一、背景与行业现状

在中国，随着城市更新、老旧厂房改造、仓库与物流园区扩建需求不断增加，越来越多建筑物建于早期规划阶段，其基础形式、埋深及地基处理标准已难以适应当前的使用荷载与环境条件。

在华东、华南、华中及部分北方地区，黏土类地基广泛分布。在长期使用过程中，受以下因素叠加影响：

• 季节性降雨差异

• 极端干旱与暴雨事件增多

• 场区绿化成熟、树木生长

• 建筑使用功能升级、荷载变化

大量既有建筑逐步出现 地坪沉降、基础差异变形、结构裂缝、设备找平失效 等问题。

黏土胀缩，已成为影响中国既有建筑安全与运营连续性的隐性基础风险。

二、黏土地基胀缩的工程机理

2.1 黏土的矿物学基础

黏土的胀缩特性并非偶然，其本质取决于矿物组成。常见黏土矿物包括：

• 高岭石：胀缩性低

• 伊利石：中等胀缩性

• 蒙脱石：高胀缩性

在实际工程中，多数场地为多种黏土矿物的混合体，其胀缩风险取决于矿物比例及结构特征。

2.2 含水率变化与体积响应

黏土的工程行为本质上是含水率变化引发的体积变化：

• 含水率下降 → 土体收缩 → 地基沉降

• 含水率上升 → 土体膨胀 → 地基隆起

黏土体积变化通常为 5%–18%，且属于体积变化（Volumetric Change），在三个方向同时发生。其中，竖向变形对建筑影响最为直接。

三、黏土胀缩的工程判定方法（中国适用）

3.1 常规实验室指标

在工程实践中，黏土胀缩风险可通过常规试验有效判定：

• 液限（LL）

• 塑限（PL）

• 塑性指数（PI = LL − PL）

塑性指数越高，黏土发生显著胀缩的潜势越大。

实践证明：
在绝大多数项目中，无需进行高成本的膨胀试验，常规指标即可满足工程判断需求。

3.2 工程判断重点

• 高塑性黏土 + 浅基础 → 高风险组合

• 既有建筑、扩建结构 → 易发生差异变形

• 有成熟绿化或树木 → 风险显著放大

四、干缩、吸力与长期沉降风险

4.1 干缩的工程含义

当黏土含水率低于其收缩限后，土体内部吸力迅速增加，进入干缩状态。
工程经验表明：

当 含水率 / 液限 < 0.4 时，
土体吸力将呈指数级增长，沉降风险显著上升。

4.2 长期性与隐蔽性

在中国大量工程案例中，黏土干缩具有以下特征：

• 表层土体“看似正常”

• 深层黏土长期处于干缩状态

• 沉降呈 缓慢、持续、累积      特征

这类问题往往在建筑投用多年后才集中暴露。

五、树木对黏土地基的影响（中国场景）

5.1 树木吸水效应

成熟树木可通过细根系统持续从深层黏土中吸水，形成：

持续性水分亏缺

即使在雨季或冬季，深层土体也可能无法完全恢复含水率。

5.2 工程误区

• 简单砍树 ≠ 问题消除

• 移除树木后，反而可能引发地基隆起

• 树木问题本质是水分与根系路径问题

六、裂隙黏土与渗透性控制

6.1 裂隙的工程意义

多数黏土在天然状态或干缩过程中都会形成裂隙。
裂隙决定了：

• 水分进出路径

• 树根生长方向

• 干湿循环速度

裂隙系统的渗透性可比完整黏土高 数倍至数十倍。

七、地质聚合物 非开挖地基改良技术

7.1 技术核心原理

地质聚合物 注入并非“简单加固”，而是通过两项关键机制实现长期稳定：

1. 填充裂隙，显著降低土体整体渗透性

2. 阻断细根生长路径，削弱持续吸水作用

处理后，地基对外界水分变化的响应速度明显降低。

7.2 对树木与环境的影响

• 仅作用于      <2 mm 的细根与根毛

• 不影响主根与树木结构稳定

• 不破坏场区绿化系统

• 材料惰性，可用于含水层环境

7.3 抬升与变形控制能力

地质聚合物 注入过程中，可通过实时监测实现毫米级抬升控制：

• 纠正既有沉降

• 控制差异变形

• 避免过度抬升风险

对不停产厂房、运营中仓库尤为关键。

八、与传统处理方式的对比（中国工程实践）

九、典型适用场景

• 老旧厂房地坪沉降

• 仓库 / 物流中心设备找平失效

• 住宅与公共建筑差异沉降

• 不具备开挖条件的既有建筑

• 需快速修复、不中断运营的项目

十、结论

1. 黏土胀缩是中国既有建筑中被低估的基础风险

2. 问题本质在于      水分变化与根系作用

3. 单纯加深基础或砍树并非根本解决方案

4. 地质聚合物      技术通过“控水 + 控根 + 控变形”实现长期稳定

5. 非开挖、低干扰方案更符合中国当前城市更新与工业升级需求

白皮书说明

本白皮书基于 Geobear 技术体系与工程实践整理，用于工程技术交流与方案论证，不替代具体项目的岩土勘察与专项设计。