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【摘要】分析了膨胀土在广西地区的分布情况及对变电站施工带来的影响，探讨在变电站工程施工中对膨胀土地基采取处理的措施，提高变电站工程的施工质量。
【关键词】变電站；施工；膨胀土地基；处理
中图分类号： TM411 文献标识码： A 文章编号：
1.前言
膨胀土是吸水膨胀和失水收缩，且胀缩可逆变形的一种高塑性粘土。膨胀性是在一定环境下，土体积由于不断吸水发生膨胀的整个过程。收缩性是指在气温、日照等环境下使土内的水分蒸发减少，导致土体发生收缩的过程。胀缩可逆变形是指膨胀土在吸水膨胀和失水收缩后，再吸水膨胀，再失水收缩的一种变形特性。膨胀土特点的形成是土中粘粒的成分主要是由亲水性的矿物构成，有很高的固结度，很大的密实度，水膜是半固态状态，自由水的含量较低，孔隙水的负压较高，吸水的能力非常强，所以膨胀量大[1]。变电站工程在膨胀土上施工时，必须采取合理的措施，降低膨胀土造成的危害。
2.膨胀土在广西的分布及危害
在我国广西是主要典型膨胀土的地区之一，膨胀土不仅种类多，而且分布范围广。据不完全的统计，全区有76％左右的范围分布着膨胀土。其中宁明、百色、南宁盆地的膨胀土是由沉积泥岩和粉质砂岩还有残积物风化而形成，还有小部分是岩土的风化物在流水搬运和冲积下形成的；桂林、柳州、来宾、贵港、武鸣等膨胀土分布的是岩溶盆地、丘陵，是在碳酸岩被风化残积下形成了膨胀土。因为广西处在亚热带环境，气候特点炎热多雨，在膨胀土上的建筑物出现结构破坏的现象，旱季比雨季发生的概率高，也就是说广西膨胀土上的建筑物结构是被缩坏的。广西膨胀土是在地裂的形式上导致建筑物的墙体开裂，以及出现地面隆起、下陷等危害。
3.变电站施工膨胀土地基处理措施
3.1土质改良法
变电站施工膨胀土地基处理采用土质改良法主要是把其他各种材料掺入膨胀土中，改善膨胀土的物理和力学的特性，克服膨胀土的湿热敏感性，从而达到提高工程使用性能的目的。土质改良法分为化学改良法与物理改良法。化学改良法是把添加剂加入膨胀土中，如把石灰、碎石片、水泥、有机化学浆液、无机化学浆液等。添加的材料和膨胀土里面的粘土颗粒产生了化学反应和物质交换，最终达到减少了膨胀土膨胀的潜势，增加了强度以及提高了水稳定性的目的，添加的几种材料能够从本质上彻底的改善膨胀土的性质，保证了变电站在运行中的安全，降低了膨胀土地基对变电站的危害[2]。但这些添加的材料成本比较高，提高了变电站工程的成本。物理改良法是把非膨胀性的固体材料添加到膨胀土里面，改变膨胀土土颗粒的组成和级配，降低膨胀土胀缩的能力，最终达到改善膨胀土地基特性的目的。物理改良法一般采用的掺合料有砂砾石、粉煤灰和矿渣等。但是物理改良的方法并不能彻底的改变膨胀土的原有特性，所以只能用在弱膨胀土的改善。
3.2换土法
换土是处理膨胀土地基中最简单也是最有效的解决方法。换土法就是把膨胀土部分或者是全部挖掉，把非膨胀粘性土、砂砾土、灰土等进行替换，达到减少甚至消除地基发生胀缩变形的目的，能够从根本上改变了膨胀土的不良特性，彻底的改善了地基，是变电站对膨胀土地基的处理中最简单、最直接、最有效的方法[3]。换土的质量如果都达到了各项技术的指标要求，还采取排水等一些辅助的措施，就可以在根本上对膨胀土病害进行彻底的消除。膨胀土地基换土的厚度要根据胀缩变形量的实际情况进行确定，一定要把土剩余部分的胀缩变形量控制在允许的范围内。
3.3压实法
