古建筑木结构维护与加固技术标准 GB/T50165-2020
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8.2 场地、排水及基础

8.2.1 古建筑场地的保护,应保持排水畅通,并应符合下列规定:

    1 不得任意砍伐和损坏树木和植被;

    2 不得擅自进行爆破作业;

    3 不得任意开挖土方;

    4 不得任意切除坡角和在坡面上堆置大量弃土;

    5 不得在山坡上任意设置蓄水池。

8.2.2 对在湿陷性黄土、膨胀土、红黏土场地上的古建筑,应加强其基础的维护。应保持排除地表水的天然条件,避免截断雨雪水的天然流径路线。水池应布置在地势低的地方。建筑物周边应设置散水坡。

8.2.3 当古建筑保护范围内有山坡时,应做好场地防洪泄洪系统,并应在山坡上部适当位置设置截洪沟,将洪水引至古建筑场地以外。截洪沟的纵向坡度不应小于3‰;横断面应按汇水面积的常年最大流量确定;沟底宽度不应小于600mm;沟壁的坡度应按现行国家标准 《建筑地基基础设计规范》GB 50007的规定确定,并应防止渗漏。在土质松软和受水冲刷地段应适当加固。

8.2.4 当古建筑位于山坡上时,应对其场地的地层岩性、地质构造、地形地貌和水文地质进行评估。对古建筑有潜在威胁或有直接危害的滑坡、崩塌、泥石流、岩溶和土洞发育地段,应采取可靠的整治措施。当发现有岩土裂缝、位移等滑坡、崩塌迹象时,应及时采取防治或抢救措施,并应定期监测滑坡体或崩塌体的位移和沉降变化。当古建筑位于河岸上时,应根据水流特性采取场地附近河岸边坡的保护措施和冲刷防护设施。当发现有边坡溜坍或堤岸崩塌迹象时应及时进行整治。

8.2.5 在古建筑地基附近开挖深坑、深槽,应符合下列规定:

    1 当地质条件不良,如软土、土层中含有泥层或流砂层,或地下水位较高时,不宜采用无支撑的大开挖方法施工。

    2 当地质条件良好、土质均匀且地下水位低于坑、槽底面标高0.5m以上时,可不设支撑。但其边坡坡度 (高宽比)不应大于1∶2,且边坡顶点至古建筑台基边缘的距离 (即护坡道宽度)不应小于3.0m(图8.2.5)。

图8.2.5 临近古建筑开挖坑 (槽)示意图

1—灰土;2—台基与拦土;3—护坡道;h1—坑 (槽)底面标高;h2—地下水位标高;i—边坡坡度

    3 古建筑基础四周或围墙两侧,不得堆置大量弃土。

    4 当采用降低地下水位施工时,应防止因地下水位下降对古建筑基础产生下沉的影响。

    5 当冬季开挖坑槽时,应防止古建筑地基遭受冰冻。

    6 施工过程中,应对古建筑基础进行沉降观测,当发现有下沉或位移时,应立即停止施工,并应及时进行加固处理。

8.2.6 当古建筑台基遭到损坏时,应及时修整。对基础不均匀沉陷应查明原因,当为局部软弱土壤所致时,可采用碎砖三合土或三七灰土进行换土,并应分层夯实。

8.2.7 加固和翻修古建筑地基基础,应符合下列规定:

    1 对古建筑上部结构出现的裂缝、倾斜以及墙身或墙与柱间的开裂等现象,应查清原因。当确属地基基础问题引起时,应对其进行加固或翻修;在未查清前,不得轻易地对地基基础进行处理。

    2 加固和翻修前,应取得工程地质勘察资料,并应根据建筑物的实际荷载情况和环境条件,重新进行验算和处理。未经验算,不得按原样重修。

    3 当古建筑的原基础埋置过浅或在冰冻线以上时,应根据当地工程地质条件,对基础的稳定性作出正确的评价,并应进行验算或定期监测。

    4 在古建筑及其周围设置新的管道系统、蓄水池或室外排水沟渠时,根据施工和使用中可能对古建筑地基基础造成的不良影响,应采取有效的防护措施。

    5 在古建筑附近或古建筑群中加固或翻修一幢建筑物的地基基础时,应采取措施防止其构造、施工和受力方式等对邻近古建筑产生不良影响。

    6 当翻修古建筑的地基基础时,其设计应符合现行国家标准 《建筑地基基础设计规范》GB 50007的规定。对处在湿陷性黄土、膨胀土、多年冻土、高原季节性冻土地区的古建筑,尚应按国家现行有关标准执行。

8.2.8 当选择古建筑地基加固方案时,应根据当地工程地质和水文地质资料、地基荷载影响深度、材料来源和施工设备等条件综合确定。应合理选用桩基、水泥灌浆、硅化加固、旋喷加固等方法处理。当荷载影响深度不大,且为局部加固时,可采用抬梁换基、加设砂石垫层等方法处理。

