前言
中华人民共和国国家标准
盐渍土地区建筑技术规范
Technical code for building in saline soil regions
GB/T 50942-2014
主编部门:中华人民共和国住房和城乡建设部
批准部门:中华人民共和国住房和城乡建设部
施行日期:2015年2月1日
中华人民共和国住房和城乡建设部公告
第417号
住房城乡建设部关于发布国家标准《盐渍土地区建筑技术规范》的公告
现批准《盐渍土地区建筑技术规范》为国家标准,编号为GB/T 50942-2014,自2015年2月1日起实施。
本规范由我部标准定额研究所组织中国计划出版社出版发行。
中华人民共和国住房和城乡建设部
2014年5月16日
前言
本规范是根据住房城乡建设部《关于印发<2009年工程建设标准规范制订、修订计划>的通知(建标[2009]88号)》的要求,由合肥工业大学、中建三局第三建筑工程有限责任公司会同有关单位共同编制完成的。
本规范编制组经广泛调查研究,认真总结实践经验,参考有关国内标准和国外先进标准,并在广泛征求意见的基础上,编制本规范。
本规范共分8章和7个附录,主要内容包括:总则、术语和符号、基本规定、勘察、设计、施工、地基处理、质量检验与维护等。
本规范由住房城乡建设部负责管理,由合肥工业大学负责具体技术内容的解释。执行过程中如有意见或建议,请寄送合肥工业大学(地址:合肥市屯溪路193号,邮政编码:230009),以供今后修订时参考。
本规范主编单位、参编单位、主要起草人和主要审查人:
主编单位:合肥工业大学
中建三局第三建筑工程有限责任公司
参编单位:中国建筑科学研究院
中国石油集团工程设计有限公司
国机集团机械工业勘察设计研究院
中交第一公路勘察设计研究院有限公司
新疆维吾尔自治区建筑设计研究院
新疆城乡岩土工程勘察设计研究院
建设综合勘察研究设计院有限公司
胜利油田胜利勘察设计研究院有限公司
中国能源建设集团安徽省电力设计院
中航勘察设计研究院有限公司
河海大学
新疆农业大学
山东科技大学
长安大学
甘肃省建筑设计研究院
主要起草人:杨成斌 何穆 杨军 张炜 陈情来 张留俊 赵祖禄 张卫明 张长城 汪海 郭明田 李传滨 张建青 吴春萍 王保田 王大军 张远芳 丁冰 高江平 王伟 黄兴怀 高盟 耿鹤良 周亮臣 顾宝和 张苏民 钱力航
主要审查人:顾晓鲁 滕延京 高永强 高文生 刘汉龙 张振拴 柳建国 刘国楠 郭书太 但新惠 余雄飞
1总则
1 总 则
1.0.1 为使盐渍土地区的建筑工程符合安全可靠、技术先进、经济合理、保护环境的要求,制定本规范。
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1.0.1 本规范总结了近年来盐渍土地区的建设经验和科研成果,是盐渍土地区从事建筑工程的技术法规,体现了我国现行的建设政策和技术政策。
在盐渍土地区进行建设,防止地基溶陷、盐胀及腐蚀,保证建筑工程质量和建(构)筑物的安全使用,做到技术先进、经济合理、保护环境,这是制订本规范的宗旨和指导思想。
1.0.2 本规范适用于盐渍土场地建筑工程的勘察、设计、施工、质量检测与维护。
▼ 展开条文说明
1.0.2 场地地基土中易溶盐平均含量大于或等于0.3%时可定为盐渍土场地,对含中溶盐为主的盐渍土,可根据其溶解度和水环境条件折算后按本规范执行。
(1)本规范应用时,应区分盐渍土、盐渍土地基和盐渍土场地三者的不同概念。盐渍土地基是指在地基主要受力层范围内,由盐渍土构成的地基;盐渍土场地是指建(构)筑物的有效环境影响范围内由盐渍土构成的场地。
(2)本规范中的盐渍土不包括盐岩以及含盐量大于20%(或以盐为主)的土体。
我国盐渍土主要分布在新疆、青海、甘肃、宁夏、内蒙古、陕西、西藏等地区,此外,东北地区也有部分盐渍土分布。盐渍土地区的建筑工程的勘察、设计、地基处理、施工、检测、监测和维护,均应按本规范的规定执行。
1.0.3 盐渍土地区的工程建设应坚持因地制宜、以防为主、防治结合、综合治理的原则,根据各地盐渍土的特性,结合地形、地貌、地层岩性、水文、气候和环境等因素,做到周密勘察、慎重设计、严格施工、精心维护。
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1.0.3 一般情况下的盐渍土具有溶陷、盐胀及腐蚀中的一种或几种工程危害性,这些危害多表现为遇水加剧,土体强度和结构发生显著变化,对建筑物危害较大。为此,本条强调在盐渍土地区要根据不同盐渍土的特点和工程要求,因地制宜,采取以防为主、防治结合、综合治理的方针,防止盐渍土地基对建筑物产生危害。
1.0.4 盐渍土地区的建筑工程除应符合本规范的规定外,尚应符合国家现行有关标准的规定。
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1.0.4 本规范根据我国盐渍土的特征编制,盐渍土地区的建筑工程除应执行本规范的规定外,尚应符合国家现行有关标准的规定。
2术语和符号
2.1 术语
2 术语和符号
2.1 术 语
2.1.1 盐渍土 saline soil
