膨脹土地基既有建筑加固

1、史志利史志利 建筑結(jié)構(gòu)措施 膨脹土特性及其工程危害 常用地基處理方法 1 2 3 內(nèi)容提要內(nèi)容提要 工程加固案例 結(jié)束語 4 5 膨脹土特性及其危害 分布很廣，40多個國家和地區(qū)，我國 20 多個省、區(qū)。 膨脹土在一般性自然條件下多呈堅硬或硬塑狀態(tài)， 強度較高，壓縮性較低，干縮裂隙發(fā)育。 膨脹土是一種粘料成份主要由強親水性礦物組成的高塑性粘土，粘粒含量大于 30%，其中蒙脫石或伊利石等強親水性礦物占主導地位。 吸水膨脹、失水收縮和反復脹縮變形。 膨脹土的膨脹性可用自由膨脹率指標來反映。自由膨脹 率即為烘干土在水中增加的體積與原體積的比。40%時 為非膨脹土，40%自由膨脹率65%時為弱膨脹性土

2、； 65%自由膨脹率90%時為中膨脹性土；90% 時為強膨 脹性土。 膨脹土特性及其危害 膨脹土地基導致工程受損的情況屢有發(fā)生。 含水量的變化和外壓力的大小是影響膨脹土性 能的主要因素。 膨脹土地基因土體含水量變化會導致不 均勻脹縮變形，導致建筑物上升隆起和下沉開裂。 對氣候變化敏感，特別是雨季和旱季的交替變化。 大氣影響深度，特別是大氣影響急劇層深度范圍 內(nèi)的膨脹土是地基處理的主要對象。 地基土的膨脹率在不同的外壓力下也是不同 的，其脹縮變形量直接影響到建筑物變形破壞的 程度。 膨脹土特性及其危害 建筑物的破壞特征和規(guī)律： (1)低層建筑較高層建筑破壞嚴重，坡地較平坦場地嚴重，而且建筑 物往

3、往成群破壞； (2)上部結(jié)構(gòu)整體性差、 基礎(chǔ)埋置較淺時，地基土由于受地表滯水的 影響而產(chǎn)生不均勻脹縮變形，更易開裂； (3) 建筑基坑、溝渠、挖方地段的土壁易發(fā)生裂縫或產(chǎn)生滑塌； (4) 室內(nèi)地面和室外散水隆起開裂； (5) 建筑物墻體往往有交叉裂縫，墻體向外水平推出或中間鼓起，門 窗頂及窗臺有斜裂縫，外墻轉(zhuǎn)角處或內(nèi)外墻交接處有倒八字裂縫，外 柱頭下部處有環(huán)狀裂縫； (6) 具有季節(jié)性破壞變化規(guī)律，雨季易發(fā)生隆脹破壞，旱季則出現(xiàn)收 縮裂縫，裂縫能隨季節(jié)變化而開合。 常用地基處理方法常用地基處理方法 1）換填法 最簡單有效的方法。膨脹土較薄、大氣急劇影響層深度不大時， 可全部換填。否則可通過變形

4、計算部分換填，此時換填材料以灰土和砂石料為宜。 2）樁基礎(chǔ) 有效方法之一。常用于上部荷載較大、既有建筑物修復加固中。 樁端位置應(yīng)同時滿足膨脹和變形的需要。當樁身承受脹切力時，應(yīng)驗算樁身的抗拉 強度，采用通長配筋。樁承臺梁下預留不小于100mm且滿足土層浸水后最大膨脹量 的空隙。 3）物理改良法 按一定比例摻入無機料（如風積土、石灰、粉煤灰、礦渣、砂 礫石和水泥等）或其混合料，從而改善膨脹土的脹縮性能。 4）化學改良法 化學改良法是通過有機化學灌漿劑抑制膨脹土的脹縮性。固結(jié) 土體、發(fā)生化學反應(yīng)。國內(nèi)早期常用：石灰、水泥、粉煤灰等，近期出現(xiàn)化學制劑 等專利產(chǎn)品。工程應(yīng)用必須現(xiàn)場試驗。 5）隔水保濕

5、法 通過工程措施，穩(wěn)定地 基中的含水量。 案例較多的做法是：施工前預先在基 槽中浸水，施工結(jié)束后在地基兩側(cè)修建保 濕暗溝，定期向暗溝內(nèi)供水使其向地基中 滲透。取決于當?shù)氐臍夂驐l件和養(yǎng)護管理 水平。 常用地基處理方法常用地基處理方法 另一種做法：建筑物兩側(cè)做隔水帷幕， 保持地基土中的濕度的相對穩(wěn)定。隔水帷 幕可以采用油氈或土工膜，回填材料一般 采用灰土或水泥土，帷幕深度應(yīng)不小于基 礎(chǔ)的最小埋深。散水寬度必須覆蓋帷幕。 建筑結(jié)構(gòu)措施 膨脹土地區(qū)的工程建設(shè)，應(yīng)考慮地基土的脹縮等級、地基處理的可靠 性等因素，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計時采取必要的技術(shù)措施： 1）建筑平立面設(shè)計應(yīng)力求簡單、規(guī)則。在地基土顯著變化部位

