中华人民共和国国家标准湿陷性黄土地区建筑规范GB 50025-2004条文说明 1
1 总则
1.0.1 本规范总结了"GBJ 25-90规范"发布以来的建设经验和科研成果,并对该规范进行了全面修订。它是湿陷性黄土地区从事建筑工程的技术法规,体现了我国现行的建设政策和技术政策。
在湿陷性黄土地区进行建设,防止地基湿陷,保证建筑工程质量和建(构)筑物的安全使用,做到技术先进、经济合理、保护环境,这是制订本规范的宗旨和指导思想。
在建设中必须全面贯彻国家的建设方针,坚持按正常的基建程序进行勘察、设计和施工。边勘察、边设计、边施工和不勘察进行设计和施工,应成为历史,不应继续出现。
1.0.2 我国湿陷性黄土主要分布在山西、陕西、甘肃的大部分地区,河南西部和宁夏、青海、河北的部分地区,此外,新疆维吾尔自治区、内蒙古自治区和山东、辽宁、黑龙江等省,局部地区亦分布有湿陷性黄土。
湿陷性黄土地区建筑工程(包括主体工程和附属工程)的勘察、设计、地基处理、施工、使用与维护,均应按本规范的规定执行。
1.0.3 湿陷性黄土是一种非饱和的欠压密土,具有大孔和垂直节理,在天然湿度下,其压缩性较低,强度较高,但遇水浸湿时,土的强度显著降低,在附加压力或在附加压力与土的自重压力下引起的湿陷变形,是一种下沉量大、下沉速度快的失稳性变形,对建筑物危害性大。为此本条仍按原规范规定,强调在湿陷性黄土地区进行建设,应根据湿陷性黄土的特点和工程要求,因地制宜,采取以地基处理为主的综合措施,防止地基浸水湿陷对建筑物产生危害。
防止湿陷性黄土地基湿陷的综合措施,可分为地基处理、防水措施和结构措施三种。其中地基处理措施主要用于改善土的物理力学性质,减小或消除地基的湿陷变形;防水措施主要用于防止或减少地基受水浸湿;结构措施主要用于减小和调整建筑物的不均匀沉降,或使上部结构适应地基的变形。
显然,上述三种措施的作用及功能各不相同,故本规范强调以地基处理为主的综合措施,即以治本为主,治标为辅,标、本兼治,突出重点,消除隐患。
1.0.4 本规范是根据我国湿陷性黄土的特征编制的,湿陷性黄土地区的建设工程除应执行本规范的规定外,对本规范未规定的有关内容,尚应执行有关现行的国家强制性标准的规定。
3 基本规定
3.0.1 本次修订将建筑物分类适当修改后独立为一章,作为本规范的第3章,放在勘察、设计的前面,解决了各类建筑的名称出现在建筑物分类之前的问题。
建筑物的种类很多,使用功能不尽相同,对建筑物分类的目的是为设计采取措施区别对待,防止不论工程大小采取"一刀切"的措施。
原规范把地基受水浸湿可能性的大小作为建筑物分类原则的主要内容之一,反映了湿陷性黄土遇水湿陷的特点,工程界早已确认,本规范继续沿用。地基受水浸湿可能性的大小,可归纳为以下三种:
1 地基受水浸湿可能性大,是指建筑物内的地面经常有水或可能积水、排水沟较多或地下管道很多;
2 地基受水浸湿可能性较大,是指建筑物内局部有一般给水、排水或暖气管道;
3 地基受水浸湿可能性小,是指建筑物内无水暖管道。
原规范把高度大于40m的建筑划为甲类,把高度为24~40m的建筑划为乙类。鉴于高层建筑日益增多,而且高度越来越高,为此,本规范把高度大于60m和14层及14层以上体型复杂的建筑划为甲类,把高度为24~60m的建筑划为乙类。这样,甲类建筑的范围不致随部分建筑的高度增加而扩大。
凡是划为甲类建筑,地基处理均要求从严,不允许留剩余湿陷量,各类建筑的划分,可结合本规范附录E的建筑举例进行类比。