易溶盐含量大于或等于0.3%且小于20%,并具有溶陷或盐胀等工程特性的土。
2.1.2 粗颗粒盐渍土 coarse particle saline soil
洗盐后,按土颗粒粒径组成定名为粗粒土的盐渍土。
2.1.3 细颗粒盐渍土 fine particle saline soil
洗盐后,按土颗粒粒径组成定名为细粒土的盐渍土。
2.1.4 盐渍化 salinization
土体中盐分的迁移和积聚,并最终达到一定的含盐量的过程。
2.1.5 次生盐渍化 secondary salinization
由于人类活动而引起的土盐渍化的过程。
2.1.6 盐渍土地基 saline soil foundation
主要受力层由盐渍土组成的地基。
2.1.7 盐渍土场地 saline soil field
由盐渍土地基和周边的盐渍土环境组成的建筑场地。
2.1.8 溶解度 solubility
在一定温度下,某固态盐在100g水中达到饱和状态时所溶解的质量。
2.1.9 含盐量 salinity content
土中所含盐的质量与土颗粒质量之比。
2.1.10 含液量 saline solution content
土中所含盐溶液的质量与土颗粒质量之比。
2.1.11 易溶盐 soluble salt
易溶于水的盐类,主要指氯盐、碳酸钠、碳酸氢钠、硫酸钠、硫酸镁等,在20℃时,其溶解度约为9%~43%。
2.1.12 中溶盐 medium dissolved salt
中等程度可溶于水的盐类,主要指硫酸钙,在20℃时,其溶解度约为0.2%。
2.1.13 难溶盐 insoluble salt
难溶于水的盐类,主要指碳酸钙,在20℃时,其溶解度约为0.0014%。
2.1.14 溶陷 collapsibility
因水对土中盐类的溶解和迁移作用而产生的土体沉陷。
2.1.15 溶陷系数 coefficient of collapsibility
单位厚度的盐渍土的溶陷量。
2.1.16 盐胀 salt expansion
盐渍土因温度或含水量变化而产生的土体体积增大。
2.1.17 盐胀系数 coefficient of salt expansion
单位厚度的盐渍土的盐胀量。
2.1.18 盐化法 salinization method
用饱和盐水灌入地基,以减小盐渍土溶陷性的地基处理方法。
2.1.19 隔断层 separation layer
由高止水材料或不透水材料构成的隔断毛细水运移的结构层。
2.1.20 保护层 protective layer
为保护隔断层不被破坏失效而在隔断层上(下)铺设的过渡层。
2.1.21 毛细水强烈上升高度 capillary water lifting height
受地下水直接补给的毛细水上升高度。
2.2 符号
2.2 符 号
2.2.1 几何与变形:
b——条形基础的宽度;
b'——砂石垫层底宽;
de——有效排水直径;
dw——竖井直径;
△h——年度盐胀量;
h0——盐渍土不扰动土样的原始高度;
hi——第i层土的厚度;
hjr——浸润深度;
hp——压力P作用下变形稳定后土样高度;
h'p——压力P作用下浸水溶滤变形稳定后土样高度;
△hp——压力P作用下浸水变形稳定前后土样高度差;
hyz——有效盐胀区厚度;盐胀深度;
n——基础底面以下可能产生溶陷的盐渍土的层数;
[s]——建(构)筑物地基变形允许值;
s0——地基在不浸水状态的变形值;
△si-1、△si——第i层顶面和底面在浸水前后的沉降差;
S0——盐胀前平均路面高程;
Smax——平均最大盐胀量高程;
srx——盐渍土地基的总溶陷量计算值;
syz——盐渍土地基的总盐胀量计算值;总盐胀量;
Vd——试样体积;
z——砂石垫层的厚度;
δrx——溶陷系数;
δrx——平均溶陷系数;
δrxi——室内试验测定的第i层土的溶陷系数;
δyz——盐胀系数;
δyz——平均盐胀系数;
δyzi——室内试验测定的第i层土的盐胀系数;
θ——垫层压力扩散角。
2.2.2 物理性质:
B——土中水的含盐量;
C——试样的含盐量;
m'——蜡封试样在纯水中的质量;
m0——称量试样质量;
md——计算试样质量;
mw——蜡封试样质量;
Td——土基内平均最低温度;
Tq——冬季平均最低气温;
w——含水量;
wB——含液量;
ρ0——试样的湿密度;
ρd——试样的干密度;
ρdmax——试样的最大干密度;
ρw——蜡的密度;
ρw1——纯水在温度t时的密度。
2.2.3 其他:
a、b——土层温度系数;
DI——干燥度;
E——蒸发量;
r——降水量;
KG——与土性有关的经验系数;
∑t——日平均气温不低于10℃时期内的积温。
3基本规定
3 基本规定
3.0.1 在盐渍土地区宜选择溶陷性、盐胀性、腐蚀性弱的场地进行建设,并避开水环境和地质环境变化大的地段,且应对建设项目的使用环境作出限定。
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3.0.1 盐渍土的溶陷性、盐胀性、腐蚀性与其所含盐分的类型和数量息息相关。由于各类盐分的溶解度不同,所以在同一盐渍土地区,不同的地理、地貌、工程地质和水文地质环境下,其分布在宏观上是有一定规律的。
