中华人民共和国国家标准
岩溶地区建筑地基基础技术规范
Technical code for building foundation in Karst area
GBXXX-20XX
(征求意见稿)
发布部门:中华人民共和国住房和城乡建设部
中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局
批准部门:中华人民共和国住房和城乡建设部
发布日期:201X-XX-XX
实施日期:201X-XX-XX
前言
根据住房和城乡建设部《关于印发<2010年工程建设标准规范制订、修订计划>的通知》(建标[2010] 43号)的要求,规范编制组经广泛调查研究,认真总结实践经验,参考有关国际标准和国外先进标准,并在广泛征求意见的基础上,制定本规范。
本规范的主要技术内容是:1 总则;2 术语和符号;3 基本规定;4 勘察与评介;5地基计算和基础设计;6 地基处理。
本规范中以黑体字标志的条文为强制性条文,必须严格执行。本规范由住房和城乡建设部负责管理和对强制性条文的解释,由华东交通大学负责具体技术内容的解释。执行过程中如有意见或建议,请寄送华东交通大学(地址:江西省南昌市双港东大街808号华东交通大学土木建筑学院,邮编:330013)。
本规范主编单位:
本规范参编单位:
本规范主要起草人员:
本规范主要审查人员:
1 总则
1.0.1 为了在岩溶地区地基基础设计与施工中贯彻执行国家的技术经济政策,做到安全适用、技术先进、经济合理、确保质量、保护环境,制定本规范。
1.0.2 本规范适用于岩溶地区建筑工程的勘察和地基基础的设计、施工与检测。
1.0.3 岩溶地区建筑地基基础设计与施工,应进行岩土工程勘察和评价,综合考虑工程结构类型、材料与施工条件等因素,因地制宜,精心设计,精心施工。
1.0.4 岩溶地区建筑工程的勘察和地基基础的设计、施工与检测,除应符合本规范的规定外,尚应符合国家现行有关标准的规定。
2 术语和符号
2.1 术语
2.1.1 岩溶 Karst
可溶性岩层被水长期溶蚀而形成的各种地质现象和形态。又称喀斯特。
2.1.2 岩体结构面 rock discontinuity structural plane
岩体内开裂和易开裂的面。如层面、节理、断层、片理等,又称不连续构造面。
2.1.3 土岩组合地基 soil-rock composite subgrade
在建筑地基主要受力层范围内,有下伏基岩表面坡度较大的地基;石芽密布并有出露的地基;大块孤石或个别石芽出露的地基。
2.1.4 红黏土地基 red clay subgrade
地基主要受力层由碳酸盐岩系出露的岩石经红土化作用形成的颜色为棕红、褐黄色的高塑性黏土组成的地基。
2.1.5 岩溶地基 Karst subgrade
岩体中存在溶洞、溶蚀裂隙,或岩体表面在石芽、溶沟(槽)、溶蚀漏斗,或覆盖层中存在可溶岩类残积土(包括经搬运沉积次生的沉积土、冲积土)、伴生土洞等不良地质现象的地基。
2.1.6 石芽地基 clint subgrade
由溶沟(槽)间突起的石芽与红黏土在水平方向上交替分布组成的地基。
2.1.7 溶洞地基 cave subgrade
岩体中存在溶洞的岩石地基。
2.1.8 溶蚀(裂隙、漏斗)地基 dissolution(fractures, funnel)subgrade
基础持力层为溶蚀(裂隙、漏斗)岩石的地基。
2.1.9 发泡倍率 foaming ratio
泡沫与产生该泡沫的发泡剂原液的体积比。
2 术语和符号
2.1 术语
2.1.1 岩溶 Karst
可溶性岩层被水长期溶蚀而形成的各种地质现象和形态。又称喀斯特。
2.1.2 岩体结构面 rock discontinuity structural plane
岩体内开裂和易开裂的面。如层面、节理、断层、片理等,又称不连续构造面。
2.1.3 土岩组合地基 soil-rock composite subgrade
在建筑地基主要受力层范围内,有下伏基岩表面坡度较大的地基;石芽密布并有出露的地基;大块孤石或个别石芽出露的地基。
2.1.4 红黏土地基 red clay subgrade
地基主要受力层由碳酸盐岩系出露的岩石经红土化作用形成的颜色为棕红、褐黄色的高塑性黏土组成的地基。
2.1.5 岩溶地基 Karst subgrade
岩体中存在溶洞、溶蚀裂隙,或岩体表面在石芽、溶沟(槽)、溶蚀漏斗,或覆盖层中存在可溶岩类残积土(包括经搬运沉积次生的沉积土、冲积土)、伴生土洞等不良地质现象的地基。
2.1.6 石芽地基 clint subgrade
由溶沟(槽)间突起的石芽与红黏土在水平方向上交替分布组成的地基。
2.1.7 溶洞地基 cave subgrade
岩体中存在溶洞的岩石地基。
2.1.8 溶蚀(裂隙、漏斗)地基 dissolution(fractures, funnel)subgrade
基础持力层为溶蚀(裂隙、漏斗)岩石的地基。
2.1.9 发泡倍率 foaming ratio
泡沫与产生该泡沫的发泡剂原液的体积比。
2.2 符号
2.2.1 作用及作用效应
G——恒载;
F——基础顶面竖向力;
Ea——主动土压力;
M——作用于基础底面的力矩或界面的弯矩;
p——基础底面处平均压力;
po——基础底面处平均附加压力;
Qk——相应于荷载效应标准组合时,桩基中单桩所受竖向力;
2.2.2 材料性能和抗力
ƒa——修正后的地基承载力特征值;
ƒak——地基承载力特征值;
ƒrk——岩石饱和单轴抗压强度标准值;
qpa——桩端土的承载力特征值;
qsa——桩周土的摩擦力特征值;
Ra——单桩竖向承载力特征值;
γ——土的重力密度,简称土的重度;
ν——泊松比;
φ——内摩擦角;
c——黏聚力;
Es——土的压缩模量;
e——孔隙比;
w——土的含水量;
wL——液限;
wp——塑限;
2.2.3 几何参数
A——基础地面面积;
b——基础底面宽度(最小边长);或力矩作用方向的基础底面边长;
d——基础埋置深度,桩身直径;
Ho——基础高度;
Hf——自基础底面算起的建筑物高度;
Hg——自室外地面算起的建筑物高度;
L——房屋长度或沉降缝分隔的单元长度;
l——基础底面长度;
u——周长长度;
zn——地基沉降计算深度;
s——沉降量;
zo——标准冻深;
2.2.4 设计参数和计算系数
α——压缩系数;
α——平均附加应力系数;
β——边坡对水平面的坡角;
δ——填土与挡土墙墙背之间的摩擦角;
δr——填土与稳定岩石坡面之间的摩擦角;
θ——地基的压力扩散角;
μ——土与挡土墙基底之间的摩擦系数;
ηb——基础宽度的承载力修正系数;
ηd——基础埋深的承载力修正系数;
Ψs——沉降计算经验系数。
3 基本规定
3.0.1 岩溶地区地基基础的设计等级应按现行国家标准《建筑地基基础设计规范》GB 50007确定。
3.0.2 岩溶地区的勘察应查明建设场地岩溶的发育程度和分布规律、地基岩土的工程特性和地下水埋藏条件,并应对场地及地基作出综合评价。
3.0.3 岩溶发育程度的划分应符合表3.0.3的规定。
表3.0.3 岩溶发育程度
等 级 | 岩溶场地条件 |
岩溶强发育 | 地表有较多岩溶塌陷、漏斗、洼地、泉眼 |
岩溶中等发育 | 介于强发育和微发育之间 |
岩溶微发育 | 地表无岩溶塌陷、漏斗 |
3.0.4 岩溶地区的地基根据地层组成状况可分为土质地基、土岩组合地基、岩石地基和岩溶地基:
1 土质地基可分为红黏土地基、软土地基、填土地基和混合土地基;
2 土岩组合地基可分为半岩半土、多岩少土、多土少岩、上岩下土等土岩组合地基;
3 岩溶地基根据埋藏条件可分为裸露型、浅覆盖型、深覆盖型和埋藏型等地基;根据岩溶发育特征可分为溶洞地基、溶沟(槽)地基、溶蚀(裂隙、漏斗)地基、石芽地基、土洞地基。
3.0.5 地基基础设计等级为甲、乙级的建筑物宜避开岩溶强发育的地段。存在下列情况之一、且未经处理的场地,不应作为建筑物地基:
1 浅层溶洞成群分布,洞径大,洞体不稳定的地段;
2 溶沟(槽)、溶蚀(裂隙、漏斗)、石芽等强发育,其中充填物为软弱土体的地段;
3 覆盖型溶洞、土洞以及塌陷等岩溶强发育的地段;
4 岩溶水排泄不畅,可能造成场地暂时淹没的地段;
5 覆盖型导水构造破碎带或断层交汇的地段;
6 覆盖型岩溶中等发育且存在层流、越流潜蚀形成土洞条件的地段。
3.0.6 岩溶地区地基基础设计应符合现行国家标准《建筑地基基础设计规范》GB 50007有关规定,地基基础设计等级为甲、乙级的建筑物尚应进行地基稳定性分析;当满足地基稳定性和变形要求时,基础宜浅埋。
3.0.7 稳定溶洞的完整顶板经强度验算满足要求后可作为持力层。
3.0.8 地基基础设计时,所采用的作用效应与相应的抗力限值应符合下列规定:
1 按地基承载力确定基础底面积及埋深或按单桩承载力确定桩数时,传至基础或承台底面上的作用效应应按正常使用极限状态下作用的标准组合。相应的抗力应采用地基承载力特征值或单桩承载力特征值;
2 计算地基变形时,传至基础底面上的作用效应应按正常使用极限状态下作用的准永久组合,不应计入风荷载和地震作用。相应的限值应为地基变形允许值;
3 计算挡土墙、地基或滑坡稳定以及基础抗浮稳定时,作用效应应按承载能力极限状态下作用的基本组合,但其分项系数均为1.0;
4 在确定基础或桩基承台高度、支挡结构截面、计算基础或支挡结构内力、确定配筋和验算材料强度时,上部结构传来的作用效应和相应的基底反力、挡土墙土压力以及滑坡推力,应按承载能力极限状态下作用的基本组合,采用相应的分项系数。当需要验算基础裂缝宽度时,应按正常使用极限状态作用的标准组合;
5 基础设计安全等级、结构设计使用年限、结构重要性系数应按有关规范的规定采用,但结构重要性系数(γ0)不应小于1.0。
3.0.9 岩溶地区地基基础的勘察、设计应符合国家现行有关抗震标准的规定。
4 勘察与评价
4.1 一般规定
4.1.1 岩土工程勘察应根据工程重要性、场地和地基复杂程度按下列标准划分等级:
1 甲级 在工程重要性、场地复杂程度和地基复杂程度等级中,有一项为一级;
2 乙级 除甲级和丙级以外均为乙级;
3 丙级 在工程重要性、场地复杂程度和地基复杂程度等级均为丙级。
4.1.2 岩溶地区的岩土工程勘察应综合运用工程地质测绘和调查、钻探、物探、现场试验等勘察和测试方法,查明下列内容:
1 拟建场地的地形地貌、地质构造、地层岩性与时代成因;
2 岩溶发育的特征及主要控制因素;类型、发育程度、形态、大小、分布、充填情况,分析岩溶发育的主要控制因素和成因;
3 岩面起伏、形态,岩溶顶板和覆盖层厚度、性质;
4 地下水类型,赋存条件,动态特征,水位变化,补给、迳流、排泄条件,地表水与地下水、覆盖层与岩层之间的水力联系;
5 溶洞、土洞和塌陷的成因及其发展趋势;
6 溶沟(槽)地基、溶蚀漏斗地基、石芽地基、溶洞(隙)地基、土洞岩溶地区地基的治理经验。
4.1.3 岩溶地区的地基可分为红黏土地基、土岩组合地基、岩溶地基和岩石地基。红黏土的状态、结构、复浸水特性和均匀性分类应符合本规范附录A的规定,石芽地基根据空间产状分类并应符合附录A的规定。
4.1.4 有土洞分布的场地,应分析土洞成因,预测发展趋势,评价土洞对场地稳定性的影响。
4.1.5 对岩溶中等发育和强烈发育的浅覆盖型岩溶地基,当基岩面上部存在软弱土、混合土和易产生潜蚀土层时,应评价地下水的渗流与土洞塌陷的形成发育关系,分析评价地基土的稳定性;对稳定性不良地段,应提出工程治理措施。
4.1.6 岩溶地区勘察报告除应符合国家现行有关标准的规定外,应重点评价下列内容:
1 拟建场地岩溶地下水的赋存、动态、补给、迳流、排泄条件,地表水、覆盖层地下水与岩溶地下水之间的水力联系;
2 岩溶发育的成因类型、发育程度、形态和分布特征;溶洞充填程度与充填物;覆盖层厚度、性质;
3 溶洞(隙)、溶沟(槽)、溶蚀漏斗、石芽、土洞、岩面形态、岩溶顶板和覆盖层等岩溶地基的稳定性评价;
4 溶洞、土洞和塌陷的成因及其发展趋势分析;
5 溶洞(隙)地基、溶沟(槽)地基、溶蚀漏斗地基、石芽地基、土洞地基的处理措施和基础方案的建议,降水排水截渗方案的建议,基坑开挖与支护方案的建议等;
6 岩溶治理设计所需岩土参数,建筑地基基础、地下水等监测要求的建议。
