田永胜
中国铁路成都局集团公司 重庆市 400023
摘要：铁路线性特点决定了铁路工程往往跨越多个省市，膨胀土在我国分布广泛，铁路变电所、信号楼、配电所等生产用房往往不可避免地修建在膨胀土地区，因此采用膨胀土地基处理技术尤为重要，是确保铁路生产用房及设备基础的稳定性、安全性的必要措施。本文结合膨胀土特点及处理措施针对铁路工程生产用房提出膨胀土处理方案并经实际使用。
关键词：建筑工程；膨胀土地基；处理措施
引言：在铁路生产房屋及设备基础建筑工程中，膨胀土地基是影响房屋结构安全的关键因素，建设单位及参建各方必须明确工程现场膨胀土的工程特性与危害，并提出科学有效的处理措施，全面彻底消除膨胀土带来的安全隐患。
一．膨胀土的工程特性与判别
1.膨胀土工程特性
1．1胀缩性，膨胀土的特点为吸水膨胀、失水收缩，其会导致上部建筑物开裂；当蒙脱石含量、伊利石含量、土壤初始含水量增大时，膨胀土的膨胀性也会随之增大；
1.2崩解性，弱膨胀土的特点为崩解速度比较慢，且无法完全崩解，强膨胀土的特点为浸水后快速且完全崩解；
1.3多裂隙性，具体指水平裂隙、垂直裂隙及斜交裂隙，膨胀土这一工程特性会对土体的完整性产生破坏，从而引发边坡塌方或是滑坡事故；
1.4风化特性，由于气候因素在极大程度上影响着膨胀土，当进行基坑开挖后，因受到风化营力的影响，往往会导致土体迅速碎裂或是剥落，且降低结构的破坏强度；
1.5强度衰减性，虽然膨胀土的抗剪强度具备非常高的峰值，但却没有较高的残余强度，当进行基槽开挖后，受到胀缩效应与风化影响后，会大大降低膨胀土的抗剪强度。
2.膨胀土的判别
2.1初判：依据《膨胀土地区建筑技术规范》规定，具有下列地质特征的且自由膨胀率一般大于40%可初步判定为膨胀土：（1）、二级或二级以上阶地，山前丘陵和盆地边缘，地形平缓，无明显自然陡坎。（2）、常见浅层滑坡、地裂、新开挖的路堑、边坡、基槽易层发生坍塌。（3）、裂缝发育，方向不规则，常有光滑面和擦痕，裂缝中常充填灰白、灰绿色粘土，平时坚硬，遇水软化，自然条件下呈坚硬和硬塑状态。（4）、未经处理的建筑物成群破坏，底层较多层严重，刚性结构较柔性结构严重，建筑物开裂多发生在旱季，裂缝宽度随季节变化。
根据实际经验，当土的自由膨胀率大于40%时，大多数情况下可鉴别为膨胀土。
2.2详判：满足下列三项指标的任意俩项可判定为膨胀土：（1）自由膨胀率FS≥40；（2）蒙脱石含量M≥7%；（利用二氧化锡含量法测定粘土矿物成分蒙脱石含量）;(3)阳离子交换量
二．膨胀土的危害
1.对房屋的建筑危害：在房屋施工时若没有恰当处理膨胀土地基，往往会严重破坏到上部工程，在房屋建筑工程中，如果底层建筑物的基础埋置深度比较浅，房屋的损坏将主要表现为季节性、群体性，同时房屋建筑的墙体会出现山墙上倒八字裂缝和外纵墙下部水平裂缝，因为膨胀土胀缩反复作用，房屋建筑的墙体往往会发生交叉裂缝。
2.对设备及构筑物的危害：铁路生产用房室内外均安装有设备，设备基础埋深较浅，受膨胀土影响，设备基础变形，设备杆塔倾斜，杆塔间安全距离变小，不符合规范及设计要求，会造成人员及设备安全事故，会导致设备基础破坏直接影响铁路运营。
3.膨胀土对设备及设备用房的危害实列
某配电所建筑面积960平方，室内设有高压室、控制室，室外设有主用变压器、备用变应器，在投运八年后逐渐发现地面上拱、设备倾斜，随着时间的发展地面上拱最高处达20cm,期间虽然经过局部处理，但未能彻底解决问题。
三．膨胀土地基的处理措施
1．换土法
本方法是结合工程实际情况，全部、部分挖掉膨胀土，利用砂土、灰土等换填，促使地基胀缩变形问题得到消除和减小。