高层建筑的整体刚度大,具有较好的抵抗不均匀沉降的能力,但对倾斜控制要求较严。
埋地设置的室外水池,地基处于卸荷状态,本规范对水池类构筑物不按建筑物对待,未作分类,关于水池类构筑物的设计措施,详见本规范附录F。
3.0.2 原规范规定的三种设计措施,在湿陷性黄土地区的工程建设中已使用很广,对防治地基湿陷事故,确保建筑物安全使用具有重要意义,本规范继续使用。防止和减小建筑物地基浸水湿陷的设计措施,可分为地基处理、防水措施和结构措施三种。
在三种设计措施中,消除地基的全部湿陷量或采用桩基础穿透全部湿陷性黄土层,主要用于甲类建筑;消除地基的部分湿陷量,主要用于乙、丙类建筑;丁类属次要建筑,地基可不处理。
防水措施和结构措施,一般用于地基不处理或消除地基部分湿陷量的建筑,以弥补地基处理的不足。
3.0.3 原规范对沉降观测虽有规定,但尚未引起有关方面的重视,沉降观测资料寥寥无几,建筑物出了事故分析亦很困难,目前许多单位对此有不少反映,普遍认为通过沉降观测,可掌握计算与实测沉降量的关系,并可为发现事故提供信息,以便查明原因及时对事故进行处理。为此,本条继续规定对甲类建筑和乙类中的重要建筑应进行沉降观测,对其他建筑各单位可根据实际情况自行确定是否观测,但要避免观测项目太多,不能长期坚持而流于形式。
4 勘察
4.1 一般规定
4.1.1 湿陷性黄土地区岩土勘察的任务,除应查明黄土层的时代、成因、厚度、湿陷性、地下水位深度及变化等工程地质条件外,尚应结合建筑物功能、荷载与结构等特点对场地与地基作出评价,并就防止、降低或消除地基的湿陷性提出可行的措施建议。
4.1.3 按国家的有关规定,一个工程建设项目的确定和批准立项,必须有可行性研究为依据;可行性研究报告中要求有必要的关于工程地质条件的内容,当工程项目的规模较大或地层、地质与岩土性质较复杂时,往往需进行少量必要的勘察工作,以掌握关于场地湿陷类型、湿陷量大小、湿陷性黄土层的分布与厚度变化、地下水位的深浅及有无影响场址安全使用的不良地质现象等的基本情况。有时,在可行性研究阶段会有不只一个场址方案,这时就有必要对它们分别做一定的勘察工作,以利场址的科学比选。
4.1.7 现行国家标准《岩土工程勘察规范》规定,土试样按扰动程度划分为四个质量等级,其中只有Ⅰ级土试样可用于进行土类定名、含水量、密度、强度、压缩性等试验,因此,显而易见,黄土土试样的质量等级必须是Ⅰ级。
正反两方面的经验一再证明,探井是保证取得Ⅰ级湿陷性黄土土样质量的主要手段,国内、国外都是如此。基于这一认识,本规范加强了对采取土试样的要求,要求探井数量宜为取土勘探点总数的1/3~1/2,且不宜少于3个。
本规范允许在"有足够数量的探井"的前提下,用钻孔采取土试样。但是,仅仅依靠好的薄壁取土器,并不一定能取得不扰动的Ⅰ级土试样。前提是必须先有合理的钻井工艺,保证拟取的土试样不受钻进操作的影响,保持原状,不然,再好的取样工艺和科学的取土器也无济于事。为此,本规范要求在钻孔中取样时严格按附录D的规定执行。
4.1.9 近年来,原位测试技术在湿陷性黄土地区已有不同程度的使用,但是由于湿陷性黄土的主要岩土技术指标,必须能直接反映土湿陷性的大小,因此,除了浸水载荷试验和试坑浸水试验(这两种方法有较多应用)外,其他原位测试技术只能说有一定的应用,并发挥着相应的作用。例如,采用静力触探了解地层的均匀性,划分地层,确定地基承载力,计算单桩承载力等。除此,标准贯人试验、轻型动力触探、重型动力触探,乃至超重型动力触探等也有不同程度的应用,不过它们的对象一般是湿陷性黄土地基中的非湿陷性黄土层、砂砾层或碎石层,也常用于检测地基处理的效果。