4 勘察与评价
4.1 一般规定
4.1.1 岩土工程勘察应根据工程重要性、场地和地基复杂程度按下列标准划分等级:
1 甲级 在工程重要性、场地复杂程度和地基复杂程度等级中,有一项为一级;
2 乙级 除甲级和丙级以外均为乙级;
3 丙级 在工程重要性、场地复杂程度和地基复杂程度等级均为丙级。
4.1.2 岩溶地区的岩土工程勘察应综合运用工程地质测绘和调查、钻探、物探、现场试验等勘察和测试方法,查明下列内容:
1 拟建场地的地形地貌、地质构造、地层岩性与时代成因;
2 岩溶发育的特征及主要控制因素;类型、发育程度、形态、大小、分布、充填情况,分析岩溶发育的主要控制因素和成因;
3 岩面起伏、形态,岩溶顶板和覆盖层厚度、性质;
4 地下水类型,赋存条件,动态特征,水位变化,补给、迳流、排泄条件,地表水与地下水、覆盖层与岩层之间的水力联系;
5 溶洞、土洞和塌陷的成因及其发展趋势;
6 溶沟(槽)地基、溶蚀漏斗地基、石芽地基、溶洞(隙)地基、土洞岩溶地区地基的治理经验。
4.1.3 岩溶地区的地基可分为红黏土地基、土岩组合地基、岩溶地基和岩石地基。红黏土的状态、结构、复浸水特性和均匀性分类应符合本规范附录A的规定,石芽地基根据空间产状分类并应符合附录A的规定。
4.1.4 有土洞分布的场地,应分析土洞成因,预测发展趋势,评价土洞对场地稳定性的影响。
4.1.5 对岩溶中等发育和强烈发育的浅覆盖型岩溶地基,当基岩面上部存在软弱土、混合土和易产生潜蚀土层时,应评价地下水的渗流与土洞塌陷的形成发育关系,分析评价地基土的稳定性;对稳定性不良地段,应提出工程治理措施。
4.1.6 岩溶地区勘察报告除应符合国家现行有关标准的规定外,应重点评价下列内容:
1 拟建场地岩溶地下水的赋存、动态、补给、迳流、排泄条件,地表水、覆盖层地下水与岩溶地下水之间的水力联系;
2 岩溶发育的成因类型、发育程度、形态和分布特征;溶洞充填程度与充填物;覆盖层厚度、性质;
3 溶洞(隙)、溶沟(槽)、溶蚀漏斗、石芽、土洞、岩面形态、岩溶顶板和覆盖层等岩溶地基的稳定性评价;
4 溶洞、土洞和塌陷的成因及其发展趋势分析;
5 溶洞(隙)地基、溶沟(槽)地基、溶蚀漏斗地基、石芽地基、土洞地基的处理措施和基础方案的建议,降水排水截渗方案的建议,基坑开挖与支护方案的建议等;
6 岩溶治理设计所需岩土参数,建筑地基基础、地下水等监测要求的建议。
4.2 红黏土地基勘察与评价
4.2.1 红黏土的工程地质测绘和勘察应包括下列内容:
1 不同地貌单元红黏土的分布、厚度、组成、土性质等特征及其差异;
2 下伏基岩岩性、岩溶发育特征及其与红黏土的性质、厚度变化的关系;
3 地裂缝分布、发育特征及其成因、土体结构特征、土体中裂隙的密度、深度、延展方向及其发展规律;
4 地表水及地下水的分布、动态变化;
5 红黏土状态竖向分带,并确定大气影响急剧层深度;
6 既有工程经验。
4.2.2 红黏土的勘探孔应沿建(构)筑物轴线布置,各勘察阶段勘探孔的间距和勘探孔的深度应符合下列规定:
1 初步勘察勘探孔间距宜取30m~50m,其中控制性勘探孔宜为勘探孔总数的1/5~1/3,且每个地貌单元均应有控制性勘探孔;对均匀地基,勘探孔的深度可按表4.2.2确定;对不均匀地基,勘探孔应深入稳定分布的岩层;
表4.2.2 初步勘察勘探孔深度(m)
勘察等级 | 一般性勘探孔 | 控制性勘探孔 |
甲级 | ≥15 | ≥30 |
乙级 | 10~15 | 15~30 |
丙级 | 6~10 | 10~20 |
2 对均匀地基详细勘察勘探孔的间距宜取12m~24m,对不均匀地基宜取6m~12m,独立基础宜按一柱一孔布置,勘探孔施工顺序宜先疏后密,先鉴别土性后取土试样;
3 详细勘察的勘探孔深度应大于红黏土地基主要受力层的深度,对于条形基础不应小于基础底面宽度的3倍,对于单独柱基不应小于基础底面宽度的1.5倍,且不应小于5m;
4 对高层建筑和需作变形计算的地基,详细勘察控制性勘探孔不应少于勘探孔总数的1/3;控制性勘探孔的深度应大于地基变形计算深度;
5 当基础底面下红黏土层厚度小于地基变形计算深度时,详细勘察的一般性勘探孔进入基岩的深度不应小于0.5 m;控制性勘探孔进入基岩的深度不应小于3m;
6 在浅层岩溶发育地区的红黏土中分布有土洞、软弱土时,应采用物探方法初步查明土洞的成因、形态、规模和下伏基岩岩溶发育状况,并应采用加密、加深勘探孔的方法验证确定,勘探孔应进入土洞或溶洞洞底完整土(岩)层不小于3m。
4.2.3 初步勘察取土试样和进行原位测试的勘探孔宜为勘探孔总数的1/4~1/2,采取土试样和进行原位测试的数量均不应少于6个(组);详细勘察取土试样和进行原位测试勘探孔不应小于全部勘探孔的1/2,且每栋主要建筑物不应小于3个;钻探取土试样孔的数量不应少于勘探孔总数的1/3;采取土试样和进行原位测试的数量均不应少于6个(组)。
4.2.4 红黏土的勘探、取样、测试应符合下列规定:
1 钻探施工应采用干作业;
2 鉴别孔、质量等级为Ⅲ~Ⅳ级的取样孔,可采用锤击钻进方式;
3 质量等级为Ⅰ~Ⅱ级的土样,应采用静压法、重锤少击法、探井取样法;
4 质量等级为Ⅰ~Ⅱ级的土样和原位测试位置1.0m以内的深度不得采用锤击钻进;
5 对红黏土地裂缝的勘探应采用井探或槽探,钻孔和探井(槽)工作完成后,应及时回填;
6 原位测试应根据土性采用静载荷试验、标准贯入、轻型圆锥动力触探、静力触探、旁压试验、十字板剪切试验;
7 室内试验除测定红黏土一般的物理力学性质指标外,对裂隙发育的红黏土尚应进行三轴剪切试验或无侧限抗压强度试验;评价边坡稳定性时,宜进行重复剪切试验;判别红黏土的胀缩性时应做自由膨胀率、膨胀试验、收缩试验,必要时尚应做复浸水试验。
4.2.5 红黏土的地基承载力特征值应采用静载荷试验和其它原位测试、理论公式计算并结合当地经验等方法综合确定。
4.2.6 当基础浅埋、外侧地面倾斜或有临空面以及存在较大的水平荷载时,应结合下列因素综合确定红黏土的承载力:
1 土体结构和裂隙对承载力的影响;
2 开挖面长时间暴露、裂隙发展和浸水对承载力的影响;
3 地表水渗入深度的影响;
4 临空面水平荷载对承载力的影响。
4.2.7 红黏土的胀缩性评价应符合下列规定:
1 轻型建筑物的基础埋置深度应大于当地大气影响急剧层深度;
2 炉窑等高温设备的基础应考虑地基土不均匀收缩变形的影响;
3 开挖明沟时,应考虑土体干湿循环过程胀缩的影响;
4 基坑开挖时,宜采取保湿措施,边坡应及时维护,防止失水干缩。
4.2.8 红黏土地基岩土工程评价应符合下列规定:
1 根据工程需要划分出红黏土类型的空间分布,并分别提出特性参数及工程评价;
2 分析地表水、地下水、红黏土裂隙及土洞发育特征,评价场地有无土洞形成的可能性;
3 分析地表水、滞水、土岩界面水、岩溶水分布及相互连通补给关系,评价其对基坑工程、基础施工及建筑地基正常使用的影响;
4 评价场地内地裂缝分布和发育规律,并对密集带或深长地裂缝提出避让或处理建议;
5 评价石芽出露地段地表水下渗、冲蚀对地基的影响,并提出处理建议;
6 在大范围挖方区,应提出保湿和防浸泡措施和建议;
7 对一般轻型建(构)筑物,应确定大气影响急剧层的深度,提出合理的基础埋深建议。
4.3 岩溶地基勘察与评价
4.3.1 岩溶场地岩土工程勘察宜分为可行性研究勘察、初步勘察、详细勘察和施工勘察等阶段,并应符合下列规定:
1 可行性研究勘察应调查溶洞(隙)、溶沟(槽)、石芽、溶蚀漏斗、伴生土洞塌陷等岩溶发育条件,并对其危害程度和发展趋势做出判断,对场地的稳定性和工程建设的适宜性做出评价;
2 初步勘察应初步查明溶洞(隙)、溶沟(槽)、石芽、溶蚀漏斗、伴生土洞塌陷的分布、发育程度和发育规律,并对建筑地段的稳定性和适宜性做出评价;
3 详细勘察应查明拟建工程范围及影响地段的溶洞(隙)、溶沟(槽)、石芽、溶蚀漏斗、伴生土洞塌陷的位置、规模、埋深、岩溶堆填物性状和地下水特征,并对地基基础的设计和岩溶的治理提出建议;
4 针对地质条件、基础类型和施工过程中需进一步查明的专门问题应进行施工勘察。
4.3.2 初步勘察(钻探)勘探线、点的间距可按表4.3.2确定。对下列地段,应进行重点勘察:
1 地面塌陷或地表水消失的地段;
2 地下水强烈活动的地段;
3 碳酸盐岩层与非碳酸盐岩层接触的地段;
4 碳酸盐岩埋藏较浅且起伏较大的石芽发育地段;
5 软弱土层分布不均匀的地段;
6 物探成果异常或基础下有溶洞、暗河、伴生土洞分布的地段;
7 构造导水断层或导水破碎带以及交汇地段;
8 存在采空区和其它人类工程活动强烈的地段。
表4.3.2 初步勘察勘探线、勘探孔的间距(m)
地基复杂程度等级 | 勘探线间距 | 勘探孔间距 |
一级(复杂) | 40~80 | 25~40 |
二级(中等复杂) | 60~120 | 35~80 |
三级(简单) | 100~150 | 50~100 |
注:表中间距不适用地球物理勘探。
4.3.3 初步勘察勘探孔的深度可按表4.3.3确定。
表4.3.3 初步勘察勘探孔深度(m)
工程重要性等级 | 一般性勘探孔 | 控制性勘探孔 |
一级(重要工程) | ≥15 | ≥30 |
二级(一般工程) | 10~15 | 15~30 |
三级(次要工程) | 6~10 | 10~20 |
注:1 控制性勘探孔应占勘探孔总数的1/4~1/3,且每个地貌单元均应有控制勘探孔;
2 勘探孔包括钻孔、探井和原位测试孔等;
3 特殊用途的钻孔除外。
4.3.4 初步勘察当遇下列情形之一时,宜增减勘探孔深度:
1 当勘探孔的地面标高与预计整平地面标高差值较大时,应按其差值调整勘探孔深度;
2 在预定深度内遇碳酸盐岩时,控制性勘探孔钻入基底下完整碳酸盐基岩的深度不应不少于5m,一般性勘探孔至基岩面下能确认碳酸盐岩即可终止;
3 当预定深度内有软弱土、混合土等特殊土层时,部分控制性勘探孔应穿透特殊土层。
4.3.5 岩溶发育地区,综合物探应作为初步勘察阶段首选的方法,并宜根据工程地质测绘和调查结果,结合地质条件,确定勘探方法和测点布置。点距宜符合表4.3.5的规定,物探测线应布置在在岩溶发育的构造破碎带、褶皱轴部、可溶岩与非可溶岩接触带和岩溶洞穴、塌陷地带等处。
表4.3.5 主要物探方法及点距(m)
4.3.6 详细勘察勘探孔应沿建(构)筑物周边和角点布置,高层建筑中心应布置勘探孔。勘探孔间距可按表4.3.6确定;对于岩溶强烈发育地段应加密勘探孔;对一柱一桩基础,应在每柱点下布置勘探孔。
表4.3.6 详细勘察探孔的间距(m)
4.3.7 详细勘察勘探孔的深度除应符合国家现行有关标准的规定外,尚应符合下列规定:
1 当基础底面以下土层厚度不大于独立基础宽度的3倍或条形基础宽度的6倍、且具备形成土洞或其它地面变形条件时,全部勘探孔应深入完整基岩3m~5m;
2 当预计深度内有溶洞存在且可能影响地基稳定时,应深入洞底基岩面下不少于5m,必要时应增加勘探孔和孔间CT物探剖面圈定洞体范围;
3 采用桩基础时,勘察深度不应小于桩底面下3倍桩径,且不小于5m;当相邻桩底的基岩面起伏较大时应适当加深勘探孔的深度。
4.3.8 岩溶地基岩体的完整程度可采用声波测井方法定量划分。根据岩性结构及岩体破碎程度测点间距宜取0.2m~0.4m。也可采用电磁波测井、r测井、电阻率辅助测井。
4.3.9 当需要提供水文地质参数和确定岩溶水的连通性时,应进行抽水试验;抽水试验井孔宜按不同岩溶发育地段布置,岩溶强烈发育地段不宜少于2个,岩溶中等发育地段不应少于1个,当抽水试验可能造成对环境的不良影响时,应采用压水试验或注水试验。
4.3.10 取样、原位测试、现场试验除应符合现行国家标准《岩土工程勘察规范》GB 50021的规定外,尚宜符合下列规定:
1 当追索隐伏洞隙的联系时,可进行物探或连通试验;
2 评价洞隙稳定性时,可采取洞体顶板岩样和充填物土样进行物理力学性质试验,必要时可进行现场顶板岩体的静载荷试验;
3 当需查明土的性状与土洞形成的关系时,可进行复浸水、胀缩、可溶性和剪切试验;
4 当需查明地下水的动力条件、潜蚀作用、与地表水或地下水迳流的联系、预测土洞和塌陷的发生、发展时,可宜进行流速、流向、流量的测定和水位、水质的观测。
