6.1.1 当地基的湿陷变形、压缩变形或承载力不能满足设计要求时,应针对不同土质条件和建筑物的类别,在地基压缩层内或湿陷性黄土层内采取处理措施,各类建筑的地基处理应符合下列要求:
1 甲类建筑应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,或将基础设置在非湿性黄土层上;
2 乙、丙类建筑应消除地基的部分湿陷量。
6.1.2 湿陷性黄土地基的平面处理范围,应符合下列规定:
1 当为局部处理时,其处理范围应大于基础底面的面积。在非自重湿陷性黄土场地,每边应超出基础底面宽度的1/4,并不应小于0.50m;在自重湿陷性黄土场地,每边应超出基础底面宽度的3/4,并不应小于1m。
2 当为整片处理时,其处理范围应大于建筑物底层平面的面积,超出建筑物外墙基础外缘的宽度,每边不宜小于处理土层厚度的1/2,并不应小于2m。
6.1.3 甲类建筑消除地基全部湿陷量的处理厚度,应符合下列要求:
1 在非自重湿陷性黄土场地,应将基础底面以下附加压力与上覆土的饱和自重压力之和大于湿陷起始压力的所有土层进行处理,或处理至地基压缩层的深度止。
2 在自重湿陷性黄土场地,应处理基础底面以下的全部湿陷性黄土层。
6.1.4 乙类建筑消除地基部分湿陷量的最小处理厚度,应符合下列要求:
1 在非自重湿陷性黄土场地,不应小于地基压缩层深度的2/3,且下部未处理湿陷性黄土层的湿陷起始压力值不应小于100kPa。
2 在自重湿陷性黄土场地,不应小于湿陷性土层深度的2/3,且下部未处理湿陷性黄土层的剩余湿陷量不应大于150mm。
3 如基础宽度大或湿陷性黄土层厚度大,处理地基压缩层深度的2/3或全部湿陷性黄土层深度的2/3确有困难时,在建筑物范围内应采用整片处理。其处理厚度:在非自重湿陷性黄土场地不应小于4m,且下部未处理湿陷性黄土层的湿陷起始压力值不宜小于100kPa;在自重湿陷性黄土场地不应小于6m,且下部未处理湿陷性黄土层的剩余湿陷量不宜大于150mm。
6.1.5 丙类建筑消除地基部分湿陷量的最小处理厚度,应符合下列要求:
1 当地基湿陷等级为Ⅰ级时:对单层建筑可不处理地基;对多层建筑,地基处理厚度不应小于1m,且下部未处理湿陷性黄土层的湿陷起始压力值不宜小于100kPa。
2 当地基湿陷等级为Ⅱ级时:在非自重湿陷性黄土场地,对单层建筑,地基处理厚度不应小于1m,且下部未处理湿陷性黄土层的湿陷起始压力值不宜小于80kPa;对多层建筑,地基处理厚度不宜小于2m,且下部未处理湿陷性黄土层的湿陷起始压力值不宜小于100kPa;在自重湿陷性黄土场地,地基处理厚度不应小于2.50m,且下部未处理湿陷性黄土层的剩余湿陷量,不应大于200mm。
3 当地基湿陷等级为Ⅲ级或Ⅳ级时,对多层建筑宜采用整片处理,地基处理厚度分别不应小于3m或4m,且下部未处理湿陷性黄土层的剩余湿陷量,单层及多层建筑均不应大于200mm。
6.1.6 地基压缩层的深度:对条形基础,可取其宽度的3倍;对独立基础,可取其宽度的2倍。如小于5m,可取5m,也可按下式估算:
在z深度处以下,如有高压缩性土,可计算至pz=0.10pcz深度处止。
对筏形和宽度大于10m的基础,可取其基础宽度的0.80~1.20倍,基础宽度大者取小值,反之取大值。
6.1.7 地基处理后的承载力,应在现场采用静载荷试验结果或结合当地建筑经验确定,其下卧层顶面的承载力特征值,应满足下式要求:
6.1.8 经处理后的地基,下卧层顶面的附加压力pz,对条形基础和矩形基础,可分别按下式计算:
6.1.9 当按处理后的地基承载力确定基础底面积及埋深时,应根据现场原位测试确定的承载力特征值进行修正,但基础宽度的地基承载力修正系数宜取零,基础埋深的地基承载力修正系数宜取1。
6.1.10 选择地基处理方法,应根据建筑物的类别和湿陷性黄土的特性,并考虑施工设备、施工进度、材料来源和当地环境等因素,经技术经济综合分析比较后确定。湿陷性黄土地基常用的处理方法,可按表6.1.10选择其中一种或多种相结合的最佳处理方法。
