膨胀土地基既有建筑加固

1、史志利史志利 建筑结构措施 膨胀土特性及其工程危害 常用地基处理方法 1 2 3 内容提要内容提要 工程加固案例 结束语 4 5 膨胀土特性及其危害 分布很广，40多个国家和地区，我国 20 多个省、区。 膨胀土在一般性自然条件下多呈坚硬或硬塑状态， 强度较高，压缩性较低，干缩裂隙发育。 膨胀土是一种粘料成份主要由强亲水性矿物组成的高塑性粘土，粘粒含量大于 30%，其中蒙脱石或伊利石等强亲水性矿物占主导地位。 吸水膨胀、失水收缩和反复胀缩变形。 膨胀土的膨胀性可用自由膨胀率指标来反映。自由膨胀 率即为烘干土在水中增加的体积与原体积的比。40%时 为非膨胀土，40%自由膨胀率65%时为弱膨胀性土

2、； 65%自由膨胀率90%时为中膨胀性土；90% 时为强膨 胀性土。 膨胀土特性及其危害 膨胀土地基导致工程受损的情况屡有发生。 含水量的变化和外压力的大小是影响膨胀土性 能的主要因素。 膨胀土地基因土体含水量变化会导致不 均匀胀缩变形，导致建筑物上升隆起和下沉开裂。 对气候变化敏感，特别是雨季和旱季的交替变化。 大气影响深度，特别是大气影响急剧层深度范围 内的膨胀土是地基处理的主要对象。 地基土的膨胀率在不同的外压力下也是不同 的，其胀缩变形量直接影响到建筑物变形破坏的 程度。 膨胀土特性及其危害 建筑物的破坏特征和规律： (1)低层建筑较高层建筑破坏严重，坡地较平坦场地严重，而且建筑 物往

3、往成群破坏； (2)上部结构整体性差、 基础埋置较浅时，地基土由于受地表滞水的 影响而产生不均匀胀缩变形，更易开裂； (3) 建筑基坑、沟渠、挖方地段的土壁易发生裂缝或产生滑塌； (4) 室内地面和室外散水隆起开裂； (5) 建筑物墙体往往有交叉裂缝，墙体向外水平推出或中间鼓起，门 窗顶及窗台有斜裂缝，外墙转角处或内外墙交接处有倒八字裂缝，外 柱头下部处有环状裂缝； (6) 具有季节性破坏变化规律，雨季易发生隆胀破坏，旱季则出现收 缩裂缝，裂缝能随季节变化而开合。 常用地基处理方法常用地基处理方法 1）换填法 最简单有效的方法。膨胀土较薄、大气急剧影响层深度不大时， 可全部换填。否则可通过变形

4、计算部分换填，此时换填材料以灰土和砂石料为宜。 2）桩基础 有效方法之一。常用于上部荷载较大、既有建筑物修复加固中。 桩端位置应同时满足膨胀和变形的需要。当桩身承受胀切力时，应验算桩身的抗拉 强度，采用通长配筋。桩承台梁下预留不小于100mm且满足土层浸水后最大膨胀量 的空隙。 3）物理改良法 按一定比例掺入无机料（如风积土、石灰、粉煤灰、矿渣、砂 砾石和水泥等）或其混合料，从而改善膨胀土的胀缩性能。 4）化学改良法 化学改良法是通过有机化学灌浆剂抑制膨胀土的胀缩性。固结 土体、发生化学反应。国内早期常用：石灰、水泥、粉煤灰等，近期出现化学制剂 等专利产品。工程应用必须现场试验。 5）隔水保湿

5、法 通过工程措施，稳定地 基中的含水量。 案例较多的做法是：施工前预先在基 槽中浸水，施工结束后在地基两侧修建保 湿暗沟，定期向暗沟内供水使其向地基中 渗透。取决于当地的气候条件和养护管理 水平。 常用地基处理方法常用地基处理方法 另一种做法：建筑物两侧做隔水帷幕， 保持地基土中的湿度的相对稳定。隔水帷 幕可以采用油毡或土工膜，回填材料一般 采用灰土或水泥土，帷幕深度应不小于基 础的最小埋深。散水宽度必须覆盖帷幕。 建筑结构措施 膨胀土地区的工程建设，应考虑地基土的胀缩等级、地基处理的可靠 性等因素，在建筑结构设计时采取必要的技术措施： 1）建筑平立面设计应力求简单、规则。在地基土显著变化部位