4.3.11 施工勘察工作量应根据岩溶地基基础设计和施工的要求确定,在土洞、塌陷可能分布的地段,宜在已开挖的基槽内进行勘察,查明可能存在的隐伏土洞、软弱土层的分布范围;当邻近基础或桩底的基岩面起伏较大时,应适当加密和加深勘探孔,查明可能影响基础(桩端)滑移的临空面;对岩溶发育地段,应根据岩溶发育程度采用一桩一孔或一桩多孔的方案。
4.3.12 岩体坚硬程度分类、完整程度分类以及基本质量等级划分应符合现行国家标准《岩土工程勘察规范》GB 50021的规定。
4.4 地下水
4.4.1 地下水勘察与评价除应符合国家现行标准的规定外,尚应重点查明下列问题:
1 岩溶地下水的埋藏条件、分布范围、水位及动态变化特征;
2 岩溶地下水的补给、迳流、排泄条件,地表水、覆盖层孔隙水、岩溶地下水、其它含水层地下水的水力联系;
3 当存在多层地下水时,应查明每层地下水的赋存条件、动态特征及各层地下水之间的越流渗透关系;
4 对存在管道型地下水(地下暗河)时,应查明地下暗河的总体走向和形成的主要原因,结合上覆土层的性质,评价地下水潜蚀作用对地基稳定性的影响。
4.4.2 当地下水对地基评价、工程抗浮、工程降水有重大影响时,宜进行专门水文地质勘察;水文地质勘察宜采用水文地质测绘、物探、钻探、水文地质试验、地下水动态观测等一种或多种方法综合进行勘察评价,并应符合下列规定:
1 水文地质测绘应在现场踏勘、收集已有水文地质资料,初步掌握场地水文地质条件的基础上进行,重点调查微地貌、地层岩性、地质构造、地表岩溶发育、井(泉)等内容;
2 水文地质物探、勘察孔应在水文地质测绘的基础上,结合场地岩土工程勘察的需要布置;
3 水文地质试验应根据评价工作的需要选择抽水试验、连通试验、注(压)水试验、流速测试等试验方法;
4 岩溶场地基础施工期间应对与工程相关的地表水、地下水进行水位和水量变化监测。
4.4.3 地下水作用及其影响的评价除应符合国家现行标准的要求外,尚需重点评价下列内容:
1 地下水水位变化对基础或地下建筑物、基坑和挡土墙的静水或动水压力作用;
2 因水头压差和水位波动对上覆土层产生潜蚀、吸蚀破坏的可能性;
3 地表水、覆盖层孔隙水、其它含水层地下水与岩溶地下水的联系方式,评价地下水的汇集、排泄对地基稳定性的影响;
4 基坑坑底位于岩溶洞隙发育区时,坑底涌水、涌泥的可能性。
5 地下水渗透对地基的影响。临界水力比降Jcr与允许水力比降Ja的计算与判别可按附录B进行。
4.4.4 抗浮设防水位应按下列原则确定:
1 当有长期地下水观测资料时,应采用峰值水位;当无长期地下水观测资料时,应收集邻近场地的抗浮设防水位,并结合本场地水文地质条件综合确定;
2 当地表水体对地下水位变化有直接影响时,宜取地表水体最高水位时的地下水位。
4.4.5 对地下水位高于基岩面的场地,当需降水时,应评价降水对周围环境的影响。
5 地基计算和基础设计
5.1 一般规定
5.1.1 岩溶地区地基基础设计时应对下列条件进行分析:
1 有无崩塌、滑坡、泥石流、塌陷、地裂缝等不良地质现象;
2 有无影响场地稳定性的断层、破碎带、溶洞、土洞和采空区;
3 挖方、填方、堆载和卸载对地基基础稳定性的影响;
4 基岩面的起伏变化,有无影响地基基础稳定性的临空面;
5 地表水和地下水对地基基础的影响。
5.1.2 岩溶地区的基础埋深应符合下列规定:
1 基础宜埋置在地下水位以上。当必须埋置在地下水位以下时,应采取地基土(岩)在施工时不受扰动的措施;当基础埋置于易风化、易软化、裂隙发育的岩石上时,应在基坑开挖后立即浇筑垫层进行封闭;当地下水有腐蚀性时,应对基础采取防腐蚀措施;
2 确定红黏土地基上三层或三层以下砌体建筑的基础埋深时,应分析红黏土的胀缩性对上部结构的影响,其埋深宜大于大气影响急剧层深度;当基础埋深小于大气影响急剧层深度时,宜采取防水保湿等措施;
3 当地基为斜坡面时,基础宽度方向的深度不宜有差异;条形基础在长度方向可设置台阶,土质地基每级台阶高度不宜大于500mm,长度不宜小于台阶高度的2倍;岩石地基基底台阶的高宽比,可根据岩石原表面的坡度及基础材料确定,但台阶高度不宜大于1000mm,长度不宜小于台阶高度;
4 嵌岩桩的嵌岩深度应综合荷载、上覆土层、基岩质量、桩径和桩长等因素确定。当桩端全断面嵌入平整、完整的坚硬岩和较硬岩时,基桩嵌岩深度不宜小于0.2倍桩径,且不应小于0.2m;当桩端嵌入倾斜的完整和较完整岩时,基桩全断面嵌入深度不宜小于0.4倍桩径,且不小于0.5m;当桩端嵌入倾斜度大于30%的中风化岩时,宜根据倾斜度及岩石完整性加大嵌入深度,且相邻桩端连线水平倾角不宜大于35°。
5 地基计算和基础设计
5.1 一般规定
5.1.1 岩溶地区地基基础设计时应对下列条件进行分析:
1 有无崩塌、滑坡、泥石流、塌陷、地裂缝等不良地质现象;
2 有无影响场地稳定性的断层、破碎带、溶洞、土洞和采空区;
3 挖方、填方、堆载和卸载对地基基础稳定性的影响;
4 基岩面的起伏变化,有无影响地基基础稳定性的临空面;
5 地表水和地下水对地基基础的影响。
5.1.2 岩溶地区的基础埋深应符合下列规定:
1 基础宜埋置在地下水位以上。当必须埋置在地下水位以下时,应采取地基土(岩)在施工时不受扰动的措施;当基础埋置于易风化、易软化、裂隙发育的岩石上时,应在基坑开挖后立即浇筑垫层进行封闭;当地下水有腐蚀性时,应对基础采取防腐蚀措施;
2 确定红黏土地基上三层或三层以下砌体建筑的基础埋深时,应分析红黏土的胀缩性对上部结构的影响,其埋深宜大于大气影响急剧层深度;当基础埋深小于大气影响急剧层深度时,宜采取防水保湿等措施;
3 当地基为斜坡面时,基础宽度方向的深度不宜有差异;条形基础在长度方向可设置台阶,土质地基每级台阶高度不宜大于500mm,长度不宜小于台阶高度的2倍;岩石地基基底台阶的高宽比,可根据岩石原表面的坡度及基础材料确定,但台阶高度不宜大于1000mm,长度不宜小于台阶高度;
4 嵌岩桩的嵌岩深度应综合荷载、上覆土层、基岩质量、桩径和桩长等因素确定。当桩端全断面嵌入平整、完整的坚硬岩和较硬岩时,基桩嵌岩深度不宜小于0.2倍桩径,且不应小于0.2m;当桩端嵌入倾斜的完整和较完整岩时,基桩全断面嵌入深度不宜小于0.4倍桩径,且不小于0.5m;当桩端嵌入倾斜度大于30%的中风化岩时,宜根据倾斜度及岩石完整性加大嵌入深度,且相邻桩端连线水平倾角不宜大于35°。
5.2 地基稳定性计算
5.2.1 地基稳定性可采用圆弧滑动面法进行验算。最危险的滑动面上诸力对滑动中心所产生的抗滑力矩与滑动力矩应符合下式要求:
5.2.2 位于稳定土坡坡顶面上的建筑基础,应符合下列规定:
1 对于条形基础或矩形基础,当垂直于坡顶边缘线的基础底面边长小于或等于3m 时,其基础底面外边缘线至坡顶的水平距离(图5.2.2)应符合下列公式要求,且不得小于2.5m:
式中:α——基础底面外边缘线至坡顶的水平距离(m);
b ——垂直于坡顶边缘线的基础底面边长(m);
d ——基础埋置深度(m);
β——边坡坡角(°)。
2 当基础底面外边缘线至坡顶的水平距离不满足公式(5.2.2-1)和 (5.2.2-2)的要求时,可根据基底平均压力按公式(5.2.1)确定基础距坡顶边缘的距离和基础埋深;
3 当边坡坡角大于 45°、坡高大于8m时,尚应按公式(5.2.1)验算坡体稳定性。
图5.2.2 基础底面外边缘线至坡顶的水平距离示意图
5.2.3 当地基中下伏基岩面为单向倾斜、岩面坡度大于10%、基底下的土层厚度大于1.5m时,基础设计应符合按下列规定:
1 当结构类型和地质条件符合表5.2.3-1的要求时,可不作地基变形验算;
表 5.2.3-1 下卧基岩表面允许坡度值
地基土承载力特征值fak(kPa) | 四层及四层以下的砌体承重结构,三层及三层以下的框架结构 | 具有150kN和150kN以下吊车的一般单层排架结构 | |
带墙的边柱和山墙 | 无墙的中柱 | ||
≥150 | ≤15% | ≤15% | ≤30% |
≥200 | ≤25% | ≤30% | ≤50% |
≥300 | ≤40% | ≤50% | ≤70% |
2 当不满足表5.2.3-1条件时,应考虑刚性下卧层的影响,并按下式计算地基的变形:
式中:Sgz——具刚性下卧层时,地基土的变形计算值(mm);
βgz——刚性下卧层对上覆土层的变形增大系数,按表5.2.3-2采用;
Sz——变形计算深度相当于实际土层厚度按现行国家标准《建筑地基基础设计规范》GB 50007计算确定的地基最终变形计算值(mm)。
表5.2.3-2 具有刚性下卧层时地基变形增大系数βgz
注:h─ 基底下的土层厚度; b ─ 基础底面宽度。
3 在岩土界面上存在软弱层时,应验算地基的整体稳定性;
4 当土岩组合地基位于山间坡地、山麓洼地或冲沟地带,存在局部软弱土层时,应验算软弱下卧层的强度及不均匀变形。
5.2.4 地基设计应考虑石芽及溶洞对地基稳定性的影响。石芽地基的稳定性可按本规范附录C验算;溶洞地基的稳定性可按本规范附录D验算。
5.2.5 对于承受较大水平推力的建筑物,其水平抗滑移稳定性应符合下列公式要求:
表5.2.5 岩土体对建筑物基底的摩擦系数
5.2.6 对承受较大水平力、存在倾覆可能的建筑物,应进行抗倾覆稳定性验算,并应符合下列公式要求:
5.2.7 具有外倾结构面的岩石地基,应考虑岩体结构面的最不利组合,按刚体极限平衡法验算稳定性,其稳定安全系数不应小于1.35。
5.2.8 地基稳定性计算时,应根据岩土实际性状选择物理力学指标。当土层已经扰动或施工中可能扰动,宜取土的残余抗剪强度指标;新近填土或尚未固结土宜取土的直剪指标;地下水以上应取天然重度,地下水位以下应取浮重度。
5.2.9 在地下水强烈活动于岩土交界面的岩溶地区,应预估地下水在施工和建筑物使用期间变化的可能性,分析地下水作用对地基稳定性的影响。
5.2.10 对工程重要性等级为三级且荷载较小的工程,当地基遇有下列条件之一时,可不考虑岩溶稳定性的不利影响:
1 基础底面以下土层厚度大于独立基础宽度的3倍或条形基础宽度的6倍,且不具备形成土洞或其它地面变形的条件;
2 基础底面与洞顶之间的岩土层厚度虽大于独立基础宽度的3倍或条形基础宽度的6倍,且不具备形成土洞或其它地面变形的条件,但遇有下列条件之一时:
1)溶洞、溶隙或岩溶漏斗的堆积物充填密实、地基承载力特征值大于150kPa、上覆土层均匀且无地下水影响;
2)岩体基本质量等级为Ⅰ级或Ⅱ级,顶板岩石厚度大于或等于跨度,经验算顶板稳定;
3)洞体较小,基础底面大于洞的平面尺寸,并有足够的支承长度,不存在伴生土洞形成条件;
4)宽度或直径小于1.0m 的竖向洞隙、落水洞,且不存在伴生土洞形成条件的近旁地段。
5.2.11 当不符合本规范第5.2.10条的条件时,应进行洞体地基稳定性分析,并应符合下列规定:
1 当顶板不稳定、洞内堆积物充填密实、无地下水影响时,可按堆积物受力的不均匀地基进行评价;
2 当能取得计算参数时,可将洞体顶板视为结构自承重体系进行力学分析;
3 有工程经验的地区,可按类比法进行稳定性评价;
4 在基础近旁有洞隙和临空面时,应验算向临空面倾覆或沿裂面滑移的可能,并分析岩溶作用的不利影响;
5 对不稳定的岩溶洞隙应进行地基处理或采用桩基础。
5.2.12 对位于溶沟(槽)、溶蚀漏斗、石芽、岩石陡坎近旁的基础,当岩体中有倾向临空面的不利软弱结构面时,应验算地基滑移稳定性。软弱结构面的抗剪强度宜由试验确定,初步分析时,可按现行国家标准《建筑边坡工程技术规范》GB 50330选用。当稳定系数大于或等于1.35时,可不考虑地基滑移。
5.3 地基基础设计
5.3.1 岩溶地区可采用无筋扩展基础、扩展基础、柱下条形基础、岩石锚杆基础、筏形基础、桩基础等,应根据地基分类进行基础设计。
5.3.2 红黏土地基基础设计应符合下列规定:
1 采用天然地基时,基础宜浅埋,宜充分利用上部硬塑或可塑土层作为持力层;
2 当红黏土水平方向厚度或竖向状态急剧变化时,地基变形除应控制总变形外,尚应验算沉降差;在沉降计算深度范围内有基岩时,应按刚性下卧层条件下的附加应力验算地基变形。
5.3.3 土岩组合地基基础设计应符合下列规定:
1 在土岩组合地基上不宜建造底部框架及多层内框架建筑;
2 土岩组合地基基础设计应考虑石芽稳定性对地基稳定性的影响;