地形地貌对盐渍土的形成有很大影响,从而也影响了盐渍土的类别和分布规律。以青海省为例,从昆仑山向柴达木盆地中心,按地貌单元依次可分为:山前区,山前冲、洪积倾斜平原区,冲、洪积平原区,湖积平原区和察尔汗盐湖区。地形由陡变缓,土的粒径组成也由粗变细,从卵石、砾石、砾砂逐步过渡到粗、中、细、粉砂以及粉土或黏性土,地下水位离地表逐渐由深变浅。由于碳酸盐的溶解度小,所以在山前冲、洪积倾斜平原区,形成以碳酸盐为主的盐渍土带。而在冲、洪积平原区,则成为过渡带,从含少量的碳酸盐,过渡到以含硫酸盐为主的硫酸盐、亚硫酸盐和氯盐渍土。在毗邻察尔汗盐湖的湖积平原区,地下水位很高,土中含的主要是易溶的氯盐。
故在盐渍土地区选址时,要注意通过分析盐渍土的成因及分布规律,尽量选择溶陷性、盐胀性、腐蚀性小的场地。
此外,水环境和地质环境是影响盐渍土溶陷性、盐胀性和腐蚀性的直接因素和重要因素,故在进行规划时,要尽量避开水环境和地质环境变化大的地段以及有外源盐分补充的地段和盐渍化倾向的场地。土壤盐渍化分区可参考表1。
3.0.2 盐渍土场地上的各类建筑工程,在勘察、设计、施工、使用和维护期间,均应根据盐渍土的溶陷、盐胀和腐蚀程度,采取措施确保建筑工程的使用功能、安全性、稳定性和耐久性。位于盐渍土地区的非盐渍土地基,应防止盐分迁移导致的工程问题。
▼ 展开条文说明
3.0.2 本条对盐渍土地区工程建设的全过程进行了规定,要求在勘察、设计、施工、使用和维护期间,均要考虑盐渍土的溶陷性、盐胀性和腐蚀性对工程建设的影响。关于勘察、设计、施工、使用和维护的具体规定,在本规范第4章~第8章进行了详细的说明。
表1 中国土壤盐渍化分区表
注:∑t为日平均气温不低于10℃时期内的年积温。
盐分的迁移直接关系到盐渍土的成因。盐渍土中的盐分主要来源于岩石、工业废水、海水入侵等,盐分的迁移主要是靠风力和水流完成。在干旱地区,大风常将盐或含盐的土粒和粉尘吹落到远处,积聚起来,使盐分重新分布;雨水、冰雪融水等水流,一部分渗入地下,其余形成地表水,从地势高处流向低处,地表水和地下水将其流动过程中所溶解的盐带到低洼处,有时形成较大的盐湖,在含盐水流经的途中,如遇到干旱的气候条件或地区,水流中的部分盐分就会因强烈的地面蒸发而析出并积聚在那里。近年来,由于人类的活动,尤其是工程建设活动,也使得不少本来不含盐的土层产生盐渍化,形成次生盐渍土。在盐渍土地区的工程建设,尤其是在地基处理过程中,一定要对处理方法进行全面分析,避免造成“边治理,边污染”,杜绝在治理盐渍土的同时发生非盐渍土盐渍化或弱盐渍土强盐渍化的现象。
3.0.3 盐渍土按盐的化学成分分类时,应符合表3.0.3的规定。
表3.0.3 盐渍土按盐的化学成分分类
注:c(Cl-)、c(SO42-)、c(CO32-)、c(HCO3-)分别表示氯离子、硫酸根离子、碳酸根离子、碳酸氢根离子在0.1kg土中所含毫摩尔数,单位为mmol/0.1kg。
3.0.4 盐渍土按含盐量分类时,应符合表3.0.4的规定。
表3.0.4 盐渍土按含盐量分类
3.0.5 盐渍土按土颗粒粒径组成可分为粗颗粒盐渍土和细颗粒盐渍土,对其含盐量应按本规范附录A、附录B规定的测试方法进行测定。
▼ 展开条文说明
3.0.3~3.0.5 盐渍土的分类方法很多,但分类原则一般都是根据盐渍土本身特点,按其对工业、农业或交通运输业的影响和危害程度进行分类。盐渍土对不同工程对象的危害特点和影响程度是不同的,如对铁路或公路的危害,与对建筑物的地基和基础就不同,所以各部门根据各自的特点和需要来划分盐渍土的类别。此外,尚应指出,各种盐渍土分类方法中的界限,都是人为确定的,考虑的因素和角度不同,盐渍土分类的界限值也不完全相同。本规范采用的几种盐渍土分类方法,综合考虑了盐渍土地区的工程建设特点。
(1)按含盐化学成分分类(第3.0.3条):地基中常含多种盐类,不同性质盐的含量多少,影响着盐渍土的工程性质。如含氯盐为主的盐渍土,因氯盐的溶解度较大,遇水后土中的结晶盐极易溶解,使土质变软,强度降低,并产生溶陷变形。此外,其盐溶液会对钢筋混凝土基础和其他地下设施中的钢筋或钢材产生腐蚀。含硫酸盐为主的盐渍土,除会产生溶陷变形外,其中的硫酸钠(俗称芒硝)在温度和湿度变化时,还将产生较大的体积变形,造成地基的膨胀或收缩,此外,其溶液对基础和其他地下设施的材料也会产生腐蚀作用。碳酸盐对土的工程性质的影响,视盐的成分而定,碳酸钙和碳酸镁等很难溶于水,对土起着胶结和稳定的作用,而碳酸钠和碳酸氢钠则使土在遇水后产生膨胀。因此,需要对盐渍土中含盐成分按常规方法进行全量化学分析,确定各种盐的含量,然后进行分类,以判断哪种或哪几种盐对盐渍土的工程性质起主导作用。对此,目前一般采用0.1kg土中阴离子含量的比值作为分类标准。土中的主要成分一般为氯盐、硫酸盐和碳酸盐,故根据氯离子、硫酸根离子、碳酸根离子和碳酸氢根离子含量的比值,按表3.0.3分为氯盐渍土、亚氯盐渍土、亚硫酸盐渍土、硫酸盐渍土、碱性盐渍土。该分类对盐渍土中的含盐成分作出了定性的间接说明,而作为建筑物地基,其危害性则并不十分清楚。此外,该分类多适用于路基的设计,也可供建筑物地基设计时参考。
