3.0.1 膨脹土應(yīng)根據(jù)土的自由膨脹率、場地的工程地質(zhì)特征和建筑物破壞形態(tài)綜合判定。必要時，尚應(yīng)根據(jù)土的礦物成分、陽離子交換量等試驗驗證。進(jìn)行礦物分析和化學(xué)分析時，應(yīng)注重測定蒙脫石含量和陽離子交換量，蒙脫石含量和陽離子交換量與土的自由膨脹率的相關(guān)性可按本規(guī)范表A采用。
3.0.2 膨脹土場地上的建筑物，可根據(jù)其重要性、規(guī)模、功能要求和工程地質(zhì)特征以及土中水分變化可能造成建筑物破壞或影響正常使用的程度，將地基基礎(chǔ)分為甲、乙、丙三個設(shè)計等級。設(shè)計時，應(yīng)根據(jù)具體情況按表3.0.2選用。

表3.0.2 膨脹土場地地基基礎(chǔ)設(shè)計等級

3.0.3 地基基礎(chǔ)設(shè)計應(yīng)符合下列規(guī)定：
1 建筑物的地基計算應(yīng)滿足承載力計算的有關(guān)規(guī)定；
2 地基基礎(chǔ)設(shè)計等級為甲級、乙級的建筑物，均應(yīng)按地基變形設(shè)計；
3 建造在坡地或斜坡附近的建筑物以及受水平荷載作用的高層建筑、高聳構(gòu)筑物和擋土結(jié)構(gòu)、基坑支護(hù)等工程，尚應(yīng)進(jìn)行穩(wěn)定性驗算。驗算時應(yīng)計及水平膨脹力的作用。
3.0.4 地基基礎(chǔ)設(shè)計時，所采用的作用效應(yīng)設(shè)計值應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》GB 50007的有關(guān)規(guī)定。
3.0.5 膨脹土地區(qū)建筑物設(shè)計使用年限及耐久性設(shè)計，應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《工程結(jié)構(gòu)可靠性設(shè)計統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》GB 50153的規(guī)定。
3.0.6 地基基礎(chǔ)設(shè)計等級為甲級的建筑物，應(yīng)按本規(guī)范附錄B的要求進(jìn)行長期的升降和水平位移觀測。地下室側(cè)墻和高度大于3m的擋土結(jié)構(gòu)，宜對側(cè)墻和擋土結(jié)構(gòu)進(jìn)行土壓力觀測。

條文說明

3 基本規(guī)定
3.0.1 膨脹土一般為黏性土，就其黏土礦物學(xué)來說，黏土礦物的硅氧四面體和鋁氧八面體的表面都富存負(fù)電荷，并吸附著極性水分子形成不同厚度的結(jié)合水膜，這是所有黏土吸水膨脹的共性。而蒙脫石[(Mg·Al)₂(Si₄O₁₀)(OH)₂·nH₂O]是在富鎂的微堿性環(huán)境中生成的含鎂和水的硅鋁酸鹽礦物，它的比表面積高達(dá)810m²/g，約為伊利石的10倍。蒙脫石不但具有結(jié)合水膜增厚的膨脹（俗稱粒間膨脹），而且具有伊利石、高嶺石、綠泥石等礦物所沒有的極為顯著的晶格間膨脹。國外的研究表明：蒙脫石的含水