表6.1.10 湿陷性黄土地基常用的处理方法
6.1.11 在雨期、冬期选择垫层法、强夯法和挤密法等处理地基时,施工期间应采取防雨和防冻措施,防止填料(土或灰土)受雨水淋湿或冻洁,并应防止地面水流入已处理和未处理的基坑或基槽内。
选择垫层法和挤密法处理湿陷性黄土地基,不得使用盐渍土、膨胀土、冻土、有机质等不良土料和粗颗粒的透水性(如砂、石)材料作填料。
6.1.12 地基处理前,除应做好场地平整、道路畅通和接通水、电外,还应清除场地内影响地基处理施工的地上和地下管线及其他障碍物。
6.1.13 在地基处理施工进程中,应对地基处理的施工质量进行监理,地基处理施工结束后,应按有关现行国家标准进行工程质量检验和验收。
6.1.14 采用垫层、强夯和挤密等方法处理地基的承载力特征值,应按本规范附录J的静载荷试验要点,在现场通过试验测定结果确定。
试验点的数量,应根据建筑物类别和地基处理面积确定。但单独建筑物或在同一土层参加统计的试验点,不宜少于3点。
条文说明
6.1 一般规定
6.1.1 当地基的变形(湿陷、压缩)或承载力不能满足设计要求时,直接在天然土层上进行建筑或仅采取防水措施和结构措施,往往不能保证建筑物的安全与正常使用,因此本条规定应针对不同土质条件和建筑物的类别,在地基压缩层内或湿陷性黄土层内采取处理措施,以改善土的物理力学性质,使土的压缩性降低、承载力提高、湿陷性消除。
湿陷变形是当地基的压缩变形还未稳定或稳定后,建筑物的荷载不改变,而是由于地基受水浸湿引起的附加变形(即湿陷)。此附加变形经常是局部和突然发生的,而且很不均匀,尤其是地基受水浸湿初期,一昼夜内往往可产生150~250mm的湿陷量,因而上部结构很难适应和抵抗量大、速率快及不均匀的地基变形,故对建筑物的破坏性大,危害性严重。
湿陷性黄土地基处理的主要目的:一是消除其全部湿陷量,使处理后的地基变为非湿陷性黄土地基,或采用桩基础穿透全部湿陷性黄土层,使上部荷载通过桩基础传递至压缩性低或较低的非湿陷性黄土(岩)层上,防止地基产生湿陷,当湿陷性黄土层厚度较薄时,也可直接将基础设置在非湿陷性黄土(岩)层上;二是消除地基的部分湿陷量,控制下部未处理湿陷性黄土层的剩余湿陷量或湿陷起始压力值符合本规范的规定数值。
鉴于甲类建筑的重要性、地基受水浸湿的可能性和使用上对不均匀沉降的严格限制等与乙、丙类建筑有所不同,地基一旦发生湿陷,后果很严重,在政治、经济等方面将会造成不良影响或重大损失,为此,不允许甲类建筑出现任何破坏性的变形,也不允许因地基变形影响建筑物正常使用,故对其处理从严,要求消除地基的全部湿陷量。
乙、丙类建筑涉及面广,地基处理过严,建设投资将明显增加,因此规定消除地基的部分湿陷量,然后根据地基处理的程度及下部未处理湿陷性黄土层的剩余湿陷量或湿陷起始压力值的大小,采取相应的防水措施和结构措施,以弥补地基处理的不足,防止建筑物产生有害变形,确保建筑物的整体稳定性和主体结构的安全。地基一旦浸水湿陷,非承重部位出现裂缝,修复容易,且不影响安全使用。
6.1.2 湿陷性黄土地基的处理,在平面上可分为局部处理与整片处理两种。
“BGJ 20—66”、“TJ 25—78”和“GBJ 25—90”等规范,对局部处理和整片处理的平面范围,在有关处理方法,如土(或灰土)垫层法、重夯法、强夯法和土(或灰土)挤密桩法等的条文中都有具体规定。
局部处理一般按应力扩散角(即B=b+2Ztanθ)确定,每边超出基础的宽度,相当于处理土层厚度的1/3,且不小于400mm,但未按场地湿陷类型不同区别对待;整片处理每边超出建筑物外墙基础外缘的宽度,不小于处理土层厚度的1/2,且不小于2m。考虑在同一规范中,对相同性质的问题,在不同的地基处理方法中分别规定,显得分散和重复。为此本次修订将其统一放在地基处理第1节“一般规定”中的6.1.2条进行规定。