(2)按含盐量分类(第3.0.4条):综合国内外对盐渍土按含盐量进行分类的方法,可知以含盐量作为单一指标来区分盐渍土工程危害的严重程度是不合理的,无法准确反映它对工程的实际危害性。例如,易溶盐含量超过0.5%的砂土,浸水后可能产生较大溶陷,而同样的含盐量对黏土几乎不产生溶陷;即便对同一类土,含盐量和含盐性质相同,其溶陷性也可能相差甚远,对土骨架紧密接触的结构,盐仅填充土中孔隙,盐的溶解对土的结构变化影响较小;反之,如土骨架之间是通过盐结晶胶结的,则盐的溶解使土的结构完全解体,造成很大的溶陷变形。表3.0.4是在现行行业标准《铁路工程特殊岩土勘察规程》TB 10038对盐渍土按含盐量分类的基础上,结合近年来对盐渍土含盐量与盐渍土危害程度的关系研究,做了一定的修改得出的。
(3)现行国家标准《土工试验方法标准》GB/T 50123对易溶盐的测定中,未规定粒径范围,但近年来的大量工程实践表明:相同的含盐量和相同的含盐类型,在不同粒径的土体中表现出不同的溶陷性和盐胀性,为此,本规范区分了粗颗粒盐渍土和细颗粒盐渍土,并采用不同的含盐量测试规定。粗颗粒盐渍土是指粗粒组土粒质量之和多于总土质量50%的盐渍土,细颗粒盐渍土是指细粒组土粒质量之和多于或等于总质量50%的盐渍土。粒组范围如下:粗粒组≥0.075mm,细粒组<0.075mm,其中,粒组大于2mm土粒质量之和多于总土质量50%的粗粒土称为碎石土,粒组界于0.075mm~2mm的土粒质量之和多于总土质量50%的粗粒土称为砂土。
3.0.6 盐渍土场地应根据地基土含盐量、含盐类型、水文与水文地质条件、地形、气候、环境等因素按表3.0.6划分为简单、中等复杂和复杂三类场地。
表3.0.6 盐渍土场地类型分类
注:场地划分应从复杂向简单推定,以最先满足的为准;每类场地满足相应的单个或多个条件均可。
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3.0.6 关于水文和水文地质条件以及气候环境条件,需结合当地经验资料进行判断,必要时要进行现场专业测定。
3.0.7 盐渍土地区的建筑工程应根据其规模、性质、重要性、破坏后果以及对盐渍土的溶陷、盐胀、腐蚀特性的敏感程度、场地复杂程度等划分地基基础设计等级,并应符合表3.0.7的规定。
表3.0.7 盐渍土地区地基基础设计等级
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3.0.7 区分地基基础设计等级对于采取工程措施、保证工程安全、合理确定投资等都是必要的,因此,本规范基本上引用了现行国家标准《建筑地基基础设计规范》GB 50007的分级方法。
3.0.8 盐渍土地区的建筑工程应评价水、温度、湿度等环境条件对盐渍土地基的影响,并提出处理措施的建议。
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3.0.8 盐渍土基本上是属于被盐污染的污染土,而盐的变化(相变和迁移)受环境的影响很大,影响土壤的环境因素主要是水、温度、湿度,因此,本条规定需进行水、温度和湿度对盐渍土影响的评价。
3.0.9 根据工程实施前后环境条件的变化和工程使用过程中的环境条件,盐渍土地基可分为A类使用环境和B类使用环境:
1 A类使用环境:工程实施前后和工程使用过程中不会发生大的环境变化,能保持盐渍土地基的天然结构状态,地基受淡水侵蚀的可能性小或能够有效防止淡水侵蚀。
2 B类使用环境:工程实施前后和工程使用过程中会发生较大的环境变化,盐渍土地基受淡水侵蚀的可能性大,且难以防范。
▼ 展开条文说明
3.0.9 由于环境条件尤其是水环境对盐渍土的工程危害性具有决定性作用,故本规范以此为依据对盐渍土场地的使用环境进行了划分。有的项目寿命周期较短,在寿命期内水环境可以有效预测;有的项目位置特殊(如位于沙漠或戈壁)并且有长期气象观测资料,可以准确预测水环境条件。
3.0.10 保护盐渍土地基使用环境的工程措施应与主体工程同时设计、同时施工、同时交付使用。
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3.0.10 同时设计、同时施工、同时交付使用的规定可确保盐渍土的使用环境与设计时考虑的环境条件相同。
3.0.11 对复杂场地和中等复杂场地盐渍土地基上的设计等级为甲级和乙级的建(构)筑物宜进行长期变形观察和基础腐蚀程度观察。
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3.0.11 盐渍土的腐蚀作用和溶陷变形、盐胀变形有时是缓慢发生的,并且在地下,不易被发现,因此,对重要建筑物宜进行长期观察。
3.0.12 对非盐胀和非溶陷性盐渍土地基,除应采取防腐蚀措施外,可按非盐渍土地基对待。
▼ 展开条文说明
3.0.12 对大部分土体和地下水来说,腐蚀是共性问题,只是程度不同而已,所以,对无溶陷性和无盐胀性的土应按非盐渍土对待.