量在10％、29.5％和59％的d(001)晶面間距分別為11.2 、15.1和17.8。當(dāng)蒙脫石加水到呈膠體時，其晶面間距可達(dá)20A左右，而鈉蒙脫石在淡水中的晶面間距可達(dá)120 ，體積增大10倍。因此，蒙脫石的含量決定著黏土膨脹潛勢的強(qiáng)弱。這與Na₂SO₄在一定溫度下能吸附10個水分子形成Na₂SO₄·10H₂O的鹽脹性有著本質(zhì)的區(qū)別。黏土的膨脹不僅與蒙脫石含量關(guān)系密切，而且與其表面吸附的可交換陽離子種類有關(guān)。鈉蒙脫石比鈣蒙脫石具有更大的膨脹潛勢就是一個例證。
20世紀(jì)80年代“膨脹土地基設(shè)計”課題組以及近期曲永新研究員等人的研究表明：我國膨脹土的分布廣，礦物成分復(fù)雜多變，土中小于2μm的黏粒含量一般大于30％。作為膨脹性礦物的蒙脫石常以混層的形式出現(xiàn)，如伊利石／蒙脫石、高嶺石／蒙脫石和綠泥石／蒙脫石等。而混層比（即蒙脫石占混層礦物總數(shù)的百分?jǐn)?shù)）的大小決定著膨脹潛勢的強(qiáng)弱。
所謂綜合判定并非多指標(biāo)判定，而是根據(jù)自由膨脹率并綜合工程地質(zhì)特征和房屋開裂破壞形態(tài)作多因素判定。膨脹土地區(qū)的工程地質(zhì)特征和房屋開裂破壞形態(tài)是地基土長期脹縮往復(fù)循環(huán)變形的表征，是膨脹土固有的屬性，在一般地基上罕見。
自由膨脹率是干土顆粒在無結(jié)構(gòu)力影響時的膨脹特性指標(biāo)，且較為直觀，試驗方法簡單易行。大量試驗研究表明：自由膨脹率與土的蒙脫石含量和陽離子交換量有較好的相關(guān)關(guān)系：見圖1和圖2。圖中的試驗數(shù)據(jù)是全國有代表性膨脹土的試驗資料的統(tǒng)計分析結(jié)果。試驗用土樣都是在不同開裂破壞程度房屋的附近取得，其中尚有一般黏土和紅黏土。

當(dāng)自由膨脹率小于40％、蒙脫石含量小于7％、陽離子交換量小于170時，地基的分級變形量小于15mm，低層砌體結(jié)構(gòu)房屋完好或有少量微小裂縫，可判為非膨脹土；當(dāng)土的自由膨脹率大于90％、蒙脫石含量大于22％、陽離子交換量大于340時，地基的分級變形量可能大于70mm，房屋會嚴(yán)重開裂破壞，裂縫寬度可達(dá)100mm以上。本規(guī)范附錄A和表A.0.1以及第4.3.3條和第4.3.4條就是根據(jù)上述資料制定的。
我國幅員遼闊，膨脹土的成因類型和礦物組成復(fù)雜，對膨脹土脹縮機(jī)理的研究和認(rèn)識尚處于逐步提高、統(tǒng)一認(rèn)識的階段。本規(guī)范對膨脹土的判定及其指標(biāo)的選取著重于建筑工程的工程意義，而非拘泥于土質(zhì)學(xué)和礦物學(xué)的理論分析。礦物和化學(xué)分析費用高、時間長，一般試驗室難于承擔(dān)。當(dāng)工程的規(guī)模大、功能要求嚴(yán)格且對土的膨脹性能有疑問時，可按本規(guī)范附錄A的規(guī)定，通過礦物和化學(xué)分析進(jìn)一步驗證確認(rèn)。
3.0.2 膨脹土上建筑物的地基基礎(chǔ)設(shè)計等級是根據(jù)下列因素確定的：
1) 建筑物的建筑規(guī)模和使用要求；
2) 場地工程地質(zhì)特征；
3) 諸多環(huán)境因素影響下地基產(chǎn)生往復(fù)脹縮變形對建筑物所造成的危害程度等。
