閱讀 8531 次 針對《濕陷性黃土地區建筑規范》的幾點思考
摘要:近年來,隨著西部的快速發展,在濕陷性黃土地區的工程建設越來越多,而大多數上部黃土具濕陷性黃土(地基土層),不能滿足工程建設要求,必須對其進行改良。《濕陷性黃土地區建筑規范》(GB 50025-2004)就是針對濕陷性黃土地區工程建設需求的重要規范之一。但是,作者在運用《濕陷性黃土地區建筑規范》(GB50025-2004)中,發現其存在一些缺陷和不足,結合工程實踐和室內試驗,對《濕陷性黃土地區建筑規范》(GB50025-2004)的缺陷和不足之處提出幾點思考,希望對修訂規范有一定的作用,也供同行參考和探討。...
針對《濕陷性黃土地區建筑規范》的幾點思考
呂遠強 林杜軍
(中煤西安設計工程有限責任公司,陜西 西安 710054)
Reflections to《Code for building construction in collapsible loess regions》
Abstract:In recent years, with the rapid development of the west, in the collapsible loess region, more and more construction projects, and most of the upper loess of collapsible(foundation soil) can not meet the construction requirements and must be improved. 《Code for building construction in collapsible loess regions》(GB 50025-2004) is the collapsible loess areas for the construction needs of one of the mportant pecifications.However,the authors used the 《Code for building construction in collapsible loess regions》(GB 50025-2004),and found a number of shortcomings and inadequacies, and then combining engineering practice and Laboratory experimentation.The authors offer some Reflections on the《Code for building construction in collapsible loess regions》(GB 50025-2004) shortcomings and inadequacies and hope the revised the code have a certain role, but also for peer information and discussion.
Key words: collapsible loess;《Code for building construction in collapsible loess regions》;reflection
