蓝勇翔

（上汽通用五菱汽车股份有限公司，广西 柳州 545007）

无论是国内工程项目还是海外工程项目，常常会遇到膨胀土的地质结构。其胀缩性直接影响到建筑物和构筑物的使用性和安全性。它不仅会造成房屋开裂，公路和铁路滑塌，而且还会破坏机场、农田、水利设施等，而且其破坏极不容易修复，严重影响人们的生产和生活。因此，在进行工程地质勘查时，要做好准确分析，当遇到膨胀土类地基时，应该在设计阶段和施工阶段引起重视，并采取相应处理方法，以防止膨胀土地基对建筑的安全造成危害。

1 膨胀土的定义

膨胀土是一种吸水膨胀、失水收缩开裂的特种黏性土。其矿物成分以强亲水性矿物蒙脱石和伊利石为主。在自然条件下，多呈硬塑或坚硬状态，裂隙较发育，常见光滑面和擦痕，裂缝随气候变化张开和闭合，并具有反复胀缩的特性；多出露于二级及二级以上的阶地，山前丘陵和盆地边缘，地形坡度平缓，无明显自然陡坎。主要特征有胀缩性、裂隙性和超固结性。

2 膨胀土的基本特性

从膨胀土的定义可以看出，膨胀土有以下几个显著的基本特性：

（1） 膨胀土中的黏土矿物成分主要是由亲水性矿物组成的，而蒙脱石则是最典型的强亲水性矿物，伊利石(水云母)具有中等亲水性，这两类黏土矿物都具有膨胀的微结构。所以，当土含有蒙脱石、伊利石的有效成分，且在土中达到一定数量时，这一类土对湿度状态的变化就特别敏感。

（2） 膨胀土同时具有吸水膨胀和失水收缩两种变形特性，而且，这种变形是可逆的，即可以吸水膨胀、失水收缩，再吸水再膨胀、再失水再收缩，并胀缩变形显著。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。自由膨胀率<40%时为非膨胀土, 40%≤自由膨胀率<65%时为弱膨胀性土；65%≤自由膨胀率<90%时为中膨胀性土；自由膨胀率≥90%时为强膨胀性土。

（3） 膨胀土吸水膨胀后强度减小，并有随之湿化崩解的现象；而失水收缩后土的强度增大，一般比较干硬，但常伴有裂隙产生。

（4） 膨胀土一般具有高液限、低塑限以及塑性指数较高的特性，从对膨胀土的试验指标中可以看出，其粘粒含量＞35 %，塑限≤13 %，液限≥38 %。

（5） 另外，不同类型的膨胀土具有不同的结构特征：灰白色黏土，网状裂隙很发育，土体呈碎块状结构，水对其影响特别明显，为强膨胀土；棕黄色黏土，裂隙发育充填有薄层连续白色黏土，呈层状结构，水对其影响显著，一般为中膨胀土；棕黄或者红色黏土夹姜石，裂隙较发育，部分为灰白色黏土填充，呈厚层状或块状填充，一般为胀土；灰褐色或者褐黄色黏土，裂隙不发育，随机分布，呈块状结构，一般为弱膨胀土。

3 膨胀土类地基处理方法

针对以上膨胀土的基本特性，在印度尼西亚的两个项目中，项目组在做好详细地质勘探，并充分了解项目用地的膨胀土的膨胀特性之后，因地适宜的采取了强夯和石灰土换填的处理方法。强夯采用两遍点夯及一遍满夯，点夯采用300T.m 的夯击能，满夯采用100T.m 的夯击能。

强夯处理膨胀土基是指通过起吊设备把夯锤（一般为10～25 吨） 垂直提高到一定高度自由落下（一般为10～25 米，须根据锤重与夯击能要求进行计算），其产生的强大冲击动能和冲击波反复夯击地基土层，迫使土体空隙压缩，在压缩波能量的作用下，土颗粒互相靠拢，因为气相的压缩性比固想和液相的压缩性大得多，所以气体部分首先被排出，颗粒进行重新排列，因此非饱和土的夯实过程，就是土中的气将被挤出的过程。

一定深度范围内的土层经过强夯之后,基土的强度,抗剪性和抗滑稳定性均显著提高,同时其压缩性大大减小,并结合石灰石垫层和碎石垫层,从而从总体上削弱了膨胀土的胀缩性对建筑物或构筑物的影响。经过此方法处理过后的土基，在基础面5 米左右的范围内形成一层厚度均匀的硬壳层，从而有效防止地表水的快速渗入，使该层的水分保持相对平衡，进而大大提高土基的工程性质。

图1 点夯

考虑到雅加达地属热带海洋性气候，一年之中半年为旱季另半年为雨季，雨季时降雨量极大，所以在强夯后的土基上先垫一层20cm 厚的石灰石，然后再垫碎石层。石灰石的物理特性包括可磨性、堆积密度、吸水率等，做为建筑垫层，主要是利用其吸水性（0.6%～16.6%），吸收垫层下部上行的地下水以及垫层上部下行的地表水，从而形成一层稳固的防水隔离层，削弱了膨胀土中含水量变化时其胀缩力对地坪的冲击。

图2 满夯

因为石灰石易于溶解，膨胀土基础施工应注意以下几个要点：（1） 膨胀土基础施工应避免在雨季施工，并同时加强现场排水，以保证地基和填筑的土方工程不被水浸泡。（2） 膨胀土基础开挖后，各道工序必须紧密衔接，连续作业，分段完成，基础填筑后，其边坡防护等不能间隔时间过久以免边坡长期暴露，或越冬再做路面，做好膨胀土路基的防水、保湿、防风化工作。（3） 膨胀土基础施工前，应就地按规定做试验路段。（4） 如果是膨胀土路基，施工前应提前完成周边公用管网工程的施工，避免二次开挖。

此外，在建筑物或构筑物的四周也应该做好防水措施，避免地表水从四周渗入土基中，引起隆胀破坏。例如，在房屋的四周做散水并连接至雨水明沟或将雨水引入绿化带中；在道路两旁做好排水设施，使地表水和地下水能顺畅排走，防止积水浸泡路基；台阶式高边坡，应在每一级平台内侧设截水沟，以截排上部坡面水，并宜在截水沟与坡脚之间设一定宽度的平台，以利坡脚稳定。

4 处理效果

强夯处理后地基承载力特征值达到160kPa，承载力能够满足地坪需求。通过后期两年的监测，地坪使用效果好（如下图所示）。通过经济对比，强夯处理地基成本仅为地坪桩成本的20%左右，且工期能够缩短一半。其施工经济性和便捷性显而易见。当然其也存在施工噪音大公害，故在人口密集的区域，则需谨慎采用。另外，对于原有建筑，因受到夯锤提起高度的限制及其强大的冲击破坏力，也不便于采用此法。

5 结语

膨胀土作为一种特殊性质的土，对建筑物的危害极大，关系到建筑物的安全和正常使用。从工程实践证明，应当结合当地膨胀土的地基特性以及设计和施工的实际要求，采用有效的处理方法。强夯和石灰土换填的处理方法在上汽通用五菱印尼项目得到了很好的应用，经此方法处理后的地坪安全、可靠，同时其还具有施工工艺简单，施工速度快，节省投资等优点。我国幅员辽阔，是世界上膨胀土分布面积最广的国家之一，每年因膨胀土地基导致建筑损毁的面积多达10万平米左右。因此，在建筑勘查、设计和施工过程中应该引起足够的重视。