摘自丨2023江苏省施工图审查技术问答解读
肥槽回填
建筑抗浮设计是个大话题,综合性强,由抗浮引发的问题时有发生。肥槽回填、水盆效应热搜不断。
肥槽指的是承台、地下室外墙与基坑侧壁之间的空间,也就是为施工作业面多开挖的一部分基坑。一般情况下,肥槽宽度为0.5~1.2m。肥槽露天布置,平时非常容易积水,因此常在肥槽底部设置排水沟、集水井等用于汇集和降水。在建筑地下结构完成施工后,就要用回填材料将肥槽填平至自然场地标高。
水盆效应
暴雨工况后,周围地表水在不能迅速通过市政管网排走的情况下,地表水汇集到地下室周围,当肥槽回填土密实度及防水措施施工质量不达标时,地表水会通过肥回填土下渗到基底与地表形成连通的水头,从而产生较大的水浮力。地下室周围基坑支护及止水帷幕与基底不透水层形成类似水盆效应,导致地下室上浮事故。
基底为砂卵石层等强透水性地层时是否就不会产生水盆效应?这时需要综合考虑基坑工程地下水控制措施。当采用降水措施时,基底以下有充分的渗水通道,不易产生水盆效应;当基坑采用止水幕或地下连续墙时,因基坑周边渗水通道被隔断,易形成水盆条件,产生水盆效应,此时肥槽回填材料仍需采用低透水性材料或要求回填密实。
破坏模式
结构整体抗浮失效时会出现地下室整体上浮的现象,对于个别区域局部抗浮不足时,结构部分区域隆起,造成局部失稳。
破坏模式
当地下室抗浮失效后,地下室框架会受到来自向上水浮力作用而形成空腹桁架。其中,柱子为空腹桁架腹杆,底板及顶板梁为弦杆。
回填规范要求
《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ3-2010)
12.2.6 高层建筑地下外围回填土应采用级配砂石、砂土或灰土,并应分层夯实。条文说明12.2.6提出:控制和提高高层建筑地下室周边回填土质量,对室外地面建筑工程质量及地下室嵌固、结构抗震和抗倾覆均较为有利。
《建筑地基基础设计规范》(GB 50007-2011)
8.4.24 筏形基础地下施工完毕后,应及时进行基坑回填工作,填土应按设计要求选料,回填时应先清理基坑中的杂物,在其两侧或四周同时回填并分层夯实,回填土的压实系数不应小于0.94.
《地下工程防水技术规范》(GB 50108-2008)
10.0.6 明挖地下工程的混凝土和防水层的保护层验收合格后,应及时回填,并应符合下列要求:
1 基坑内杂物应清理干净、无积水。
2 工程周围800mm以内宜采用灰土,粘土回填,其中不得含有块石、碎砖、灰渣、有机杂物以及冻土;
3 回填施工应均匀对称进行,并应分层夯实……
《建筑桩基技术规范》(JGJ 94-2008)
8.1.9在承台和地下室外墙与基坑侧壁间隙回填土前,应排除积水,清除虚土和建筑垃圾,填土应按设计要求选料,分层穷实,对称进行。
条文说明3.4.6指出:确保承台和地下室外墙土抗力能分担水平地震作用,肥槽回填质量必须确保:当承台周围为软土和可液化土,且桩基水平承载力不满足要求时,可对外侧土体进行适当加固以提高水平抗力。
《建筑工程抗浮设计标准》(JGJ 476-2019)
6.5.5 抗浮治理方案除本标准表6.5.1中方法及其组合抗浮措施外,尚应包含下列防治措施:
1地下结构外周边地表应设置混凝土等弱透水材料的封闭带,范围宜扩至基坑肥槽边缘以外不小于1.0m;
2场地应设置与渗水井、排水盲沟及泄水沟等形成有组织排水系统的截水沟,排水沟:
3 基坑肥槽回填应采用分层夯实的黏性土、灰土或浇筑预拌流态固化土、素混凝土等弱透水材料;
4 基底不得设置透水性较强材料的垫层,超挖土方宜采用混凝土等弱透水材料回填。
