GB 50112-2013 膨胀土地区建筑技术规范 (完整版)
1 总则
1.0.1 为了在膨胀土地区建筑工程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、保护环境,制定本规范。
1.0.2 本规范适用于膨胀土地区建筑工程的勘察、设计、施工和维护管理。
1.0.3 膨胀土地区的工程建设,应根据膨胀土的特性和工程要求,综合考虑地形地貌条件、气候特点和土中水分的变化情况等因素,注重地方经验,因地制宜,采取防治措施。
1.0.4 膨胀土地区建筑工程勘察、设计、施工和维护管理,除应符合本规范外,尚应符合有关现行国家标准的规定。
2 术语和符号
3 基本规定
3.0.1 膨胀土应根据土的自由膨胀率、场地的工程地质特征和建筑物破坏形态综合判定。必要时,尚应根据土的矿物成分、阳离子交换量等试验验证。进行矿物分析和化学分析时,应注重测定蒙脱石含量和阳离子交换量,蒙脱石含量和阳离子交换量与土的自由膨胀率的相关性可按本规范表A采用。
3.0.2 膨胀土场地上的建筑物,可根据其重要性、规模、功能要求和工程地质特征以及土中水分变化可能造成建筑物破坏或影响正常使用的程度,将地基基础分为甲、乙、丙三个设计等级。设计时,应根据具体情况按表3.0.2选用。
表3.0.2 膨胀土场地地基基础设计等级
设计等级 |
建筑物和地基类型 |
甲级 |
1) 覆盖面积大、重要的工业与民用建筑物; |
乙级 |
除甲级、丙级以外的工业与民用建筑物 |
丙级 |
1) 次要的建筑物; |
3.0.3 地基基础设计应符合下列规定:
1 建筑物的地基计算应满足承载力计算的有关规定;
2 地基基础设计等级为甲级、乙级的建筑物,均应按地基变形设计;
3 建造在坡地或斜坡附近的建筑物以及受水平荷载作用的高层建筑、高耸构筑物和挡土结构、基坑支护等工程,尚应进行稳定性验算。验算时应计及水平膨胀力的作用。
3.0.4 地基基础设计时,所采用的作用效应设计值应符合现行国家标准《建筑地基基础设计规范》GB 50007的有关规定。
3.0.5 膨胀土地区建筑物设计使用年限及耐久性设计,应符合现行国家标准《工程结构可靠性设计统一标准》GB 50153的规定。
3.0.6 地基基础设计等级为甲级的建筑物,应按本规范附录B的要求进行长期的升降和水平位移观测。地下室侧墙和高度大于3m的挡土结构,宜对侧墙和挡土结构进行土压力观测。
4 勘察
5 设计
6 施工
7 维护管理
附录A 膨胀土自由膨胀率与蒙脱石含量、阳离子交换量的关系
附录A 膨胀土自由膨胀率与蒙脱石含量、阳离子交换量的关系
表A 膨胀土的自由膨胀率与蒙脱石含量、阳离子交换量的关系
自由膨胀率 |
蒙脱石含量 |
阳离子交换量CEC( |
膨胀潜势 |
40≤ |
7~14 |
170~260 |
弱 |
65≤ |
14~22 |
260~340 |
中 |
|
>22 |
>340 |
强 |
注:1 表中蒙脱石含量为干土全重含量的百分数,采用次甲基蓝吸附法测定;
2 对不含碳酸盐的土样,采用醋酸铵法测定其阳离子交换量;对含碳酸盐的土样,采用氯化铵—醋酸铵法测定其阳离子交换量。
附录B 建筑物变形观测方法
B.0.1 变形观测可包括建筑物的升降、水平位移、基础转动、墙体倾斜和裂缝变化等项目。
B.0.2 变形观测方法、所用仪器和精度,应符合现行行业标准《建筑变形测量规范》JGJ 8的规定。
B.0.3 水准基点设置应符合下列要求:
1 水准基点的埋设应以不受膨胀土胀缩变形影响为原则,宜埋设在邻近的基岩露头或非膨胀土层内。基点应按现行国家标准《工程测量规范》GB 50026规定的二等水准要求布置。邻近没有非膨胀土土层时,可在多年的深水井壁上或在常年潮湿、保水条件良好的地段设置深埋式水准基点。深埋式水准基点应加设套管,并应加强保湿措施;
2 深埋式水准基点(图B.0.3)不宜少于3个。每次变形观测时,应进行水准基点校核。水准基点离建筑物较远时,可在建筑物附近设置观测水准基点,其深度不得小于该地区的大气影响深度。