4勘察
4.1 一般规定
4 勘 察
4.1 一般规定
4.1.1 盐渍土地区的岩土工程勘察应符合下列规定:
1 收集当地的气象资料和水文资料;
2 调查场地及附近盐渍土地区地表植被种属、发育程度及分布特点;
3 调查场地及附近盐渍土地区工程建设经验和既有建(构)筑物使用、损坏情况;
4 查明盐渍土的成因、分布、含盐类型和含盐量;
5 查明地表水的径流、排泄和积聚情况;
6 查明地下水类型、埋藏条件、水质、水位、毛细水上升高度及季节性变化规律;
7 测定盐渍土的物理和力学性质指标;
8 评价盐渍土地基的溶陷性及溶陷等级;
9 评价盐渍土地基的盐胀性及盐胀等级;
10 评价环境条件对盐渍土地基的影响;
11 评价盐渍土对建筑材料的腐蚀性;
12 测定天然状态和浸水条件下的地基承载力特征值;
13 提出地基处理方案及防护措施的建议。
▼ 展开条文说明
4.1.1 盐渍土是具有特殊性质的土,其勘察工作除应首先满足现行国家标准《岩土工程勘察规范》GB 50021的要求外,还应满足本规范的要求。
1 为分析盐渍土的形成与气候条件的关系,通常收集气温、地温、温度、降水、蒸发等5个主要气象要素及土的最大冻结深度、干燥度等气象资料,其中降水和蒸发两个要素最为重要。极端干旱的气候条件,不仅能加速地表盐分的积累,同时气温的剧烈变化改变着盐类的溶解度和相态,影响盐渍土的工程性质。
干燥度是划分气候干旱程度的指标,目前多采用中国科学院自然区划工作委员会(1959年)采用的计算公式:
式中:DI——干燥度;
E——可能蒸发量(0.016∑t)(mm);
∑t——日平均气温不低于10℃时期内的积温(℃),可按表1取值;
r——同期降水量(mm)。
2 盐渍土地区植物生长和分布与土中含盐程度和类型、地下水位深度及矿化度等有密切关系,利用植物的这一特点,对于查明盐渍土的分布规律及地下水的赋存条件、矿化度都很有帮助,可节省勘探、试验工作量,收到事半功倍的效果。在植物调查中,要充分利用指示植物的作用,并掌握如下工作方法:
(1)首先收集区域性各种盐渍土指示植物的有关资料和标本,熟悉其名称、生态特征;
(2)对已确定盐渍土类型的地段,应详细描述记录代表性植物的有关特征;
(3)根据各种植物的生长变化情况和生态习性,研究植物分布与地下水、地表盐渍化程度和类型的关系。
通过地表植物的生长情况和植物的耐盐性质调查,可初步判断盐渍土的类型。植物在生长时,吸收地下水,而将盐分“遗留”在土中,间接加大了地下水的矿化度。如:芦苇生长于地下水位较浅的弱盐渍土地带;胡杨生长于地下水位较深的弱盐渍土地带;盐角草生长于沼泽盐渍土地带,土层含盐量较低,硫酸盐多于氯盐,碳酸盐含量低;盐梭梭生长于潮湿的土层,地下水位一般为1m~2m,土层含盐量较高;盐穗木生长于含盐量高的土层;盐蓬生长于干燥的土层,含盐量较低,含碱量较高。盐渍土地区常见的指示植物种类如表2所示。
表2 盐渍土地区常见的指示植物种类
3 盐渍土场地及附近地区已有建(构)筑物的长期使用情况,对盐渍土的腐蚀性、盐胀性、溶陷性均有反映,是盐渍土地区勘察工作的良好建筑实例。
4 盐渍土的成因是决定盐渍土各项性质的主要因素。我国盐渍土的分布范围很广,青海、新疆、西藏等西部地区有大面积的内陆盐渍土,沿海各省有滨海盐渍土,内地还有冲积平原盐渍土。这三种盐渍土在成因、颗粒级配、厚度和工程特性上各不相同。内陆盐渍土的特点是:成因复杂,颗粒粗细混杂,厚度多变,对工程危害性大。在成因方面,这类盐渍土有冲积、洪积和风积等;在颗粒级配上,从以粗颗粒为主、粗细混杂的碎石土到以细粒为主的黏性土、粉土、黄土状土都出现过;在厚度上,从几米到超过20m不等,变化很大;在对工程的危害性方面,干燥的盐渍土以溶陷性为主、盐胀性次之、腐蚀性较轻,含水量大的盐渍土则以腐蚀性为主,基本不具有溶陷性。滨海盐渍土和冲积平原盐渍土在颗粒级配上主要是细颗粒的黏性土,厚度均不大,一般不超过4m,其工程危害性也比较单一,主要是腐蚀性。
分布范围包括盐渍土在平面和竖向的范围。竖向范围指盐渍土在竖向的分布位置和厚度;针对大面积建设项目,应在平面上划分盐渍土的分布区域。
盐渍土中含盐化学成分和含盐量对盐渍土的工程特性影响较为显著。氯盐类的溶解度随温度变化甚微,吸湿饱水性强,使土体软化;硫酸盐类则随温度的变化而产生胀缩,破坏土体结构使其强度降低;碳酸盐类的水溶液有强碱性反应,使黏土胶体颗粒分散,引起土体膨胀。