换土法的实施，可以促使膨胀土地基得到源头上改善，难度较小，且效果比较显著。在换土法实施过程中，需要进行必要的胀缩变形计算，以便合理确定换土厚度，保证剩余膨胀土的胀缩变形与相关标准所符合。不同地区具有差异化的气候特点，因此就需要将当地的气候特点、膨胀土的强弱性能等因素充分纳入考虑范围。需要注意的是，如果建筑工程所在地区分布着大面积膨胀土，那么本种方法就需要投入大量的经济成本，且不具备较好的生态环境效益，一般不适宜采用。
2.垫层法
本种方法施工过程基本类似于换土法，在较薄的膨胀土层地基可以适用。如果工程地基具有较好的膨胀土层，可以挖除掉部分膨胀土，然后将砂、碎石垫层等铺设过来，以便对膨胀土的升降变形有效抑制，促使地基胀缩变形得到减少，膨胀土地基的不均匀沉降量得到有效控制。本种施工技术，难度较小，投资成本不高，具有较强的适用性和经济性。
3.土质改良法
石灰改良法通常是在膨胀土中参入一定量石灰，利用石灰解离的钙离子与黏土中的钾离子、钠离子进行交换，增加晶胞的正电价，在一定程度上中和了土粒的负电性，减少土粒晶胞的排斥作用，从而降低了水分子进入的可能性，其胀缩特性可以得到一定缓解，由于石灰与土粒的胶结反应完全需要几个月，时间较长影响工期，加之石灰处理后的膨胀土地基强度较低，目前多采用水泥对膨胀土进行改良。
四．膨胀土地基处理技术在在铁路生产用房实践应运
铁路牵引变电所、配电所房屋结构安全等级为一级、一般为钢筋混凝土框架结构，室内有大跨度、层高较高的设备用房，室外有变压器及杆塔等设备，同时设有电缆管沟，如遇到膨胀土地基时不仅影响房屋结构安全，同时也会导致设备基础破坏、杆塔倾倒，影响铁路正常运营，而铁路牵引变电所占地面积较大，需分别采用不同的处理措施。目前房屋结构部分一般采用桩基法，使桩基穿过膨涨土层，达到持力层，一般能确保房屋结构安全。但室内外设备基础经常受膨胀土影响，导致设备故障。根据上述情况，结合牵引变电所、配电所占地面积大等特点且对承载力要求不高采用换填法或垫层法。
在某配电所室内、室外地面上拱，导致设备基础变形，影响设备正常运行，在现场调查时由于房屋采用桩基、结构稳定，但室内、外基础回填及室外既有膨胀土地基未采取有效措施，通过采用“换填法”及“垫层法”即将原土换填为级配碎石且在顶部设置沙垫层。在经过一年时间的使用设备基础未出现上拱现象。同时还采用了全场地硬化场坪，封闭地表水；在场坪周边加设泄水孔等方法降低地下水位。
五．建设单位为防止膨胀土影响、避免工程病害需采取的措施
1.加强地质勘探，准确研判是否存在膨胀土。
2.根据膨胀土实际情况采取相应的膨胀土处理措施，做到经济合理又安全可靠。
3.膨胀土处理措施要覆盖全部工程，既要保障主体结构安全、同时保障室内外回填土、设备场坪做到同时处理。
4．加强施工过程管理，在回填土选料时不的含有膨胀
土。
5.适当加宽房屋散水，场坪内做到全硬化，加强排水措施，有效防止地表水进入地面。
6.加强验收工作，确保膨胀土处理措施落实到位。
结语：综上所述，我国广泛分布着膨胀土，其作为特殊土体，很容易危害到建筑物，进而对建筑物的整体安全和正常使用造成不利影响。针对这种情况，就需要结合工程所在地区的实际情况，将针对性的膨胀土处理技术运用过来，以便对膨胀土的胀缩特性进行抑制，避免其危害到建筑物的安全。相关人员需要积极总结工程经验，深化膨胀土改良技术研究，以便更好的应对膨胀土带来的危害。
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