3 当土岩组合地基局部范围内存在软弱下卧层时,应进行软弱下卧层承载力验算。计算土中附加应力和地基不均匀沉降时,应考虑刚性坚硬基岩的影响;
4 在地基压缩性相差较大的部位,宜根据建筑物平面形状和荷载条件设置沉降缝。
5.3.4 岩石地基基础设计应符合下列规定:
1 置于完整、较完整、较破碎岩体上的建筑物可仅进行地基承载力计算;
2 地基基础设计等级为甲、乙级的建筑物,当同一建筑物的地基存在坚硬程度不同、两种或多种岩体变形模量差异达2倍及2倍以上时,应进行地基变形验算;
3 地基主要受力层深度内存在软弱下卧岩层时,应考虑软弱下卧岩层的影响,进行地基稳定性验算;
4 桩孔、基底和基坑边坡开挖应控制爆破,到达持力层后,对软岩、极软岩表面应及时封闭保护;
5 对基岩面起伏较大的岩石地基,同一建筑物可采用多种基础形式;
6 当建筑场地内存在临空面时,应验算基础向临空面倾覆和滑移的稳定性。当基础存在不稳定的临空面时,应将基础埋深加大至下伏稳定基岩,也可在基础底部设置锚杆,锚杆应进入下伏稳定岩体,并满足抗倾覆和抗滑移要求。同一基础的地基可以放阶处理,但应满足抗倾覆和抗滑移要求;
7 对于节理、裂隙发育及破碎程度较高的不稳定岩体,可采用注浆加固和清爆填塞等措施;
8 直接置于硬质岩石上的条形基础、筏形基础以及地下室底板宜加设隔离层。
5.3.5 岩溶地基基础设计应符合下列规定:
1 岩溶地基基础设计应根据岩溶裂隙、溶蚀、溶洞、土洞等发育条件和发育程度,对基础选型进行论证;
2 当岩溶上部覆盖土层较厚时,宜利用上覆土层作为建(构)筑物的天然地基;当天然地基不能满足要求时,可采用复合地基或桩基;
3 当桩端以下3倍桩径及4m深度范围内为完整或较完整岩层时,可利用溶洞顶板作为基桩持力层,并应对顶板进行强度计算和稳定性验算;当溶洞顶板不能作为基桩持力层时,桩端应进入符合要求的岩层内;
4 位于溶洞顶(隔)板岩体之间的基桩应进行桩身压屈稳定性验算;
5 基桩竖向承载力计算时,不宜计入溶洞顶(隔)板和洞内天然充填物产生的桩身侧阻力;当溶洞顶(隔)板岩体的基本质量等级为Ⅰ级或Ⅱ级且厚度大于2m时,可将溶洞顶(隔)板产生桩身侧阻力乘以0.75的系数;
6 对于完整、较完整的坚硬岩、较硬岩地基,且洞体较小,基础底面尺寸大于溶洞的平面尺寸,并有足够的支承长度,顶板岩石厚度大于或等于溶洞的跨度时,可不考虑岩溶对地基稳定性的影响;
7 不符合本条第5款的规定时,应进行洞体稳定性分析。
5.4 抗浮设计
5.4.1 当建筑物地下室的一部分或全部在地下水位以下时,应进行抗浮稳定性验算。当存在地下水渗流时,应分析渗流作用及其对地下结构上浮的影响;当存在岩石裂隙时,尚应考虑裂隙水在基坑内积聚对抗浮设计水位的影响。
5.4.2 计算上浮力时,不宜考虑地下室侧壁及底板结构与岩土接触面的摩擦力和黏滞作用。除有可靠的长期控制地下水措施外,不应对地下水设计水位进行折减。
5.4.3 岩溶地区存在承压地下水时,应根据抽水试验资料,确定承压地下水的水头压力,并计算上浮力。
5.4.4 基础结构的抗浮稳定性应符合下式要求:
式中:W——地下建筑物自重及其上作用的永久荷载标准值的总和(kN);
F——浮力作用值(kN);
KS——抗浮稳定安全系数,宜取1.05~1.10。
5.4.5 基础结构抗浮设计应符合下列规定:
1 当建筑物总重量大于基础或建筑物底板所受浮力时,应对施工期间建筑物的地下部分进行抗浮稳定性验算;
2 当建筑物总重量小于基础或建筑物底板所受上浮力时,应对建筑物施工和使用期进行抗浮稳定性验算;
3 有抗浮稳定要求的基础或建筑物底板构件均应保证在地下水作用下有足够的强度和刚度,并应满足构件抗裂或裂缝宽度控制要求。
5.4.6 当抗浮验算不能满足要求时,可采用配重法、排水减浮法、增加底板厚度、抗拔桩或抗浮锚杆等抗浮技术措施。施工期间,可采取降低地下水位或压载等临时抗浮措施。
5.5 基坑工程设计
5.5.1 岩溶地区基坑工程设计安全等级、结构设计使用年限、结构重要性系数,应根据基坑工程的设计、施工及使用条件按国家现行有关标准的规定采用,并应保证基坑开挖、地下结构施工的安全和周围环境不受损害。
5.5.2 岩溶地区基坑工程支护设计应包括下列内容:
1 支护方案技术与经济比较;
2 支护结构强度、稳定和变形计算;
3 基坑稳定性验算;
4 基坑降水或止水帷幕设计;
5 基坑工程监测和检验要求;
6 基坑工程施工技术要求。
5.5.3 岩溶地区基坑工程支护设计应符合下列要求:
1 根据监测信息进行动态设计;
2 根据基坑岩土条件、周围环境、开挖深度、施工条件等,合理选择支护结构形式;
3 作用于支护结构的荷载除土压力和水压力外,尚应包括基坑开挖影响范围内建筑物的荷载、地面荷载、施工荷载等;
4 支护结构作为建筑结构的一部分时,应符合有关规范的规定;
5 支护结构变形及降水引起的地基沉降不应影响邻近建筑物或重要管线的正常使用;
5.5.4 当基坑深度大于土层与岩溶表面的接触带,且接触带含水时,应考虑地下水的渗流作用,验算抗渗与抗管涌稳定性。渗透变形的判别应符合本规范附录B的规定。
5.5.5 应根据周边环境、地下水特点和开挖深度、支护形式等进行基坑地下水控制设计,可采用集水明排、降水、截水和回灌等方法进行处理。
5.5.6 宜根据承压水压力和施工需要设置减压井。减压井布设的数量、间距应满足控制承压水头的要求,深度应大于承压水层。水头高度应降至基础底面以下,并满足施工要求。
5.5.7 基坑工程监测应符合下列规定:
1 基坑开挖前,应对需要监测的周边建筑物和市政道路、地下管线等设置观测基准点和观测点;观测点的起始观测数据精度应满足二级测量精度的要求;
2 从基坑开挖开始,即应进行支护结构顶部位移观测和邻近建筑物、市政道路、地下管线等的变形观测,及时反馈监测数据信息,进行信息化施工;
3 监测点布设和测量仪器应满足设计和监测要求;
4 当监测值达到预警值时应及时发出预警。
6 地基处理
6.1 一般规定
6.1.1 岩溶地区地基处理方法选择,应考虑地基、基础和上部结构的共同作用。
6.1.2 岩溶地区地基处理时,应根据岩溶发育特征和地表水迳流、地下水赋存条件制定截流、防渗、堵漏或疏排措施。
6.1.3 对塌陷或浅埋溶(土)洞宜采用挖填夯实法、跨越法、充填法、垫层法进行处理;对深埋溶(土)洞宜采用注浆法、桩基法、充填法进行处理。
6.1.4 对落水洞及浅埋的溶沟(槽)、溶蚀(裂隙、漏斗)等,宜采用跨越法、充填法进行处理。
6.1.5 大块孤石或石芽出露的地基宜对岩石表面进行修整,并按土岩组合地基设置褥垫层。
6.1.6 对于岩溶地区地貌、地质、水文条件复杂及塌陷量大、影响范围大的地段,可采用多种方法综合处理。
6.1.7 岩溶地基处理工程应进行全程监测,施工过程中应随时检查材料准用记录、施工记录和计量记录、分项检验记录等内容。
6.1.8 岩溶地基处理的试验阶段、施工过程以及竣工后,应进行检测。检测方法可选择平板载荷试验、钻芯法、静力触探试验、动力触探试验、标准贯入试验、物探、波速测试等。
6.1.9 经地基处理的建筑物,应根据设计要求进行沉降观测。
6.1.10 降水施工监测应符合下列规定:
1 应采取措施预防降水引起的地基变形、影响建(构)筑物的正常使用或结构的稳定性;
2 在施工过程中应做好质量检验和水位观测,及坑壁与坑底稳定性监测。
6 地基处理
6.1 一般规定
6.1.1 岩溶地区地基处理方法选择,应考虑地基、基础和上部结构的共同作用。
6.1.2 岩溶地区地基处理时,应根据岩溶发育特征和地表水迳流、地下水赋存条件制定截流、防渗、堵漏或疏排措施。
6.1.3 对塌陷或浅埋溶(土)洞宜采用挖填夯实法、跨越法、充填法、垫层法进行处理;对深埋溶(土)洞宜采用注浆法、桩基法、充填法进行处理。
6.1.4 对落水洞及浅埋的溶沟(槽)、溶蚀(裂隙、漏斗)等,宜采用跨越法、充填法进行处理。
6.1.5 大块孤石或石芽出露的地基宜对岩石表面进行修整,并按土岩组合地基设置褥垫层。
6.1.6 对于岩溶地区地貌、地质、水文条件复杂及塌陷量大、影响范围大的地段,可采用多种方法综合处理。
6.1.7 岩溶地基处理工程应进行全程监测,施工过程中应随时检查材料准用记录、施工记录和计量记录、分项检验记录等内容。
6.1.8 岩溶地基处理的试验阶段、施工过程以及竣工后,应进行检测。检测方法可选择平板载荷试验、钻芯法、静力触探试验、动力触探试验、标准贯入试验、物探、波速测试等。
6.1.9 经地基处理的建筑物,应根据设计要求进行沉降观测。
6.1.10 降水施工监测应符合下列规定:
1 应采取措施预防降水引起的地基变形、影响建(构)筑物的正常使用或结构的稳定性;
2 在施工过程中应做好质量检验和水位观测,及坑壁与坑底稳定性监测。
6.2 充填法
6.2.1 充填法适用于溶(土)洞、溶沟(槽)、溶蚀(裂隙、漏斗)、落水洞的充填和石芽地基的嵌补。
6.2.2 充填材料可采用素土、灰土、砂砾、碎石、混凝土、泡沫轻质土等。当充填部位在地下水位以下、埋藏较深时,不宜采用素土、灰土充填;有防渗要求时,不宜采用砂砾、碎石、泡沫轻质土充填。
6.2.3 泡沫轻质土采用的材料应符合下列规定:
1 水泥应符合国家现行标准《通用硅酸盐水泥》GB 175、《快硬硫铝酸盐水泥、快硬铁铝酸盐水泥》JC 933的规定;
2 粉煤灰应采用F类粉煤灰,并应符合现行国家标准《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》GB/T 1596的规定;严禁采用C类粉煤灰作为泡沫轻质土的掺和料;
3 外加剂应符合现行国家标准《混凝土外加剂》GB 8076的规定;
4 发泡剂严禁采用动物蛋白类发泡剂,其性能应符合表6.2.3的规定;
5 泡沫轻质土的配合比应符合本规范附录E的规定。
表6.2.3 发泡剂性能指标
6.2.4 泡沫轻质土的抗压强度应通过试验确定,且不应低于1.5MPa。
6.2.5 经充填法处理的地基应进行检测。检测数量应根据相关标准的规定确定。对复杂场地或重要建筑地基应增加检测点数,检测深度不应小于设计有效深度。
6.3 跨越法
6.3.1 采用跨越法处理岩溶地基时,可根据溶(土)洞、溶沟(槽)、溶蚀(裂隙、漏斗)、落水洞的大小、形状、岩体的强度、地下水等因素确定洞侧支承条件,进行结构计算。
6.3.2 浅埋的开口型或跨度较大的溶(土)洞、溶沟(槽)、溶蚀(裂隙、漏斗)等岩溶地基,宜采用梁、板、拱等结构跨越;规模较大的洞隙或溶沟、溶槽,可采用洞底支撑、沟槽底部连续支撑或调整结构柱距等方法处理。
6.3.3 采用梁、板、拱等结构跨越时,梁式结构在岩石或支撑体上的支撑长度应大于梁高的1.5倍。
6.4 桩基法
6.4.1 当场地存在下列情况之一时,可采用基桩穿过不稳定岩土层:
1 浅埋的溶(土)洞、溶沟(槽)、溶蚀(裂隙、漏斗)或洞体顶板破碎的地段;
2 洞体围岩为微风化岩石、顶板岩石厚度小于洞跨或基础底面积小于洞的平面尺寸并且无足够支撑长度的地段;
3 基础底面以下土层厚度大于独立基础的3倍或条形基础的6倍,但具备形成土洞或其它地面变形条件的地段;未经有效处理的隐伏土洞或地表塌陷影响范围内安全等级为一级的建筑物。
6.4.2 桩基础的设计、施工及检验应符合国家现行有关标准的规定。
6.5 注浆法
6.5.1 注浆法适用于深埋溶洞、土洞的地基处理,可与其它地基处理方法综合使用。
6.5.2 注浆处理前应进行室内配比试验和现场试验确定设计参数。
6.5.3 注浆施工检测应符合下列规定:
1 注浆工程竣工验收检测应符合设计要求,地基承载力应采用载荷试验检测;
2 注浆加固范围、深度和强度应达到设计要求,其平均无侧限抗压强度不应低于设计强度。检测效果应根据注浆前后的试验数据的比较,并结合沉降观测结果综合评定;
3 注浆效果的渗透性检测应采用钻孔进行注水、抽水、压水试验,或开挖检查井渗水试验等方法。加固范围内的平均渗透系数不应大于设计值,或测得的单位吸水量平均值不大于设计要求;
4 注浆效果的渗透性检测应采用钻孔进行注水、抽水、压水试验,或开挖检查井渗水试验等方法。加固范围内的平均渗透系数不应大于设计值,或测得的单位吸水量平均值不大于设计要求;
5 注浆效果的物探布线,应利于加固效果的对比,应布置在有代表性地段和薄弱部位。检验测线不应少于原物探布置测线总数的30%,且不少于3条;
