广西膨胀土地区条文说明.doc

广西膨胀土地区建筑勘察设计施工技术规程条文说明广西壮族自治区建设厅2005.12 目 录 3 勘察 1 3.1 广西膨胀土的分类和判别 1 3.2 岩土工程勘察基本要求 2 3.3 土的胀缩性和膨胀土地基评价 5 4 设计 8 4.1 一般规定 8 4.2 地基计算 8 4.3 总平面设计 13 4.4 结构设计 14 4.5 地基基础设计 14 4.6 建筑结构设防原则 15 4.7 坡地 15 4.8 管道 15 5 施工 15 5.1 一般规定 15 5.2 地基和基础施工 16 5.3 建（构）筑物的施工 16 6 维护和管理 16 3 勘察3.1.13.1.4 广西膨胀土的分类，沿用广西膨胀土地区工业与民用建筑勘察、设计、施工和维护条例（以下简称广西膨胀土条例）的分类标准，在工程应用中易于操作和使用。关于膨胀土的判别指标，不同部门、不同地方有不同的标准，如：国标膨胀土地区建筑技术规范（GBJ112-87）是采用50mL量筒测定的自由膨胀率ef40%定为膨胀土。军标膨胀土地区营房建筑技术规范（GBJ2129-1994）对粘土当ef35%并最大体缩率sm8%定为膨胀土；对红粘土、粉质粘土当ef30%并最大体缩率sm8%定为膨胀土。云南省膨胀土地区建筑技术规定（1989年1月）对粘土当ef35%并具有野外膨胀土特性的定为膨胀土；对亚粘土、红粘土当ef30%并具有野外膨胀土特性的定为膨胀土。公路部门建议采用自由膨胀率ef、标准吸湿含水率a和塑性指数Ip三项指标综合判定，即当自由膨胀率ef40%，标准吸湿含水率a2.5%及塑性指数Ip15时定为膨胀土。（注：标准吸湿含水率a为在标准的温度下（252），和标准的相对湿度下（60%3%），膨胀土试样恒重后的含水量。）广西膨胀土条例（1985年）根据成因类型、液限及采用100mL量筒测定的自由膨胀率ef100综合判定。从胀缩总率与自由膨胀率的关系和胀缩总率与液限的关系来看（见本说明图3.1.1和图3.1.2），自由膨胀率与胀缩总率关系明显，而液限与胀缩总率关系不明显，故取消用液限作判据。关于自由膨胀率的试样方法，原广西膨胀土条例是采用100mL量筒进行测定。目前国家规范规定采用50mL量筒进行测定。为统一试验标准，本次修订的自由膨胀率的试验采用50mL量筒进行测定，与国家试验标准一致。用100mL量筒测定的自由膨胀率ef100与用50mL量筒测定的自由膨胀率ef的关系为（见本说明图3.1.3）： （3.1.1）式中ef采用50mL量筒测定的自由膨胀率（）。ef100采用100mL量筒测定的自由膨胀率（）；各类膨胀土的判别指标界限值是沿用原广西膨胀土条例的自由膨胀率ef100界限值用本说明中式（3.1.1）换算得出的。1图3.1.1自由膨胀率与胀缩总率的关系 图3.1.2液限与胀缩总率的关系 图3.1.3 ef100与ef关系3.2 岩土工程勘察基本要求3.2.2 在膨胀土地区钻探取土孔中，若送水钻进，必然影响土样天然含水量，会造成土样的物理力学性质差异大。考虑到部分膨胀岩坚硬，不送水无法钻进，当标准贯入试验实测锤击数大于50时可采用送水钻进（对一柱一桩的超前钻孔，严禁冲水钻进），取膨胀岩样必须采用单动二（三）重管取土器。关于钻孔封孔，在膨胀土地区的工程钻探应要求做的工作。若这项工作未做好，会带来一系列的工程地质问题。3.2.4 将场地分为三类，便于勘察、设计分别对待。23.2.5 大气影响深度，是受多种因素影响的不易确定的重要参数。主要影响因素有地下水位埋深、地层岩性构造、地形坡度、植被蒸发能力和气候条件等。根据广西建筑综合设计研究院在1975年至1982年对不同岩性、不同地区深标的测量统计结果（见本说明表3.2.51），在A、B类膨胀土地区的大气影响深度均大于5m，C类膨胀土地区的大气影响深度在5m左右。另外在膨胀土地区人工挖孔桩开挖情况来看，干缩裂隙的深度远远大于膨胀土地区建筑技术规范（GBJ112-87）确定的深度。