5.7.1 膨脹土地基處理可采用換土、土性改良、砂石或灰土墊層等方法。
5.7.2 膨脹土地基換土可采用非膨脹性土、灰土或改良土，換土厚度應(yīng)通過(guò)變形計(jì)算確定。膨脹土土性改良可采用摻和水泥、石灰等材料，摻和比和施工工藝應(yīng)通過(guò)試驗(yàn)確定。
5.7.3 平坦場(chǎng)地上脹縮等級(jí)為Ⅰ級(jí)、Ⅱ級(jí)的膨脹土地基宜采用砂、碎石墊層。墊層厚度不應(yīng)小于300mm。墊層寬度應(yīng)大于基底寬度，兩側(cè)宜采用與墊層相同的材料回填，并應(yīng)做好防、隔水處理。
5.7.4 對(duì)較均勻且脹縮等級(jí)為Ⅰ級(jí)的膨脹土地基，可采用條形基礎(chǔ)，基礎(chǔ)埋深較大或基底壓力較小時(shí)，宜采用墩基礎(chǔ)；對(duì)脹縮等級(jí)為Ⅲ級(jí)或設(shè)計(jì)等級(jí)為甲級(jí)的膨脹土地基，宜采用樁基礎(chǔ)。
5.7.5 樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)，基樁和承臺(tái)的構(gòu)造和設(shè)計(jì)計(jì)算，除應(yīng)符合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50007的規(guī)定外，尚應(yīng)符合本規(guī)范第5.7.6條～第5.7.9條的規(guī)定。
5.7.6 樁頂標(biāo)高低于大氣影響急劇層深度的高、重建筑物，可按一般樁基礎(chǔ)進(jìn)行設(shè)計(jì)。
5.7.7 樁頂標(biāo)高位于大氣影響急劇層深度內(nèi)的三層及三層以下的輕型建筑物，樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)應(yīng)符合下列要求：
1 按承載力計(jì)算時(shí)，單樁承載力特征值可根據(jù)當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)確定。無(wú)資料時(shí)，應(yīng)通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)載荷試驗(yàn)確定；
2 按變形計(jì)算時(shí)，樁基礎(chǔ)升降位移應(yīng)符合本規(guī)范第5.2.16條的要求。樁端進(jìn)入大氣影響急劇層深度以下或非膨脹土層中的長(zhǎng)度應(yīng)符合下列規(guī)定：
1) 按膨脹變形計(jì)算時(shí)，應(yīng)符合下式要求：

2) 按收縮變形計(jì)算時(shí)，應(yīng)符合下式要求：

 3) 按脹縮變形計(jì)算時(shí)，計(jì)算長(zhǎng)度應(yīng)取式(5.7.7-1)和式(5.7.7-2)中的較大值，且不得小于4倍樁徑及1倍擴(kuò)大端的直徑，最小長(zhǎng)度應(yīng)大于1.5m。
式中： ——樁端進(jìn)入大氣影響急劇層以下或非膨脹土層中的長(zhǎng)度(m)；
——在大氣影響急劇層內(nèi)樁側(cè)土的最大脹拔力標(biāo)準(zhǔn)值，應(yīng)由當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)或試驗(yàn)確定(kN)；
——對(duì)應(yīng)于荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合，最不利工況下作用于樁頂?shù)呢Q向力，包括承臺(tái)和承臺(tái)上土的自重(kN)；
——樁身周長(zhǎng)(m)；
——樁側(cè)土的抗拔系數(shù)，應(yīng)由試驗(yàn)或當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)確定；當(dāng)無(wú)此資料時(shí)，可按現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》JGJ 94的相關(guān)規(guī)定取值；
——樁端截面積(m²)；
——樁的端阻力特征值(kPa)；
——樁的側(cè)阻力特征值(kPa)。

5.7.8 當(dāng)樁身承受脹拔力時(shí)，應(yīng)進(jìn)行樁身抗拉強(qiáng)度和裂縫寬度控制驗(yàn)算，并應(yīng)采取通長(zhǎng)配筋，最小配筋率應(yīng)符合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50007的規(guī)定。
5.7.9 樁承臺(tái)梁下應(yīng)留有空隙，其值應(yīng)大于土層浸水后的最大膨脹量，且不應(yīng)小于100mm。承臺(tái)梁兩側(cè)應(yīng)采取防止空隙堵塞的措施。
 

條文說(shuō)明

5.7 地基基礎(chǔ)措施
5.7.1、5.7.2 膨脹土的改良一般是在土中摻入一定比例的石灰、水泥或粉煤灰等材料，較適用于換土。采用上述材料的漿液向原狀土地基中壓力灌漿的效果不佳，應(yīng)慎用。
大量室內(nèi)外試驗(yàn)和工程實(shí)踐表明：土中摻入2％～8％的石灰粉并拌和均勻是簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)的方法。表21是王新征用河南南陽(yáng)膨脹土進(jìn)行室內(nèi)試驗(yàn)的結(jié)果。