5 地表水所携带的盐分受流经地层的控制,其排泄和积聚情况决定了盐渍土的沉积位置和厚度。
6 地下水所含盐分决定盐渍土的含盐成分,同时地下水矿化度越高,向土层输送的盐分越多;地下水的埋深、变化幅度与盐分的积聚有密切关系,地下水位越高,蒸发越强,土层的积盐也越强;毛细水上升会携带盐分上升,为上部地层提供盐分,使土层的积盐发生变化。
8 盐渍土遇水后,可溶盐溶解于水或流失,致使土体结构松散,在土的饱和自重压力或附加压力作用下,产生溶陷。盐渍土溶陷性的大小与可溶盐的性质、含量、赋存状态、水的径流条件和浸水时间长短有关。
9 盐渍土地基产生盐胀的原因,一般是土中硫酸钠在温度或湿度变化时结晶而发生体积膨胀。硫酸钠的溶解度随温度变化而变化,当温度由高变低时,硫酸钠的溶解度降低,硫酸钠结晶析出,同时结合水分子,最多可结晶10个水分子,体积膨大3倍以上。温度上升时,硫酸钠的溶解度升高,至32.4℃时可形成无水硫酸钠。温度在—5℃~5℃区间,硫酸钠体积变化最大。
10 在盐渍土地区进行勘察时,要特别注意内陆地区干燥的盐渍土,这种土在天然状态下有较高的结构强度,较大的地基承载力,但一旦浸水后会产生较大的溶陷变形,对工程建设的危害极大。
11 盐渍土地基的主要特点是:浸水后因盐溶解而产生地基溶陷;在盐类溶滤过程中,土的物理力学性质会发生变化,其强度指标显著降低;某些盐渍土(如含硫酸钠的土),在温度和湿度变化时,会产生体积膨胀,对建(构)筑物和地面设施造成危害;土中的盐溶液会导致建(构)筑物基础或地下设施的材料腐蚀。因此,对盐渍土地基上建(构)筑物或其他设施的设计、施工以及使用和维修时,均应充分考虑到这些特点,并结合各地盐渍土的区域特点(地形、地貌、气候和地下水等条件),根据具体情况,因地制宜,采取防水与地基处理或结构措施相结合的综合治理原则,以防为主,实践证明,按照这一原则,可以保证建(构)筑物的安全和正常使用。
4.1.2 盐渍土地区的勘察阶段可分为可行性研究勘察阶段、初步勘察阶段和详细勘察阶段,各阶段勘察应符合下列规定:
1 可行性研究勘察阶段:应通过现场踏勘,工程地质调查和测绘,收集有关自然条件、盐渍土危害程度与治理经验等资料,初步查明盐渍土的分布范围、盐渍化程度及其变化规律,为建筑场地选择提供必要的资料;
2 初步勘察阶段:应通过详细的地形、地貌、植被、气象、水文、地质、盐渍土病害等的调查,配合必要的勘探、现场测试、室内试验,查明场地盐渍土的类型、盐渍化程度、分布规律及对建(构)筑物可能产生的作用效应提出盐渍土地基设计参数、地基处理和防护的初步方案;
3 详细勘察阶段:在初步勘察的基础上详细查明盐渍土地基的含盐性质、含盐量、盐分分布规律、变化趋势等,并根据各单项工程地基的盐渍土类型及含盐特点,进行岩土工程分析评价,提出地基综合治理方案;
4 对场地面积不大,地质条件简单或有建筑经验的地区,可简化勘察阶段,但应符合初步勘察和详细勘察两个阶段的要求;
5 对工程地质条件复杂或有特殊要求的建(构)筑物,宜进行施工勘察或专项勘察。
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4.1.2 本条规定了勘察工作宜分阶段进行,是根据工程建设的实际情况,并结合岩土工程勘察多年的经验规定的。不同设计阶段对勘察成果要求的深度不一样。工作中应结合设计阶段、工程规模和盐渍土场地及地基条件等情况进行相应阶段的勘察工作,但要求每个工程均分阶段进行是不实际也不必要的,勘察单位应根据任务要求和客观情况进行相应阶段的勘察工作。在有经验的地区,当建筑平面布置已经确定,且工程规模较小,已有资料可以满足各阶段设计要求时,可直接进行一次性详细勘察。但内陆盐渍土地区工程场址一般位于远离城镇和岩土工程勘察资料缺乏的地区,大多处于荒漠区,没有任何经验资料可借鉴,为提高勘察资料的准确性并避免设计的盲目性,有条件时应尽量分阶段进行勘察。
对于工程地质条件复杂的盐渍土地区或有特殊要求的建(构)筑物,常规勘察周期内可能无法查清盐渍土的分布、类型及工程地质性质,需要在施工阶段进行进一步勘察或投入更多时间和精力进行专门勘察。