6、、上 部荷載變化部位、平面轉(zhuǎn)折處、不同結(jié)構(gòu)類型部位等合理設(shè)置沉降縫； 2）屋面排水設(shè)計盡量采用外排水。落水管下端距散水面不應(yīng)大于 300mm，并不得設(shè)在沉降縫處。 3）散水應(yīng)盡量加寬，散水外緣應(yīng)超出基槽300mm；每隔3m應(yīng)設(shè)置 伸縮縫，且與落水管錯開。散水伸縮縫、散水與墻體縫隙應(yīng)用柔性防水 材料嵌填密實，做成脊背型。 建筑結(jié)構(gòu)措施 4）室內(nèi)地面設(shè)計，應(yīng)結(jié)合地基土的脹縮性，設(shè)置變形緩沖層；級膨 脹土地基可采用地面配筋或架空等措施；大面積地面應(yīng)采取做分格變形 縫，并嵌填柔性防水材料。 5）基礎(chǔ)埋深應(yīng)考慮地基脹縮等級、大氣急劇影響層深度、荷載大小等 因素，較普通地基適當加深。 6）加大上部結(jié)構(gòu)的整

7、體剛度，承重砌體結(jié)構(gòu)應(yīng)采用拉結(jié)較好的實心 墻體，適當提高砂漿標號和砌體強度；加強構(gòu)造柱、圈梁和門窗過梁的 設(shè)置，控制門窗洞口的大??；框架結(jié)構(gòu)填充墻應(yīng)砌筑在基礎(chǔ)梁上，基礎(chǔ) 梁和地基之間預留空隙，并做防水處理。 7）穿墻管道應(yīng)預留孔洞，孔隙用柔性防水材料填塞。管道宜鋪設(shè)在 鋼筋混凝土套管或管溝中，設(shè)置檢漏設(shè)施。 工程案例 某水廠辦公樓，場地位于丘頂高地，地形起伏較大，屬坡地場地；大 氣影響深度約為5.50m，大氣影響急劇層深度約為2.50m。地下水位較深。 該地區(qū)雨季、旱季變化明顯，降雨主要集中在三、四月份，月降雨量 為116.4119.9mm；五月至十月份的降雨量很少，為06.9mm。 工程場地

8、地面下10米范圍內(nèi)主要為層狀粘土和泥灰?guī)r。地基承載力均 在160kpa以上， 自由膨脹率 ef (%) 50kPa壓力下的膨脹 率ep0.5(%) 膨脹力 Pe( kPa) 收縮系數(shù) s(%) 粘土69.099.01.386.5737.9185.8kPa0.301.08 泥灰?guī)r80.0109.01.687.3048.2200.6kPa0.331.29 地基脹縮變形升降幅度41.03183.47mm，按規(guī)范綜合判定，粘土及泥巖 的膨脹潛勢分類為中等強，膨脹土地基的脹縮等級為級。 工程案例 建筑物破壞情況 廠內(nèi)辦公樓為單層框架結(jié)構(gòu)，填充墻體為110厚混凝土空心砌塊，條 形基礎(chǔ)，基礎(chǔ)埋深0.8m。

9、工程案例 工程案例 3）加固措施 修復加固設(shè)計涉及基礎(chǔ)梁加固、框架柱加固、墻體和室內(nèi)地面修復、周 圈防水帷幕和散水。限于現(xiàn)場的材料、施工設(shè)備及既有建筑物的狀況，修復 加固制約因素較多，最終實施的修復加固措施如下。 基礎(chǔ)梁加固：在基礎(chǔ)圈梁下至條形基礎(chǔ)之間，墻體內(nèi)外兩側(cè)各增加 150mm厚的鋼筋混凝土地梁，新增地梁與原基礎(chǔ)圈梁和條形基礎(chǔ)剛性連接。 墻體修復：將原有外墻抹面剔除、清洗干凈、裂縫處用水泥砂漿封堵抹 平，刷建筑膠素水泥漿一遍(配合比為建筑膠：水=1：4)、掛鋼絲網(wǎng)（規(guī)格 0.6X12.7）、15厚1：3 水泥砂漿抹面（分縫）、刷涂料。內(nèi)墻面修復方法 同外墻，但只是在裂縫處掛1米寬鋼絲網(wǎng)。

10、 工程案例 框架柱加固：有裂縫的框架柱采用外粘角鋼加固法，加固范圍為基 礎(chǔ)圈梁頂至柱底。755角鋼之間采用綴板進行連接，角鋼與柱之間 采用改性環(huán)氧樹脂膠粘劑進行灌注，施工前應(yīng)將柱角打磨成半徑R7毫 米的圓角，外粘角鋼的膠縫厚度應(yīng)控制在35毫米，型鋼表面抹25毫米 厚的M10水泥砂漿做防護層。 室內(nèi)地面修復：原地面挖除，自下而上，當?shù)丶t土（非膨脹土）換 填300毫米，密實度為0.95；80厚C15素混凝土，素水泥漿結(jié)合層，20厚 1：4干硬性水泥砂漿，陶瓷地磚鋪實拍平。 工程案例 室外散水和隔水帷幕： 原散水全部剔除,外墻基礎(chǔ)周 邊分段開挖至原基礎(chǔ)基底下 1m。,用15%水泥土回填作為 隔水墻,鋼筋混凝土散水寬度 1.5米，并伸入基礎(chǔ)底板下 0.5m。散水每3m分縫處理， 散水伸縮縫錯開雨水管，散 水縫及散水與外墻體之間的 縫隙均用瀝青灌實。 結(jié)束語 膨脹土吸水膨脹、失水收縮和反復脹縮變 形的特性，對工程建設(shè)的危害很大。如果對膨 脹土缺乏了解，或在設(shè)計和施工中沒有采取必 要的措施，必然會給建筑物造成危害，再進行 修復