一种膨胀土地区房屋开裂防治方法及装置.pdf

本发明公开了一种膨胀土地区房屋开裂防治方法及装置，以房屋地板构成膨胀土顶部不透气层，在地板以下膨胀土中插设用于注气的竖直管，并将竖直管用水平连接管汇集到打气管，采用自行车打气筒对打气管打入气体，利用气体在土体中的扩散作用，及时排出膨胀土中的水分，大大降低土体的透水性能，减少降雨等水环境因素向地基膨胀土的渗水量，使得房屋地板以下土体的含水量长期维持在低含水量状态，可大大消除膨胀土地质灾害发生的可能，以实现房屋的安全。本发明不需要机械施工、建设成本低、房屋使用中维护费用低，实施简单、操作容易、工期短，城镇居民均可以掌握其使用方法。

1、  一种膨胀土地区房屋开裂防治方法，其特征在于：利用气体在土体中的扩散作用，在房屋下构建膨胀土顶部不透气层，采用对膨胀土顶部不透气层以下土体打入气体的方式，及时排出膨胀土中的水分，降低土体的透水性能，使得房屋地板以下土体的含水量长期维持在低含水量状态，以实现房屋的安全。

2、  如权利要求1所述的方法，其特征在于：是以房屋地板构建膨胀土顶部不透气层，采用间隙式对地板以下土体打入气体的方式，及时排出膨胀土中的水分，降低土体的透水性能。

3、  一种膨胀土地区房屋开裂防治装置，其特征在于：包括膨胀土顶部不透气层和注气系统，该膨胀土顶部不透气层设置于房屋下，该注气系统设置于膨胀土顶部不透气层下土体中。

4、  如权利要求3所述的装置，其特征在于：该房屋地板以混凝土、三合土等材料建成，其底部设置有不透气膜，形成膨胀土顶部的不透气层。

5、  如权利要求3所述的装置，其特征在于：该注气系统包括：竖直插入地板以下土体中用于注入气体的竖直管，各竖直管通过水平连接管连接起来，合并到一个或几个打气管，打气管伸出地板以上形成注气口。

6、  如权利要求5所述的装置，其特征在于：该竖直管包括注气管、竖直连接管和贯入头，注气管的管壁开有用以向土体中注入气体的注气孔，注气管分布于竖直管的至少两个位置，注气管之间以竖直连接管进行连接；贯入头位于竖直管的底部，呈圆锥状，利于竖直管破土贯入深层土体。

7、  如权利要求6所述的装置，其特征在于：该注气管直径小于上下两端的竖直连接管或贯入头，以“中间细、两头粗”的结构避免在贯入土体过程中土体把注气管的注气孔堵塞。

8、  如权利要求5所述的装置，其特征在于：该竖直管的平面布置间距为1～3米，长度至少3米；布设在竖直管上的注气管竖直间距为1～1.5米。

9、  如权利要求3所述的装置，其特征在于：该连接管、注气管、打气管或贯入头的材料包括：硬质金属、硬质塑料。

10、  如权利要求1所述的方法，其特征还在于：包括如下步骤：
1)平整地基，碾压密实；
2)将竖直管插入地基膨胀土中，并以水平连接管进行连接；
3)铺装不透气膜、地板，并将注气管伸出地板以上至少2cm；
4)当地板产生强度后，用注气装置，包括自行车打气筒，对注气管进行注气，顺序为先给内层管道注气，且每隔一小时就补气一次，1天以后可延长间隔时间，1～3天后才给外层管道注气，以实现地基膨胀土含水量的大幅降低，降低其自身透水性能；
5)房屋使用中，随时对打气管打气，尤其是每年梅雨季节或暴雨之前，及时注气，很好地防止膨胀土含水量的显著变化，实现长期维护膨胀土地基的稳定性。