4.2 现场勘察
4.2.1 地质环境对拟建工程有明显的制约作用,在场址选择或可行性研究勘察阶段,增加对地质环境进行调查了解很有必要。例如,沉降尚未稳定的采空区,有毒、有害的废弃物等,在勘察期间必须详细调查了解和探查清楚。
不良地质现象,包括泥石流、滑坡、崩塌、湿陷凹地、黄土溶洞、岸边冲刷、地下潜蚀等内容。地质环境,包括地下采空区、地面沉降、地裂缝、地下水的水位上升、工业及生活废弃物的处置和存放、空气及水质的化学污染等内容。
4.2.2~4.2.3 对场地存在的不良地质现象和地质环境问题,应查明其分布范围、成因类型及对工程的影响。
1 建设和环境是互相制约的,人类活动可以改造环境,但环境也制约工程建设,据瑞典国际开发署和联合国的调查,由于环境恶化,在原有的居住环境中,已无法生存而不得不迁移的"环境难民",全球达2500万人之多。因此工程建设尚应考虑是否会形成新的地质环境问题。
2 原规范第6款中,勘探点的深度"宜为10~20m",一般满足多层建(构)筑物的需要,随着建筑物向高、宽、大方向发展,本规范改为勘探点的深度,应根据湿陷性黄土层的厚度和地基压缩层深度的预估值确定。
3 原规范第3款"当按室内试验资料和地区建筑经验不能明确判定场地湿陷类型时,应进行现场试坑浸水试验,按实测自重湿陷量判定"。本规范4.3.8条改为"对新建地区的甲类和乙类中的重要建筑,应进行现场试坑浸水试验,按自重湿陷的实测值判定场地湿陷类型"。
由于人口的急剧增加,人类的居住空间已从冲洪积平原、低阶地,向黄土塬和高阶地发展,这些区域基本上无建筑经验,而按室内试验结果计算出的自重湿陷量与现场试坑浸水试验的实测值往往不完全一致,有些地区相差较大,故对上述情况,改为"按自重湿陷的实测值判定场地湿陷类型"。
4.2.4~4.2.5
1 原规范第4款,详细勘察勘探点的间距只考虑了场地的复杂程度,而未与建筑类别挂钩,本规范改为结合建筑类别确定勘探点的间距。
2 原规范第5款,勘探点的深度"除应大于地基压缩层的深度外,对非自重湿陷性黄土场地还应大于基础底面以下5m"。随着多、高层建筑的发展,基础宽度的增大,地基压缩层的深度也相应增大,为此,本规范将原规定大于5m改为大于1Om。
3 湿陷系数、自重湿陷系数、湿陷起始压力均为黄土场地的主要岩土参数,详勘阶段宜将上述参数绘制在随深度变化的曲线图上,并宜进行相关分析。
4 当挖、填方厚度较大时,黄土场地的湿陷类型、湿陷等级可能发生变化,在这种情况下,应自挖(或填)方整平后的地面(或设计地面)标高算起。勘察时,设计地面标高如不确定,编制勘察方案宜与建设方紧密配合,使其尽量符合实际,以满足黄土湿陷性评价的需要。
5 针对工程建设的现状及今后发展方向,勘察成果增补了深基坑开挖与桩基工程的有关内容。
4.3 测定黄土湿陷性的试验
4.3.1 原规范中的黄土湿陷性试验放在附录六,本规范将其改为"测定黄土湿陷性的试验"放人第4章第3节,修改后,由附录变为正文,并分为室内压缩试验、现场静载荷试验和现场试坑浸水试验。