本規(guī)范表3.0.2的甲級建筑物中，覆蓋面積大的重要工業(yè)與民用建筑物系指規(guī)模面積大的生產(chǎn)車間和大型民用公共建筑（如展覽館、體育場館、火車站、機(jī)場候機(jī)樓和跑道等）。由于占地面積大，膨脹土中的水分變化受“覆蓋效應(yīng)”影響較大。大面積的建筑覆蓋，基本上隔絕了大氣降水和地面蒸發(fā)對土中水分變化的影響。在室內(nèi)外和土中上下溫度和濕度梯度的驅(qū)動下，水分向建筑物中部區(qū)域遷移并集聚而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)物的隆起；而在建筑物四周，受氣候變化的影響較大，結(jié)構(gòu)會產(chǎn)生較大幅度的升降位移。上述中部區(qū)域的隆起和四周升降位移是不均勻的，幅度達(dá)到一定的程度將導(dǎo)致建筑結(jié)構(gòu)產(chǎn)生難于承受的次應(yīng)力而破壞。再者，大型結(jié)構(gòu)跨度大，結(jié)構(gòu)形式往往是新型的網(wǎng)架或殼體屋蓋和組合柱，對基礎(chǔ)差異升降位移要求嚴(yán)格且適應(yīng)能力較差，容易遭到破壞或影響正常使用。
用水量較大的濕潤車間，如自來水廠、污水處理廠和造紙、紡織印染車間等大型的儲水構(gòu)筑物須采取嚴(yán)格的防水措施，以防止長時間的跑冒滴漏導(dǎo)致土中水分增加而產(chǎn)生過大的膨脹變形；而煙囪、爐、窯由于長期的高溫烘烤會導(dǎo)致基礎(chǔ)下部和周圍的土體失水收縮。如有一煉焦?fàn)t三面環(huán)繞的煙道長期經(jīng)受200℃的高溫烘烤，引起地基土大量失水，產(chǎn)生了53mm的附加沉降，使總沉降量達(dá)到106mm，差異沉降79mm，基礎(chǔ)底板出現(xiàn)多條裂縫。長期工作在低溫或負(fù)溫條件下的冷藏、冷凍庫房等建筑物，與環(huán)境溫度差異較大，在溫度梯度驅(qū)動下，水分向建筑物下的土體轉(zhuǎn)移，引起幅度較大的不均勻膨脹變形，使房屋開裂而影響使用。設(shè)計時必須采取保溫隔熱措施。
精密儀器儀表制造和使用車間、測繪用房以及高溫、高壓和易燃、易爆的化工廠、核電站等的生產(chǎn)裝置和管道等設(shè)施，或鑒于生產(chǎn)工藝和使用精度需要，或因為安全防護(hù)，對建筑地基的總變形和差異變形要求極為嚴(yán)格，地基基礎(chǔ)設(shè)計必須采取相應(yīng)的對策。
位于坡地上的房屋，其臨坡面的墻體變形與平坦場地有很大差異。由于坡地臨空面大，土中水分的變化對大氣降水和蒸發(fā)的影響敏感，房屋平均變形和差異變形的幅度大于平坦場地。地基的變形特點除有豎向位移外，還兼有較大的水平位移，當(dāng)土中水分變化較大時，這種水平位移是不可逆的。因此，坡地上房屋開裂破壞程度比平坦場地嚴(yán)重，將建于坡地上的重要建筑物（如紀(jì)念性建筑、高檔民用房屋等）的地基基礎(chǔ)設(shè)計等級列為甲級。
脹縮等級為Ⅲ級的地基，其低層房屋的變形量可能大于70mm，設(shè)計的技術(shù)難度和處理費用較高，有時需采取多種措施綜合治理，必要時還需要在加強(qiáng)上部結(jié)構(gòu)剛度的同時采用樁基礎(chǔ)。膨脹土地區(qū)的擋土結(jié)構(gòu)，當(dāng)高度不大于3m時，只要符合本規(guī)范第5.4.3條的構(gòu)造要求，一般都是安全的，這是總結(jié)建筑經(jīng)驗的結(jié)果。對于高度大于3m的擋土結(jié)構(gòu)，在設(shè)計計算時要考慮土中裂隙發(fā)育程度和土體遇水膨脹后抗剪強(qiáng)度的降低，并考慮水平膨脹力的影響。因此，在計算參數(shù)和滑裂面選取以及水平膨脹力取值等方面的技術(shù)難度高，需進(jìn)行專門研究。對于膨脹土地區(qū)深基坑的支護(hù)設(shè)計，存在同樣的問題需要認(rèn)真應(yīng)對。