在理论上，处理膨胀土地基采用压实法，要考虑压实后含水量、干容重、附加荷载等因素。在实际的施工中，由于现在的压实设备已经能够符合压实的要求。变电站处理膨胀土地基采用压实法，一般荷载都不大，同时附加荷载也是不大，因此，只要考虑含水量、干容重关这两个因素。在采取压实法对膨胀土进行处理时，必须要明确知道不是压实容重最大，处理的效果最好。这是由于受膨胀土湿胀干缩性质影响，而且膨胀土的性质有反复性。压实达到最大容重之后湿水，必然造成更大的膨胀。所以在施工中，通常在含水量比自然含水量略高时才进行压实，压实到容重相对低的标准。压实法应该在现场进行试验，建立干容重、、含水量和膨胀潜势三者的关系，用来指导施工[4]。压实法具有施工速度快和造价低的优势。采用压实法对膨胀土进行处理时要注意含水量的控制，含水量过大，水分就会转移到下层缺水土层中，导致出现膨胀。
3.4桩基法
桩基法是靠打桩对膨胀力进行抵抗，还要承担上部的荷载，主要包括钻孔灌注桩和沉管灌注桩以及人工挖孔桩等。采用钻孔灌注桩能够适应于各种土质，特别是施工的速度较快，进行干法作业时不需要用泥浆护壁，遇水不会膨胀，而且容易成孔，成孔质量得到很大保障，桩径较小，降低了成本。湿作业法就必须使用泥浆护壁，这样容易造成环境的污染，而且膨胀土在遇水之后更加容易诱发膨胀。沉管灌注桩特别容易控制成桩的质量，但是由于膨胀土地基土质十分坚硬，沉管比较困难。人工挖孔桩的施工工艺比较简单，而且造价较低，但容易发生塌陷，存在严重的安全隐患，并且桩径要求非常大，提高了工程成本。
3.5综合改良法
对膨胀土地基采用综合改良的方法主要是通过物理和化学改良对机理进行加固, 不仅可以使膨胀土物质的组成结构得到改善, 还能是膨胀土物理力学的性质发生改变,集成化学的改良土有很好的水稳定性、有大凝聚力以及物理改良的材料具有比较高的内摩擦角和没有胀缩性等优势, 最终达到了强化膨胀土土质的改良效果[5]。综合改良法对固体废弃物和价格低廉的固体材料进行充分的利用,包括粉煤灰、砂砾石和矿渣等,不仅能够环境保护,降低工程成本，还能够提高改良的质量,在工程界中得到广泛的重视。
4.结束语
膨胀土是具有特殊性质的土壤,对变电站工程施工的影响极大,直接关系到变电站的运行安全及正常使用，经常会造成建筑结构发生墙体开裂等情况，导致发生安全事故。变电站选址在膨胀土地区的时候,应该科学系统的分析当地膨胀土地基的特性, 根据实际情况采取最有效的措施, 进行严格的防范,就能够彻底消除膨胀土地基对变电站的危害性。
【参考文献】
[1] 杨旭辉. 膨胀土地基处理措施的分析与比较[J]. 河南科技. 2009(10) :69-70
[2] 阎俊生. 膨胀土地基处理方法的研究[J]. 河北建筑工程学院学报. 2010.28(02): 2-4
[3] 张元生,芦江. 浅析膨胀土地质基础难题治理方法[J]. 中国高新技术企业. 2010(06)： 150-151
[4] Dinesh R. Katti,Mohamed I. Matar,Kalpana S. Katti,Priyanthi M. Amarasinghe.Multiscale modeling of swelling clays: A computational and experimental approach[J] KSCE Journal of Civil Engineering,2009：521-522
[5]Jian-Shiuh Chen,Po-Hong Kuo,Ping-Sien Lin,Chien-Chung Huang,Kui-Yi Lin.Experimental and theoretical characterization of the engineering behavior of bitumen mixed with mineral filler[J] Materials and Structures,2007 ：318-319
