摘要：本文通过总结邯郸地区膨胀土勘察的一些特点，得出邯郸膨胀土的特征及处理时应采用的措施，与同行们共勉。
关键词：膨胀土 特点 勘察 处理
1. 前言
膨胀土在中国分布较广，遍及大江南北，是一种超压密粘性土。常态多呈坚硬-硬塑状态，土的密度大，空隙比小，亲水性特强。干燥时土质坚硬，裂隙发育，具有典型的吸水膨胀失水收缩的及胀缩可逆的变形特性。
膨胀土在邯郸地区较为典型，以京广铁路为界，以西出露于地表浅层，向东逐渐倾伏于第四纪沉积物之下。
2.膨胀土的成因及特征
邯郸地区膨胀土为新第三纪上新世(N2)至第四纪早更新世(Q1)时期形成的，属内陆冰渍湖相沉积。多呈褐黄、灰绿、紫红色，风化后多呈白-灰白色。该地区膨胀土多呈坚硬-硬塑状态，结构致密，裂隙发育，切面光滑，有光泽，内含姜石及铁锰质结核，局部夹薄砂层及砂砾层，地层岩性不均匀，矿物成分以蒙脱石为主。
3. 膨胀土的勘察方法
对于膨胀土地区的勘察方法主要有钻探取样进行室内试验及原为测试等方法。
为了对邯郸膨胀土的特性有一定的了解，结合有关工程进行了一系列的对比试验，例如一些高层建筑：中国工商银行邯郸分行营业办公大楼、顺利花园高层商住楼、中国银行邯郸分行办公大楼等，采用钻探结合原位测试如：静力触探、标准贯入试验、旁压试验等方法对膨胀土进行综合评价。
对于埋藏较浅的膨胀土欲采用天然地基时，条件允许的情况下采用浸水载荷试验的方法来确定地基土的承载力，取其破坏载荷的1/2来作为地基土承载力标准值，单更切合实际的是根据建筑物情况按实际变形要求在P-S曲线上选取所对应的荷载作为地基土承载力。
另外，据有关资料表明，采用SWS型多波列数字图像工程与工程检测仪对膨胀土地区进行勘察发现，该方法对膨胀土层面的划分效果明显，对于浅层膨胀土中夹层及不良地质体的探明尤为突出，因此，大面积的勘察时，宜采用SWS工程勘探与检测仪进行剖面的勾勒，然后有重点的进行指标选取。
4.膨胀土的试验总结资料
⑴室内试验的资料如下(表1)
表1 邯郸地区膨胀土主要物理力学指标
|
指标 |
含水量
ω (%) |
干容重
rd (kN/m3) |
空隙比
e |
液限
ωl |
塑限
ωp |
塑性指数 Ip |
含水比
u |
自由膨胀率δef (%) |
收缩系数λs |
|
范围 |
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 |
膨胀土的强度对含水量的变化极为敏感，其随含水量的增大而呈降低趋势，为了进行有效的评价，曾进行过载荷试验、静力触探、标准贯入试验及旁压试验的浸水试验。试验结果表明，膨胀土在饱和状态下强度仅为天然状态下的一半。见如下表2
表2 邯郸地区膨胀土的原位测试成果
试验方法
指标
状态 |
载荷试验比例极限
kPa |
静力触探比贯入阻力
MPa |
标准贯入试验
N63.5 |
旁压试验比例极限
kPa |
|
天然状态 |
范围 |
280-350 |
3.61-4.34 |
14-20 |
166-299 |
|
平均值 |
322 |
3.96 |
16 |
201 |
|
浸水状态 |
范围 |
130-170 |
1.61-2.57 |
4-9 |
75-129 |
|
平均值 |
146 |
2.04 |
6 |
110 |
通过对试验资料统计，邯郸地区膨胀土埋置深度大于地温梯度影响范围(一般为8米)时，不再具有明显的膨胀性。实际应用时，可采用上覆土层的有效压力与膨胀土膨胀力相等的深度作为临界膨胀深度，超过这个深度可不考虑其膨胀性。
5.膨胀土的处理方法
膨胀土最大的危害在于其胀缩性引起地基基础的变化，因此，膨胀土的处理方法也是针对该特点来进行的：
⑴ 垫层：对于埋藏较小的膨胀土层，且下伏非膨胀土层较深时，可将表层强风化层挖除后采取砂或砂石垫层来进行处理，以充分利用膨胀土承载力较高的优点。
⑵ 砂桩：砂桩与垫层相结合的的办法在于改变膨胀土的内因特性。布庄宜采用梅花点或矩形点布桩，砂桩的长度应大于大气影响深度(邯郸市一般取4.0米)，桩径及桩距视膨胀土等级而定，一般取置换率为6.5-12%，砂为中砂，垫层顶面必须有防水措施，但该方法只有膨胀土等级较高时才采用。
⑶ 桩基础：对于埋深较大(大于8.0米)上覆土层强度指标较低的膨胀土层，可考虑采用桩及扩底桩等基础形式，膨胀土首选为良好的桩基持力层。据有关资料，此时膨胀土可按一般粘性土考虑，结合其特点，桩侧平均摩阻力值宜取180kPa，并通过几种桩型试验和应用情况的分析比较，认定扩底桩是较为理想的桩基形式。
6. 结语
⑴ 邯郸地区膨胀土总的来讲为弱膨胀潜势，其膨胀等级可化为Ⅰ级。经大量工程实例分析，其地基变形以收缩变形为主。
⑵ 邯郸市地基湿度系数为0.7，大气影响深度为4.0米。
⑶ 对比试验表明，在饱和浸水状态下，膨胀土强度仅为天然状态下的一半。
⑷ 对于膨胀土埋深较浅的地区，可结合建筑变形要求等具体情况，充分利用其土体强度较高的特点，尽量采用砂或碎石垫层进行处理。
⑸对于膨胀土埋深较大的地区(大于8.0米)，若采用桩基础，则考虑膨胀土的桩侧平均摩阻力值取180kPa，以充分发挥膨胀土的优势。
已上是我们在勘察过程中针对邯郸地区膨胀土的特点总结出的一点经验，提供给同行，有不到之处，希望大家予以指正。
参考文献：
1. 工程地质手册 (第三版)
2. 岩土工程勘察规范 GB50021-2001
3. 建筑桩基基础规范 JGJ94-2008
4. 膨胀土地区建筑技术规范 GBJ112-87
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文章名称：
邯郸地区膨胀土岩土工程勘察特点浅析
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