由本说明式（4.2.3-5）得到大气影响深度与含水量变化幅度界限值的关系，即 （3.2.5-1） （3.2.5-2）计算当含水量变化幅度为0.005对应的深度以及用膨胀土地区建筑技术规范（GBJ112-87）大气影响深度下限标准（即含水量变化幅度为0.01）对应的深度，在三类场地各类膨胀土地区的大气影响深度计算值见本说明表3.2.52。我们认为，大气影响深度下限定在含水量变化幅度为0.005较为符合实际。考虑实测值和计算值并结合地形因素的影响，得到了本规定的大气影响深度。关于大气影响急剧层深度，根据广西建筑综合设计研究院的勘探资料分析，结合膨胀土类型、地形地貌、裂隙发育程度和标准贯入试验击数综合确定。表3.2.51 各地各类膨胀土部分深标不同深度升降统计表 土的类型A1B1C2地点所处建筑物宁明某部电厂浅柱基试验房宁明某部电厂条基试验房贵港某部小办公室南宁轴线厂大同车间室内外室外室内室外室内室外室内室外室内观测时间1978年12月至1982年4月1978年12月至1982年4月1975年9月至1982年5月1975年9月至1979年5月0.5m深的升降幅度（mm）291.2211.1253.7218.722.059.335.310.11.0m深的升降幅度（mm）310.3206.0268.3238.817.654.416.510.91.5m深的升降幅度（mm）300.0192.2257.6223.318.055.817.59.92.0m深的升降幅度（mm）258.1182.9215.6201.715.346.617.29.52.5m深的升降幅度（mm）320.8170.8164.3187.53.0m深的升降幅度（mm）218.7159.9149.9173.119.644.815.59.93表3.2.51（续表）土的类型A1B1C2地点所处建筑物宁明某部电厂浅柱基试验房宁明某部电厂条基试验房贵港某部小办公室南宁轴线厂大同车间室内外室外室内室外室内室外室内室外室内观测时间1978年12月至1982年4月1978年12月至1982年4月1975年9月至1982年5月1975年9月至1979年5月4.0m深的升降幅度（mm）163.7111.3135.2114.417.139.07.49.15.0m深的升降幅度（mm）104.751.0101.079.216.34.7（资料来源广西综合设计院膨胀土研究小组）表3.2.52 三类场地大气影响深度计算值 膨胀土类型各指标平均值da0.01(m)da0.005(m)(%)ep(%)南宁w=0.7宁明w=0.63南宁w=0.7宁明w=0.63A1240.75264.084.555.295.77A2170.50173.443.764.484.80B1341.0334贵港(w=0.77)5.18贵港(w=0.77)6.58B2411.1335贵港(w=0.77)6.63贵港(w=0.77)8.1C1240.78254.335.57C2310.88275.6910.023.2.83.2.9 对一类建筑小于七层的，可根据勘察阶段、场地类别和膨胀土类型进行布孔，其钻孔间距和钻孔深度可采用本说明表3.2.81、表3.2.82和表3.2.83表中所列数值。表3.2.81 初步勘察勘探线、点间距（m） 土的类 型场地类别ABC线距点距线距点距线距点距一类75505010030507550二类7510050751503050751005080三类10012550751503050100150801004表3.2.82 初步勘察钻孔深度（m） 土的类型ABC钻孔类别控制孔一般孔控制孔一般孔控制孔一般孔钻孔深度102081010208101020810注：该表仅适用于小于七层的建筑物。