一种膨胀土地区房屋开裂防治方法及装置
技术领域
本发明涉及的是一种房屋开裂的防治方法，特别涉及一种用于膨胀土地区房屋开裂的防治方法及装置，属于建筑工程领域。
背景技术
对于膨胀土地区的建筑物来说，降雨是引发地质灾害的重要影响因素。膨胀土的粘粒成份主要由强亲水性矿物质组成，膨胀土吸水后显著膨胀、失水后显著收缩、浸水抗剪力降低、干缩裂隙发育，性质极不稳定。在工程建设中，建造在含水量保持不变的膨胀土上的构造物不会遭受由土体膨胀而引起的破坏；相反，当膨胀土的含水量增加时，则土体立即就会产生垂直和水平两个方向的体积膨胀。实际工程实践表明，即便含水量发生轻微变化(如1％～2％)，膨胀土也足以引起有害的膨胀，造成地质灾害。因此，建造在膨胀土地区的大量民用建筑常常出现房屋开裂，其危害严重，且广泛存在，长期威胁着膨胀土地区人民群众的生命财产安全和正常生活。在雨季来临时，膨胀土中含水量增加，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，且往往成群出现，尤以低层平房严重，危害性很大。房屋裂缝特征主要是外墙垂直裂缝、端部斜向裂缝和窗台下水平裂缝，以及内、外山墙对称或不对称的倒八字形裂缝等，而且地坪往往出现纵向长条和网格状的裂缝。一般于建筑物完工后半年到五年出现房屋裂缝。2007年7月，云南省江川县九溪镇小营村因地质结构土壤为膨胀土，房屋地板发生开裂、变形、倾斜等地质灾害，灾害造成83宗房屋，118户村民房屋不同程度的开裂、变形、倾斜，涉及建筑占地面积12690平方米，直接经济损失25万元。类似的膨胀土地质灾害引起的房屋建筑开裂，在我国膨胀土地区非常普遍。
用于防治膨胀土地区房屋开裂的方法，常用的有换土、土性改良、加深基础等工程措施。这些方法能一定程度上避免房屋开裂，但仍然存在以下缺陷：1)工程建设费用较高，比如换土需要挖除膨胀土原土、回填并压实，土性改良则需要添加水泥或石灰等材料，并利用机械拌合完成土性改良，加深基础则需要挖更深的基坑，建造更大的基础；2)建设工期较长。这些缺陷，目前正阻碍着我国的城镇建设，尤其是经济不发达的西部地区。因此，急需建设成本低、机械作业量少的有效措施，以避免房屋因土体膨胀而开裂，提高膨胀土地区居民生命财产安全与居住环境，利于西部地区的大规模城镇化建设。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的不足，提供一种能有效防治膨胀土地区因土体膨胀造成房屋开裂的方法和装置，其施工不需要机械作业，工序简单、操作容易，不费时，建设成本低，即便交通落后的地区，也可以应用。
本发明是通过以下技术方案来实现的，本发明利用气体在土体中的扩散作用，以房屋地板构成膨胀土顶部不透气层，采用间隙式对地板以下土体打入气体的方式，及时排出膨胀土中的水分，使得房屋地板以下土体的含水量长期维持在低含水量状态，以实现房屋的安全。
所述的房屋地板，为混凝土、三合土等材料建成的地板，其底部设置有不透气膜，形成膨胀土顶部的不透气层。
所述的打入气体方式，是预先将用于打入气体的管道竖直插入地板以下土体中，并以水平连接管将各竖直管连接起来，合并到一个或几个打气管，将打气管伸出地板以上至少2cm，形成注气管道装置；根据需要，可采用自行车打气筒对打气管打入气体，将气体打入地板以下土体。
所述的竖直管由注气管、竖直连接管和贯入头组成：注气管的管壁开有用以向土体中注入气体的注气孔，注气管分布于竖直管的至少两个位置，注气管之间以竖直连接管进行连接；贯入头位于竖直管的底部，呈圆锥状，利于竖直管破土贯入深层土体。
所述的竖直管，其平面布置间距为1～3米，长度至少3米；布设在竖直管上的注气管竖直间距为1～1.5米，注气管直径小于上下两端的竖直连接管或贯入头，“中间细、两头粗”，以避免在贯入土体过程中土体把注气管的注气孔堵塞。