6 取样检测孔宜进行孔内数字成像检验,确定岩溶及裂隙带内的浆液填充率。
6.6 褥垫层法
6.6.1 对于石芽密布并有出露、石芽间距小于2m、其间为硬塑或坚硬状态的红粘土的地基,当房屋为六层以上的砌体承重结构、三层以上的框架结构或吊车荷载大于150kN的单层排架结构且基底压力大于200kPa时,宜利用稳定的石芽作支墩式基础,在石芽出露部位作褥垫。
6.6.2 对于大块孤石或个别石芽出露的地基,当土层的承载力特征值大于150kPa、房屋为单层排架结构或一、二层砌体承重结构时,宜在基础与岩石接触的部位采用褥垫层进行处理。
6.6.3 褥垫层可采用中砂、粗砂、土夹石、级配砂石、碎石和毛石混凝土等材料,其厚度宜取300mm~500mm,夯填度应根据试验确定。初步设计时,夯填度可按下列规定取值:
中砂、粗砂 0.87±0.05;
土夹石(其中碎石含量为20~30%) 0.70±0.05;
注:夯填度为褥垫夯实后的厚度与虚铺厚度的比值。
6.7 其他处理方法
6.7.1 岩溶地区地基处理还可采用顶柱法、复合地基、爆破挖除法等方法,应符合下列规定:
1 当顶板较薄、裂隙较多、洞跨较大、顶板强度不足以承担上部荷载时,为保持地下水通畅,条件许可时可采用附加支撑减少洞跨(顶柱法),洞内做以浆砌块石填补加固洞顶,并砌筑支墩作附加支柱;
2 对溶洞土洞中软土较深地段,宜采用砂桩、碎石桩、石灰桩、灰土桩、混凝土桩或者钢管等打入洞内形成的复合地基;
3 对浅埋的溶(土)洞,可采用挖除法进行处理;
4 当采用爆破处理岩溶地基时,应采取有效措施避免爆破对周围建(构)筑物的震害。当爆破对周围建(构)筑物震害较严重时,宜部分或全部采用人工开挖方案。
6.7.2 复合地基设计应符合现行国家标准《复合地基技术规范》GB/T 50783-2012的规定。
6.7.3 岩溶地基处理时,应对岩溶水进行疏导或封堵,减少淘蚀、潜蚀。岩溶水的处理应符合下列规定:
1 对于流量较小、水路复杂、出水点多、影响范围广、水流分散不易汇集等地段,可采用与水流方向垂直设置的截水盲沟、截水墙、截水洞等截流(截渗)法;
2 对于流量大而集中的岩溶水,可采用设置与水流方向一致的泄水洞、管道、桥涵及明沟等疏导法;
3 应采取措施保持岩溶泉出水和落水洞排水;
4 当地下水量小、且呈弥散径流时,可用砂浆、黏土及砌片石等进行堵塞。对水量大而集中及水压力大的岩溶水径流,堵塞措施应充分考虑地下水迳流方式空间变化的不确定性,必要时需采取室内模拟、现场水文试验等方法确认后采用。
5 对覆盖型岩溶、土洞发育地段的地下水越流渗透进行地基处理时,可采用钻孔注浆、旋(摆)喷注浆等措施进行截渗处理。
附录A 红黏土、石芽、溶蚀、溶洞分类表
A.0.1 红黏土的状态分类应符合表A.0.1的规定:
表A.0.1 红黏土的状态分类
状? 态 | 含水比αw | 比贯入阻力Ps(kPa) |
坚 硬 | αw≤0.55 | Ps≥2300 |
A.0.2 红黏土的结构分类应符合表A.0.2的规定:
表A.0.2 红黏土的结构分类
土体结构 | 类别 | 灵敏度St | 裂隙发育特征 |
致密状 | Ⅰ | St >1.2 | 偶见裂隙(<1条/m) |
A.0.3 红黏土的复浸水特性分类应符合表A.0.3的规定:
表A.0.3 红黏土的复浸水特性分类
类别 | Ⅰr与Ⅰ/r关系 | 复浸水特性 |
Ⅰ | Ⅰr≥Ⅰ/r | 收缩后浸水膨胀,能恢复到原位 |
Ⅱ | Ⅰr <Ⅰ/r | 收缩后浸水膨胀,不能恢复到原位 |
A.0.4 红黏土的地基均匀性分类应符合表A.0.4的规定:
表A.0.4 红黏土的地基均匀性分类
A.0.5 石芽地基分类应符合表A.0.5的规定:
表A.0.5 石芽地基分类
地基单元 | 地质特征 | |
名称 | 程度 | |
石芽地基 | 强起伏 | 基岩面起伏剧烈,相邻钻孔或柱位间基岩面高差大于或等于5m。 |
中起伏 | 基岩面起伏中等,相邻钻孔或柱位间基岩面相对高差大于2m小于5m。 | |
弱起伏 | 基岩面起伏较小,相邻钻孔或柱位间基岩面相对高差小于或等于2m。 |
A.0.6 溶蚀地基分类应符合表A.0.6的规定:
表A.0.6 溶蚀地基分类
地基单元 | 岩体结构类型 | 地质特征 | 岩芯 | 岩体质量指标(RQD%) | 纵波波速Vp | 备注 | |
名称 | 程度 | ||||||
溶隙地基 | 极强 | 散粒状结构 | 节理密集发育,结构体呈碎屑状、颗粒状、沿结构面溶蚀强烈,均不同程度充填黏土。 | 0~10 | 0~5 | 1500 | 表中岩石质量指标(RQD)即用直径为75mm的金刚石钻头和双层岩芯管在岩石中钻进,连续取芯,回次钻进所取岩芯中,长度大于10cm的岩芯段长度之和与该回次进尺的比值。 |
强 | 碎裂状结构 | 节理发育,其间距0.1-0.4m,一般三组以上结构呈碎块状,沿结构面均发生溶蚀,多数充填黏土。 | 10~30 | 5~20 | 1500~2500 | ||
中 | 层状结构,块状结构,整体状结构 | 节理发育,间距0.4-0.7m,一般三组以上,结构面呈块状、碎块状、柱状、板状、沿结构面均发生溶蚀,部分充填黏土。 | 30~60 | 20~50 | 2500~3500 | ||
弱 | 节理微发育,间距0.7-1.5m,一般2-3组,结构呈块状、柱状、板状多数节理面溶蚀,偶夹黏土。 | 60~80 | 50~70 | 3500~5000 | |||
微弱 | 节理微发育,间距1.5m,一般2-3组,结构呈板状,部分节理面溶蚀,无黏土填充,节理闭合 | >80 | >70 | >5000 |
A.0.7 溶蚀地基分类应符合表A.0.7的规定:
表A.0.7 溶洞地基分类
地基单元 | 岩体结构类型 | 地质特征 | |
名称 | 程度 | ||
溶洞地基 | 强 | 层状结构,整体状结构 | 溶洞沿三个以上方向发育,溶洞之间有连通或溶洞沿一个方向发育,但溶洞中有岩溶管道水活动,常见水平无充填溶洞。 |
中 | 溶洞沿两个方向发育,溶洞之间局部连通,多为有充填溶洞。 | ||
弱 | 溶洞沿一个方向发育,溶洞之间无连通,多为有充填溶洞,且以竖向形态为主。 |
附录B 渗透变形类型判别
B.0.1 渗透变形可分为流土(砂)型、管涌型和过渡型。
B.0.2 流土(砂)可按下列方法进行判别:
1 按土的细粒含量进行判别:
1)当连续级配土的细粒含量符合下式规定时,可判定为流土(砂):
2) 当不均匀系数大于5的不连续级配土符合下式规定时,可判定为流土(砂):
3) 根据土的密度、粒级、形状进行综合分析,并符合下式规定时,可判定为流土(砂)和管涌的过渡型:
2 土的细粒含量可按以下方法确定:
1) 可根据级配曲线中一个以上的粒径级颗粒含量小于或等于3%的平缓段,粗细粒的区分粒径(df)以平缓段粒径级的最大和最小粒径的平均粒径区分,或以最小粒径为区分粒径,相应于此粒径的含量为细粒含量。
2)对细粒级配土,df可按下式计算:
式中:df——粗细粒的区分粒径;
d70——小于该粒径的含量占总土重70%的颗粒粒径;
d10——小于该粒径的含量占总土重10%的颗粒粒径。
3 当土体在渗流作用下的实际水力比降符合下式规定时,可判定为流土(砂):
式中: J——土体在渗流作用下的实际水力比降;
Fs——安全系数,可取1.2~2.0;
Jcr——流土(砂)的临界水力比降,可按下式计算:
式中: γ′——土的有效重度;
γw——水的重度;
Gs——土的颗粒密度予水的密度之比;
n——土的孔隙比。
B.0.3 管涌可按下列方法进行判别:
1 当连续级配土的细粒含量符合下式规定时,可判定为管涌:
2 对不均匀系数大于5的不连续级配的无黏性土,当符合下式规定时, 可判定为管涌:
3 对不均匀系数大于5的连续级配的无黏性土,渗透变形类型的判别应符合下列规定:
1)当采用孔隙直径法时:
D0>ds 为管涌型;
D0<ds 为流土型;
D0=d3~d5 为过渡型。
2)当采用细粒含量法时:
Pc<0.9Pop 为管涌型;
Pc≥1.1Pop 为流土型;
Pc=0.9~1.1Pop 为过渡型。
式中:d3、d5、d70——较细一层土的颗粒粒径,小于该粒径的含量占总土重3%、5%、70%的颗粒粒径;
D0——土孔隙的平均直径,按D0=0.63nd20估算,d20为等效粒,小于该粒径的土重占总土重的20%;
Pop——最优细粒含量:
n——土的孔隙率。
3 土为粗颗粒(粒径D)和细颗粒(粒径d)组成,D/d>10;
4 土的不均匀系数d60/d10>10;
5 两种互相接触土层的渗透系数之比k1/k2>2~3;
6 渗透水流的水力比降J大于土的临界水力比降Jcr时。临界水力比降Jcr可按下列方法确定:
1) 根据管涌破坏的临界水力比降与土中细粒含量的关系(图B.0.2-1)确定。当土中细粒含量大于35%时,应评价产生流土及流土破坏的可能性;
2) 根据管涌破坏的临界水力比降与土的渗透关系(图B.0.2-2)确定;
图B.0.2-1? 临界水力比降与土中细粒含量的关系 图B.0.2-2? 临界水力比降与土的渗透的关系
x-细粒含量;y-临界水力比降 x-渗透系数;
1-上限;2-中值;3-下限 y-渗透破坏临界水力比降
1-上限;2-中值;3-下限
3) 根据公式计算确定:
管涌型或过渡型宜采用下式计算:
式中:d5、d20——分别为占总土重的5%和20%的土粒粒径。
7 按工程类比法确定:
对已有工程资料和地下水渗透条件进行分析,提供类似条件下的临界水力比降值,在进行地基渗流管涌稳定性验算评价时,将确定的临界水力比降值除以安全系数Fs(Fs=1.5~2.0),得到允许水力比降Ja。无试验资料时,可按表B.0.2-1和表B.0.2-2中的经验值确定Ja。
表B.0.2-1 土的渗透系数与Ja
土的渗透系数(cm/s) | Ja |
≥0.5 | 0.1 |
表B.0.2-2 无黏性土Ja
允许水 | 渗 透 变 形 类 型 | |||||
流 土 型 | 过 渡 型 | 管 涌 型 | ||||
Cu≤3 | 3<Cu≤5 | Cu≥5 | 级配连续 | 级配不连续 | ||
Ja | 0.25~0.35 | 0.35~0.50 | 0.50~0.80 | 0.25~0.40 | 0.15~0.25 | 0.10~0.20 |
附录C 石芽地基或基岩的稳定计算
C.0.1 具有单一外倾软弱结构面的出露石芽或基岩(图C.0.1),其抗滑动稳定性应符合下式要求:
式中:
图C.0.1 单一结构面石芽地基基础
C.0.2 出露石芽或基岩按式(C.0.1)验算稳定性时应符合下列规定:
1 外倾滑动结构面的走向应与石芽或基岩坡面平行或接近平行(约在30°范围内);
2 外倾滑动结构面应在坡面露出,即外倾滑动结构面的倾角 (α)应小于基岩或石芽坡面的倾角(β)。
C.0.3 当外倾滑动结构面内有地下水时,应考虑其地下水的影响。
附录D 溶洞的稳定计算
D.0.1 对于一般工程,根据已查明的地质条件,结合基底荷载情况,对影响溶洞稳定性的各种因素进行分析比较,可按表D.0.1进行地基稳定性评价(经验比拟法)。
表D.0.1 岩溶地基稳定性评价
评价因素 | 对稳定有利 | 对稳定不利 |
地质构造 | 无断裂、褶曲,裂隙不发育或胶结良好 | 有断裂、褶曲,裂隙发育,有两组以上张开裂隙切割岩体,呈干砌状 |
岩层产状 | 走向与洞轴线正交或斜交,倾角平缓 | 走向与洞轴线平行,倾角陡 |
岩性和层厚 | 厚层块状,纯质灰岩,强度高 | 薄层石灰岩、泥灰岩、白云质灰岩,有互层,岩体强度低 |
洞体形态及埋藏条件 | 埋藏深,覆盖层厚,洞体小(与基础尺寸比较),溶洞呈竖井状或裂隙状,单体分布 | 埋藏浅,在基底附近,洞径大,呈扁平状,复体相连 |
顶板情况 | 顶板厚度与洞跨比值大,平板状,或呈拱状,有钙质胶结 | 顶板厚度与洞跨比值小,有切割的悬挂岩块,未胶结 |
充填情况 | 为密实沉积物填满,且无被水冲蚀的可能性 | 未充填,半充填或水流冲蚀充填物 |
地下水 | 无地下水 | 有水流或间歇性水流 |
地震设防烈度 | 地震设防烈度小于7度 | 地震设防裂度等于或大于7度 |
建筑物荷重及重要性 | 建筑物荷重小,为一般建筑物 | 建筑物荷重大,为重要建筑物 |