【关键词】变電站；施工；膨胀土地基；处理
中图分类号： TM411 文献标识码： A 文章编号：
1.前言
膨胀土是吸水膨胀和失水收缩，且胀缩可逆变形的一种高塑性粘土。膨胀性是在一定环境下，土体积由于不断吸水发生膨胀的整个过程。收缩性是指在气温、日照等环境下使土内的水分蒸发减少，导致土体发生收缩的过程。胀缩可逆变形是指膨胀土在吸水膨胀和失水收缩后，再吸水膨胀，再失水收缩的一种变形特性。膨胀土特点的形成是土中粘粒的成分主要是由亲水性的矿物构成，有很高的固结度，很大的密实度，水膜是半固态状态，自由水的含量较低，孔隙水的负压较高，吸水的能力非常强，所以膨胀量大[1]。变电站工程在膨胀土上施工时，必须采取合理的措施，降低膨胀土造成的危害。
2.膨胀土在广西的分布及危害
在我国广西是主要典型膨胀土的地区之一，膨胀土不仅种类多，而且分布范围广。据不完全的统计，全区有76％左右的范围分布着膨胀土。其中宁明、百色、南宁盆地的膨胀土是由沉积泥岩和粉质砂岩还有残积物风化而形成，还有小部分是岩土的风化物在流水搬运和冲积下形成的；桂林、柳州、来宾、贵港、武鸣等膨胀土分布的是岩溶盆地、丘陵，是在碳酸岩被风化残积下形成了膨胀土。因为广西处在亚热带环境，气候特点炎热多雨，在膨胀土上的建筑物出现结构破坏的现象，旱季比雨季发生的概率高，也就是说广西膨胀土上的建筑物结构是被缩坏的。广西膨胀土是在地裂的形式上导致建筑物的墙体开裂，以及出现地面隆起、下陷等危害。
3.变电站施工膨胀土地基处理措施
3.1土质改良法
变电站施工膨胀土地基处理采用土质改良法主要是把其他各种材料掺入膨胀土中，改善膨胀土的物理和力学的特性，克服膨胀土的湿热敏感性，从而达到提高工程使用性能的目的。土质改良法分为化学改良法与物理改良法。化学改良法是把添加剂加入膨胀土中，如把石灰、碎石片、水泥、有机化学浆液、无机化学浆液等。添加的材料和膨胀土里面的粘土颗粒产生了化学反应和物质交换，最终达到减少了膨胀土膨胀的潜势，增加了强度以及提高了水稳定性的目的，添加的几种材料能够从本质上彻底的改善膨胀土的性质，保证了变电站在运行中的安全，降低了膨胀土地基对变电站的危害[2]。但这些添加的材料成本比较高，提高了变电站工程的成本。物理改良法是把非膨胀性的固体材料添加到膨胀土里面，改变膨胀土土颗粒的组成和级配，降低膨胀土胀缩的能力，最终达到改善膨胀土地基特性的目的。物理改良法一般采用的掺合料有砂砾石、粉煤灰和矿渣等。但是物理改良的方法并不能彻底的改变膨胀土的原有特性，所以只能用在弱膨胀土的改善。
3.2换土法
换土是处理膨胀土地基中最简单也是最有效的解决方法。换土法就是把膨胀土部分或者是全部挖掉，把非膨胀粘性土、砂砾土、灰土等进行替换，达到减少甚至消除地基发生胀缩变形的目的，能够从根本上改变了膨胀土的不良特性，彻底的改善了地基，是变电站对膨胀土地基的处理中最简单、最直接、最有效的方法[3]。换土的质量如果都达到了各项技术的指标要求，还采取排水等一些辅助的措施，就可以在根本上对膨胀土病害进行彻底的消除。膨胀土地基换土的厚度要根据胀缩变形量的实际情况进行确定，一定要把土剩余部分的胀缩变形量控制在允许的范围内。
3.3压实法