表21 摻入石灰粉后膨脹土脹縮性試驗(yàn)結(jié)果表

膨脹土中摻入一定比例的石灰后，通過(guò)Ca⁺離子交換、水化和碳化以及孔隙充填和粘結(jié)作用，可以降低甚至消除土的膨脹性，并能提高擾動(dòng)土的強(qiáng)度。使用時(shí)應(yīng)根據(jù)土的膨脹潛勢(shì)通過(guò)試驗(yàn)確定石灰的摻量。石灰宜用熟石灰粉，施工時(shí)土料最大粒徑不應(yīng)大于15mm，并控制其含水量，拌和均勻，分層壓實(shí)。
5.7.5～5.7.9 樁在膨脹土中的工作性狀相當(dāng)復(fù)雜，上部土層因水分變化而產(chǎn)生的脹縮變形對(duì)樁有不同的效應(yīng)。樁的承載力與土性、樁長(zhǎng)、土中水分變化幅度和樁頂作用的荷載大小關(guān)系密切。土體膨脹時(shí)，因含水量增加和密度減小導(dǎo)致樁側(cè)阻和端阻降低；土體收縮時(shí)，可能導(dǎo)致該部分土體產(chǎn)生大量裂縫，甚至與樁體脫離而喪失樁側(cè)阻力(圖20)。因此，在樁基設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮樁周土的脹縮變形對(duì)其承載力的不利影響。

圖20 膨脹土收縮時(shí)樁周土體與樁體脫離情況現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)

對(duì)于低層房屋的短樁來(lái)說(shuō)，土體膨脹隆起時(shí)，脹拔力將導(dǎo)致樁的上拔。國(guó)內(nèi)外的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)資料表明：土層的膨脹隆起量決定樁的上拔量，上部土層隆起量較大，且隨深度增加而減小，對(duì)樁產(chǎn)生上拔作用；下部土層隆起量小甚至不膨脹，將抑制樁的上拔，起到“錨固作用”，如圖21所示。
圖中CD表示9m深度內(nèi)土的膨脹隆起量隨深度的變化曲線，AB則為7m樁長(zhǎng)的單樁上拔量為40mm。 CD和AB線交點(diǎn)O處土的隆起量與樁的上拔量相等，即稱(chēng)為“中性點(diǎn)”。O點(diǎn)以上樁承受脹拔力，以下則為“錨固力”。當(dāng)由脹拔力產(chǎn)生的上拔力大于“錨固力”時(shí)，樁就會(huì)被上拔。為抑制上拔量，在樁基設(shè)計(jì)時(shí)，樁頂荷載應(yīng)等于或略大于上拔力。