D.0.2 岩溶地基稳定性的定量评价: 可按下列公式对溶洞顶板的稳定性进行验算。
1 当顶板为中厚层、薄层,裂隙发育,易风化的岩层,顶板有可能坍塌、但能自行填满洞体时,无需考虑其对地基的影响。此时所需塌落高度(H)可按下式计算:
式中:H0-塌落前洞体最大高度(m)
K-岩石松散(涨余)系数,石灰岩K取1.2,黏土K取1.05。
2 当顶板岩层较完整,强度较高,层厚较大,并已知顶板厚度和裂隙切割情况时,可按抗弯、抗剪验算顶板稳定性,且应符合下列规定:
1)当顶板跨中有裂缝,顶板两端支座处岩石坚固完整时,可按悬臂梁计算:
2)当裂隙位于支座处,而顶板较完整时,可按简支梁计算:
3)当支座和顶板岩层均较完整时,可按两端固定梁计算:
4)计算弯矩和剪力应符合下列公式的要求:
式中:M-弯矩(kN·m·m);
p-顶板所受总荷载(kN·m/m),为顶板的岩体自重、顶板上覆的土体重和附加荷载之和;
l-溶洞跨度(m);
σ-岩体计算抗弯强度(石灰岩一般为允许抗压强度的1/8)(kPa);
ƒs-支座处的剪力(kN);
S-岩体计算抗剪强度(石灰岩一般为允许抗压强度的1/12)(kPa);
b-梁板的宽度(m);
H-顶板岩层厚度(m)。
D.0.3 按极限平衡条件计算顶板受剪切承载力时,应符合下列公式的要求:
式中:P-溶洞顶板所受总荷载(kN·m);
T-溶洞顶板的总抗剪力(kN·m);
L-溶洞平面的周长(m);
其余符号意义同前。
附录E 泡沫轻质土充填处理的配合比
E.0.1 泡沫轻质土的配合比应符合下列规定:
1)泡沫轻质土配合比设计应满足抗压强度、湿密度、流值的要求;
2)泡沫轻质土试配强度应满足下式要求:
qu7d≥0.5qc或 qu28d≥qc(E.0.1)
式中:qu7d、qu28d—7天龄期抗压强度、28天龄期抗压强度
qc—设计抗压强度
3)泡沫轻质土的流值宜为160mm~190mm;当掺入可塑剂时,流值不宜高于150mm:
4)泡沫轻质土抗压强度试验用的试件尺寸应为100mm×100mm×100mm。
E.0.2 泡沫轻质土的配合比设计应按下列步骤进行:
1)根据设计要求确定泡沫轻质土施工湿密度Rfw;
2)确定水泥浆配合比,按下式计算水泥浆单方材料组成、湿密度:
按下式计算泡沫轻质土配合比单方材料组成、气泡率:
式中:Mc、Mƒ、Mw分别为水泥浆单位体积内水泥、粉煤灰、水的质量。
mc、mƒ、mw分别为轻质土单位体积内水泥、粉煤灰、水的质量。
RL、Rƒw为水泥浆、轻质土单位体积质量;
ρc、ρƒ、ρa分别为水泥、粉煤灰、泡沫密度
λ 为轻质土气泡率。
在确定水泥浆配合比时,水固比参数b值宜取1.3~1.6;粉煤灰掺量α不应大于30%。
E.0.3 配合比试配试验应符合下列规定:
1 根据计算的配合比,拌合水泥浆、泡沫轻质土;
2 测定泡沫轻质土流值是否符合要求;当不符合时,应按0.05的差额调整水固比参数b,重新拌合泡沫轻质土,直至流值满足要求为止;
3 进行标准沉陷距试验,如标准沉陷距大于5mm,应选择新的水泥、粉煤灰品牌重新进行试配;
4 取泡沫轻质土拌合物制备强度检测试件,并检测7天龄期抗压强度,当抗压强度满足要求时,该配合比可作为施工配合比;否则,应增大泡沫轻质土的试配密度,重新进行试配试验;
5 当标准沉陷距满足要求时,也可调整水固比、试配密度,同步进行多组试配试验,以强度满足要求的配合比作为施工配合比。
本规范用词说明
1.为便于在执行本标准(规范、规程)条文时区别对待,对要求严格程度不同的用词说明如下:
1)表示很严格,非这样做不可的:
正面词采用“必须”,反面词采用“严禁”;
2)表示严格,在正常情况下均应这样做的:
正面词采用“应”,反面词采用“不应”或“不得”;
3)表示允许稍有选择,在条件许可时首先应这样做的:
正面词采用“宜”,反面词采用“不宜”;
4)表示有选择,在一定条件下可以这样做的,采用“可”。
2.条文中指明应按其他有关标准执行的写法为:“应符合……的规定”或“应按……执行”。
引用标准名录
1《建筑地基基础设计规范》GB 50007
2《岩土工程勘察规范》GB 50021
3《复合地基技术规范》GB/T 50783
4《建筑边坡工程技术规范》GB 50330
5《建筑地基处理技术规范》JGJ 79
中华人民共和国国家标准
岩溶地区建筑地基基础技术规范
GBXXX-20XX
条文说明
制订说明
《岩溶地区建筑地基基础技术规范》(GB5××××),经住房和城乡建设部××××年××月××日以第××号公告批准发布。
本规范制订过程中,编制组对我国岩溶地区的建筑地基基础工程进行了广泛的调查研究,总结了我国工程建设中岩溶地基基础设计、施工的实践经验,同时参考了国外先进技术法规、技术标准,通过室内岩性试验取得了重要技术参数。
为便于广大设计、施工、科研、学校等单位有关人员在使用本标准时能正确理解和执行条文规定,《岩溶地区建筑地基基础技术规范》编制组按章、节、条顺序编制了本规范的条文说明,对条文规定的目的、依据以及执行中需注意的有关事项进行了说明,还着重对强制性条文的强制性理由做了解释。但是,本条文说明不具备与规范正文同等的法律效力,仅供使用者作为理解和把握规范规定的参考。
1 总则
1.0.1 岩溶在我国分布广泛,裸露于地表的碳酸盐岩面积有203万平方公里,加上覆盖和埋藏于地下的碳酸盐岩,岩溶分布总面积达约363万平方公里,占整个国土面积的l/3,是世界上岩溶发育最广泛的国家之一。据初步统计,有22个省区发生过岩溶地质灾害,尤以南方的桂、黔,湘、川、赣、滇、鄂等省区最为发育。其中,岩溶区地面塌陷是主要灾害地貌之一,由于岩溶塌陷引发的条件与人类活动密切相关,造成的危害也是十分严重的,特别是在覆盖型岩溶区,无论是自然或人为引起的岩溶塌陷已成为一种地质灾害,它可使这些地区的矿山、道路、城镇街道突然出现地面塌陷、引起房屋开裂,威胁人民生命财产的安全。岩溶地区建筑物(包括构筑物)地基基础设计时对地基稳定性分析尤为重要。为贯彻国家“节能、节地、节水、节材和环境保护”技术经济政策,在总结多年来各地治理岩溶工程经验和科研成果的基础上编制本规范,用以指导勘察、设计与施工。
1.0.2 本规范主要针对岩溶地区建(构)筑物的地基勘察提出基本要求,地基基础设计提出设计原则。根据工程经验提出岩溶地基处理的几种主要方法。
1.0.3 由于岩溶地基(包含红黏土地基)的复杂性,对拟建场地应进行岩土工程勘察和地基稳定性作出综合评价,岩溶地区建(构)筑物地基基础设计与施工必须强调因地制宜原则,设计人员应根据地质条件、工程结构类型和施工条件进行精心设计,完成高质量设计文件。施工部门应在全面掌握和收集相关文件资料的基础上,结合当地治理岩溶地基经验,制定切实可行施工方案,科学管理,认真实施。
1.0.4 本规范执行时尚应符合国家现行有关标准的规定。
2 术语和符号
2.1.1 岩溶是指水流对可溶性岩石(碳酸盐岩、石膏、岩盐等)进行以化学溶蚀作用为主,流水的冲蚀、潜蚀和崩塌等机械作用为辅的地质作用,以及由这些作用所产生的现象的总称。
3 基本规定
3.0.2 岩溶地区拟建工程场地或其附近存在对工程安全有影响的岩溶时,应进行岩溶勘察。岩溶在我国分布广泛,地质灾害频繁,严重威胁工程安全。事先应查明建设场地内岩溶发育程度和分布规律、岩土的工程特性和地下水埋藏条件,尤其在大量抽吸地下水时,使水位急剧下降,引发土洞的发展和塌陷的发生,有很多这方面经验教训。本规范特别强调岩溶勘察的重要性,关键是要对工程场地地基稳定性作出客观科学的综合评价。
3.0.3 由于岩溶发育具有严重的不均匀性,为区别对待不同岩溶发育程度场地上的地基基础设计,将岩溶场地划分为岩溶强发育、中等发育和微发育三个等级,用以指导勘察、设计、施工。
基岩面相对高差以相邻钻孔的高差确定。
钻孔见洞隙率=(见洞隙钻孔数量/钻孔总数)×100%。线岩溶率=(见洞隙的钻探进尺之和/钻探总进尺)×100%。
3.0.4 本规范对岩溶地区的地基类型进行了系统分类,根据岩溶地区地基特点重点对红黏土地基和岩溶地基的工程勘察、基础设计、地基处理与施工提出指导原则,除应符合本规范的规定外,尚应符合国家现行有关标准的规定。
3.0.5 为了结构工程安全,岩溶强发育的地段不宜建造地基基础设计等级为甲、乙级的建(构)筑物。但大量的工程实践证明,岩溶地基经过恰当的处理后,可以做建筑地基。现在建筑用地日趋紧张,在岩溶发育地区要避开岩溶强发育场地非常困难。采取合理可靠的措施对岩溶地基进行处理并加以利用,更加切合当前建筑地基基础设计的实际情况。
3.0.6 岩溶地区地基稳定性问题非常重要,直接影响结构安全,设计人员应高度重视。如土洞的顶板强度低,稳定性差,且土洞的发育速度一般都很快,因此其对地基稳定性的危害大。由于影响岩溶稳定性的因素很多,现行勘探手段一般很难准确查明岩溶特征,目前对岩溶稳定性的评价,仍然是以定性和经验为主。
3.0.7 为贯彻国家“节能、节地、节水、节材和环境保护”技术经济政策,提出基础浅埋原则。其前提条件是:地基稳定性和变形满足要求以及稳定溶洞顶板满足承载能力要求。
3.0.8 地基基础设计时,所采用的作用的最不利组合和相应的抗力限值应按下列规定:
当按地基承载力计算和地基变形计算以确定基础底面积和埋深时应采用正常使用极限状态,相应的作用效应为标准组合和准永久组合的效应设计值。
在计算挡土墙、地基、斜坡的稳定和基础抗浮稳定时,采用承载能力极限状态作用的基本组合,但规定结构重要性系数γ0不应小于1.0,基本组合的效应设计值S中作用的分项系数均为1.0。
在根据材料性质确定基础或桩台的高度、支挡结构截面,计算基础或支挡结构内力、确定配筋和验算材料强度时,应按承载能力极限状态采用作用的基本组合。此时,S中包含相应作用的分项系数。
3.0.9 岩溶地区建(构)筑物的勘察、设计应符合国家现行有关抗震标准的规定,尤其应评价地震作用对地基稳定性影响。
4 勘察与评价
4.1 一般规定
4.1.2 红黏土是母岩为碳酸盐岩系(包括间夹其中的非碳酸盐岩类岩石),在湿热条件下经红土化作用形成的特殊土类;液限大于或等于50%的红黏土为原生红黏土,原生红黏土经搬运、沉积后仍然保留其基本特征,且液限大于45%的为次生红黏土。
4 勘察与评价
4.1 一般规定
4.1.2 红黏土是母岩为碳酸盐岩系(包括间夹其中的非碳酸盐岩类岩石),在湿热条件下经红土化作用形成的特殊土类;液限大于或等于50%的红黏土为原生红黏土,原生红黏土经搬运、沉积后仍然保留其基本特征,且液限大于45%的为次生红黏土。
4.2 红黏土地基勘察与评价
4.2.1 大气影响深度是指在自然气候作用下,由降水、蒸发、地温等因素引起土的升降变形的有效深度。其数值应由各气候区土的深层变形观测或含水量观测及地温观测资料确定;大气影响急剧层深度一般为大气影响深度的45%。
4.2.3 初步勘察阶段取土样和原位测试的勘探孔数量按现行国家标准《岩土工程勘察规范》GB 50021有关规定执行。考虑红黏土地基的不均匀性,详细察勘阶段取土样和原位测试的勘探孔数量除了满足现行国家标准《岩土工程勘察规范》GB 50021有关规定外,尚应要求每栋主要建筑物不应少于3个,是指详勘取土试样和原位测试的勘探孔除了应满足全部勘探点的1/2外,再附加的一个条件,例如:某栋建筑物布4个钻孔,其中取土试样和原位测试的勘探孔应满足1/2即2个孔外,还要满足最少3个的条件,即该建筑物取土试样和原位测试的钻孔应为3个。
考虑土性指标的变异性,规定了取土试样和原位测试的最少数即取土试样和原位测试数据均不应少于6个(组)是满足数理统计分析需要的最少数量,同时要求对多栋建筑群,每栋每一主要土层的取土试样和原位测试数据均不应少于2件(组),也是针对红黏土的不均匀性而制定,故应严格执行。
4.2.4 红黏土的钻探应采用干作业,不应送水钻进,以确保钻孔编录反映真实的地质状况。
冲(锤)击钻进方式效率较高,但对土体结构扰动较大,一般鉴别土性、采取Ⅲ~Ⅳ级土样的勘探孔可采用此方法钻进;对采取Ⅰ~Ⅱ级土样和作原位测试的勘探孔则应采用对土体结构扰动较小的回转钻进方式;也可以两种钻进方式相结合,既可保证取土样和原位测试的质量又可提高钻进效率。红黏土地裂的发育深度一般在近地表浅部,可用人工挖坑(槽)探 ,能全面观查和描述裂隙的形态、规模及充填物情况。