对局部处理的平面尺寸,根据场地湿陷类型的不同作了相应调整,增大了自重湿陷性黄土场地局部处理的宽度。局部处理是将大于基础底面下一定范围内的湿陷性黄土层进行处理,通过处理消除拟处理土层的湿陷性,改善地基应力扩散,增强地基的稳定性,防止地基受水浸湿产生侧向挤出,由于局部处理的平面范围较小,地沟和管道等漏水,仍可自其侧向渗入下部未处理的湿陷性黄土层引起湿陷,故采取局部处理措施,不考虑防水、隔水作用。
整片处理是将大于建(构)筑物底层平面范围内的湿陷性黄土层进行处理,通过整片处理消除拟处理土层的湿陷性,减小拟处理土层的渗透性,增强整片处理土层的防水作用,防止大气降水、生产及生活用水,从上向下或侧向渗入下部未处理的湿陷性黄土层引起湿陷。
6.1.3 试验研究成果表明,在非自重湿陷性黄土场地,仅在上覆土的自重压力下受水浸湿,往往不产生自重湿陷或自重湿陷量的实测值小于70mm,在附加压力与上覆土的饱和自重压力共同作用下,建筑物地基受水浸湿后的变形范围,通常发生在基础底面下地基的压缩层内,压缩层深度下限以下的湿陷性黄土层,由于附加应力很小,地基即使充分受水浸湿,也不产生湿陷变形,故对非自重湿陷性黄土地基,消除其全部湿陷量的处理厚度,规定为基础底面以下附加压力与上覆土的饱和自重压力之和大于或等于湿陷起始压力的全部湿陷性黄土层,或按地基压缩层的深度确定,处理至附加压力等于土自重压力20%(即pz=0.20pcz)的土层深度止。
在自重湿陷性黄土场地,建筑物地基充分浸水时,基底下的全部湿陷性黄土层产生湿陷,处理基础底面下部分湿陷性黄土层只能减小地基的湿陷量,欲消除地基的全部湿陷量,应处理基础底面以下的全部湿陷性黄土层。
6.1.4 根据湿陷性黄土地基充分受水浸湿后的湿陷变形范围,消除地基部分湿陷量应主要处理基础底面以下湿陷性大(δs≥0.07、δzs≥0.05)及湿陷性较大(δs≥0.05、δzs≥0.03)的土层,因为贴近基底下的上述土层,附加应力大,并容易受管道和地沟等漏水引起湿陷,故对建筑物的危害性大。
大量工程实践表明,消除建筑物地基部分湿陷量的处理厚度太小时,一是地基处理后下部未处理湿陷性黄土层的剩余湿陷量大;二是防水效果不理想,难以做到阻止生产、生活用水以及大气降水,自上向下渗入下部未处理的湿陷性黄土层,潜在的危害性未全部消除,因而不能保证建筑物地基不发生湿陷事故。
乙类建筑包括高度为24~60m的建筑,其重要性仅次于甲类建筑,基础之间的沉降差亦不宜过大,避免建筑物产生不允许的倾斜或裂缝。
建筑物调查资料表明,地基处理后,当下部未处理湿陷性黄土层的剩余湿陷量大于220mm时,建筑物在使用期间地基受水浸湿,可产生严重及较严重的裂缝;当下部未处理湿陷性黄土层的剩余湿陷量大于130mm小于或等于220mm时,建筑物在使用期间地基受水浸湿,可产生轻微或较轻微的裂缝。
考虑地基处理后,特别是整片处理的土层,具有较好的防水、隔水作用,可保护下部未处理的湿陷性黄土层不受水或少受水浸湿,其剩余湿陷量则有可能不产生或不充分产生。
基于上述原因,本条对乙类建筑规定消除地基部分湿陷量的最小处理厚度,在非自重湿陷性黄土场地,不应小于地基压缩层深度的2/3,并控制下部未处理湿陷性黄土层的湿陷起始压力值不应小于100kPa;在自重湿陷性黄土场地,不应小于全部湿陷性黄土层深度的2/3,并控制下部未处理湿陷性黄土层的剩余湿陷量不应大于150mm。
对基础宽度大或湿陷性黄土层厚度大的地基,处理地基压缩层深度的2/3或处理全部湿陷性黄土层深度的2/3确有困难时,本条规定在建筑物范围内应采用整片处理。
6.1.5 丙类建筑包括多层办公楼、住宅楼和理化试验室等,建筑物的内外一般装有上、下水管道和供热管道,使用期间建筑物内局部范围内存在漏水的可能性,其地基处理的好坏,直接关系着城乡用户的财产和安全。
考虑在非自重湿陷性黄土场地,Ⅰ级湿陷性黄土地基,湿陷性轻微,湿陷起始压力值较大。单层建筑荷载较轻,基底压力较小,为发挥湿陷起始压力的作用,地基可不处理;而多层建筑的基底压力一般大于湿陷起始压力值,地基不处理,湿陷难以避免。为此本条规定,对多层丙类建筑,地基处理厚度不应小于1m,且下部未处理湿陷性黄土层的湿陷起始压力值不宜小于100kPa。
