、云南、河南、湖北、四川、陕西、河北、安徽、江苏等地均有分布，在国外，美国西南部、印度、澳大利亚、非洲和中东等地也广泛存在。

我公司近期在南非、塞内加尔、印度等地执行的水泥工程项目均存在不同程度的膨胀土问题。

膨胀土主要由亲水性矿物组成，如蒙脱石、伊利石和高岭石等，具有较大的吸水膨胀摘要：介绍了中国、美国、法国、印度对膨胀土的判别分类标准，中国标准采用自由膨胀率，美国标准采用多种方法，法国标准按膨胀应力分类，印度标准采用多指标综合判别分类膨胀土。

同时，介绍了在不同判别分类标准下，膨胀土地区基础工程采用的微型桩、短桩、应力抵消法等施工方式。

关键词：膨胀土；膨胀性分类；微型桩；施工方式中图分类号：TU471.91文献标识码:B 文章编号：1001-6171（2021）01-0073-06DOI ：10.19698/ki.1001-6171.20211073通讯地址：天津水泥工业设计研究院有限公司，天津300400；收稿日期：2020-05-31；编辑：吕光膨胀土的分类及膨胀土地区基础的施工方案全明Classification of Expansive Soil and Construction Scheme of Foundationsin Expansive Soil AreaQUAN Ming(Tianjin Cement Industry Design &Research Institute Co.,Ltd.,Tianjin 300400,China )Abstract :The identification and classification criteria of expansive soil in China,America,France and India are introduced.For Chinese,American,French and Indian code,free swelling ratio,multiple methods,swelling pressure and multi-index comprehensive method is adopted respectively.Meanwhile,the construction methods such as micro pile,short pile and stress offset method forfoundation engineering in expansive soil area under different identification and classification criteria are presented.Key words :expansive soil;classification of expansibility;micro pile;construction method性、失水收缩性和强度衰减性。

膨胀土地基基础处理探讨【摘要】文章在介绍了膨胀土的特性及其对建筑的危害的基础上，论述了膨胀土地基处理的几种方法，并从建筑、基础、结构、施工几方面提出相应的地基处理措施，以供相关人员参考借鉴。

【关键词】膨胀土；地基；建筑我国地基土多样，其抗剪强度、压缩性及透水性等因土的种类不同而差别较大，各种地基土中，不少为软弱土和不良土，如软粘土、湿陷性黄土、多年冻土、膨胀土等。

当前，随着我国工程建设规模的不断扩大，新建设工程越来越多地遇到不良地基，本文结合实践经验，以南方广泛分布的膨胀土地基为研究对象，就膨胀土地基处理技术进行探讨。

1 膨胀土地基特性及对建筑的危害性分析膨胀土是一种其粘料成分主要由强亲水性矿物组成的高塑性黏土，多呈现坚硬或硬塑状态，强度一般较高，具有吸水膨胀、失水收缩和反复胀缩变形，浸水后强度衰减，干缩裂隙发育的特征。

我国膨胀土分布广泛，广西、云南、湖北、江苏、广东等地均有不同范围的分布。

利用膨胀土作为建筑物的地基时，若在施工中没有采取必要的措施进行地基处理，往往会给建筑物带来危害，主要表现为建筑物的基础外移、房屋开裂(山墙倒八字形缝，外纵墙下部水平缝)、地坪开裂等事故。

以南宁为例，据有关资料显示，南宁地区膨胀土成分含有较多的亲水性强的蒙脱石、伊利石等膨胀性物质，黏粒含量高，粒径＜0.002mm的胶体颗粒含量＞25%，塑性指数ip在17～32之间，自由膨胀率超过40%，因此该地区的膨胀土具有非常明显的湿胀干缩效应。

由于上部作用荷载不同，使得地基土体在强烈的胀缩循环过程中受到不同程度的限制，导致基础产生不均匀沉降，从而使得上部轻型结构中产生超出墙体承载能力的附加拉力和剪力，墙体出现裂缝。

据不完全统计，我国在膨胀土地区修建的各类工业与民用建筑物，因地基土胀缩变形而导致损坏或破坏的超过1000万m2。

2 膨胀土地基基本处理方法2.1 换土法即将膨胀土全部或部分挖掉，换填非膨胀黏性土、砂砾土、砂土或灰土以及其他性能稳定、无侵蚀性的材料，消除或减小地基胀缩变形。

内局部地形高差大于1m 的场地。

场地类别划分的依据：膨胀土固有的特性是胀缩变形，土的含水量变化是胀缩变形的重要条件。

自然环境不同，对土的含水量影响也随之而异，必然导致胀缩变形的显著区别。

平坦场地和坡地场地处于不同的地形地貌单元上，具有各自的自然环境，便形成了独自的工程地质条件。

3.2 膨胀土地基评价(1)膨胀土的膨胀潜势按自由膨胀率的大小分为弱、中、强三类，参见表1，按照GB 50112—2013《膨胀土地区建筑技术规范》规定如下。

表1 膨胀土的膨胀潜势分类ef 65≤δef ＜90中δef ≥90强(2)膨胀土的膨胀潜势按自由膨胀率的大小分为弱、中、强三类，参见表2，按照GB 50307—2012《城市轨道交通岩土工程勘察规范》规定如下。