图B.0.3 深埋式水准基点示意
1—焊接在钢管上的水准标芯;2—Ф30mm~50mm钢管;3—Ф60mm~110mm套管;4—导向环;5—底部现浇混凝土;6—油毡二层;7—木屑;8—保护井
B.0.4 观测点设置应符合下列要求:
1 观测点的布置应全面反映建筑物的变形情况,在砌体承重的房屋转角处、纵横墙交接处以及横墙中部,应设置观测点;在房屋转角附近宜加密至每隔2m设1个观测点;承重内隔墙中部应设置内墙观测点,室内地面中心及四周应设置地面观测点。框架结构的房屋沿柱基或纵横轴线应设置观测点。烟囱、水塔、油罐等构筑物的观测点应沿周边对称设置。每栋建筑物可选择最敏感的(1~2)个剖面设置观测点;
2 建筑物墙体和地面裂缝观测应选择重点剖面设置观测点(图B.0.4)。每条裂缝应在不同位置上设置两组以上的观测标志;

图B.0.4 裂缝观测片
3 观测点的埋设可按建筑物的特点采用不同的类型,观测点的埋设应符合现行行业标准《建筑变形测量规范》JGJ 8的规定。
B.0.5 对新建建筑物,应自施工开始即进行升降观测,并应在施工过程的不同荷载阶段进行定期观测。竣工后,应每月进行一次。观测工作宜连续进行5年以上。在掌握房屋季节性变形特点的基础上,应选择收缩下降的最低点和膨胀上升的最高点,以及变形交替的季节,每年观测4次。在久旱和连续降雨后应增加观测次数。
必要时,应同期进行裂缝、基础转动、墙体倾斜及基础水平位移等项目的观测。
B.0.6 资料整理,应包括下列内容:
1 校核观测数据,计算每个观测点的高程、逐次变化值和累计变化值;
2 绘制观测点的时间—变形曲线;
3 绘制建筑物的变形展开曲线;
4 选择典型剖面,绘制基础升降、裂缝张闭、基础转动和基础水平位移等项目的关系曲线;
5 计算建筑物的平均变形幅度、相对挠曲以及易损部分的局部倾斜;
6 编写观测报告。
附录C 现场浸水载荷试验要点
C.0.1 现场浸水载荷试验可用于以确定膨胀土地基的承载力和浸水时的膨胀变形量。
C.0.2 现场浸水载荷试验(图C.0.2)的方法与步骤,应符合下列规定:

注:图中单位mm
图C.0.2 现场浸水载荷试验试坑及设备布置示意
1—方形压板;2—Ф127砂井;3—砖砌砂槽;4—1b深测标;5—2b深测标;6—3b深测标;7—大气影响深度测标;8—深度为零的测标
1 试验场地应选在有代表性的地段;
2 试验坑深度不应小于1.0m,承压板面积不应小于0.5m2,采用方形承压板时,其宽度b不应小于707mm;
3 承压板外宜设置一组深度为零、1b、2b、3b和等于当地大气影响深度的分层测标,或采用一孔多层测标方法,以观测各层土的膨胀变形量;
4 可采用砂井和砂槽双面浸水。砂槽和砂井内应填满中、粗砂,砂井的深度不应小于当地的大气影响深度,且不应小于4b;
5 应采用重物分级加荷和高精度水准仪观测变形量;
6 应分级加荷至设计荷载。当土的天然含水量大于或等于塑限含水量时,每级荷载可按25kPa增加;当土的天然含水量小于塑限含水量时,每级荷载可按 50kPa增加;每级荷载施加后,应按0.5h、1h各观测沉降一次,以后可每隔1h或更长一些时间观测一次,直至沉降达到相对稳定后再加下一级荷载;
7 连续2h的沉降量不大于0.1mm/h时可认为沉降稳定;
8 当施加最后一级荷载(总荷载达到设计荷载)沉降达到稳定标准后,应在砂槽和砂井内浸水,浸水水面不应高于承压板底面;浸水期间应每3d观测一次膨胀变形;膨胀变形相对稳定的标准为连续两个观测周期内,其变形量不应大于0.1mm/3d。浸水时间不应少于两周;
9 浸水膨胀变形达到相对稳定后,应停止浸水并按本规范第C.0.2条第6、7款要求继续加荷直至达到极限荷载;
10 试验前和试验后应分层取原状土样在室内进行物理力学试验和膨胀试验。
C.0.3 现场浸水载荷试验资料整理及计算,应符合下列规定:
1 应绘制各级荷载下的变形和压力曲线(图C.0.3)以及分层测标变形与时间关系曲线,确定土的承载力和可能的膨胀量;