在非自重湿陷性黄土场地和自重湿陷性黄土场地都存在Ⅱ级湿陷性黄土地基,其自重湿陷量的计算值:前者不大于70mm,后者大于70mm,不大于300mm。地基浸水时,二者具有中等湿陷性。本条规定:在非自重湿陷性黄土场地,单层建筑的地基处理厚度不应小于1m,且下部未处理湿陷性黄土层的湿陷起始压力值不宜小于80kPa;多层建筑的地基处理厚度不应小于2m,且下部未处理湿陷性黄土层的湿陷起始压力值不宜小于100kPa。在自重湿陷性黄土场地湿陷起始压力值小,无使用意义,因此,不论单层或多层建筑,其地基处理厚度均不宜小于2.50m,且下部未处理湿陷性黄土层的剩余湿陷量不应大于200mm。
地基湿陷等级为Ⅲ级或Ⅳ级,均为自重湿陷性黄土场地,湿陷性黄土层厚度较大,湿陷性分别属于严重和很严重,地基受水浸湿,湿陷性敏感,湿陷速度快,湿陷量大。本条规定,对多层建筑宜采用整片处理,其目的是通过整片处理既可消除拟处理土层的湿陷性,又可减小拟处理土层的渗透性,增强整片处理土层的防水、隔水作用,以保护下部未处理的湿陷性黄土层难以受水浸湿,使其剩余湿陷量不产生或不全部产生,确保建筑物安全正常使用。
6.1.6 试验研究资料表明,在非自重湿陷性黄土场地,湿陷性黄土地基在附加压力和上覆土的饱和自重压力下的湿陷变形范围主要是在压缩层深度内。本条规定的地基压缩层深度:对条形基础,可取其宽度的3倍,对独立基础,可取其宽度的2倍。也可按附加压力等于土自重压力20%的深度处确定。
压缩层深度除可用于确定非自重湿陷性黄土地基湿陷量的计算深度和地基的处理厚度外,并可用于确定非自重湿陷性黄土场地上的勘探点深度。
6.1.7~6.1.9 在现场采用静载荷试验检验地基处理后的承载力比较准确可靠,但试验工作量较大,宜采取抽样检验。此外,静载荷试验的压板面积较小,地基处理厚度大时,如不分层进行检验,试验结果只能反映上部土层的情况,同时由于消除部分湿陷量的地基,下部未处理的湿陷性黄土层浸水时仍有可能产生湿陷。而地基湿陷是在水和压力的共同作用下产生的,基底压力大,对减小湿陷不利,故处理后的地基承载力不宜用得过大。
6.1.10 湿陷性黄土的干密度小,含水量较低,属于欠压密的非饱和土,其可压(或夯)实和可挤密的效果好,采取地基处理措施应根据湿陷性黄土的特点和工程要求,确定地基处理的厚度及平面尺寸。地基通过处理可改善土的物理力学性质,使拟处理土层的干密度增大、渗透性减小、压缩性降低、承载力提高、湿陷性消除。为此,本条规定了几种常用的成孔挤密或夯实挤密的地基处理方法及其适用范围。
6.1.11 雨期、冬期选择土(或灰土)垫层法、强夯法或挤密法处理湿陷性黄土地基,不利因素较多,尤其垫层法,挖、填土方量大,施工期长,基坑和填料(土及灰土)容易受雨水浸湿或冻结,施工质量不易保证。施工期间应合理安排地基处理的施工程序,加快施工进度,缩短地基处理及基坑(槽)的暴露时间。对面积大的场地,可分段进行处理,采取防雨措施确有困难时,应做好场地周围排水,防止地面水流人已处理和未处理的场地(或基坑)内。在雨天和负温度下,并应防止土料、灰土和土源受雨水浸泡或冻结,施工中土呈软塑状态或出现“橡皮土”时,说明土的含水量偏大,应采取措施减小其含水量,将“橡皮土”处理后方可继续施工。
6.1.12 条文内对做好场地平整、修通道路和接通水、电等工作进行了规定。上述工作是为完成地基处理施工必须具备的条件,以确保机械设备和材料进入现场。
6.1.13 目前从事地基处理施工的队伍较多、较杂,技术素质高低不一。为确保地基处理的质量,在地基处理施工进程中,应有专人或专门机构进行监理,地基处理施工结束后,应对其质量进行检验和验收。
6.1.14 土(或灰土)垫层、强夯和挤密等方法处理地基的承载力,在现场采用静载荷试验进行检验比较准确可靠。为了统一试验方法和试验要求,在本规范附录J中增加静载荷试验要点,将有章可循。