对红黏土地基的勘探孔(井)完工后若不回填封孔,等于人为制造了地表水与下部岩溶水直接联系的通道,频繁的地下水活动会加速对红黏土土体的冲刷掏蚀作用,极易产生新的土洞而造成地基不稳,故应及时回填。
红黏土收缩作用产生的土裂隙,易使一些较陡的边坡土体常沿着这些裂隙光滑面产生滑塌失稳,特别在水的作用下尤为明显,故红黏土的抗剪强度应采用三轴试验,若采用直剪则应作重复慢剪试验;另参照贵州的经验,当用直剪仪快剪指标时,应对c值乘以0.6~0.8、对φ值乘以0.8~1.0的系数进行修正。
红黏土以失水收缩为主,遇水膨胀作用不明显,故土样试验不仅要测定自由膨胀率还要测定土的线收缩率和不同压力下土的相对膨胀率,并评价红黏土的胀缩性等级和红黏土地基的胀缩等级。
4.3 岩溶地基勘察与评价
4.3.1 本条规定了岩溶的勘察方法及其相应工作内容和要求。
1 强调可行性研究或选址勘察的重要性。在岩溶区进行工程建设,会带来严重的工程稳定性问题,故在场址比选时,应加深研究,预测其危害,做出正确选择;
2 强调施工阶段补充勘察的必要性;岩溶土洞是一种形态奇特、分布复杂的自然现象,宏观上虽有发育规律,但在具体场地上,其分布和形态则是无常的;因此,进行施工勘察非常必要。
岩溶勘察的工作方法和程序,强调下列各点:
1 重视工程地质研究,在工作程序上必须坚持以工程地质测绘和调查为先导;
2 岩溶规律研究和勘探应遵循从面到点、先地表后地下、先定性后定量、先控制后一般以及先疏后密的工作准则;
3 应有针对性地选择勘探手段,如为查明浅层岩溶,可采用槽探,为查明浅层土洞可用钎探,为查明深埋土洞可用静力触探等;
4 采用综合物探,用多种方法相互印证,但不宜以未经验证的物探成果作为施工设计和地基处理的依据。
岩溶地区有大片非可溶性岩石存在时,勘察工作应与岩溶地区段有所区别,可按一般岩石地基进行勘察。
4.3.5 根据碳酸盐岩地层被覆盖埋藏的情况,岩溶地基可分为裸露型岩溶、浅覆盖型岩溶、深覆盖型岩溶和埋藏型岩溶等四种类型:
1 裸露型岩溶:指碳酸盐岩直接出露地表,没有或很少被第四系沉积物覆盖;
2 浅覆盖型岩溶:指碳酸盐岩部分被第四系沉积物覆盖,覆盖率一般在30~70%左右,覆盖层厚度一般小于30m;
3 深覆盖型岩溶:指碳酸盐岩大部分被第四系沉积物覆盖,覆盖率一般在70%以上,覆盖层厚度一般30~100m;
4 埋藏型岩溶地基:碳酸盐岩层被非碳酸盐岩岩层(如砂岩、页岩)覆盖,没有岩溶景观显露地表,埋深大于100m,最深可达1000多米。
在大多数情况下,与岩土工程关系密切的岩溶地基主要是前两类,即裸露型岩溶和浅覆盖型岩溶。岩溶对工程的不良影响主要体现在以下几个方面:
1 岩溶岩面起伏导致上覆土质地基压缩变形不均;
2 岩体洞穴顶板变形造成地基失稳;
3 岩溶水的动态变化给施工和建筑物使用造成不良影响;
4 洞塌落形成地表塌陷。
4.4 地下水
4.4.1 地下水勘察评价是岩溶地区工程勘察的重要内容。岩溶地区地下水对地基基础、建筑物抗浮、工程降水、基坑支护等的安全稳定性有直接的影响,因此需要在勘察阶段及时查明岩溶地区地下水的基本规律与特点,补给来源与其他含水层的联系。存在地下暗河时,应查明暗河的流向、流量、河体走向等基本情况。
4.4.2 应重视现场水文地质试验测试的必要性,并将其作为水文地质勘察的重点,以准确获得现场水文地质试验的数据参数。对地下水的试验测试方法应符合现行有关规范的规定,以保证试验测试数据的准确性。特别是采用泥浆护壁的钻孔,应先洗孔再量测。对存在多层地下水的钻孔,应采取分层止水措施,分层测试地下水的相关数据。岩溶地区上覆土层成因不同时,需要测试不同土层渗透方向的差异性。
4.4.3 对地下水作用及其评价应根据岩溶场地水文地质勘察资料与现场水文地质试验数据等进行。除含水层外,应重点评价岩溶地下水的发育情况与活动特征、地下水对地基基础、建筑抗浮、工程降水、基坑工程等的影响。当地下水存在承压现象,或存在渗流作用时,需要计算分析承压水的压力或地下水渗流压力,计算判别临界水力比降Jcr与允许水力比降Ja,评价承压水或渗流作用对工程的影响
4.4.4 由于建筑场地形成条件的不同,城市防洪排涝差别,建成区与新开发区的城市基础设施标准的差异,沿海地区与内陆地区地形地貌的差异,不同建筑物及其基础埋深的不同等,使建筑物抗浮问题日益突出,也使抗浮设防水位的合理确定成为场地勘察的重要指标。根据本规范对抗浮设防水位确定的原则,需要结合当地的地质条件、气象资料、地表水文与地下水资料、场地地形地貌与周边环境、建筑物抗浮要求等对建筑物抗浮设防水位综合确定。特别要重视当地的抗浮工程经验教训,研究抗浮设防水位的限值,按不同情况进行合理确定。一般来说,当有地下水位长期观测资料时,抗浮设防水位应采用建筑物使用期间地下水的峰值水位,不宜以勘察期间的水位值作为抗浮设计的依据。此外,抗浮设防水位与设计地面标高相关,而实测最高水位往往是对应于原地面高程。建筑场地经过开发平整后,原有地面高程与现设计地面标高存在差异,有时该差异往往较大,以致原观测的地下水位与现状地下水位不一致。因此,确定抗浮设防水位时,应考虑这种变化。位于坡地的建筑,当场地面积较大时,宜将场地分区,按分区附近一定范围内最低处的地面标高或该区单栋建筑物室外地面最低处标高作为抗浮设防水位。
4.4.5 岩溶地区实施工程降水应特别注意降水对周围环境的影响。对岩溶地下水进行井点降水时,受地下水连通作用,降水过程可能会在远离降水点的地方出现地面坍陷、建筑物开裂、道路下沉等危害,各地都有这样的教训。因此岩溶地区一般不采取降水方法,以避免对周围环境的影响。确实需要实施降水时,应充分评价降水的影响范围与危害程度。
5 地基计算和基础设计
5.1 一般规定
5.1.1 岩溶地区工程地质条件复杂多变,地基基础设计应重视潜在的地质灾害对建筑安全的影响。
5.1.2 桩身穿过溶洞顶(隔)板的岩体是否计算侧阻力的问题,在工程实践中也是备受关注的问题。考虑到岩溶现象的复杂性,一般情况下都不计算该段岩体的侧阻力,作为安全储备。但是部分具体条件一概不予考虑的做法也是不合理的。实践表明,在中厚层-厚层白云岩和灰岩的溶洞顶板或串珠状溶洞间的隔板,其厚度较大时岩体的完整性仍然是较好的,通过钻探、取岩样试验和超声波测试,可以判定其岩石强度和岩体完整程度,是可以做到有根据地加以利用的。故本条规定,基本质量等级为Ⅰ级或Ⅱ级岩体构成的竖向溶洞顶板,其厚度大于2米时可将溶洞顶(隔)板厚度乘以0.75的系数计入相应的侧阻力。
对于石笋、石芽密布,溶沟、溶槽、溶洞发育地段,灌注桩宜适当提高桩身混凝土强度等级、桩身配筋率和钢筋长度,预制桩宜适当降低桩的设计承载力。缺乏可靠经验时,在竖向荷载作用下,宜按偏心d/4的偏压构件计算桩身配筋。
5.1.3 本条规定是为避免基岩受大气影响,加速基岩风化,降低基岩承载力,如某工程裸露白云质基岩,一年后原较完整中风化基岩表层,近10cm厚风化成疏松破碎状态。
5 地基计算和基础设计
5.1 一般规定
5.1.1 岩溶地区工程地质条件复杂多变,地基基础设计应重视潜在的地质灾害对建筑安全的影响。
5.1.2 桩身穿过溶洞顶(隔)板的岩体是否计算侧阻力的问题,在工程实践中也是备受关注的问题。考虑到岩溶现象的复杂性,一般情况下都不计算该段岩体的侧阻力,作为安全储备。但是部分具体条件一概不予考虑的做法也是不合理的。实践表明,在中厚层-厚层白云岩和灰岩的溶洞顶板或串珠状溶洞间的隔板,其厚度较大时岩体的完整性仍然是较好的,通过钻探、取岩样试验和超声波测试,可以判定其岩石强度和岩体完整程度,是可以做到有根据地加以利用的。故本条规定,基本质量等级为Ⅰ级或Ⅱ级岩体构成的竖向溶洞顶板,其厚度大于2米时可将溶洞顶(隔)板厚度乘以0.75的系数计入相应的侧阻力。
对于石笋、石芽密布,溶沟、溶槽、溶洞发育地段,灌注桩宜适当提高桩身混凝土强度等级、桩身配筋率和钢筋长度,预制桩宜适当降低桩的设计承载力。缺乏可靠经验时,在竖向荷载作用下,宜按偏心d/4的偏压构件计算桩身配筋。
5.1.3 本条规定是为避免基岩受大气影响,加速基岩风化,降低基岩承载力,如某工程裸露白云质基岩,一年后原较完整中风化基岩表层,近10cm厚风化成疏松破碎状态。
5.2 地基稳定性计算
5.2.1 稳定土坡系指抗滑力矩与滑动力矩的比值大于或等于1.2的土坡。本条适用于均质稳定土坡。对于岩质边坡和具有不利于边坡稳定的软弱结构构造面,或软弱夹层的边坡,则应验算沿各不利界面的可能滑动状况,而不能简单套用本条中的公式。
5.2.3 在岩土界面上存在软弱层时,如泥化带,应验算地基的整体稳定性;
5.2.4 在石芽地基中,常存在溶洞、土洞、具有临空面的出露岩体或单个石芽,也常存在有沿软弱结构面滑动和场地滑坡的可能性。由于岩体或石芽与周围土体的抗剪强度和岩体内结构面的抗剪强度一般不能同步发挥,故附录D计算式中未考虑岩体和石芽与周围土体的作用,同时也偏于安全。另外出露基岩和石芽的稳定验算未考虑滑动岩体受转动力矩的影响,即破坏只是考虑滑动破坏,因此对于具有陡倾不连续面的陡坡基岩(石芽)还应考虑可能产生的倾倒崩塌破坏。按本规范附录D对出露基岩和单个石芽稳定验算,如不能满足要求,应采用预应力锚杆等方法处理。
5.2.7 对于具有结构面或软弱结构面岩石地基边坡,当稳定性受外倾结构面(外倾结构面走向与岩坡面走向夹角小于30)控制,对可能产生平面滑动的岩石地基边坡宜采用平面滑动法进行计算;对可能产生折线滑动的边坡宜采用折线滑动面法进行计,对于具有两组或多组结构面的交线倾向于临空面的岩石边可采用棱形体(楔形四面体)分割法进行计算。
5.2.8 残余抗剪强度是岩石或土体在破坏后所残留的抵抗外荷的能力,可在应力—应变全过程曲线上求得,当变形量增大至峰值后,逐渐稳定为一个最低值,对应的摩擦角称为最小摩擦角。
5.3 地基基础设计
5.3.2 红黏土地基基础埋深的确定,为充分利用硬层、减轻软弱下卧层附加应力、调整基础沉降,宜尽量浅埋。但对于三层或三层以下的砌体建筑,确定基础埋置深度时,为避免地表因素对地基的不利影响,其埋深宜大于大气影响急剧层深度,或采取防水保湿措施。
通常红黏土层厚变化大,当沉降计算深度范围内有基岩时,由于刚性下卧层的存在,附加应力和地基变形量相应增大,基底下红黏土层厚小于地基变形计算深度的现象广泛存在。因此,当沉降计算深度范围内有基岩时,应按刚性下卧层条件下的附加应力计算地基变形量。
5.3.3 土岩组合地基是山区常见的地基形式之一,其主要特点是不均匀变形。由于土岩组合地基的不均匀性,可能产生过大的不均匀沉降,影响建筑物正常使用或造成结构损坏,因而对敏感性结构的多层底部框架-抗震墙、多排内框架及框架结构的房屋不宜采用土岩组合地基。
在土岩组合地基中,常存在漏洞、土洞、具有临空面的出露岩体或单个石芽,也常存在有沿软弱结构面滑动和场地滑坡的可能性。由于岩体或石芽与周围土体的抗剪强度和岩体内结构面的抗剪强度一般不能同步发挥作用,故附录C计算式中未考虑岩体和石芽与周围土体的作用,同时也偏于安全。另外出露基岩和石芽的稳定验算未考虑滑动岩体受转动力矩的影响,即破坏只是考虑滑动破坏,因此对于具有陡峭不连续面的陡坡基岩(石芽)还应考虑可能产生的倾倒崩塌破坏。
5.3.4 在岩石地基中,持力层范围内平面和垂向软、硬岩相间出现很常见。在平面上软硬岩石相间分布或在垂向上硬岩有一定厚度、软岩有一定埋深的情况下,为安全合理的使用地基,就有必要通过验算地基的承载力和变形来确定如何对地基进行使用。
岩石一般可视为不可压缩地基,上部荷载通过基础传递到岩石地基上时,基底应力以直接传递为主,应力呈柱形分布,当荷载不断增加使岩石裂缝被压密产生微弱沉降而卸荷时,部分荷载将转移到冲切锥范围以外扩散,基底压力呈钟形分布。验算岩石下卧层强度时,其基底压力扩散角可按30°~40°考虑,硬质岩石取小值,软质岩石取大值。
由于岩石地基刚度大,在岩性均匀的情况下可不考虑不均匀沉降的影响,故同一建筑物中允许使用多种基础形式,如桩基与独立基础并用,条形基础、独立基础与桩基础并用等。
基岩面起伏剧烈,高差较大并形成临空面是岩石地基的常见情况,为确保建筑物的安全,应重视临空面对地基稳定性的影响。
体积较大的混凝土直接浇注在硬质基岩上,混凝土的收缩受到基岩的约束将会使混凝土产生裂缝,因此应结合建筑防水、防潮等做法设置隔离层。