室内压缩试验主要用于测定黄土的湿陷系数、自重湿陷系数和湿陷起始压力;现场静载荷试验可测定黄土的湿陷性和湿陷起始压力,基于室内压缩试验测定黄土的湿陷性比较简便,而且可同时测定不同深度的黄土湿陷性,所以仅规定在现场测定湿陷起始压力;现场试坑浸水试验主要用于确定自重湿陷量的实测值,以判定场地湿陷类型。
(Ⅰ)室内压缩试验
4.3.2 采用室内压缩试验测定黄土的湿陷性应遵守有关统一的要求,以保证试验方法和过程的统一性及试验结果的可比性。这些要求包括试验土样、试验仪器、浸水水质、试验变形稳定标准等方面。
4.3.3~4.3.4 本条规定了室内压缩试验测定湿陷系数的试验程序,明确了不同试验压力范围内每级压力增量的允许数值,并列出了湿陷系数的计算式。
本条规定了室内压缩试验测定自重湿陷系数的试验程序,同时给出了计算试样上覆土的饱和自重压力所需饱和密度的计算公式。
4.3.5 在室内测定土样的湿陷起始压力有单线法和双线法两种。单线法试验较为复杂,双线法试验相对简单,已有的研究资料表明,只要对试样及试验过程控制得当,两种方法得到的湿陷起始压力试验结果基本一致。
但在双线法试验中,天然湿度试样在最后一级压力下浸水饱和附加下沉稳定高度与浸水饱和试样在最后一级压力下的下沉稳定高度通常不一致,如图4.3.7所示,h0ABCC1曲线与h0AA1B2C2曲线不闭合,因此在计算各级压力下的湿陷系数时,需要对试验结果进行修正。研究表明,单线法试验的物理意义更为明确,其结果更符合实际,对试验结果进行修正时以单线法为准来修正浸水饱和试样各级压力下的稳定高度,即将A1B2C2曲线修正至A1B1C1曲线,使饱和试样的终点C2与单线法试验的终点C1重合,以此来计算各级压力下的湿陷系数。
在实际计算中,如需计算压力p下的湿陷系数δs,则假定:
计算实例:某一土样双线法试验结果及对试验结果的修正与计算见下表。
绘制p~δs曲线,得δs=0.015对应的湿陷起始压力psh为50kPa。
(Ⅱ)现场静载荷试验
4.3.6 现场静载荷试验主要用于测定非自重湿陷性黄土场地的湿陷起始压力,自重湿陷性黄土场地的湿陷起始压力值小,无使用意义,一般不在现场测定。
在现场测定湿陷起始压力与室内试验相同,也分为单线法和双线法。二者试验结果有的相同或接近,有的互有大小。一般认为,单线法试验结果较符合实际,但单线法的试验工作量较大,在同一场地的相同标高及相同土层,单线法需做3台以上静载荷试验,而双线法只需做2台静载荷试验(一个为天然湿度,一个为浸水饱和)。
本条对现场测定湿陷起始压力的方法与要求作了规定,可选择其中任一方法进行试验。
4.3.7 本条对现场静载荷试验的承压板面积、试坑尺寸、分级加压增量和加压后的观测时间及稳定标准等进行了规定。
承压板面积通常为0.25m2、0.50m2和1m2三种。通过大量试验研究比较,测定黄土湿陷和湿陷起始压力,承压板面积宜为0.50m2,压板底面宜为方形或圆形,试坑深度宜与基础底面标高相同或接近。
(Ⅲ)现场试坑浸水试验
4.3.8 采用现场试坑浸水试验可确定自重湿陷量的实测值,用以判定场地湿陷类型比较准确可靠,但浸水试验时间较长,一般需要1~2个月,而且需要较多的用水。本规范规定,在缺乏经验的新建地区,对甲类和乙类中的重要建筑,应采用试坑浸水试验,乙类中的一般建筑和丙类建筑以及有建筑经验的地区,均可按自重湿陷量的计算值判定场地湿陷类型。
本条规定了浸水试验的试坑尺寸采用"双指标"控制,此外,还规定了观测自重湿陷量的深、浅标点的埋设方法和观测要求以及停止浸水的稳定标准等。上述规定,对确保试验数据的完整性和可靠性具有实际意义。