8.2.9 当古建筑地基需采用桩基加固,或原桩基已残毁需更换新桩时,应符合下列规定:

    1 宜采用混凝土或钢筋混凝土灌注桩,当地下水位较低时,可采用人工挖掘成孔灌注桩;或选用静压桩,不宜采用打入的木桩和预制桩。

    2 当原木桩有特殊保留价值,仅允许更换一部分残毁的原桩时,应选用耐腐的树种木材制作,并应打入常年最低地下水位以下。当地下水位升降幅度很大或地下水中含有盐质时,应采用经过防腐蚀处理的木桩。

    3 桩基施工要求,应按国家现行标准 《建筑地基基础工程施工质量验收标准》GB 50202和 《建筑桩基技术规范》JGJ94的有关规定执行。

8.2.10 采用水泥灌浆法、硅化加固法和旋喷加固法加固古建筑地基时,施工要求应按国家现行标准 《既有建筑地基基础加固技术规范》JGJ123和 《建筑地基基础工程施工质量验收标准》GB 50202执行。


图8.2.5 临近古建筑开挖坑 (槽)示意图

1—灰土;2—台基与拦土;3—护坡道;h1—坑 (槽)底面标高;h2—地下水位标高;i—边坡坡度

条文说明
8.2.1 古建筑地处山间或山麓的为数很多,对这类场地需加强管理与保护,才能防止发生因自然力或人为的滑坡与崩塌而危及古建筑的事故。为此,本条作了五款规定:
    1 保护场地周围的树木和山坡植被,以防止坡面冲刷和雨水下渗,还有利于保持山坡土体稳定,是防治滑坡的一项重要措施。
    2 在古建筑附近擅自进行爆破作业,可能引起爆破所产生的强震作用。这种强震能使地层潜在滑动带的土结构破坏(如震动液化)而引起滑坡。
    3 在坡面上任意开挖土方,不仅可能导致上部土体失去平衡而崩塌,同时还可能因坑洼积水下渗而诱发滑坡。
    4 任意切除坡脚和在坡面上堆置弃土,将会引起土体应力发生变化,当下滑力大于抗滑力时,可能导致山体崩塌。
    5 在坡面上任意设置蓄水池,可能发生因坡面荷载加大和土层渗水所引起的滑坡。
    另外,场地排水不畅所造成的大量积水,很容易危及古建筑的地基,故不论在平地或山上,均应加强对排水设施的管理与维修,以保证排水畅通。
8.2.2 湿陷性黄土在一定压力下受水浸湿,便会发生湿陷:膨胀土是一种吸水膨胀、失水收缩且有较大胀缩变形能力的高塑性黏土;红黏土也同样具有受水浸湿后体积膨胀、失水干燥后体积收缩等特性。在上述场地土地区,曾有不少建筑物,特别是刚性较差的砖石房屋,由于地基土受水膨胀(或湿陷)变形而引起墙体裂缝。故本条提出应加强对这些场地土地区古建筑地基基础的保护,防止地表水渗入地基。如在建筑物周边设置散水坡,注意保持地表水排除的天然条件和水池应布置在地势较低的地方等。
8.2.3 做好整个场地的防洪排水系统,是保护场地地基,防止山洪冲刷、滑坡的重要措施。通常的做法是在山坡上部适当位置设置截洪沟,将山洪水引至古建筑场地以外。沟的纵向坡度可根据山地地势而定,一般不小于3%;横断面尺寸应根据当地历年来的最大降雨量,按其汇水面积分别计算最大流量确定。由于截洪沟内水的流量较大,流速较快,沟的底面宽度不宜过小,一般不小于600mm;沟的边坡坡度不宜过陡,应根据土质而定。土质边坡一般为1:0.7~1:1.5,岩石边坡可适当放陡,并应防止渗漏。在下列地段和部位,应对沟底和沟壁采取加固措施,防止被水冲坏:
    1 土质松软地段;
    2 流速较快,可能遭受冲刷地段;
    3 跌水处;
    4 地面水汇集流入沟内的部位;
    5 出水口处。
8.2.4 当古建筑位于山坡上时,应对其场地进行必要的工程地质勘察,充分了解其地层岩性(土、岩层的物理力学性质)、地质构造(土、岩层的成因及构造)、水文地质(地下水的情况)和地形地貌(山坡表面及场地地形情况)等工程地质条件,并作出正确的评价。如存在(或可能发生)影响场地稳定的不良现象(如滑坡、岩溶、泥石流等)时,应采取适当的整治措施。
    如发现有滑坡、崩塌迹象,如山坡上岩石出现裂缝,坡面上或坡脚处有明显的滑动面或滑动擦痕等,应立即与文物管理单位联系,及时采取防治或抢救措施。并应在滑动部位设点,随时掌握滑坡的发展情况,防止发生安全事故,并可为整治提供依据。