圖21 土層隆起量與樁的上升量關(guān)系

圖22 樁基與分層標(biāo)位移量
1-分層標(biāo)；2-樁基

上述中性點(diǎn)的位置和脹拔力的大小與土的膨脹潛勢(shì)和土中水分變化幅度及深度有關(guān)。目前國(guó)內(nèi)外關(guān)于脹拔力大小的資料很少，只能通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)或地方經(jīng)驗(yàn)確定。至于膨脹土中樁基的設(shè)計(jì)，只能提出計(jì)算原則。在所提出原則中分別考慮了膨脹和收縮兩種情況。在膨脹時(shí)考慮了樁周脹拔力，該值宜通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確定。在收縮時(shí)因裂縫出現(xiàn)，不考慮收縮時(shí)所產(chǎn)生的負(fù)摩擦力，同樣也不考慮在大氣影響急劇層內(nèi)的側(cè)阻力。云南錫業(yè)公司與原冶金部昆明勘察公司曾為此進(jìn)行試驗(yàn)：樁徑230mm，樁長(zhǎng)分別為3m、4m，樁尖脫空，3m樁長(zhǎng)荷載為42.0kN，4m樁長(zhǎng)為57.6kN；經(jīng)過(guò)兩年觀察，3m樁下沉達(dá)60mm以上，4m樁僅為6mm左右，與深標(biāo)觀測(cè)值接近（圖22）。當(dāng)?shù)貙?shí)測(cè)大氣影響急劇層為3.3m，可以看出3.3m長(zhǎng)度內(nèi)還有一定的摩阻力來(lái)抵抗由于收縮后樁上承受的荷載。因此，假定全部荷重由大氣影響急劇層以下的樁長(zhǎng)來(lái)承受是偏于安全的。
對(duì)于土層膨脹、收縮過(guò)程中樁的受力狀態(tài)，尚有待深入研究。例如在膨脹過(guò)程或收縮過(guò)程中，沿樁周各點(diǎn)土的變形狀態(tài)、變形速率、變形大小是否一致就是一個(gè)問(wèn)題。本規(guī)范在考慮樁的設(shè)計(jì)原則時(shí)，假定在大氣影響急劇層深度內(nèi)樁的脹拔力存在，及土層收縮時(shí)樁周出現(xiàn)裂縫情況。今后還需進(jìn)一步研究，驗(yàn)證假定的合理性并找出簡(jiǎn)便的計(jì)算模型。
膨脹土中單樁承載力及其在大氣影響層內(nèi)樁側(cè)土的最大脹拔力可通過(guò)室內(nèi)試驗(yàn)或現(xiàn)場(chǎng)浸水脹拔力和承載力試驗(yàn)確定，但現(xiàn)場(chǎng)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)更接近實(shí)際，其試驗(yàn)方法和步驟、試驗(yàn)資料整理和計(jì)算建議如下。實(shí)施時(shí)可根據(jù)不同需要予以簡(jiǎn)化。
1 試驗(yàn)的方法和步驟
1) 選擇有代表性的地段作為試驗(yàn)場(chǎng)地，試驗(yàn)樁和試驗(yàn)設(shè)備的布置如圖23的所示；
2) 脹拔力試驗(yàn)樁樁徑宜為Ф400，工程樁試驗(yàn)樁按設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)和樁徑設(shè)置。試驗(yàn)樁間距不小于3倍樁徑，試驗(yàn)樁與錨樁間距不小于4倍樁徑；
3) 每組試驗(yàn)可布置三根試驗(yàn)樁，樁長(zhǎng)分別為大氣影響急劇層深度、大氣影響深度和設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)深度；
4) 樁長(zhǎng)為大氣影響急劇層深度和大氣影響深度的脹拔力試驗(yàn)樁，其樁端脫空不小于100mm；
5) 采用砂井和砂槽雙面浸水。砂槽和砂井內(nèi)填滿(mǎn)中、粗砂，砂井的深度不小于當(dāng)?shù)氐拇髿庥绊懮疃龋?br /> 6) 試驗(yàn)宜采用錨樁反力梁裝置，其最大抗拔能力除滿(mǎn)足試驗(yàn)荷載的要求外，應(yīng)嚴(yán)格控制錨樁和反力梁的變形量；
7) 試驗(yàn)樁樁頂設(shè)置測(cè)力計(jì)，現(xiàn)場(chǎng)浸水初期至少每8h進(jìn)行一次樁的脹拔力觀測(cè)，以捕捉最大的脹拔力，后期可加大觀測(cè)時(shí)間間隔，直至浸水膨脹穩(wěn)定；
8) 浸水膨脹穩(wěn)定后，停止浸水并將樁頂測(cè)力計(jì)更換為千斤頂，采用慢速加載維持法進(jìn)行單樁承載力試驗(yàn)，測(cè)定浸水條件下的單樁承載力；
9) 試驗(yàn)前和試驗(yàn)后，分層取原狀土樣在室內(nèi)進(jìn)行物理力學(xué)試驗(yàn)和膨脹試驗(yàn)。

圖23 樁的現(xiàn)場(chǎng)浸水脹拔力和承載力試驗(yàn)布置示意(圖中單位：mm)
1—錨樁；2—樁帽；3—脹拔力試驗(yàn)樁（大氣影響深度）；
4—支承梁；5—工程樁試驗(yàn)樁；6—脹拔力試驗(yàn)樁（大氣影響急劇層深度）；
7—Ф127砂井；8—磚砌砂槽；9—樁端空隙；10—測(cè)力計(jì)（千斤頂）

2 試驗(yàn)資料整理及計(jì)算
1) 繪制樁的現(xiàn)場(chǎng)浸水脹拔力隨時(shí)間發(fā)展變化曲線（圖24）；

圖24樁的現(xiàn)場(chǎng)浸水脹拔力隨時(shí)間發(fā)展變化曲線示意

 2) 根據(jù)樁長(zhǎng)為大氣影響急劇層深度或大氣影響深度試驗(yàn)樁的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)單樁最大脹拔力，可按下式計(jì)算大氣影響急劇層深度或大氣影響深度內(nèi)樁側(cè)土的最大脹切力平均值：

式中： ——大氣影響急劇層深度或大氣影響深度內(nèi)樁側(cè)土的最大脹切力平均值(kPa)；
——樁最大脹拔力實(shí)測(cè)值(kN)；
d——試驗(yàn)樁樁徑(m)；
l——試驗(yàn)樁樁長(zhǎng)(m)。
3) 浸水條件下，根據(jù)樁長(zhǎng)為大氣影響急劇層深度或大氣影響深度試驗(yàn)樁測(cè)定的單樁極限承載力，可按下式計(jì)算浸水條件下大氣影響急劇層深度或大氣影響深度內(nèi)樁側(cè)阻力特征值的平均值：

式中： ——浸水條件下，大氣影響急劇層深度或大氣影響深度內(nèi)樁側(cè)阻力特征值的平均值(kPa)；
——浸水條件下，單樁極限承載力實(shí)測(cè)值(kN)。
4) 浸水條件下，工程樁試驗(yàn)樁單樁極限承載力的測(cè)定，應(yīng)符合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50007的有關(guān)規(guī)定；
5) 同一場(chǎng)地的試驗(yàn)數(shù)量不應(yīng)少于3點(diǎn)，當(dāng)基樁最大脹拔力或極限承載力試驗(yàn)值的極差不超過(guò)其平均值的30％時(shí)，取其平均值作為該場(chǎng)地基樁最大脹拔力或極限承載力的標(biāo)準(zhǔn)值。