本規(guī)范表3.0.2中地基基礎(chǔ)設(shè)計等級為丙級的建筑物，由于場地平坦、地基條件簡單均勻，且地基土的脹縮等級為Ⅰ級，其最大變形幅度一般小于35mm，只要采取一些簡單的預(yù)防措施就能保證其安全和正常使用。
建筑物規(guī)模和結(jié)構(gòu)形式繁多，影響膨脹土地基變形的因素復(fù)雜，技術(shù)難度高，設(shè)計時應(yīng)根據(jù)建筑物和地基的具體情況確定其設(shè)計等級。本規(guī)范表3.0.2中未包含的內(nèi)容，應(yīng)參考現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》GB 50007中有關(guān)的規(guī)定執(zhí)行。
3.0.3 根據(jù)建筑物地基基礎(chǔ)設(shè)計等級及長期荷載作用下地基脹縮變形和壓縮變形對上部結(jié)構(gòu)的影響程度，本條規(guī)定了膨脹土地基的設(shè)計原則：
1) 所有建筑物的地基計算和其他地基一樣必須滿足承載力的要求，這是保證建筑物穩(wěn)定的基本要求。
2) 膨脹土上的建筑物遭受開裂破壞多為砌體結(jié)構(gòu)的低層房屋，四層以上的建筑物很少有危害產(chǎn)生。低層砌體結(jié)構(gòu)的房屋一般整體剛度和強(qiáng)度較差，基礎(chǔ)埋深較淺，土中水分變化容易受環(huán)境因素的影響，長期往復(fù)的不均勻脹縮變形使結(jié)構(gòu)遭受正反兩個方向的撓曲變形作用。即使在較小的位移幅度下，也?？蓪?dǎo)致建筑物的破壞，且難于修復(fù)。因此，膨脹土地基的設(shè)計必須按變形計算控制，嚴(yán)格控制地基的變形量不超過建筑物地基允許的變形值。這對下列設(shè)計等級為甲、乙級的建筑物尤為重要：
(1) 建筑規(guī)模大的建筑物；
(2) 使用要求嚴(yán)格的建筑物；
(3) 建筑場地為坡地和地基條件復(fù)雜的建筑物。
對于高重建筑物作用于地基主要受力層中的壓力大于土的膨脹力時，地基變形主要受土的壓縮變形和可能的失水收縮變形控制，應(yīng)對其壓縮變形和收縮變形進(jìn)行設(shè)計計算。
3) 對于設(shè)計等級為丙級的建筑物，當(dāng)其地基條件簡單，荷載差異不大，且采取有效的預(yù)防脹縮措施時，可不做變形驗算。
4) 建造于斜坡及其鄰近的建筑物和經(jīng)常受水平荷載作用的高層建筑以及擋土結(jié)構(gòu)的失穩(wěn)是災(zāi)難性的。建筑地基和擋土結(jié)構(gòu)的失穩(wěn)，一方面是由于荷載過大，土中應(yīng)力超過土體的抗剪強(qiáng)度引起的，必須通過設(shè)計計算予以保證；另一方面，土中水的作用是主要的外因，所謂“十滑九水”對于膨脹土地基來說更為貼切。水不但導(dǎo)致土體膨脹而使其抗剪強(qiáng)度降低，同時也產(chǎn)生附加的水平膨脹力，設(shè)計時應(yīng)考慮其影響，并采取防水保濕措施，保持土中水分的相對平衡。
3.0.6 本條規(guī)定地基基礎(chǔ)設(shè)計等級為甲級的建筑物應(yīng)進(jìn)行長期的升降和水平位移觀測，其目的是為建筑物后期的維護(hù)管理提供指導(dǎo)，同時，也為地區(qū)的膨脹土研究積累經(jīng)驗與數(shù)據(jù)。