    当古建筑位于河岸上时,应根据水流特性(水流的冲击方式和冲击力、冲刷的高度和深度等),河道的地形、地质和水文条件(包括水位、水深、流向、流速等),做好场地附近河岸边坡的保护和必要的冲刷防护设施。如发现有边坡溜坍或堤岸坍塌等现象时,应查明原因,及时进行整治。
8.2.5 在古建筑附近开挖深坑(槽)时,需采取可靠措施,保证古建筑地基基础的稳定性不受影响。
    施工前,需对附近古建筑地基基础的现状、地基荷载影响深度、当地工程地质和水文地质条件进行详细了解,并应通过开挖边坡坡度的稳定验算确定开挖界线,制定确保古建筑地基稳定的表格施工方案和安全技术措施。
    1 由于软土(或土层中含有较厚的淤泥层)的抗剪强度低、压缩性较高,且具有显著的结构性和流动性,在基坑开挖后,土体应力不平衡,基坑附近的地基土将向基坑产生滑移和变形。故在此类土层中,不宜采用大开挖施工。
    当地下水位较高或土层中含有流砂层(即因动水压力,使砂粒上浮而随水流动)时,在基坑(槽)开挖过程中,由于大量抽水,容易导致附近古建筑地基内承压水头下降或土粒流失而产生基础沉降,故也不宜采用大开挖施工。
    2 当地质条件良好(如硬塑以上一般黏性、碎石类土、粗砂或中砂等),土质均匀且地下水位低于基坑(槽)底面标高时,可按本标准图8.2.5施工。
    本标准图8.2.5是参照原联邦德国标准《关于在土方开挖和基础加固施工中对房屋建筑的保护问题》DN4123第6.2.1条的规定绘制的。图中要求护坡道的宽度不小于3m,边坡坡度不陡于1:2(高 : 宽);地下水位标高应低于坑(槽)开挖底面0.5m以下。采取以上措施是为了保护古建筑基础,防止边坡塌方并便于土方施工而采取的措施。
    3 在古建筑基础附近或围墙两侧堆置大量弃土,对其地基基础增加了很大附加荷载,容易导致基础沉降或围墙倒塌。
    4 采用井点降低地下水位施工时,在降水范围内的古建筑可能产生地基基础沉降,其主要原因是:
        1) 因降水地区承压水的水头降低,使上覆地层孔隙比压缩而产生地面沉降;
        2) 洗井和抽水时大量涌砂,使井点附近产生地面沉降;在南方岩溶地区尤为严重,有时数百米以外也可能产生地面突然塌落。
    因此,在古建筑附近进行降低地下水位施工时,需采取可靠措施,防止其地基基础产生沉降事故。
    5 根据现行国家标准《土方与爆破工程施工及验收规范》GB50201规定,冬季开挖土方时,如可能引起邻近建筑物(或构筑物)的地基或其他地下设施产生冻结破坏时,应采取防冻措施。对于古建筑地基更应加以保护。
    6 本款为防止产生重大工程事故的安全技术措施,施工中应严格执行。
8.2.6 古建筑四周台基对保护整个建筑地基基础的稳定性非常重要,特别是台基较高时,还承受着较大的侧向土压力。如遭到损坏或基础不均匀沉陷,应及时修整,以免引起柱基或墙基产生局部下沉或位移。如非地基土壤问题,可在磉墩处进行找平;如系局部软弱土层所致,应采用碎砖三合土或三七灰土换土分层夯实处理。
8.2.7 本条为加固与翻修古建筑地基基础的原则要求。地基与基础是建筑物的根本,其质量的好坏直接关系着整个建筑物的安危和使用寿命,加固或翻修都非常困难。因此,为了更好地保护古建筑,对其地基基础的维护与加固,应立足于长远使用:要求一次修复后,必须质量可靠,具有良好的耐久性。
    1 工程地质勘察资料,是进行地基基础设计和施工的基本依据,应事先通过调查或实测取得。这对于古建筑地基基础的加固与翻修,更为重要,因古建筑已使用年久,原有基础所考虑的上部结构荷载和当时的地质、地形条件与现在的实际情况有所变更,在进行加固与翻修时,应根据现在建筑物的实际荷载和环境条件进行验算和处理,不得未经验算即按原样重修。
    2 当古建筑原有基础埋置过浅或在冰冻线以上时,地基的稳定性比较差,一旦局部基土受到破坏,地基荷载有所变更或受冻胀、融陷的影响时,容易引起地基的过量变形而导致基础的不均匀沉降。即使古建筑目前尚未发生问题,但为了慎重起见,仍应根据当地工程地质条件和地基的荷载情况,对其基础是否有足够的稳定性作出正确的评价。如发现全部或局部基础不够稳定,应进一步进行验算或采取必要的加固措施。