表3.2.83 详细勘察勘探点的间距（m） 场地类别土的类型ABC一类121199表3.3.3 各钻孔地质情况 层号(%)18.825.7-16.3-21.4(kN/m3)18.519.8-21.8-20.9e0.7670.740-0.446-0.592p(%)20.824.2-18.7-22.0ef (%)-ef100(%)3854-70-72s(%)15.316.3-11.8-11.9e0(%)4.565.09-12.51-10.91ep50(%)-0.29-0.01-3.89-3.05xep50(%)0.660.89-4.15-3.65xs(%)1.424.32-8.31-7.61s(%)0.240.54-1.01-0.48 表3.3.4 各岩土层物理、胀缩性指标平均值 7表3.3.5 各孔膨胀土胀缩指标厚度加权平均值及胀缩等级 钻孔1孔2孔3孔4孔土层厚度(m)xep50(%)xs(%)厚度(m)xep50(%)xs(%)厚度(m)xep50(%)xs(%)厚度(m)xep50(%)xs(%)填土000001.75001.55000.50.661.420.40.661.420.950.661.421.150.661.4200.894.320.50.894.3200.894.3200.894.321001000000002.54.158.312.54.158.311.34.158.311.74.158.311000.70010010033.657.612.93.657.6133.657.612.63.657.61加权平均2.75.542.715.702.725.602.685.51膨胀土的胀缩等级强的强的强的强的地基胀缩等级IIII4 设计4.1 一般规定4.1.14.1.3 主要参照膨胀土地区建筑技术规范（GBJ112-87）有关条文制定。4.2 地基计算4.2.1 用缩限含水量、胀限含水量判断膨胀土地基是否采用只作计算膨胀变形量或收缩变形量的依据，更符合实际。4.2.2 膨胀变形量计算公式形式与膨胀土地区建筑技术规范（GBJ112-87）公式相似，不同的是膨胀土地区建筑技术规范（GBJ112-87）采用膨胀率实测值指标，而本条是采用膨胀率修正值指标。采用膨胀率修正值指标，有以下优点：1 可消除试验误差；2 便于计算机取值；3 有利寻求各指标的之间的关系。根据55组红粘土的膨胀率曲线分析，得出红粘土a、b与eo、e50的经验关系式为 （R0.933） （R=0.608）根据80组粘土、泥岩的膨胀率曲线分析得出a、b与eo、e50经验关系式为 （R=0.868） （R=0.454）8以上式中eo、e50的单位均为。4.2.3 收缩变形量的计算，至今没有一个很好的计算公式，只是在膨胀土地区建筑技术规范（GBJ112-87）公式的基础上加以改进，使计算结果更接近实际。土层的含水量变化值，本条提供两种计算方法，即直线法和曲线法。直线法：引用膨胀土地区建筑技术规范（GBJ112-87）中的计算公式进行改进，算至含水量变化幅度为0.005的深度，并增加条件限值。当含水量变化iisi时，取iisi。曲线法：是根据邓江推导公式得到的。具体导出公式如下：假设条件：a）膨胀土为各向同性；b)饱和土体。根据土的物理指标的相互关系，有， ， （4.2.3-1），此时，有 (4.2.3-2)设dxdy=1，由式（4.2.3-1）得 （4.2.3-2）由式(4.2.3-3)对微分，得 (4.2.3-3)因为 d=，含水量变化幅度随深度递减，用 dz代替dz，由式(4.2.3-3)得两边积分，得 (4.2.3-4)当z=1m时，1，得将C值代入式（4.2.3-4），得 （4.2.3-5）911wp (4.2.3-6)图4.2.3 含水量变化幅度随深度变化示意图式中gw水质量；gs颗粒质量；V土体积；d土的干密度；G土颗粒比重；Sr饱和度；Z深度；1地表下1m处土的含水量变化值；e土的孔隙比。考虑膨胀土不是均匀性的，是呈层分布的。故将式（4.2.3-6）改写为： （4.2.3-7）式中i第i层土在Zi深度处的含水量变化幅度；i第i层土的天然含水量；w土的湿度系数；pi第i层土的塑限含水量；zi计算点深度；ei第i层土的孔隙比。由式（4.2.3-7）计算值与实测值对比见本说明表4.2.3-1。10对某一深度范围（zi-1至zi）内平均含水量变化幅度与的乘积为 得： （4.2.3-8）关于湿度系数w的确定，有两种计算方法：一种是国标（GBJ112-87）方法（采用多年气象数据平均法），另一种是军标（GJB2129-1994）方法（采用最大可能蒸发量计算法）。