4.4 黄土湿陷性评价
黄土湿陷性评价,包括全新世Q4(Q41及Q42)黄土、晚更新世Q3黄土、部分中更新世Q2黄土的土层、场地和地基三个方面,湿陷性黄土包括非自重湿陷性黄土和自重湿陷性黄土。
4.4.1 本条规定了判定非湿陷性黄土和湿陷性黄土的界限值。
黄土的湿陷性通常是在现场采取不扰动土样,将其送至试验室用有侧限的固结仪测定,也可用三轴压缩仪测定。前者,试验操作较简便,我国自20世纪50年代至今,生产单位一直广泛使用;后者试样制备及操作较复杂,多为教学和科研使用。鉴于此,本条仍按"CBJ 25-90规范"规定及各生产单位习惯采用的固结仪进行压缩试验,根据试验结果,以湿陷系数δs<0.015定为非湿陷性黄土,湿陷系数δs≥0.015,定为湿陷性黄土。
4.4.2 本条是新增内容。多年来的试验研究资料和工程实践表明,湿陷系数δs≤0.03的湿陷性黄土,湿陷起始压力值较大,地基受水浸湿时,湿陷性轻微,对建筑物危害性较小;0.03<δs≤0.07的湿陷性黄土,湿陷性中等或较强烈,湿陷起始压力值小的具有自重湿陷性,地基受水浸湿时,下沉速度较快,附加下沉量较大,对建筑物有一定危害性;δs>0.07的湿陷性黄土,湿陷起始压力值小的具有自重湿陷性,地基受水浸湿时,湿陷性强烈,下沉速度快,附加下沉量大,对建筑物危害性大。勘察、设计,尤其地基处理,应根据上述湿陷系数的湿陷特点区别对待。
4.4.3 本条将判定场地湿陷类型的实测自重湿陷量和计算自重湿陷量分别改为自重湿陷量的实测值和计算值。
自重湿陷量的实测值是在现场采用试坑浸水试验测定,自重湿陷量的计算值是在现场采取不同深度的不扰动土样,通过室内浸水压缩试验在上覆土的饱和自重压力下测定。
4.4.4 自重湿陷量的计算值与起算地面有关。起算地面标高不同,场地湿陷类型往往不一致,以往在建设中整平场地,由于挖、填方的厚度和面积较大,致使场地湿陷类型发生变化。例如,山西某矿生活区,在勘察期间判定为非自重湿陷性黄土场地,后来整平场地,部分地段填方厚度达3~4m,下部土层的压力增大至50~80kPa,超过了该场地的湿陷起始压力值而成为自重湿陷性黄土场地。建筑物在使用期间,管道漏水浸湿地基引起湿陷事故,室外地面亦出现裂缝,后经补充勘察查明,上述事故是由于场地整平,填方厚度过大产生自重湿陷所致。由此可见,当场地的挖方或填方的厚度和面积较大时,测定自重湿陷系数的试验压力和自重湿陷量的计算值,均应自整平后的(或设计)地面算起,否则,计算和判定结果不符合现场实际情况。
此外,根据室内浸水压缩试验资料和现场试坑浸水试验资料分析,发现在同一场地,自重湿陷量的实测值和计算值相差较大,并与场地所在地区有关。例如:陇西地区和陇东一陕北一晋西地区,自重湿陷量的实测值大于计算值,实测值与计算值之比值均大于1;陕西关中地区自重湿陷量的实测值与计算值有的接近或相同,有的互有大小,但总体上相差较小,实测值与计算值之比值接近1;山西、河南、河北等地区,自重湿陷量的实测值通常小于计算值,实测值与计算值之比值均小于1。
为使同一场地自重湿陷量的实测值与计算值接近或相同,对因地区土质而异的修正系数β0,根据不同地区,分别规定不同的修正值:陇西地区为1.5;陇东一陕北一晋西地区为1.2;关中地区为0.9;其他地区为0.5。
同一场地,自重湿陷量的实测值与计算值的比较见表4.4.4。