图C.0.3 现场浸水载荷试验p-s关系曲线示意
OA—分级加载至设计荷载;AB—浸水膨胀稳定;BC—分级加载至极限荷载;
2 同一土层的试验点数不应少于3点,当实测值的极差不大于其平均值的30%时,可取平均值为其承载力极限值,应取极限荷载的1/2作为地基土承载力的特征值;
3 必要时可用试验指标按承载力公式计算其承载力,并应与现场载荷试验所确定的承载力值进行对比。在特殊情况下,可按地基设计要求的变形值在p-s曲线上选取所对应的荷载作为地基土承载力的特征值。
附录D 自由膨胀率试验
D.0.1 自由膨胀率试验可用于判定黏性土在无结构力影响下的膨胀潜势。
D.0.2 试验仪器设备应符合下列规定:
1 玻璃量筒容积应为50mL,最小分度值应为1mL。容积和刻度应经过校准;
2 量土杯容积应为10mL,内径应为20mm;
3 无颈漏斗上口直径应为50mm~60mm,下口直径应为4mm~5mm;
4 搅拌器应由直杆和带孔圆盘构成,圆盘直径应小于量简直径2mm,盘上孔径宜为2mm(图D.0.2);

图D.0.2 搅拌器示意
1—直杆;2—圆盘
5 天平最大称量应为200g,最小分度值应为0.01g;
6 应选取的其他试验仪器设备包括平口刮刀、漏斗支架、取土匙和孔径0.5mm的筛等。
D.0.3 试验方法与步骤应符合下列规定:
1 应用四分对角法取代表性风干土100g,应碾细并全部过0.5mm筛,石子、姜石、结核等应去除;
2 应将过筛的试样拌匀,并应在105℃~110℃下烘至恒重,同时应在干燥器内冷却至室温;
3 应将无颈漏斗放在支架上,漏斗下口应对准量土杯中心并保持10mm距离(图D.0.3);
4 应用取土匙取适量试样倒入漏斗中,倒土时匙应与漏斗壁接触,且应靠近漏斗底部,应边倒边用细铁丝轻轻搅动,并应避免漏斗堵塞。当试样装满量土杯并开始溢出时,应停止向漏斗倒土,应移开漏斗刮去杯口多余的土。应将量土杯中试样倒入匙中,再次将量土杯(图D.0.3)置于漏斗下方,应将匙中土按上述方法倒入漏斗,使其全部落入量土杯中,刮去多余土后称量量土杯中试样质量。本步骤应进行两次重复测定,两次测定的差值不得大于0.1g;