6、、上 部荷载变化部位、平面转折处、不同结构类型部位等合理设置沉降缝； 2）屋面排水设计尽量采用外排水。落水管下端距散水面不应大于 300mm，并不得设在沉降缝处。 3）散水应尽量加宽，散水外缘应超出基槽300mm；每隔3m应设置 伸缩缝，且与落水管错开。散水伸缩缝、散水与墙体缝隙应用柔性防水 材料嵌填密实，做成脊背型。 建筑结构措施 4）室内地面设计，应结合地基土的胀缩性，设置变形缓冲层；级膨 胀土地基可采用地面配筋或架空等措施；大面积地面应采取做分格变形 缝，并嵌填柔性防水材料。 5）基础埋深应考虑地基胀缩等级、大气急剧影响层深度、荷载大小等 因素，较普通地基适当加深。 6）加大上部结构的整

7、体刚度，承重砌体结构应采用拉结较好的实心 墙体，适当提高砂浆标号和砌体强度；加强构造柱、圈梁和门窗过梁的 设置，控制门窗洞口的大小；框架结构填充墙应砌筑在基础梁上，基础 梁和地基之间预留空隙，并做防水处理。 7）穿墙管道应预留孔洞，孔隙用柔性防水材料填塞。管道宜铺设在 钢筋混凝土套管或管沟中，设置检漏设施。 工程案例 某水厂办公楼，场地位于丘顶高地，地形起伏较大，属坡地场地；大 气影响深度约为5.50m，大气影响急剧层深度约为2.50m。地下水位较深。 该地区雨季、旱季变化明显，降雨主要集中在三、四月份，月降雨量 为116.4119.9mm；五月至十月份的降雨量很少，为06.9mm。 工程场地

8、地面下10米范围内主要为层状粘土和泥灰岩。地基承载力均 在160kpa以上， 自由膨胀率 ef (%) 50kPa压力下的膨胀 率ep0.5(%) 膨胀力 Pe( kPa) 收缩系数 s(%) 粘土69.099.01.386.5737.9185.8kPa0.301.08 泥灰岩80.0109.01.687.3048.2200.6kPa0.331.29 地基胀缩变形升降幅度41.03183.47mm，按规范综合判定，粘土及泥岩 的膨胀潜势分类为中等强，膨胀土地基的胀缩等级为级。 工程案例 建筑物破坏情况 厂内办公楼为单层框架结构，填充墙体为110厚混凝土空心砌块，条 形基础，基础埋深0.8m。

9、工程案例 工程案例 3）加固措施 修复加固设计涉及基础梁加固、框架柱加固、墙体和室内地面修复、周 圈防水帷幕和散水。限于现场的材料、施工设备及既有建筑物的状况，修复 加固制约因素较多，最终实施的修复加固措施如下。 基础梁加固：在基础圈梁下至条形基础之间，墙体内外两侧各增加 150mm厚的钢筋混凝土地梁，新增地梁与原基础圈梁和条形基础刚性连接。 墙体修复：将原有外墙抹面剔除、清洗干净、裂缝处用水泥砂浆封堵抹 平，刷建筑胶素水泥浆一遍(配合比为建筑胶：水=1：4)、挂钢丝网（规格 0.6X12.7）、15厚1：3 水泥砂浆抹面（分缝）、刷涂料。内墙面修复方法 同外墙，但只是在裂缝处挂1米宽钢丝网。

10、 工程案例 框架柱加固：有裂缝的框架柱采用外粘角钢加固法，加固范围为基 础圈梁顶至柱底。755角钢之间采用缀板进行连接，角钢与柱之间 采用改性环氧树脂胶粘剂进行灌注，施工前应将柱角打磨成半径R7毫 米的圆角，外粘角钢的胶缝厚度应控制在35毫米，型钢表面抹25毫米 厚的M10水泥砂浆做防护层。 室内地面修复：原地面挖除，自下而上，当地红土（非膨胀土）换 填300毫米，密实度为0.95；80厚C15素混凝土，素水泥浆结合层，20厚 1：4干硬性水泥砂浆，陶瓷地砖铺实拍平。 工程案例 室外散水和隔水帷幕： 原散水全部剔除,外墙基础周 边分段开挖至原基础基底下 1m。,用15%水泥土回填作为 隔水墙,钢筋混凝土散水宽度 1.5米，并伸入基础底板下 0.5m。散水每3m分缝处理， 散水伸缩缝错开雨水管，散 水缝及散水与外墙体之间的 缝隙均用沥青灌实。 结束语 膨胀土吸水膨胀、失水收缩和反复胀缩变 形的特性，对工程建设的危害很大。如果对膨 胀土缺乏了解，或在设计和施工中没有采取必 要的措施，必然会给建筑物造成危害，再进行 修复