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[摘 要] 云南蒙自地区是我国膨胀土危害最严重的地区之一。膨胀土具有显著的吸水膨胀和失水收缩变形的特性。本文针对膨胀土特性，根据红河钢厂型钢实际工程，分析在总平面布置中的厂址选择、道路工程、排水工程、管线工程及绿化工程中设计及施工需采取的有效措施及注意事项。
[关键词] 蒙自 膨胀土 总平面布置
引言
云南蒙自地区是我国膨胀土危害最严重的地区之一。红河钢铁有限公司即位于云南省红河哈尼族彝族自治州蒙自县，即滇南中心城市红河工业园区冶金材料工业园区内，厂区占地123万m3。红河钢厂所在地位于蒙自―大屯盆地北部，处于盆地内地势相对较高地带，属于地下水的补给―径流区。
蒙自地区膨胀土粘土矿物以蒙脱石为主，其次为伊利石、高岭石等，属高塑性粘土，孔隙比大；膨胀土浸水强度衰减幅度较大，最高可达83％；由于粘土矿物以亲水性强的蒙脱石为主，加上亚热带半干旱气候，该地区主要膨胀土层自由膨胀率较高，最高可达130％。
膨胀土具有以下显著特性：1）吸水膨胀，失水收缩。吸水体积膨胀，使上面的建筑物或路面隆起，受阻时产生膨胀力；失水体积收缩又会造成土体开裂，使上面建筑物下沉。2）吸水湿化，进水后体积膨胀，产生吸水湿化。3）多裂隙，路基边坡大多由此破坏，4）超固结，由于孔隙比小，干密度大，初始强度高，超固结膨胀土开挖后，土体固结应力释放，边坡与路基面出现卸荷，常在坡脚形成应力集中区和塑性区，破坏边坡；5）风化，膨胀土受气候影响极易破坏，风化后的土体在风化应力的作用下，会产生碎裂，剥落，泥化等现象，使结构破坏-强度降低，1）典型的变动，抗剪强度，峰值强度与残余强度相差很大。
针对以上特性，膨胀土多产生不均匀沉降，滑坡，溜塌，纵向裂隙等，需要在设计及施工时采用不同的设计方法特殊考虑。
1.厂址选择
在膨胀土地区建厂，厂址选择应符合下列要求[1]
1）具有排水畅通或易于进行排水处理的地形条件；
2）避开地裂、冲沟发育和可能发生浅层滑坡等地段；
3）坡度小于14°并有可能采用分级低挡土墙治理的地方；
4）地形条件比较简单，土质比较均匀、胀缩性较弱的地段；
5）尽量避开地下溶沟，溶槽发育、地下水变化剧烈的地段。[1]
红河钢厂新建型钢工程位于红钢西侧原有废钢料场和新征场地上，面积8.0万m2，原地势高低不平,地貌处于蒙自盆地边缘的缓丘地段。原地势由东向西缓倾,原地面标高介于1320.24～1305. 8m之间,高差为14.5 米。考虑与原厂区衔接，除原有废钢堆场外，其他场地大面积回填。回填后素填土自由膨胀率较高,多大于40%,其液限均大于30%,具有较高的塑性,具有弱～中等膨胀潜势。根据以上情况，场地平整土方工程后，考虑搁置一段时间再进行单项工程施工，使地基湿度有一个平衡过程。场地平整后应保证场地排水通畅,防止场地集水。
2.总平面布置
在膨胀土地区总平面设计宜符合下列要求[1]：
1）同一建筑物地基土的分级变形量之差，不宜大于35mm；
2）竖向设计宜保持自然地形，避免大填大挖；
3）挖方和填方地基上的砖混结构房屋，应考虑挖填部分土中水份变化所造成的危害；
4）应考虑场地内排水系统的管道渗水或排水不畅对建筑物升降变形的影响
5）对变形有严格要求的建筑物，应布置在膨胀土埋藏较深、胀缩等级较低或地形较平坦地段。
红河钢厂型钢工程主要布置有：热轧主厂房、磨辊间、轧机电气室、旋流池、检化验室、空压站、化学除油器、主泵房、脱水间、污泥调节池、滤液水池、办公室等。总平面布置紧凑合理，物流顺畅，管线短捷。竖向设计利用轧机内部高差，主厂房原料库场地平土标高1323.8m，主厂房其它部分场地平土标高1318.8m，减少开挖回填。
3.道路工程
对于膨胀土道路路基目前主要采用的处理技术有：
(1)夯实法；
(2)换填法，换填深度根据膨胀势的强弱和当地的气候特点确定；
(3)湿度控制法：即控制由于膨胀土含水量变化而引起的胀缩变形；
(4)土质改良法，采用化学添加剂诸如石灰等材料对膨胀土进行改性处理，以达到降低膨胀土膨胀潜势、增加强度和提高水稳定性的目的；
(5)土工合成材料加固法，即为了避免膨胀土与水接触，从而达到路基稳定。
（ ）膨胀土地区路床的强度及压实标准应严格遵守国家有关规定、规范。