经试算和对比，发现军标方法更接近实际。本规定的湿度系数w是采用军标方法计算得到的，计算资料引自中国物理气候图集（南京大学气象系高国栋、陆渝蓉合编，农业出版社，1981年8月）中的最大可能蒸发量（即蒸发力）图。根据上式（4.2.3-8）代入收缩变形量计算公式，计算结果与实测值对比见表4.2.3-2。含水量变化幅度计算值（曲线法）与实测值对比（）表4.2.3-1 （e0.6，s1.0）地点方法深度（m）0.51.01.52.03.04.05.0南宁轴线厂实测值7.75.98.510.05.4计算值13.710.36.75.02.71.981.09南宁伞厂实测值20.123.69.620.55.5计算值15.3811.68.746.62.91.71.3宁明某部电厂6孔实测值10.99.010.210.66.02.71.6计算值13.5410.147.195.692.281.270.71宁明某部电厂3孔实测值14.010.410.410.710.16.94.9计算值11.88.886.685.04.22.51.0（实测值引自广西综合设计院膨胀土研究小组研究成果）基础升降幅度实测值与计算值对比表4.2.3-2 （e0.6，s1.0） 工程名称基础埋深(m)实测值（mm）计算值(mm)直线法曲线法宁明某部桩基试验房2.566.8135.399.05.03752.935.7宁明某部条基试验房0.55305328204贵县某部小办公室0.564.665.759.8南宁轴线厂大同车间0.792.770.680.3南宁伞厂会议室试验房1.084.7103.383.411（实测资料引自广西综合设计院膨胀土研究小组）深标升降幅度实测值与计算值的对比(单位：mm) 表4.2.3-3 （e0.6，s1.0） 工程名称方法深标深度0.5m1.0m1.5m2.0m2.5m3.0m4.0m5.0m宁明某部电厂浅柱基试验房实测值291.2310.3300.0258.1320.8218.7163.7104.7直线法281.6260.7241.2210.1180.6152.6105.168.3曲线法229.6207.4189.3153.5124.299.663.640.7宁明某部电厂条基试验房实测值253.7268.3257.6215.6164.3149.9135.2101.0直线法37334431628424921414183曲线法234202177150122944220贵县某部小办公室实测值22.017.618.015.319.617.116.3直线法80.370.260.854.849.341.226.514.4曲线法81.470.361.656.351.944.630.817.4南宁轴线厂大筒车间实测值35.316.517.517.215.57.44.7直线法74.671.768.755.938.623.85.60曲线法84.381.378.463.444.429.49.90（实测资料引自广西综合设计院膨胀土研究小组）关于收缩变形量经验系数s取值问题：从实测资料来看，同一栋建筑物，影响膨胀土地基收缩变形的因素很多。因建筑物基础位置朝向不同，收缩变形量也不同；由于地形的影响，地表水补给排泄条件不一致，也会造成地基收缩变形量差异很大。就散水宽度和树木蒸发量对收缩的影响，我们根据广西综合设计院膨胀土研究小组（1975年7月至1984年实测资料）在宁明和南宁试验基地所得到的试验数据，经数理分析，得出下列修正系数。A类膨胀土地基建筑物计算平均收缩变形量经验系数s为：直线法： （4.2.3-9）（n=35, r=0.493）曲线法： （4.2.3-10）（n=35, r=0.485）式中L1散水宽度（m）；da大气影响深度（m）；H成年树高（m）；L2树与基础边的距离（m）。C类膨胀土地基建筑物计算平均收缩变形量经验系数s为：直线法：12 （4.2.3-11）（n=30, r=0.663）曲线法： （4.2.3-12）（n=30, r=0.614）式(4.2.3-11)和式（4.2.312）中符合同前。