1.《濕陷性黃土地區建筑規范》中4.1.7條探井深度宜穿透濕陷性黃土層。但對大厚度濕陷性黃土場地,比如濕陷性黃土層的厚度大于25m,加上黃土層下部有結核層,探井挖掘非常困難,并威脅作業人員的人生安全。范例:山西朔州市某工業場地,濕陷性黃土層的厚度為28m。工作中的兩個探井深度分別為15m和20m,經過室內試驗和計算,自重濕陷量的計算值為354mm和736mm,濕陷量的計算值(mm)為561mm和867mm,地基濕陷等級分別為自重Ⅲ級和自重Ⅳ級。對甲類建筑物,《濕陷性黃土地區建筑規范》規定應處理基底下全部濕陷性土層;對乙類建筑物,《濕陷性黃土地區建筑規范》規定基底下應處理厚度為濕陷性黃土層深度的2/3,且下部未處理濕陷性黃土層的剩余濕陷量值不應大于150mm;對丙類建筑物,《濕陷性黃土地區建筑規范》規定地基處理厚度不應小于3m或4m,且下部未處理濕陷性黃土層的剩余濕陷量值不應大于200mm。所以,當地基濕陷等級分別為自重Ⅲ級或自重Ⅳ級時,對于各類建筑物選取地基處理方法已經足夠,只需要確定濕陷黃土層的下限深度,而濕陷黃土層的下限深度可以通過物理力學指標或鉆孔取樣進行濕陷試驗確定。作者結合建筑物類型和場地濕陷類型,提出的探井深度見表1。
表1 建議探井深度表
Table 1 The depth of the proposed exploratory well
|
濕陷類型 |
甲類建筑物 |
乙類建筑物 |
丙類建筑物 |
探井深度 |
非自重濕陷性黃土場地 |
宜穿透濕陷性黃土層 |
穿透濕陷性黃土層
或>12m |
穿透濕陷性黃土層或>10m |
自重濕陷性黃土場地 |
宜穿透濕陷性黃土層或探井深度范圍內的黃土層已可判定地基濕陷等級≥Ⅲ級﹡ |
>15m |
>12m | |
﹡探井深度內黃土層的濕陷量的計算值△s>600mm,△zs>300mm,即地基濕陷等級大于等于Ⅲ級時。 |
2.《濕陷性黃土地區建筑規范》中4.2.4條表4.2.4-2中勘探點的深度(自基礎底面算起),非自重濕陷性黃土場地大于10m,自重濕陷性黃土場地:陜西、隴東-陜北-晉西地區大于15m,其他地區大于10m。或穿透濕陷性黃土層?碧缴疃葲]有考慮建筑物的的類型和建筑物的荷載大小,并且表4.2.4-2中勘探點的深度或穿透濕陷性黃土層二者是選擇關系,而不是同時滿足關系。同時,這與《濕陷性黃土地區建筑規范》4.4.5條中第2款濕陷量的計算值△s的計算深度,應自基礎底面算起(如基底標高不確定時,自地面下1.5m):對非自重濕陷性場地累計至基底下10m(或地基壓縮層)深度止;對自重濕陷性場地,累計至非濕陷性黃土層的頂面止。如果選擇表4.2.4-2中勘探點的深度,對于大厚度陷性黃土,表4.2.4-2中規定的勘探點深度,一些不滿足工程運用,會造成勘探的深度不夠或勘探的深度過大而影響建筑物地基基礎設計或勘察費用。范例:甘肅省環縣某工程的變電所,為丙類建筑物,根據《濕陷性黃土地區建筑規范》,濕陷量的計算深度應至濕陷性黃土層的頂面為止,即勘探點深度應穿透濕陷性黃土層,濕陷性黃土的下限深度約30m,勘探點最大深度為34m,經室內試驗,自重濕陷量計算值介于826~958mm,濕陷量的計算值介于989~1517mm,地基濕陷等級為自重Ⅳ級,設計基底壓力150kPa,基礎埋深2.50m,采用獨立基礎,則地基壓縮層的影響深度約5m,地基處理推薦采用灰土墊層法或擠密法,灰土墊層厚度3.0m,擠密法處理深度至基底下10m。即勘探點深度15m可滿足要求,而實際的勘探點深度是20~34m,這說明勘探深度偏大,費用偏高。
作者認為,勘探深度不但要考慮建筑物類型、黃土分區和黃土場地的濕陷類型,還應考慮建筑物的荷載大小,即荷載引起基底壓力的影響深度(地基壓縮層)。一般而言,我們常遇的建筑物(乙類、丙類建筑物)基底壓力P≤200kPa,其影響深度為3b(條形基礎,b為基礎底面寬度)、1.5b(獨立基礎,b為基礎底面寬度),且厚度均不小于5m。對重要建筑物(甲類建筑物,基底壓力P>200kPa)或有特殊要求的建筑物,勘探點的深度應大于地基壓縮層并穿透濕陷性黃土層,因重要建筑物的地基處理常采用深基礎才能滿足要求,有特殊要求的建筑物的地基受水浸濕的可能性大,不均勻沉降要求嚴格。作者結合工程實踐,提出勘探點的深度見表2,認為更為合理。
表2 建議勘探點深度表(自基礎底面起)