红河钢厂型钢工程原料由炼钢车间连铸坯堆存区运至热轧车间原料库，运距约900m，成品由热轧成品库直接外发或在厂区门口成品堆存区中转外发，运距约1 00m,运输方式均采用汽车运输。运输汽车采用 0吨平挂车，道路荷载按照汽-超20级考虑。本工程道路路基采用换填法，主干道道路结构形式为：土加石换填0.8米，块石基层0.4米，碎石基层0.1米，混凝土面层0.21米。同时，在道路路面与雨水沟之间设置硬路肩，防止雨水渗入道路基底，破坏道路结构。
因工程场地为全填方场地，为了减少二次开挖，本项目道路换填与土方施工同时进行，待场地填至道路换填底标高时，道路进行换填，随后继续填土。工序紧密衔接，连续施工。
在施工过程中对于道路路基首要做的是处理好路基范围内的临时排水工作.做到各临时排水沟与永久水系相勾通，不能存在积水问题；其次施工时应避开雨季作业，加强现场排水。
4.管线工程
在膨胀土地区，管线尽量架空布置，其中架空布置的高压，易燃，易爆管道及其支架基础的设计应考虑其地基土的不均匀膨胀变形, 根据情况采取适当措施。
地下管道距相邻建筑物基础外缘应有一定距离，当热力管道由于温度升高，引起土壤水分蒸发，体积缩小，上、下水管道因接头不严或管道断裂, 难免有跑、冒、滴、漏现象，所以上、下水管道要远离厂房基础3米左右。
给水进水管和排水出水管，宜敷设在钢筋混凝土套管或管沟中。地下管道及附属构筑物（如管沟、检查井、检漏井）的地基，宜设置厚150mm灰土垫层，管道宜敷设在砂垫层上。
检漏井应设置在管沟末端和管沟沿线分段检查处，并应防止地面水流入。井内应设置深度不小于300mm的集水坑，并应使积水能及时发现和排除。
红河钢厂型钢工程排水管位于排水沟沟壁处采用明管敷设，压缩空气管等采用架空形式。氧气管道其支架基础考虑不均匀膨胀变形，基础采用桩基处理。排水主管采用水管沟的形式。
5.排水工程
膨胀土大多不利于工程的特性是由水引起的，所以场地施工应尽量避免雨天施工，填筑后碾压要特别及时。同时保证排水通畅。
场地内排洪沟、截水沟和雨水明沟，其沟底均应采取防水处理，以防渗漏。排洪沟、截水沟的沟边土坡，应设支挡，防止坍塌。
为保证本项目厂区地面排水畅通，场地上设计了完整的排水系统。沿主干道设计0.5m*1m主排水沟，在建筑物散水外四周设计建筑物边沟，同时，其地表排水坡度不小于2%。排水坡面上防止积水和渗水，全场地组成以主和支沟的排水系统，能迅速将雨水排出场外。
.绿化设计
土壤中水分受植物的蒸发量也是相当可观的，因此膨胀土地区应在绿化范围，树种选择给予注意。
1）建筑物周围散水以外空地，宜种植草皮或绿篱。
2）在距离建筑物4米以内，可种植低矮,耐修剪和蒸发量小的果树、花树或松柏等针叶树。
3）在湿度系数小于0.15 或孔隙比大于0.9的膨胀土地区，如种按树、法桐、木麻黄等速生植物，应设置灰土隔离沟，沟与建筑物距离不应小于5m。
红河钢厂型钢工程采用换填0.5米粘性土，利于植物生长。建筑物周围散水以外空地上种植草皮，道路两旁种植根浅、覆盖面大的小叶榕。
1.总结
膨胀土地区的工程建设，必须根据膨胀土的特性和工程要求，综合考虑气候特点、地形地貌条件、土中水份得变化情况等因素，因地制宜，采取治理措施。同时，对膨胀土地场区内的建构筑物、管道、地面排水、环境绿化、边坡及挡土墙等应认真做好维护管理工作。
红河钢厂项目已经达标达产，今后将继续跟踪试验，为膨胀土填筑改性处理提供更完善的实验依据。对于膨胀土总平面设计及施工还需要进一步探讨，解决现场实际发生的问题。
参 考 文 献
[1]膨胀土地区建筑技术规范（GBJ112-81）
[2]蒙自地区膨胀土路基特征与处理.黄星，城市道桥与防洪
[3]关于膨胀土施工的几点体会.安玉麟，内蒙古林业调查设计
[4]膨胀土与工业建筑总平面规划设计.王海平，城镇规划
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发表于 2020-6-4 10:49:03
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发表于 2020-6-4 10:49:26
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