表2 膨胀土的膨胀潜势分类自由膨胀率δef ef ef ef 蒙脱石含量M ’/%7≤M ’<1717≤M ’<27M ’≥27阳离子交换量CEC(NH 4+)(mmol/kg)170≤CEC(NH 4+)<260260≤CEC(NH 4+)<360CEC(NH 4+)≥360注：当有两项指标符合时，即判定为该等级。

(3)膨胀土地基应根据地基胀缩变形对低层砌体房屋的影响程度进行评价，地基的胀缩等级根据地基分级变形量的大小分为三级，地基分级变形量应根据膨胀土地基的变形特征，按《膨胀土地区建筑技术规范》(GB 50112—2013)分别进行膨胀变形、收缩变形和胀缩变形计算，其中土的膨胀率取50kPa 压力下的膨胀率。

1 概述1.1 概念膨胀土又称“胀缩性土”是一种非饱和的、结构不稳定的黏性土，土中黏粒成分主要由亲水性矿物组成。

1.2 分布(1)世界：膨胀土在世界分布广泛，美国、澳大利亚、加拿大、印度、以色列、墨西哥、南非、苏丹、英国、以及俄罗斯等40多个国家和地区都发现有膨胀土造成的工程事故。

(2)中国：膨胀土在我国的20多个省市、自治区内有分布，以黄河流域及其以南地区分布较为 广泛。

浅谈膨胀土地基的有关问题[摘要] 本文较全面的论述了膨胀土地基的特性，结合工程实例，对膨胀土地基中的某些问题，进行了详细的分析，提出了如何正确利用膨胀土地基的方法。

[关键词] 自由膨胀率胀缩等级膨胀力大气影响深度膨胀土一般系指其粘粒成分主要由强亲水性矿物组成、具有吸水膨胀和失水收缩、且膨胀性能较大的粘性土。

膨胀土在我国分布范围很广，遍及达十二省之多，其中我们河北邯郸就有较大范围的分布。

我们在工作中就遇到两例：峰峰九龙口电厂和华冶木器厂的工程地质，就属于膨胀土地基。

在这两项工程设计中，我查阅了大量资料，做了计算分析，对这两项工程的地基进行了处理，在工作中得到了一些体会，认为在采用膨胀土地基时，首先要清楚以下六个方面的问题。

一、膨胀土的主要特征膨胀土的物理指标有下列特征：其液限wl大于40%，液性指数il常小于零，天然含水量接近或略小于塑限，塑性指数ip大于17，且多数在22-35之间，自由膨胀率一般超过40%，土的压缩性小。

膨胀土按其粘粒的矿物成分划分，可归纳为两大类：一类是以蒙脱石为主，是一种呈灰白、灰绿等杂色的粘土，其膨胀性最大；另一类是以伊利石为主，是一种呈灰褐色、褐黄、红、黄色的粘土。

膨胀土在自然条件下，多呈硬塑或坚硬状态，土中裂隙较发育，有竖向、斜交和水平三种，裂隙面呈油脂或蜡状光泽，时有擦痕和水渍，裂隙中常充填灰绿、灰白色粘土。

开挖基坑时，坑壁易于剥落，逢雨容易塌方，但有很好的防渗性能。

膨胀土一般强度较高，压缩性低，容易被误认为较好的建筑地基，但由于它具有吸水膨胀、失水收缩的特性，当利用他做为建筑地基时，如果对它具有吸水膨胀、失水收缩的特性，当利用它作为建筑地基时，如果对它的特性缺乏认识，或在设计和施工中没有采取必要的措施，其结果，就会给建筑物造成危害。

二、影响膨胀土胀缩变形的主要因素影响膨胀土胀缩变形的主要内在因素有四个方面：1矿物成分：该土若主要有蒙脱石矿物成分组成，它就具有很强的亲水性和既易吸水，又易失水的强烈活动性，胀缩性最大。

膨胀土的分类及膨胀土地区基础施工分析摘要：膨胀土地区施工受到膨胀土的性质以及当地水文地理条件的影响，在施工过程中，需要提高对膨胀土体积变化的观察，采取相应的防范与治理措施，为施工的稳定开展做保障。

