摘要：本文通過總結邯鄲地區膨脹土勘察的一些特點，得出邯鄲膨脹土的特征及處理時應采用的措施，與同行們共勉。
關鍵詞：膨脹土 特點 勘察 處理
1. 前言
膨脹土在中國分布較廣，遍及大江南北，是一種超壓密粘性土。常態多呈堅硬-硬塑狀態，土的密度大，空隙比小，親水性特強。干燥時土質堅硬，裂隙發育，具有典型的吸水膨脹失水收縮的及脹縮可逆的變形特性。
膨脹土在邯鄲地區較為典型，以京廣鐵路為界，以西出露于地表淺層，向東逐漸傾伏于第四紀沉積物之下。
2.膨脹土的成因及特征
邯鄲地區膨脹土為新第三紀上新世(N2)至第四紀早更新世(Q1)時期形成的，屬內陸冰漬湖相沉積。多呈褐黃、灰綠、紫紅色，風化后多呈白-灰白色。該地區膨脹土多呈堅硬-硬塑狀態，結構致密，裂隙發育，切面光滑，有光澤，內含姜石及鐵錳質結核，局部夾薄砂層及砂礫層，地層巖性不均勻，礦物成分以蒙脫石為主。
3. 膨脹土的勘察方法
對于膨脹土地區的勘察方法主要有鉆探取樣進行室內試驗及原為測試等方法。
為了對邯鄲膨脹土的特性有一定的了解，結合有關工程進行了一系列的對比試驗，例如一些高層建筑：中國工商銀行邯鄲分行營業辦公大樓、順利花園高層商住樓、中國銀行邯鄲分行辦公大樓等，采用鉆探結合原位測試如：靜力觸探、標準貫入試驗、旁壓試驗等方法對膨脹土進行綜合評價。
對于埋藏較淺的膨脹土欲采用天然地基時，條件允許的情況下采用浸水載荷試驗的方法來確定地基土的承載力，取其破壞載荷的1/2來作為地基土承載力標準值，單更切合實際的是根據建筑物情況按實際變形要求在P-S曲線上選取所對應的荷載作為地基土承載力。
另外，據有關資料表明，采用SWS型多波列數字圖像工程與工程檢測儀對膨脹土地區進行勘察發現，該方法對膨脹土層面的劃分效果明顯，對于淺層膨脹土中夾層及不良地質體的探明尤為突出，因此，大面積的勘察時，宜采用SWS工程勘探與檢測儀進行剖面的勾勒，然后有重點的進行指標選取。
4.膨脹土的試驗總結資料
⑴室內試驗的資料如下(表1)
表1 邯鄲地區膨脹土主要物理力學指標
|
指標 |
含水量
ω (%) |
干容重
rd (kN/m3) |
空隙比
e |
液限
ωl |
塑限
ωp |
塑性指數 Ip |
含水比
u |
自由膨脹率δef (%) |
收縮系數λs |
|
范圍 |
20-60 |
15.5-18 |
0.532-0.650 |
42-53 |
22-28 |
21-26 |
0.65-0.92 |
45-100 |
0.30-0.50 |
|
平均值 |
23.0 |
17.5 |
0.540 |
44.6 |
26.1 |
22.8 |
0.84 |
83 |
0.45 |
膨脹土的強度對含水量的變化極為敏感，其隨含水量的增大而呈降低趨勢，為了進行有效的評價，曾進行過載荷試驗、靜力觸探、標準貫入試驗及旁壓試驗的浸水試驗。試驗結果表明，膨脹土在飽和狀態下強度僅為天然狀態下的一半。見如下表2
表2 邯鄲地區膨脹土的原位測試成果
試驗方法
指標
狀態 |
載荷試驗比例極限
kPa |
靜力觸探比貫入阻力
MPa |
標準貫入試驗
N63.5 |
旁壓試驗比例極限
kPa |
|
天然狀態 |
范圍 |
280-350 |
3.61-4.34 |
14-20 |
166-299 |
|
平均值 |
322 |
3.96 |
16 |
201 |
|
浸水狀態 |
范圍 |
130-170 |
1.61-2.57 |
4-9 |
75-129 |
|
平均值 |
146 |
2.04 |
6 |
110 |
通過對試驗資料統計，邯鄲地區膨脹土埋置深度大于地溫梯度影響范圍(一般為8米)時，不再具有明顯的膨脹性。實際應用時，可采用上覆土層的有效壓力與膨脹土膨脹力相等的深度作為臨界膨脹深度，超過這個深度可不考慮其膨脹性。
5.膨脹土的處理方法
膨脹土最大的危害在于其脹縮性引起地基基礎的變化，因此，膨脹土的處理方法也是針對該特點來進行的：
⑴ 墊層：對于埋藏較小的膨脹土層，且下伏非膨脹土層較深時，可將表層強風化層挖除后采取砂或砂石墊層來進行處理，以充分利用膨脹土承載力較高的優點。
⑵ 砂樁：砂樁與墊層相結合的的辦法在于改變膨脹土的內因特性。布莊宜采用梅花點或矩形點布樁，砂樁的長度應大于大氣影響深度(邯鄲市一般取4.0米)，樁徑及樁距視膨脹土等級而定，一般取置換率為6.5-12%，砂為中砂，墊層頂面必須有防水措施，但該方法只有膨脹土等級較高時才采用。
⑶ 樁基礎：對于埋深較大(大于8.0米)上覆土層強度指標較低的膨脹土層，可考慮采用樁及擴底樁等基礎形式，膨脹土首選為良好的樁基持力層。據有關資料，此時膨脹土可按一般粘性土考慮，結合其特點，樁側平均摩阻力值宜取180kPa，并通過幾種樁型試驗和應用情況的分析比較，認定擴底樁是較為理想的樁基形式。
6. 結語
⑴ 邯鄲地區膨脹土總的來講為弱膨脹潛勢，其膨脹等級可化為Ⅰ級。經大量工程實例分析，其地基變形以收縮變形為主。
⑵ 邯鄲市地基濕度系數為0.7，大氣影響深度為4.0米。
⑶ 對比試驗表明，在飽和浸水狀態下，膨脹土強度僅為天然狀態下的一半。
⑷ 對于膨脹土埋深較淺的地區，可結合建筑變形要求等具體情況，充分利用其土體強度較高的特點，盡量采用砂或碎石墊層進行處理。
⑸對于膨脹土埋深較大的地區(大于8.0米)，若采用樁基礎，則考慮膨脹土的樁側平均摩阻力值取180kPa，以充分發揮膨脹土的優勢。
已上是我們在勘察過程中針對邯鄲地區膨脹土的特點總結出的一點經驗，提供給同行，有不到之處，希望大家予以指正。
參考文獻：
1. 工程地質手冊 (第三版)
2. 巖土工程勘察規范 GB50021-2001
3. 建筑樁基基礎規范 JGJ94-2008
4. 膨脹土地區建筑技術規范 GBJ112-87