    3 当在古建筑及其周围设置新的管道系统、蓄水池和室外排水沟时,往往由于施工不当或使用中不加注意而产生漏水,如不断浸入地基可能引起基础不均匀沉降。
    4 在古建筑附近或在古建筑群中加固或翻修一幢建筑物的地基基础,应注意防止它对邻近古建筑地基基础产生沉降位移等不良影响。例如在构造上:加大、加深基础或加设桩基时,不得对邻近的地基基础有所破坏:在受力方式上:地基的压力范围增大不得对邻近基础产生附加荷载。在土方开挖施工中,所采取的保护措施,应保证邻近古建筑地基基础的绝对稳定等等。
    5 加固与翻修古建筑地基基础的设计计算,应遵守现行国家标准《建筑地基基础设计规范》GB50007的有关规定。对特殊性土地基上的古建筑,尚应按国家现行的有关标准执行,如湿陷性黄土地基尚应执行现行国家标准《湿陷性黄土地区建筑规范》GB50025;膨胀土地基尚应执行现行国家标准《膨胀土地区建筑技术规范》GB50112;多年冻土、高原季节性冻土应按国家现行有关技术规定执行。
8.2.8 选择古建筑地基的加固方案时,应根据地质勘察资料,了解当地的工程地质和水文地质条件,并通过计算确定地基荷载的影响深度和影响范围。然后结合当地材料来源、施工设备条件和质量控制要求等因素,综合选定合理的加固方法。例如:尽管大量工程实践经验表明,采用混凝土或钢筋混凝土灌注桩、水泥灌浆、硅化加固、旋喷加固等方法处理,均能取得较好的效果,但施工比较复杂、费用较高,如果荷载影响深度不大且为局部加固时,一般可采用抬梁换基、加设砂石垫层等简便方法处理。
8.2.9 本条为古建筑地基采用桩基加固,或原有木桩基已残毁需要更换新桩时,应遵守的一般规定:
    1 木桩的耐久性较差,如无特殊要求不宜采用。混凝土或钢筋混凝土桩具有良好的耐久性且材料容易解决,但应采用灌注桩不宜采用打人桩,因打入桩施工困难,且打桩振动对古建筑和文物的影响较大。近年来,在深圳、广州等沿海地区以及四川、贵州、广西、陕西等省已发展采用人工挖掘成孔灌注桩,并应用于高层建筑地基工程和山区滑坡加固工程,取得了很多好的经验。与其他桩基比较,具有质量可靠、设备简易、现场文明、噪声小、振动小、适应性强、经济效果好等优点。当古建筑的地基采用桩基加固且地下水位很低时,可采用人工挖掘成孔灌注桩施工。
    2 当原有木桩基有特殊保留价值,需采用木桩更换时,应选用耐腐的树种木材制作,如落叶松、青冈、栎木、稠木等。木材封闭在含有气体和水分的天然土层中容易腐朽(特别在地下水位交替部位腐朽更快),但在不含气体的饱和水中则不易腐朽,故木桩应打入常年最低地下水位以下。另外,如地下水中含有盐质时,木材容易受盐质侵蚀而变质,故不得采用木桩。
    3 桩基施工的具体要求,应按现行国家标准《建筑地基基础工程施工质量验收标准》GB50202的有关规定执行。采用打入木桩时,尚应注意防止打桩振动对古建筑和文物可能造成的不良影响。
8.2.10 水泥灌浆法适用于裂隙性的、吸水率为0.05L/min~10L/min的岩石类或碎石土的地基,并已发展采用水泥硅化加固(以水泥为主,另加水玻璃为速凝剂的压浆工艺)。在施工前应通过试验以选定灌注机具(包括压力参数)和水泥浆的配合比,并检查灌注质量是否符合设计要求。
    硅化加固是利用硅酸钠(水玻璃)为主的混合溶液进行化学加固地基,适用于粉砂、砂土、黏性土、软土和湿陷性黄土地基,具有加固作用快、工期短等优点。其施工要求应按现行国家标准《建筑地基基础工程施工质量验收标准》GB50202中有关规定执行。但施工前应根据土的类别和透水性能等,选择加固方法(包括注液管及电极管的布置和打入深度、化学溶液浓度和用量、注液方法、灌注速度、灌注压力等),并应通过现场试验检查其加固效果。
    旋喷加固是将带有特殊喷嘴的旋喷管打入土层,以20MP以上的高压喷射流,强力切削土体,使水泥浆液与土搅拌混合形成固结体,适用于淤泥质土、细砂、砂卵石黏性土和黄土状土地基加固。

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