在理论上，处理膨胀土地基采用压实法，要考虑压实后含水量、干容重、附加荷载等因素。在实际的施工中，由于现在的压实设备已经能够符合压实的要求。变电站处理膨胀土地基采用压实法，一般荷载都不大，同时附加荷载也是不大，因此，只要考虑含水量、干容重关这两个因素。在采取压实法对膨胀土进行处理时，必须要明确知道不是压实容重最大，处理的效果最好。这是由于受膨胀土湿胀干缩性质影响，而且膨胀土的性质有反复性。压实达到最大容重之后湿水，必然造成更大的膨胀。所以在施工中，通常在含水量比自然含水量略高时才进行压实，压实到容重相对低的标准。压实法应该在现场进行试验，建立干容重、、含水量和膨胀潜势三者的关系，用来指导施工[4]。压实法具有施工速度快和造价低的优势。采用压实法对膨胀土进行处理时要注意含水量的控制，含水量过大，水分就会转移到下层缺水土层中，导致出现膨胀。
3.4桩基法
桩基法是靠打桩对膨胀力进行抵抗，还要承担上部的荷载，主要包括钻孔灌注桩和沉管灌注桩以及人工挖孔桩等。采用钻孔灌注桩能够适应于各种土质，特别是施工的速度较快，进行干法作业时不需要用泥浆护壁，遇水不会膨胀，而且容易成孔，成孔质量得到很大保障，桩径较小，降低了成本。湿作业法就必须使用泥浆护壁，这样容易造成环境的污染，而且膨胀土在遇水之后更加容易诱发膨胀。沉管灌注桩特别容易控制成桩的质量，但是由于膨胀土地基土质十分坚硬，沉管比较困难。人工挖孔桩的施工工艺比较简单，而且造价较低，但容易发生塌陷，存在严重的安全隐患，并且桩径要求非常大，提高了工程成本。
3.5综合改良法
对膨胀土地基采用综合改良的方法主要是通过物理和化学改良对机理进行加固, 不仅可以使膨胀土物质的组成结构得到改善, 还能是膨胀土物理力学的性质发生改变,集成化学的改良土有很好的水稳定性、有大凝聚力以及物理改良的材料具有比较高的内摩擦角和没有胀缩性等优势, 最终达到了强化膨胀土土质的改良效果[5]。综合改良法对固体废弃物和价格低廉的固体材料进行充分的利用,包括粉煤灰、砂砾石和矿渣等,不仅能够环境保护,降低工程成本，还能够提高改良的质量,在工程界中得到广泛的重视。
4.结束语
膨胀土是具有特殊性质的土壤,对变电站工程施工的影响极大,直接关系到变电站的运行安全及正常使用，经常会造成建筑结构发生墙体开裂等情况，导致发生安全事故。变电站选址在膨胀土地区的时候,应该科学系统的分析当地膨胀土地基的特性, 根据实际情况采取最有效的措施, 进行严格的防范,就能够彻底消除膨胀土地基对变电站的危害性。
【参考文献】
[1] 杨旭辉. 膨胀土地基处理措施的分析与比较[J]. 河南科技. 2009(10) :69-70
[2] 阎俊生. 膨胀土地基处理方法的研究[J]. 河北建筑工程学院学报. 2010.28(02): 2-4
[3] 张元生,芦江. 浅析膨胀土地质基础难题治理方法[J]. 中国高新技术企业. 2010(06)： 150-151
[4] Dinesh R. Katti,Mohamed I. Matar,Kalpana S. Katti,Priyanthi M. Amarasinghe.Multiscale modeling of swelling clays: A computational and experimental approach[J] KSCE Journal of Civil Engineering,2009：521-522
[5]Jian-Shiuh Chen,Po-Hong Kuo,Ping-Sien Lin,Chien-Chung Huang,Kui-Yi Lin.Experimental and theoretical characterization of the engineering behavior of bitumen mixed with mineral filler[J] Materials and Structures,2007 ：318-319