盐渍土地区分阶段勘察工作除首先满足现行国家标准《岩土工程勘察规范》GB 50021的要求外,还要满足本条的分阶段勘察要求,针对盐渍土的特性进行勘察工作。
1 可行性研究勘察阶段又称为选址阶段勘察,本阶段对无任何岩土工程资料的大型场址尤其重要,其主要任务是对盐渍土场地的适宜性进行评价和场址方案的比选分析,以收集资料和工程地质调绘为主。
盐渍土地表形态是一定盐渍化程度和类型的外表特征,通过工程地质调查,能大致判断各种盐渍土的分布的规律,如表3所示。
表3 不同盐渍土地表形态特征
2 初步勘察阶段的主要内容为对拟建盐渍土场地作出适宜性评价。场地适宜性问题(包括地基处理和防护方案)应在初勘阶段基本解决,不宜留给详细勘察阶段。
3 详细勘察阶段,建(构)筑物总平面已经确定,需要对具体单体工程地基基础的设计提供详细的盐渍土岩土工程勘察资料和设计施工所需的岩土参数,并应进行相应的岩土工程评价与建议。
4.1.3 盐渍土场地各勘察阶段勘探点的数量、间距和深度应符合下列规定:
1 在详细勘察阶段,每幢独立建(构)筑物的勘探点不应少于3个;取不扰动土样勘探点数不应少于总勘探点数的1/3;勘探点中应有一定数量的探井(槽);初勘阶段的勘探点应符合现行国家标准《岩土工程勘察规范》GB 50021的规定。
2 勘探点间距应根据建(构)筑物的等级和盐渍土场地的复杂程度按表4.1.3确定。
表4.1.3 勘探点间距(m)
3 勘探深度应根据盐渍土层的厚度、建(构)筑物荷载大小与重要性及地下水位等因素确定,以钻穿盐渍土层或至地下水位以下2m~3m为宜,且不应小于建(构)筑物地基压缩层计算深度。当盐渍土层厚度很大时,宜有一定量的勘探点钻穿盐渍土层。
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4.1.3 表聚性盐渍土取样应以探井、探槽为主。本条依据现行国家标准《岩土工程勘察规范》GB 50021,为方便盐渍土地区进行勘察工作,根据场地复杂程度和勘察阶段,对勘察工作量的布置区别对待。
本条不对勘探点的数量作出具体规定,只作原则性规定,是根据众多勘察单位的实际工作经验而来。以往对勘探点数量作具体规定,一方面,使勘察工作人员受限于规定,不能发挥高水平技术人员的知识水平和主观能动性;另一方面,个别勘察工作人员死板执行规定,却未能查明盐渍土的分布规律,故本条规定不应少于3个勘探点,仅仅为满足采取土试样和数据比对的需要。
根据盐渍土地基特点,提出了勘探深度以钻穿盐渍土或至地下水位以下2m~3m为宜,这样才能满足地基溶陷计算的需要。每一个建筑场地,原则上要求有一个勘探点钻穿盐渍土层,这对于选择合理的地基处理措施是十分重要的。考虑到西北地区有些山前倾斜平原,含盐的碎石土层很厚,可能超过20m,在这种情况下,勘探深度可为15m~20m,对于一般建筑工程,可以满足要求。
4.1.4 盐渍土试样的采取应符合下列规定:
1 对扰动土试样的采取,其取样间距为:在深度小于5m时,应为0.5m;在深度为5m~10m时,应为1.0m;在深度大于10m时,应为2.0m。
2 对不扰动土试样的采取,应从地表处开始,在10m深度内取样间距应为1.0m~2.0m,在10m深度以下应为2.0m~3.0m,初步勘察取大值,详细勘察取小值;在地表、地层分界处及地下水位附近应加密取样。
3 对于细粒土,扰动土试样的重量不应少于500g;对于粗粒土,粒径小于2mm的颗粒的重量不应少于500g,粒径小于5mm的颗粒的重量不应少于1000g;非均质土样不应少于3000g。
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4.1.4 根据大量调查资料统计,盐渍土的含盐量一般是距地表不深处变化较大,尤其是表层2.0m深度盐分比较富集,深部变化较小。因此,对取土样间隔的规定,浅层较小深部较大。建筑工程项目不同,其地基要求、基础形式、防护措施不同,故取样深度不同。
4.1.5 在进行盐渍土物理性质试验时,应分别测定天然状态和洗除易溶盐后的物理性质指标。各项指标的测试除应符合现行国家标准《土工试验方法标准》GB/T 50123的规定外,尚应符合本规范附录A、附录B的有关规定。对以中溶盐为主的盐渍土,也宜测定洗盐后的物理性质指标。