Table 2 The depth of the proposed exploratory hole(from the foundation bottom)
|
濕陷類型 |
黃土分區 |
甲類建筑物 |
乙類建筑物 |
丙類建筑物 |
勘探深度
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非自重濕陷性黃土場地 |
Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ |
大于地基壓縮層并穿透濕陷性黃土層 |
大于地基壓縮層或大于12m |
大于8m |
其他地區 |
大于地基壓縮層
并穿透濕陷性黃土層 |
大于地基壓縮層或大于10m |
大于5m | ||
自重濕陷性
黃土場地 |
Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ |
大于地基壓縮層
并穿透濕陷性黃土層 |
大于地基壓縮層并大于15m |
大于12m | |
其他地區 |
大于地基壓縮層
并穿透濕陷性黃土層 |
大于地基壓縮層并大于12m |
大于10m |
3.《濕陷性黃土地區建筑規范》中4.4.5條第3)款:基底下10m以下至非濕陷性黃土層頂面,在自重濕陷性黃土場地,可取工程所在地區的β0值。β0值在4.4.4條中分地區有4個值:隴西地區取1.50;隴東-陜北-晉西地區取1.20;關中地區取0.90;其他地區取0.50。其中有兩個值(隴西地區取1.50,隴東-陜北-晉西地區取1.20)大于1.0,即在考慮基底下地基土的受水浸濕可能性和側向擠出等因素,10m以下受水浸濕可能性和側向擠出的可能性大于或等同于基底下0~10m,這與實際情況相矛盾,作者建議基底下10m以下至非濕陷性黃土層頂面,在自重濕陷性黃土場地的β0值取0.3~0.8,由上至下遞減(隨深度變化的取值還需進一步研究)。
4.《濕陷性黃土地區建筑規范》中4.3.3條第4款,測定濕陷系數δs的試驗壓力,應自基礎底面(如基底標高不確定時,自地面下1.5m)算起。對于大厚度挖、填方(10m以上),沒有考慮挖、填方引起的卸荷加荷作用。《濕陷性黃土地區建筑規范》中4.3.4條第1款,測定自重濕陷系數δzs的試驗壓力,對于大厚度挖、填方(10m以上),也沒有考慮挖、填方引起的卸荷加荷作用。范例1:山西朔州某高速公路一處路堤填方厚度為37m,在考慮填方加荷和不考慮填方加荷兩種情況下,自重濕陷量△zs的計算值分別為266mm和69.5mm,濕陷量△s的計算值分別為553.5mm和284.5mm,地基濕陷等級為自重Ⅱ級和非自重Ⅰ級,即按《濕陷性黃土地區建筑規范》試驗壓力得到的濕陷系數δs和自重濕陷系數δzs值偏小,不但改變了黃土場地的濕陷類型,還改變了地基濕陷等級。范例2:山西朔州高速公路的路塹開挖深度為20m,在考慮卸荷和不考慮卸荷兩種情況下,自重濕陷量△zs的計算值分別為39mm和104mm,濕陷量△s的計算值分別為86.25mm和246.75mm,地基濕陷等級為非自重Ⅰ級和自重Ⅱ級。即按《濕陷性黃土地區建筑規范》試驗壓力得到的濕陷系數δs和自重濕陷系數δzs值偏大,不但改變了黃土場地的濕陷類型,還改變了地基濕陷等級。所以,作者建議對大厚度挖填方場地測試濕陷系數δs和自重濕陷系數δzs的試驗壓力應考慮挖填方引起的卸荷加荷作用。
另外,黃土的濕陷系數不是隨著試驗壓力的增大而永遠增大,而是隨試驗壓力的增大先達到最大值后逐漸減小趨近于一常值。本文所指的試驗壓力是指考慮了挖填方引起的卸荷加荷作用的壓力。