图D.0.3 漏斗与量土杯示意
1—无颈漏斗;2—量土杯;3—支架
5 应在量筒内注入30mL纯水,并加入5mL浓度为5%的分析纯氯化钠溶液。应将量土杯中试样倒入量筒内,用搅拌器搅拌悬液,上近液面,下至筒底,上下搅拌各10次,用纯水清洗搅拌器及量筒壁,使悬液达50mL;
6 待悬液澄清后,应每隔2h测读一次土面高度(估读0.1mL)。直至两次读数差值不大于0.2mL,可认为膨胀稳定,土面倾斜时,读数可取其中值;
7 应按本规范式(4.2.1)计算自由膨胀率。
附录E 50KPA压力下的膨胀率试验
E.0.1 50kPa压力下的膨胀率试验可用于50kPa压力和有侧限条件下原状土或扰动土样的膨胀率测定。
E.0.2 膨胀率试验仪器设备应符合下列规定:
1 压缩仪试验前应校准在50kPa压力下的仪器压缩量;
2 试样面积应为3000mm2或5000mm2,高应为20mm;
3 百分表最大量程应为5mm~10mm,最小分度值应为0.01mm;
4 环刀面积应为3000mm2或5000mm2,高应为25mm;
5 天平最大称量应为200g,最小分度值应为0.01g;
6 推土器直径应略小于环刀内径,高度应为5mm。
E.0.3 膨胀率试验方法与步骤应符合下列规定:
1 应用内壁涂有薄层润滑油带护环的环刀切取代表性试样,用推土器将试样推出5mm,削去多余的土,称其重量准确至0.01g,测定试前含水量;
2 应按压缩试验要求,将试样装入容器内,放入透水石和薄型滤纸,加压盖板,调整杠杆使之水平。加1kPa~2kPa压力(保持该压力至试验结束,不计算在加荷压力之内),并加50kPa的瞬时压力,使加荷支架、压板、土样、透水石等紧密接触,调整百分表,记下初读数;
3 应加50kPa压力,每隔1h记录一次百分表读数。当两次读数差值不超过0.01mm时,即为下沉稳定;
4 应向容器内自下而上注入纯水,使水面超过试样顶面约5mm,并应保持该水位至试验结束;
5 浸水后,应每隔2h测记一次百分表读数,当连续两次读数不超过0.01mm时,可以为膨胀稳定,随即卸荷至零,膨胀稳定后,记录读数;
6 试验结束,应吸去容器中的水,取出试样称其重量,准确至0.01g。应将试样烘至恒重,在干燥器内冷却至室温,称量并计算试样的试后含水量、密度和孔隙比。
E.0.4 试验资料整理和校核应符合下列规定:
1 50kPa压力下的膨胀率应按下式计算:
[E.0.4]
式中:
——在50kPa压力下的膨胀率(%);
——压力为50kPa时试样膨胀稳定后百分表的读数(mm);
——压力为50kPa时仪器的变形值(mm);
——压力为零时百分表的初读数(mm);
——试样加荷前的原始高度(mm)。
2 试后孔隙比应按本规范式(F.0.4-2)计算,计算值与实测值之差不应大于0.01。
附录F 不同压力下的膨胀率及膨胀力试验
F.0.1 不同压力下的膨胀率及膨胀力试验可用于测定有侧限条件下原状土或扰动土样的膨胀率与压力之间的关系,以及土样在体积不变时由于膨胀产生的最大内应力。
F.0.2 不同压力下的膨胀率及膨胀力试验仪器设备应符合下列规定:
1 压缩仪试验前应校准仪器在不同压力下的压缩量和卸荷回弹量;
2 试样面积应为3000mm2或5000mm2,高应为20mm;
3 百分表最大量程应为5mm~10mm,最小分度值应为0.01mm;
4 环刀面积应为3000mm2或5000mm2,高应为25mm;
5 天平最大称量应为200g,最小分度值应为0.01g;
6 推土器直径应略小于环刀内径,高度应为5mm。
F.0.3 不同压力下的膨胀率及膨胀力试验方法与步骤,应符合下列规定:
1 应用内壁涂有薄层润滑油带有护环的环刀切取代表性试样,由推土器将试样推出5mm,削去多余的土,称其重量准确至0.01g,测定试前含水量;
2 应按压缩试验要求,将试样装入容器内,放入干透水石和薄型滤纸。调整杠杆使之水平,加1kPa~2kPa的压力(保持该压力至试验结束,不计算在加荷压力之内)并加50kPa瞬时压力,使加荷支架、压板、试样和透水石等紧密接触。调整百分表,并记录初读数;
3 应对试样分级连续在1min~2min内施加所要求的压力。所要求的压力可根据工程的要求确定,但应略大于试样的膨胀力。压力分级,当要求的压力大于或等于150kPa时,可按50kPa分级;当压力小于150kPa时,可按25kPa分级;压缩稳定的标准应为连续两次读数差值不超过0.01mm;
4 应向容器内自下而上注入纯水,使水面超过试样上端面约5mm,并应保持至试验终止。待试样浸水膨胀稳定后,应按加荷等级分级卸荷至零;
5 试验过程中每退一级荷重,应相隔2h测记一次百分表读数。当连续两次读数的差值不超过0.01mm时,可认为在该级压力下膨胀达到稳定,但每级荷重下膨胀试验时间不应少12h;
6 试验结束,应吸去容器中的水,取出试样称量,准确至0.01g。应将试样烘至恒重,在干燥器内冷却至室温,称量并计算试样的试后含水量、密度和孔隙比。
F.0.4 不同压力下的膨胀率及膨胀力试验资料的整理和校核,应符合下列规定:
1 各级压力下的膨胀率应按下式计算:
[F.0.4-1]
式中:
——某级荷载下膨胀土的膨胀率(%);
——在一定压力作用下试样浸水膨胀稳定后百分表的读数(mm);
——在一定压力作用下,压缩仪卸荷回弹的校准值(mm);
——试样压力为零时百分表的初读数(mm);
——试样加荷前的原始高度(mm)。
2 试样的试后孔隙比应按下式计算:
[F.0.4-2]
(F.0.4-3)
式中:
——试样的试后孔隙比;
——卸荷至零时试样浸水膨胀稳定后的变形量(mm);
——试样卸荷至零时浸水膨胀稳定后百分表读数(mm);
——为压缩仪卸荷至零时的回弹校准值(mm)(图F.0.4-1);
——试样的初始孔隙比。
3 计算的试后孔隙比与实测值之差不应大于0.01。