B类膨胀土地基缺少试验数据。从以上相关系数可以看出，收缩变形量经验系数s与散水宽度、树木基础间距关系不是很明显，只能作为建筑物平均收缩变形量计算使用。建筑物最大收缩变形量的计算，通常收缩变形量经验系数s取1.0。不透水基岩通常指坚硬且不透水岩层，如灰岩等。4.2.4 在膨胀土地区房屋开裂或多或少带有水平位移，有些膨胀土垂直胀缩变形量少，而水平收缩量非常大。在收缩变形计算中，增加水平收缩变形量计算，在房屋结构设计中应予以重视。从部分试验资料来看，B类膨胀土（红粘土）的横向线缩率H与竖向线缩率S的关系为： (4.2.4-1)C类膨胀土（冲积成因）的横向线缩率H与竖向线缩率S的关系为： (4.2.4-2)A类膨胀土的横向线缩率H与竖向线缩率S的关系不明显，变化很大，其上限值为： (4.2.4-3)下限值为： (4.2.4-4)以式(4.2.4-1)、(4.2.42)、(4.2.43)和(4.2.44)中H、S单位均为。根据水平收缩变形量的大小，可确定条形基础垫砂厚度（见本说明表4.2.4）。 表4.2.4 水平收缩变形量SH（mm/da）与垫砂厚度的关系 适用条件竖向胀缩变形量S小于等于150mm水平收缩变形量SH20406080100120垫砂厚度（cm）3034384246504.2.5 载荷试验方法是最基本而可靠的方法。对膨胀土的承载力试验应当考虑含水量增加以后，土的强度衰减问题。试验表明，土吸水愈多，膨胀量愈大，其强度降低愈大。因此，如果先浸水后做试验，必将得到较小的承载力，这显然不符合实际情况。正确的方法是，先加荷至设计压力，然后浸水，再加载，直到破坏。4.2.7 引自膨胀土地区建筑技术规范GBJ112-87中第3.2.9条。4.3 总平面设计4.3.14.3.2 对地形坡度大于14的膨胀土地区，属于不良地形，大多数有蠕动或滑坡，治理费用高，一般均应避开。对地形坡度小于14且大于5，存在滑动的可能。应按坡地地基有关规定设计。134.3.3 单体建筑布置，建筑场地要避免大挖大填。大挖大填会增加土层不均匀性对地基水分平衡的影响，增大地基胀缩变形的差异性的不稳定性。对建筑物是很不利的。例如，位于A1类膨胀土地区的宁明某部06号房，其房址为一坡腰地段。1966年建营区时出现大挖大填，胀缩性小的表土和坡积土被挖除，出露了胀缩性很强的残积土层。营房建在残积土层上。06号房南墙为挖方区，北墙为填方区，由于南北墙地基土的起始条件不相同。墙基升降变形差异也较大，经两年多的观测，挖方处测点变形幅度达112.2mm填方处测点变形幅度达57.9mm。整栋房子严重损坏，以至无法使用拆除了。4.3.6 树木的蒸腾量很大，据云南试验，一棵成年桉树的蒸腾量达457kg/d，其影响区的最大变形幅度达113mm，在园林设计时应按本规定执行。4.4 结构设计4.4.1 采用原广西膨胀土条例第53条、第54条、第55条。4.4.2 基本上采用原广西膨胀土条例第57条、第58条、第59条、第60条和第76条。圈梁的配筋可根据地基变形情况及基础设防措施决定，上、下可用314316。4.4.3 采用原广西膨胀土条例第64条。非基础的地下室底板面积往往较大，如垫砂费用较高，故宜架空。4.5 地基基础设计4.5.1 第2款中“坡地上的基础底不应垫砂”，主要考虑垫砂后基底含水量增加，不利边坡的稳定性。4.5.2根据多年使用，原广西膨胀土条例表11使用良好，但出现部分膨胀土地基处理费用过大，原表11中架空承台的做法与国家标准建筑地基基础设计规范（GB 50007-2002）和建筑抗震设计规范（GB 50011-2001）中关于承台周围回填土要求不符，须对此表进行修订。查阅有关工程实例，并参照广西膨胀土研究报告（广西壮族自治区城乡建设委员会综合设计院1984年12月）中表6-8修改得到规程中表4.5.2-1、表4.5.2-2。在桩基设计的最小桩长计算中，应取桩锚固在相对稳定层内计算长度la的大值。关于进行桩胀切力浸水试验要求，浸水深度与试桩长度应取大气影响急剧层的深度dr，桩端脱空100mm。关于