5.《濕陷性黃土地區建筑規范》中的6.1.4條第2、3款要求未處理的濕陷性黃土層的剩余濕陷量不應大于150mm。對于大厚度(>25m)濕陷性黃土場地,采用常用的濕陷性黃土地基處理方法無法滿足,而采用深基礎(樁基),會大大增加工程費用。范例:甘肅省環縣某工程的煙囪和辦公樓,為乙類建筑物,經勘察后,地基濕陷等級為自重Ⅳ級,地基處理推薦采用擠密法,處理深度為基底下15m,但未處理濕陷性黃土層的剩余濕陷量達320mm左右,無法滿足《濕陷性黃土地區建筑規范》中的6.1.4條第2、3款要求。最后經分析討論,考慮到經濟實惠、工程進度、污染環境和施工方法等因素,還是選擇擠密法,并在基底設置40cm厚的3:7灰土墊層,并超出基礎邊界5m,工程2007年竣工,一直運行良好。所以,對大厚度濕陷性黃土場地的乙類建筑物,建議地基處理后的未處理濕陷性黃土層的剩余濕陷量值應放大(放大到多少合適,還應做進一步研究),并且對未處理的濕陷性黃土層的濕陷量計算,應考慮浸水機率,未處理的濕陷性黃土層的濕陷量計算值應乘以浸水機率系數§(0<§<1)。
《濕陷性黃土地區建筑規范》中的6.1.5條第2款和第3款要求:地基濕陷等級為Ⅱ級時,對自重濕陷性黃土場地,未處理未處理濕陷性黃土層的剩余濕陷量不應大于200mm;地基濕陷等級為Ⅲ或Ⅳ級時,未處理未處理濕陷性黃土層的剩余濕陷量均不應大于200mm。對于大厚度(>25m)濕陷性黃土場地,采用常用的濕陷性黃土地基處理方法根本無法滿足,而采用深基礎(樁基),會大大增加費用。范例:甘肅省環縣某工程的變電所,為丙類建筑物,經勘察后,地基濕陷等級為自重Ⅳ級,地基處理推薦采用灰土墊層法或擠密法,灰土墊層厚度3.0m,擠密法處理深度為基底下10m,但未處理濕陷性黃土層的剩余濕陷量達760mm、446mm,無法滿足《濕陷性黃土地區建筑規范》中的6.1.4條第2、3款要求。最后經分析討論,考慮到經濟實惠、工程進度、污染環境和施工方法等因素,還是選擇擠密法,并在基底設置40cm厚的3:7灰土墊層,并超出基礎邊界5m。工程2007年竣工,一直運行良好。所以,對大厚度濕陷性黃土場地的丙類建筑物,建議地基處理后的未處理濕陷性黃土層的剩余濕陷量值應放大(放大到多少合適,還應做進一步研究),并且對未處理的濕陷性黃土層的濕陷量計算,應考慮浸水機率,未處理的濕陷性黃土層的濕陷量計算值應乘以浸水機率系數§(0<§<1)。
6、 結語
(1)探井深度還可結合地基處理方法而定,對一般建筑物,基底壓力P≤200kPa,地基處理方法采用淺基礎為主,探井的深度可適當減小,滿足要求即可。對重要建筑物(基底壓力P>200kPa)或特殊要求的建筑物,地基的處理方法采用深基礎為主,探井的深度宜穿透濕陷性黃土層。
(2)在進行詳細勘察前,應根據建筑物場地的地區經驗、既有資料(如初步勘察)或勘察前預先勘察少部分(2~3個鉆孔),以明確建筑物場地的濕陷類型、地基濕陷等級和濕陷黃土層下限深度等,為準確確定勘察工作量(各勘探點的深度),實現勘察方案經濟、合理、可行。
(3)對未處理濕陷性黃土層的剩余濕陷量計算時的浸水幾率系數§,隨深度變化的取值還需要做進一步的研究工作。
(4)β0值即在考慮基底下地基土的受水浸濕可能性和側向擠出等因素的調整系數,10m以下至非濕陷性黃土層頂面,在自重濕陷性黃土場地的β0值取0.3~0.8,隨深度變化的取值還需進一步研究。
(5)勘探點深度宜根據建筑物的類別、設計要求(荷載大小、基礎埋深、基礎形式等)、場地的濕陷類型、地基濕陷等級、場地的挖填方厚度和地基處理方法等綜合確定,實現勘察方案經濟、合理、可行。
參考文獻:
[1]羅宇生,文君,田春顯等.(GB 50025-2004) 《濕陷性黃土地區建筑規范》[S].北京:中國建筑工業出版社,2004.
[2]黃熙齡,騰延京,王鐵宏等.(GB 50007-2002) 《建筑地基基礎設計規范》[S].北京:中國建筑工業出版社,2002.
(本文來源:陜西省土木建筑學會 文徑網絡:文徑 尹維維 編輯 劉真 審核)
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