《铁路桥涵地基和基础设计规范》(TB 10093-2017 )
9.1.14 基坑开挖时应在基坑底面以上预留50~100mm土层,夯实至设计高程。基础筑出地面后,基坑应及时用不透水土或原土分层回填夯实至稍高于附近地面。换填土和桩孔填土不应采用渗水士。(膨胀土)
《膨胀土地区建筑设计规范》(GB 50112-2013)
6.2.6 基础施工出地面后,基坑(槽)应及时分层回填,填料宜选用非膨胀土或经改良后的膨胀土,回填压实系数不应小于0.94。膨胀土:土中黏粒成分主要由亲水性矿物组成,同时具有显著的吸水膨胀和失水收缩两种变形特性的黏性土。
《湿陷性黄土地区建筑标准》(GB 50025-2018)
7.3.2-6 基础施工完毕,其周围的灰、砂、砖等杂物应及时清除,并应用素土或灰土在基础周围分层回填夯实至散水垫层底面或室内地坪垫层底面,回填压实系数不宜小于0.94。
《建筑结构抗浮锚杆》(22G815)
1.9 基坑肥槽回填前应清除杂物,采用分层夯实材料时压实系数不应小于0.94,在弱透水层的场地采用透水材料进行肥槽回填时应考虑对抗浮稳定性的不利影响。
《高层建筑筏形与箱形基础技术规范》(JGJ 6-2011)
6.1.2 筏形与箱形基础地下室施工完成后,应及时进行基坑回填。回填士应按设计要求选料。回填时应先清除基坑内的杂物,在相对的两侧或四周同时进行并分层夯实,回填土的压实系数不应小于0.94。
肥槽回填的意义
使用功能--地下室外墙与室外不能出现一道槽
保证周边土体能有效约束上部结构和传递上部结构水平力,也就是说,不管回填材料的透水性强弱,只要回填密度达到设计要求,符合计算假设的力学模型就行
影响暴雨工况下地下室抗浮
肥槽回填密实,后期沉降在可控范围内,不影响室外地面观感及室外附属结构的安全,那么回填料透水性强弱也是无关紧要的
回填料透水性强弱,主要影响
透水性强的填料,一般好压实,容易达到设计要求的密实度;透水性弱的填料,一般难压实,施工困难
透水性弱的填料,在密实度得到保证的前提下,有利于防止短时强降雨,雨水快速下渗引起的“水盆效应”。因为此时,基坑肥槽内侧的地下水位短时间会高于基坑止水帷幕外侧的地下水位。如果设计人员在地下室抗浮设计中充分考虑短时强降雨引起的“水盆效应”,那么回填料透水性强弱,也是无关紧要的事情。
从长期稳定地下水位的角度来看,无论回填料的透水性的强弱,效果都是一样的,因为长期来讲所有土体及基坑止水帷幕均是透水的,对地下室的抗浮水位没有影响。
要用透水性强的土?
情况一
1、地下室抗浮能力没问题;
2、回填密实度没问题。此时,无论采用透水性强或弱的土回填都没有问题。
情况二
1、地下室抗浮能力不足;
2、回填密实度没问题。此时,采用透水性弱的土回填能够减小短时暴雨天气,雨水快速下渗引起的“水盆效应”,导致地下室上浮拉裂。
情况三
1、地下室抗浮能力没问题;
2、回填密实度较差。采用透水性强的土体回填,容易回填密实,避免后期地下室肥槽区域土体沉降,引起地面及室外管线开裂。
地下室肥槽回填主要考虑以下因素
地下室主体结构抗浮能力是否满足要求。抗浮水位有两种,第一种是稳定地下水位,第二种是临时暴雨天气降强雨的地下水位。
回填料的密实度问题。回填料的密实度主要影响有两个,第一个是肥槽区域后期沉降,引起地面及管道拉裂;第二是周边土体能否有效约束上部结构和传递上部结构水平力。
肥槽回填空间窄小,施工是否方便。
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