图F.0.4-1
计算示意
1—仪器压缩校准曲线;2—仪器回弹校准曲线;3—土样加荷压缩曲线;4—土样浸水卸荷膨胀曲线
4 应以各级压力下的膨胀率为纵坐标,压力为横坐标,绘制膨胀率与压力的关系曲线,该曲线与横坐标的交点为试样的膨胀力(图F.0.4-2)。

图F.0.4-2 膨胀率-压力曲线示意
附录G 收缩试验
G.0.1 收缩试验可用于测定黏性土样的线收缩率、收缩系数等指标。
G.0.2 收缩试验的仪器设备应符合下列规定:
1 收缩试验装置(图G.0.2)的测板直径应为10mm,多孔垫板直径应为70mm,板上小孔面积应占整个面积的50%以上;

图G.0.2 收缩试验装置示意图
1—百分表;2—测板;3—土样;4—多孔垫板;5—垫块
2 环刀面积应为3000mm2,高应为20mm;
3 推土器直径应为60mm,推进量应为21mm;
4 天平最大称量应为200g,最小分度值应为0.01g;
5 百分表最大量程应为5mm~10mm,最小分度值应为0.01mm。
G.0.3 收缩试验的方法与步骤应符合下列规定:
1 应用内壁涂有薄层润滑油的环刀切取试样,用推土器从环刀内推出试样(若试样较松散应采用风干脱环法),立即把试样放入收缩装置,使测板位于试样上表面中心处(图G.0.2);称取试样重量,准确至0.01g;调整百分表,记下初读数。在室温下自然风干,室温超过30℃时,宜在恒温(20℃)条件下进行;
2 试验初期,应根据试样的初始含水量及收缩速度,每隔1h~4h测记一次读数,先读百分表读数,后称试样的重量;称量后,应将百分表调回至称重前的读数处。因故停止试验时,应采取措施保湿;
3 两日后,应根据试样收缩速度,每隔6h~24h测读一次,直至百分表读数小于0.01mm;
4 试验结束,应取下试样,称量,在105℃~110℃下烘至恒重,称干土重量。
G.0.4 收缩试验资料整理及计算应符合下列规定:
1 试样含水量应按下式计算:
[G.0.4-1]
式中:
——与
对应的试样含水量(%);
——某次称得的试样重量(g);
——试样烘干后的重量(g)。
2 竖向线缩率应按下式计算:
[G.0.4-2]
式中:
——与
对应的竖向线缩率(%);
——某次百分表读数(mm);
——百分表初始读数(mm);
——试样原始高度(mm)。
3 应以含水量为横坐标、竖向线缩率为纵坐标,绘制收缩曲线图(图G.0.4);应根据收缩曲线确定下列各指标值:

图G.0.4 收缩曲线示意
1)竖向线缩率,按式(G.0.4-2)计算;
2)收缩系数,按本规范式(4.2.4)计算。
其中:
4 收缩曲线的直线收缩段不应少于三个试验点数据,不符合要求时,应在试验资料中注明该试验曲线无明显直线段。
附录H 中国部分地区的蒸发力及降水量表
附录H 中国部分地区的蒸发力及降水量表
表H 中国部分地区的蒸发力及隆水量(mm)



注:表中“站名”为气象站所在地。
附录J 使用要求严格的地面构造
附录J 使用要求严格的地面构造
表J 混凝土地面构造要求

注:1 表中
取膨胀试验卸荷到零时的膨胀率;
2 变形缓冲层材料可采用立砌漂石、块石,要求小头朝下;
3 换土层总厚度h为室外地面标高至变形缓冲层底标高的距离。

图J 混凝土地面构造示意
1—面层;2—混凝土垫层;3—非膨胀土填充层;4—变形缓冲层;5—膨胀土地基;6—变形缝


)
<65
<90
≥90
