中国能源建设集团辽宁电力勘测设计院有限公司 沈阳 110179
摘要：送电线路在初设选线期间难以完全躲避膨润土出露地区，通常杆塔地基断续发现膨润土出露，改线既会造成工期延长，又带来经济损失。施工图勘察阶段因为各种原因难以完全取得膨润土设计参数，如何合理地处理杆塔地基就成为了一个难题。本文通过膨润土地基的破坏机理分析，借鉴膨胀土和黄土地基的处理方法，提出杆塔在膨润土地区简单有效的处理方法。
关键词：输电线路；膨润土地基；地基处理
1 前言
1.1 膨润土的危害
膨润土，又称蒙脱石黏土岩，具有很强的吸湿性，能吸附相当于自身体积8~20倍的水而膨胀至30倍。具有吸水膨胀、失水收缩和反复胀缩变形、浸水承载力衰减、干缩裂隙发育等特性，性质极不稳定。常使建筑物产生不均匀的竖向或水平的胀缩变形，造成位移、开裂、倾斜甚至破坏，给工程建设造成严重的破坏和巨大的经济损失。在辽宁省膨润土主要见于锦州黑山、朝阳北票等地区。
1.2 问题的提出
膨润土属于矿产资源，多埋藏于地下。对于输电线路而言，线路延伸距离长且杆塔地基分散，当线路经过膨润土埋藏地区时，受限于初步设计阶段的勘察深度和工作量，很难在选线时将杆塔位完全避开膨润土埋藏地段。到施工图设计阶段，在终勘塔位已经确定的情况下，钻孔揭露地基岩土为膨润土时，如何处理就成为一个难题。一种方法是更改线路路径，将塔位移出膨润土地段，缺点是增加了设计工期和工作量，以及可能增加的工程预算；另一种方法是保留原有线路路径，对膨润土进行地基处理。通常情况下，线路经过初设选线阶段的路径避让后，施工图阶段见有膨润土的杆塔呈零星分散，且数量不多，此时第二种方法就不失为一种经济适用的方法。通常情况下，膨润土埋藏厚度较大，有的可厚达几十米，采用桩基础无法穿透，本文将尝试探讨输电线路的天然地基浅基础处理。
2 膨润土破坏的影响因素
膨润土的主要矿物成分为蒙脱石，其破坏的影响因素可分为内在因素和外在因素。
2.1 内在因素
主要是指矿物成分及微观结构两方面。
矿物成分：膨润土是以蒙脱石为主要矿物成分的非金属矿产，蒙脱石比表面积大，在低含水量时对水有巨大的吸力，蒙脱石含量的多寡直接决定着土的胀缩性质的大小。
微观结构：蒙脱石结构是由两个硅氧四面体夹一层铝氧八面体膨润土组成的2：1型晶体结构，由于蒙脱石晶胞形成的层状结构存在某些阳离子，如Cu、Mg、Na、K等，且这些阳离子与蒙脱石晶胞的作用很不稳定，易被其它阳离子交换，故具有较好的离子交换性。
膨润土遇水就膨胀，这种自然现象产生的主要原因是膨润土矿物晶层间距加大，水分子进入了矿物的晶层，另外引起膨润土膨胀的原因还有膨润土矿物的阳离子交换作用。
2.2 外在因素
水分的迁移是控制土胀、缩特性的关键外在因素。因为只有土中存在着可能产生水分迁移的梯度和进行水分迁移的途径，才有可能引起土的膨胀或收缩。尽管某一种粘土具有潜在的较高的膨胀势，但如果它的含水量保持不变，则不会有体积变化发生；相反，含水量的轻微变化，哪怕只是1%~2%的量值，实践证明就足以引起有害的膨胀。因此，判断膨润土的胀缩性指标都是反映含水量变化时膨润土的胀缩量及膨胀力大小的。
3 勘察中的难点
膨胀土和膨润土是两种具有显著胀缩特性的岩土。从物质组成上看：前者的粘粒成分含有亲水矿物蒙脱石，而后者就是蒙脱石的别名，因而膨润土的胀缩性远大于膨胀土。从分布形态看，膨胀土覆盖于地表；膨润土埋藏地下，属于矿藏资源。
由此可见，膨润土的勘察应参照膨胀土规范进行勘察。在膨胀土勘察中，有四项指标：自由膨胀率、膨胀率、收缩系数和膨胀力。其中后三项指标都需采取原状土样才能通过试验得出，而膨润土为粘土岩类，除全风化呈土状外，多以强风化岩类的状态存在，在实际勘察中难以取得原状土样，也就无法得出设计所需的参数。
4 地基处理方法
膨润土和膨胀土这两种土在物质组成和胀缩机理方面有一定的共性，膨润土的地基处理参照膨胀土，然而通常勘察中难以取得膨胀土计算所需的设计参数。通过对膨润土破坏的影响因素分析，含水量的变化是引起膨润土发生膨胀和收缩的主要因素，与黄土遇水发生湿陷破坏的形式相似。因此，膨润土的地基处理可参照膨胀土和黄土的处理方法，以最不利的条件来考虑，主要以控制基础埋深范围内岩土的含水量变化为主。
4.1 基础埋深
平坦场地上的塔位，基础埋深应取大于大气影响急剧层深度。下表为《膨胀土地区建筑技术规范》GBJ112-87中附表，按最不利条件计算，ds×0.45 =2.25m。
4.2 地基处理措施
膨润土地基处理应以换土为主，可采用非膨胀性土或灰土，换土厚度可通过变形计算确定。
4.3防水保湿措施
在杆塔基础周围做好地表防水、排水设施，如渗、排水沟等，沟底应作防水处理，以防下渗，尽量避免采用挖土明沟；散水坡适当加宽，其下做砂或炉渣垫层，并设隔水层，防止地表水向地基渗透。
5 结论
膨润土所引发的破坏是由于其吸水和失水所引起的，如果做好基础底部和地表的防水以及排水措施，从源头上使基底土与水避免接触，也就避免了基底土产生破坏。再采取必要的建筑与结构措施，在膨润土地区建立杆塔并使之安全运行是可行的。
参考文献：
[1] GB50112-2013.膨胀土地区建筑技术规范，13页.17页
[2] GB50025-2004.湿陷性黄土地区建筑规——6-7页
[3]武强. 膨胀土地基处理机理及方法分析.第三届全国地下、水下工程技术交流会论文集，2013.05，1-2页
[4]徐永福. 膨胀土地基的处理方法. 河海大学学报，1998，1-2页
作者简介：
张国俊，男，1982.06.30，工程师，中国能源建设集团辽宁电力勘测设计院有限公司。
论文作者:张国俊
论文发表刊物:《基层建设》2016年8期
论文发表时间:2016/7/12
标签：膨润土论文; 地基论文; 杆塔论文; 矿物论文; 含水量论文; 线路论文; 因素论文; 《基层建设》2016年8期论文;