本文首先概述膨胀土并列举膨胀土的分类，通过施工勘察、换土、地下室防水等措施分析膨胀土地区基础施工相关技术与需要注意的地方。

关键词：膨胀土；基础施工；分类引言：膨胀土地区施工需要注意膨胀土的含水量变化，在施工过程中重视膨胀土的排水与保湿，结合当地地势地形等因素，确保施工安全与质量，达到合理利用膨胀土并避免膨胀土面积扩大的目的。

1膨胀土的分类膨胀土是种高塑性黏土，一般承载力较高，具有吸水膨胀、失水收缩和反复胀缩变形、浸水承载力衰减、干缩裂隙发育等特性，性质极不稳定。

常使建筑物产生不均匀的竖向或水平的胀缩变形，造成位移、开裂、倾斜甚至破坏，尤以低层平房较为严重，危害性很大，其裂缝特征有外墙垂直裂缝，端部斜向裂缝和窗台下水平裂缝，内、外山墙对称或不对称的倒八字形裂缝等；地坪则出现纵向长条和网格状的裂缝。

膨胀土在天然状态下强度一般较高，压缩性低，将其作为地基时，需要注意地表的防渗与排水，或将持力层范围内的膨胀土挖除，用砂或其他非膨胀土回填等方式，确保地基的质量[1]。

国内外膨胀土的分类标准比较多，本文举例分类如下：膨胀土按粘土矿物分类，可以归纳为两大类：一类以蒙脱石为主，另一类以伊利石土和高岭土为主，蒙脱石粘土在含水量增加时出现膨胀，而伊利石和高岭土则发生有限的膨胀。

按膨胀性分类可分为：弱膨胀、中膨胀、强膨胀三类[2]。

2膨胀土地区基础施工分析降水量丰富，但施工区域属新华夏系第三沉降带四川盆地西部，成都坳陷中部东侧，处于北东走向的龙门山断裂带和龙泉山断裂带之间。

因此，施工过程中需要提高地震预警设施的安装，并保持预警设施的质量。

2.1全面勘察施工地区并设计施工方案膨胀土地区基础施工受到多个因素的影响，例如该地的气候地理环境，地形地势等，施工单位需要在施工前考察该地区膨胀土的含水量、膨胀土的类型等，为设计施工方案提供参考。

膨胀土地区工程危害及地基处理方法分析摘要:简要介绍了膨胀土的工程地质特性以及在岩土工程中常见的工程问题，结合目前的地基处理方法，分析了针对膨胀土地基的处理手段，在工程选择中提供参考。

关键词：膨胀土、工程问题、地基处理方法一、引言膨胀土主要是由蒙脱石与伊利石等主要矿物组成，具有较强的亲水性，同时往复变形特征明显，表现为吸水膨胀和失水收缩的特性，造成土体裂隙分布极不规律，在工程中如不加妥善处置，容易造成较大灾害，给我国的经济社会发展与城市建设造成较大损失。

在我国，膨胀土大面积分布，且分布范围极广，据统计，我国超过三分之二的省市有膨胀土分布，面积超过10万平方公里[1]，如图1所示，加上我国地形分布复杂，南北差异较大，因此对工程中地基处理手段要求极高，本文主要介绍了在膨胀土地区的常见岩土工程问题以及常见的针对膨胀土地区的地基处理手段，以供参考。

图1 我国膨胀土地区分布图[2]二、膨胀土的工程地质特性膨胀土具有特殊的工程性质，往往膨胀土地区呈现出的灾害现象都与此有密不可分的关系。

膨胀土工程特性主要是有胀缩性，裂隙性以及超固结性。

（1）胀缩性，当膨胀土中含水率发生变化时导致土体膨胀或收缩，使得结构松散，强度降低，是膨胀土工程病害的主要根源；（2）裂隙性，是指膨胀土由于反复胀缩变形产生的干缩裂隙或者原生裂隙，使土体结构完整性受到破坏，从而容易引发膨胀土边坡失稳；（3）超固结性，是指膨胀土比当前所受应力水平更高的荷载作用，反复胀缩变形使水平侧向应力远大于竖向的自重应力，进而表现出超固结特性，对于膨胀土地区尤其是边坡开挖过程中，卸荷作用明显。

三、膨胀土地区常见岩土工程问题3.1 在道路工程中存在的问题当采用膨胀土作为路基填料时，极易造成路面开裂、路堤沉降，翻浆等问题，对行车的舒适性以及安全性有很大影响，并且反复修缮造成一定的经济损失。

当采用膨胀土作为路基填料时，最主要的问题是膨胀土的往复变形特性与强度衰减，会对路基结构造成损伤，影响行车的安全。