5.3.5 现在建筑用地日趋紧张,在岩溶发育地区要避开岩溶强发育场地非常困难。采取合理可靠的措施对岩溶地基进行处理并加以利用,更加切合当前建筑地基基础设计的实际情况。
大量的工程实践证明,岩溶地基经过恰当的处理后,可以做建筑地基。
当溶洞顶板完整且桩底以下3倍桩径及5m深度范围内无裂隙分布时可以直接利用顶板作为桩基础持力层。
土洞的顶板强度低,稳定性差,且土洞的发育速度一般都很快,因此其对地基稳定性的危害大。故在岩溶发育地区的地基基础设计对土洞应给予高度重视。
由于影响岩溶稳定性的因素很多,现行勘探手段一般难以查明岩溶特征,目前对岩溶稳定性的评价,仍然是以定性和经验为主。
对岩溶顶板稳定性的定量评价,仍处于探索阶段。某些技术文献中曾介绍采用结构力学中的梁、板、拱理论评价,但由于计算边界条件不易明确,计算结果难免具有不确定性。
岩溶地基的地基与基础方案的选择应针对具体条件区别对待。大多数岩溶场地的岩溶都需要加以适当处理方能进行地基基础设计。而地基基础方案经济合理与否,除考虑地基自然状况外,还应考虑地基处理方案的选择。
5.4 抗浮设计
5.4.1 抗浮稳定性验算的主要依据是抗浮设防水位。抗浮设防水位是依据建筑场地水文地质勘察资料和建筑物使用年限内可能出现的、对地下结构产生浮托作用的地下水位。当地下水属潜水类型且无长期水位观测资料时,不宜只按勘察期间实测稳定水位来确定抗浮设防水位,应结合场地地形、地貌、地下水补给、排泄条件等因素综合确定。若存在多层地下水时,应分层测定每层地下水的稳定水位,并取其中的高水位作为抗浮设防水位。地下水为承压水时,应测定承压水的水头高度,计入地下水的浮托力进行抗浮稳定性验算。地下水存在渗流时,需要分析渗流作用对地下结构是否存在浮托作用,如存在浮托作用则需要计算渗流压力并计入地下水的浮托力,进行抗浮稳定性验算。抗浮稳定性验算采用的抗浮设防水位是一个对地下结构经济性有较大影响的设计参数,影响因素也较多,故对于重要工程抗浮设防水位的选取进行专门论证是很有必要的。
5.4.2 地下室侧壁的土层为基坑开挖后的回填土,受填土性质和密实度的影响,侧壁摩阻力较小,不考虑其抵抗地下结构的上浮是合理的。对位于地下水位以下的地下室,底板下的土体是否存在粘滞作用,目前并未有足够的观测资料,因此在计算浮托力时不予考虑。对浮托力的计算一般只考虑地下结构底板上所承受的浮托力。
5.4.4 公式5.4.4中,W为地下结构自重与其上作用的永久荷载标准值的总和,地下结构位于地下水位以下时,宜取其浮容重;对纯地下室部分,上覆的土层位于水位以下时亦取土的浮容重;其上作用的永久荷载按建筑物自重考虑。浮托力F计算时,如存在承压水或地下水渗流压力时,应将承压水头或渗流压力计入。抗浮稳定安全系数KS选用应考虑建筑物在使用期间,周边地下排水设施的修建与配套完善情况。排水设施良好通畅,宜取小值,反之宜取较大值。
5.4.5 地下室构件的抗裂和裂缝宽度验算,属于正常使用极限状态问题,宜按长期稳定水位作用下的静水压力计算。
5.5 基坑工程设计
5.5.1 基坑工程设计中,采用安全等级来表达基坑工程的安全重要性得到了广泛的采用。基坑工程的安全等级与结构工程的安全等级在含义和实际应用方面都不相同。基坑工程安全等级源于在工程中即便是同一个基坑,场地周边环境条件、地下管线分布、开挖深度、岩土条件等基本要素也往往不一样,因此基坑各边对安全的要求不尽相同,采用同一个安全性的指标来要求基坑各边满足安全要求是不合理的。特别对于岩溶地区基坑来说,由于地层变化,基坑各边的支护与开挖要求差别较大,为确保安全和周围环境不受损害,针对基坑各边的安全要求确定不同的安全标准,是十分必要的。基坑工程安全等级的确定,应符合国家有关标准或当地的有关标准规定。安全等级的确定顺序一般从一级开始,向较低等级推定,使基坑各边确定的安全等级有更好的针对性。
明确规定基坑工程的安全使用期限是很有必要的。很多地方发生的基坑事故,分析原因主要就是基坑开挖后长期暴露,土体物理力学指标发生变化,支挡结构超过正常使用期限,支挡体系整体强度下降甚至失效所致,教训非常深刻。安全使用期限是基坑工程设计和施工的重要指标,也是建设单位组织安排基础或其他施工的重要依据。对超出规定使用期或有特殊要求时,应进行专门的研究设计,以满足支挡结构整体安全与使用要求。对超过规定安全使用期限的基坑,应对支挡结构进行必要的检测和整体安全评估,以确定是否需要补强加固。
考虑到通常地下室开挖与施工在一年时间内均可完成,为体现经济适用原则,将基坑的安全使用期限一般定为一年。
5.5.3 处于地下水位以下的土层,按有效应力原理计算时,水压力和土压力比较明确。但实际上由于土层中的孔隙水压力变化较大,往往难以准确测定,因而土的有效强度指标也难以确定,使按有效应力法进行土压力和水压力的计算变得较为困难。所以对粘性土一般均采用总应力法计算土压力,将土压力和水压力合算,这种方法实际上降低了水压力的作用。但考虑到粘性土渗透性弱,地下水对土颗粒不易形成浮力,采用饱和重度,用总应力强度指标进行水土合算,其计算结果在一定程度上还是反映了水压力的作用。对于地下水位以下的红黏土、粉土、砂土、碎石土,地下水对土颗粒可形成浮力,通常采用水土分算,水压力按静水压力计算。
对位移控制严格的基坑支护结构,应采用整体刚度较大的支护体系,在支护设计计算中宜将静止土压力作为支护结构的侧向荷载。
基坑坑顶周边荷载会增加支护结构土侧的土压力,超过设计规定的地面荷载会降低支护体系整体安全度。因此在基坑设计中应明确规定在施工过程中,不得随意在基坑周围堆土和集中堆放建筑材料,形成超过设计要求的地面超载。
5.5.5 地下水控制设计是基坑工程设计的重要内容,许多基坑事故都是因为地下水失控引起的。地下水控制设计应根据场地及周边工程地质条件、水文地质条件和环境条件并结合基坑支护形式和基础施工方案综合分析确定采用集水明排、降水、截水和回灌等方法,可单独使用或组合使用。
集水明排是在基坑内设置排水沟和集水井,用抽水设备将基坑中水从集水井排出,达到疏干基坑内积水的目的。井点降水是对基坑内的地下水或基坑底板以下的承压水进行疏干或减压。截水是用地下连续墙及喷射注浆(旋喷)、深层搅拌桩或注浆形成具有一定强度和抗渗性能的截水墙或底板,阻止地下水流入基坑的方法,包括竖向隔水(悬持式和落底式)及水平封底隔水。
为有效控制因降水引起的地面沉降,需采用隔渗措施,常用的有:1)采用地下连续墙、连续排列的排桩墙截水;2)采用分离式排桩墙,在桩间设旋喷桩、深层搅拌桩形成止水帷幕或在桩墙后侧设置独立截水帷幕;3)采用高压喷射注浆、深层搅拌桩等形成坑底隔渗。
岩溶地区基坑降水方法应根据地下水的特点、周边环境和基坑开挖要求合理选用。对降水可能对周边一定范围内的建筑物、地下管线、道路等产生较大影响,或可能引起地面塌陷时,应慎重选择降水方法。
6 地基处理
6.1 一般规定
6.1.1 岩溶地基的地基与基础方案的选择应针对具体条件区别对待。大多数岩溶场地的岩溶都需要加以适当处理方能进行地基基础设计。而地基基础方案经济合理与否,除考虑地基自然状况外,还应考虑地基处理方案的选择。
大量工程实例证明,采用加强建筑物上部结构刚度和承载能力的方法,能减少地基的不均匀变形,取得较好的技术经济效果。因此,本条规定对于需要进行地基处理的工程,在选择地基处理方案时,应同时考虑上部结构、基础和地基的共同作用,尽量选用加强上部结构和处理地基相结合的方案,这样既可降低地基的处理费用,又可收到满意的效果。
6.1.2 对岩溶地区的地表水,应采取防渗或堵漏等有效措施防止对岩溶造成不利影响;对塌陷或浅埋溶(土)洞,应清除洞内松散软弱的充填杂物,以方便地基处理和减少地基不均匀沉降。
6.1.3 分别对塌陷或浅埋溶(土)洞和深埋溶(土)洞提出了相应的地基处理方法以供选择。在选择地基处理方案时,宜根据各种因素进行综合分析,初步选出几种可供考虑的地基处理方案,其中强调包括选择两种或多种地基处理措施组成的综合处理方案。
6.1.4 本条对落水洞及浅埋的溶沟(槽)、溶蚀(裂隙、漏斗)等提出处理,宜采用跨越法、充填法进行处理。
6.1.7 岩溶地区的地基基础在施工和验收阶段,均应进行检测。
6.1.10 岩溶地基处理需考虑岩溶水的处理。对岩溶水的处理应遵从疏导为先、封堵为辅的原则,对地表水做好排水措施,对地下水以疏为主,并设置反滤层、截渗层等减少掏蚀、潜蚀。
6 地基处理
6.1 一般规定
6.1.1 岩溶地基的地基与基础方案的选择应针对具体条件区别对待。大多数岩溶场地的岩溶都需要加以适当处理方能进行地基基础设计。而地基基础方案经济合理与否,除考虑地基自然状况外,还应考虑地基处理方案的选择。
大量工程实例证明,采用加强建筑物上部结构刚度和承载能力的方法,能减少地基的不均匀变形,取得较好的技术经济效果。因此,本条规定对于需要进行地基处理的工程,在选择地基处理方案时,应同时考虑上部结构、基础和地基的共同作用,尽量选用加强上部结构和处理地基相结合的方案,这样既可降低地基的处理费用,又可收到满意的效果。
6.1.2 对岩溶地区的地表水,应采取防渗或堵漏等有效措施防止对岩溶造成不利影响;对塌陷或浅埋溶(土)洞,应清除洞内松散软弱的充填杂物,以方便地基处理和减少地基不均匀沉降。
6.1.3 分别对塌陷或浅埋溶(土)洞和深埋溶(土)洞提出了相应的地基处理方法以供选择。在选择地基处理方案时,宜根据各种因素进行综合分析,初步选出几种可供考虑的地基处理方案,其中强调包括选择两种或多种地基处理措施组成的综合处理方案。
6.1.4 本条对落水洞及浅埋的溶沟(槽)、溶蚀(裂隙、漏斗)等提出处理,宜采用跨越法、充填法进行处理。
6.1.7 岩溶地区的地基基础在施工和验收阶段,均应进行检测。
6.1.10 岩溶地基处理需考虑岩溶水的处理。对岩溶水的处理应遵从疏导为先、封堵为辅的原则,对地表水做好排水措施,对地下水以疏为主,并设置反滤层、截渗层等减少掏蚀、潜蚀。
6.2 充填法
6.2.1 本条明确了充填法在岩溶地区地基处理的适用范围,其施工方法应符合国家现行有关标准的规定。
6.2.3 泡沫轻质土的设计和施工可参照《现浇泡沫轻质土技术规程》(CECS 249:2008)。
6.3 跨越法
6.3.1 当基础下的溶洞、溶隙较小时,可采用跨越法处理。即把基础设计成钢筋混凝土梁横跨于溶洞之上。这种处理方法省事简单,但应保证溶洞周围的岩体必须完整、稳固。
6.3.2 一般情况下,岩溶洞隙侧壁由于受溶蚀风化的影响,此部分岩体强度和完整程度较内部围岩要低,为保证建筑物的安全,要求跨越岩溶洞隙的梁式结构在稳定岩石上的支承长度应大于梁高1.5倍。
采用梁、板、拱等结构跨越时应有可靠的支撑面或支撑体;梁式结构在稳定岩石或支撑体上的支撑长度应大于梁高的1.5倍。
6.4 桩基础法
6.4.1 本条明确在岩溶地区应用桩基础的几种情况。
6.4.2 当基坑涌水易于抽排、成孔条件良好,宜设计人工挖孔桩;基坑涌水量较大,抽排将对环境及相邻建筑物产生不良影响,或成孔条件不好,宜设计钻孔桩。桩身穿越溶洞顶板的岩体,由于岩溶发育的复杂性和不均匀性,顶板情况一般难以查明,通常情况下不计算顶板岩体的侧阻力。
6.5 注浆法
6.5.1 当基础下深埋溶洞、溶隙充填物工程特性稍好,或破碎带清除工作量太大,或溶隙产状平缓,其它处理方法难度较大时,可采用注浆法处理。注浆材料一般为水泥浆,为防止溶隙贯通水泥浆渗漏,一般参以一定比例的粉煤灰和速凝剂水玻璃。
6.5.2 注浆处理设计前应进行室内浆液配比试验和现场注浆试验确定设计参数,检验施工方法和设备。
6.5.3 注浆的设计、施工和质量检验应符合《建筑地基处理技术规范》JGJ 79的规定。
6.6 褥垫层法
6.6.1、6.6.2 说明在岩溶地区应用褥垫层的两种情况。
6.6.3 褥垫层材料宜用中砂、粗砂、级配砂石和碎石,最大粒径不宜大于30mm。不宜采用卵石,由于卵石咬合力差,施工时扰动较大、褥垫厚度不容易保证均匀。
6.7 其他处理方法
6.7.1 岩溶地区地基处理除本章所列的地基处理方法外,常用的地基处理方法尚可采用顶柱法、复合地基、爆破挖除法等方法。为方便使用,本条列出了上述方法的适用情况。
6.7.2 复合地基设计应符合现行国家标准《复合地基技术规范》GB/T 50783的规定。
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