所述的连接管、注气管、打气管或贯入头的材料可以是硬质金属或硬质塑料。
上述方法，包括如下实施步骤：
1)平整地基，碾压密实；
2)将竖直管插入地基膨胀土中，并以水平连接管进行连接；
3)铺装不透气膜、地板，并将打气管伸出地板以上至少2cm；
4)当地板产生强度后，用自行车打气筒对打气管进行打气，顺序为先给内层管道打气，且每隔一小时就补气一次，1天以后可适当延长间隔时间，1～3天后才给外层管道打气，以实现地基膨胀土含水量的大幅降低，降低其自身透水性能；
5)房屋使用中，随时可以对打气管打气，尤其是每年梅雨季节或暴雨之前，及时打气，可以很好地防止膨胀土含水量的显著变化，实现长期维护膨胀土地基的稳定性。
临近降雨之前或其它时间，向地板以下土体打入气体，气体将会在土体中自行扩散，并达到以下效果：1)随着气体源源不断地打入土体，在气体压力作用下，土体所含水分将会被逐渐排出房屋膨胀土地基范围，土体含水量可大幅降低；2)大大降低土体的透水性能，减少降雨等水环境因素向地基膨胀土的渗水量，这是因为土体处于低含水量状态时，其透水性能将成倍降低；3)注入房屋地板以下土体中的气体形成指向界外的高压力梯度场，使得界外的水难以渗入地基膨胀土，从而一直维持在低含水量状态，可大大消除膨胀土地质灾害发生的可能。
与现有技术相比，本发明有着以下优点：1)建设成本低，只需要在房屋地板以下埋入用于打入气体的管道即可，不需要机械施工；2)使用中维护费用低，利用自行车打气筒即可随时可向土体中打入气体，达到维护的目标；3)工序简单、操作容易，城镇居民均可以掌握其方法。
附图说明
图1为本发明实施例的平面布置示意图(地板以下)。
图2为图1所示实施例中A-A线的剖面示意图。
图3为图1中所示竖直管的结构示意图。
其中，1.水平连接管；2.竖直管；3.竖直连接管；4.注气管；5.贯入头；6.打气管；7.不透气膜；8.地板。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步的说明。
图1为本发明实施例的平面布置示意图，示意了地板以下的管道布置情况。用于向膨胀土注入气体的管道包括竖直管2、水平连接管1和打气管6，水平连接管1将竖直管2连接起来，并汇集到打气管6。本实施例中，注气管道由内外两层注气管道组成，可分别从两个打气管6打入气体。竖直管2的平面布置间距为1～3米。
图2示意了本实施例的立面布置情况。竖直管2由竖直连接管3、注气管4和贯入头5组成。贯入头5位于竖直管底端，注气管4分布在竖直管的上中下三个位置，中间以竖直连接管3进行连接。竖直管长度至少3米，注气管竖直间距取1～1.5米。图3为竖直管的结构示意图。注气管4直径小于上下两端的竖直连接管3或贯入头5，“中间细、两头粗”，可以避免在贯入土体过程中土体把注气管的注气孔堵塞。以上连接管、注气管、打气管或贯入头的材料可以是硬质金属或硬质塑料。
本实施例的具体实施，包括以下步骤：
1)平整地基，并适当碾压密实；
2)将竖直管2插入地基膨胀土中，并以水平连接管1进行连接；
3)铺装不透气膜7、地板8，并将打气管6伸出地板以上至少2cm；
4)当地板产生强度后，用自行车打气筒对打气管6进行打气，顺序为先给内层管道打气，且每隔一小时就补气一次，1天以后可适当延长间隔时间，1～3天后再给外层管道打气，以实现膨胀土含水量的大幅降低，降低其自身透水性能；
5)房屋使用中，随时可以对打气管6打气，尤其是每年梅雨季节或暴雨之前，及时打气，可以很好地防止膨胀土含水量的显著变化，实现长期维护膨胀土地基的稳定性。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，对于本发明做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。