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4.1.5 通常盐渍土需要测定的物理指标与一般土相同,但因盐渍土的三相组成与常规土不同,区别在于其固态骨架中除土的固体颗粒外,还有不稳定的结晶盐,遇水后部分或全部转变成液态,如同冻土中的冰结晶一样。所以,测定盐渍土的物理指标时应考虑到两种状态,即天然状态和浸水(盐溶解后的)状态。盐渍土中难溶盐基本不溶解,故可作为固体骨架,所以在测定盐渍土的物理指标中,含盐量中不包含难溶盐,至于是否包含中溶盐,则视具体情况而定。就我国西部青海、新疆地区的盐渍土来说,中溶盐的含量均比较小,一般为1%左右,即使有条件使土中全部中溶盐溶解(而实际溶解度很小,如石膏仅为0.2%),对物理指标的影响也不大。考虑到中溶盐含量的分析试验较为困难,本规范除以中溶盐为主的盐渍土外,可不考虑中溶盐对物理指标的影响。
4.1.6 盐渍土的化学成分分析应按现行国家标准《土工试验方法标准》GB/T 50123执行,试验应包含下列内容:
1 pH值、易溶盐含量、中溶盐含量、总盐量;
2 易溶盐中的Na+、K+、Ca2+、Mg2+、NH4+、SO42-、Cl-、CO32-、HCO3-离子含量;
3 中溶盐CaSO4的含量。
4.1.7 盐渍土场地勘察时,在勘察深度范围内有地下水时,应取地下水试样进行室内试验,取样数量每一建筑场地不得少于3件,每件不少于1000mL;各项指标的测试应按现行国家标准《土工试验方法标准》GB/T 50123执行,室内试验应包含下列内容:
1 pH值、总矿化度、总碱度、蒸发残渣;
2 K+、Na+、Ca2+、Mg2+、NH4+、Cl-、SO42-、OH-、游离CO2、侵蚀性CO2、HCO3-、CO32-等离子含量。
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4.1.6、4.1.7 这两条的试验项目是根据现行国家标准《岩土工程勘察规范》GB 50021对水和土腐蚀性评价部分并结合盐渍土的特点作出的。地下水水质分析与其上部土层中的盐应同时进行测定,进行相互验证。此外,地下水的取样应根据勘察深度确定。
4.1.8 盐渍土场地勘察时,应确定毛细水强烈上升高度。设计等级为甲级的建(构)筑物宜实测毛细水强烈上升高度,设计等级为乙级、丙级的建(构)筑物可按表4.1.8的规定取值。
表4.1.8 各类土毛细水强烈上升高度经验值
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4.1.8 盐渍土层中毛细水的上升可直接造成地基土或换填土吸水软化及次生盐渍化,促使溶陷、盐胀等病害的发生,为此,盐渍土地区勘察应查明土中毛细水强烈上升高度,为地基设计提供依据。
盐渍土毛细水强烈上升高度的观测,可根据场地条件选用试坑直接观测法、曝晒前后含水量曲线交汇法和塑限与含水量曲线交汇法,黏性土用塑限含水量判定。这些毛细水强烈上升高度的确定方法,是铁道部一院多年来在南疆铁路、青藏铁路、南疆公路、和静及焉耆等地区的试验观测成果,其理论建立在土中水存在状态和转移途径的基础上。地下水向上运移主要通过下列方式:①由于毛细水与地下水表面压力梯度所引起的毛细水上升运动;②由于土孔隙中不同浓度溶液的渗透压力梯度所引起矿化水渗透运动;③由于土粒表面电分子的吸附力梯度所引起薄膜水楔入运动;④由于蒸汽压力梯度所引起气态水扩散运动。在上述四种运动方式中,毛细水上升运动和矿化水渗透运动是属于自由水运动,其运动速度快、溶盐能力强、参与运动的水量大,对土中的水、盐运移起着主导作用。从物理意义上看,当黏性土处于塑限、砂类土处于最大分子吸水率时,土中的水属于结合水,大于这个含水量界线便转化为自由运动的毛细水;从盐胀角度而言,当土中含水量超过塑限或最大分子吸水率时,就会出现显著的聚水现象,从而导致盐胀灾害,促进土中盐分的转移。
毛细水强烈上升高度可用下列方法测定:
(1)直接观测法:在开挖试坑1d~2d后,直接观测坑壁干湿变化情况,变化明显处至地下水位的距离,为毛细水强烈上升高度。
(2)曝晒法:
①当测点地下水位深度大于毛细水强烈上升高度与蒸发强烈影响深度之和时,分别在开挖试坑的时刻和曝晒1d~2d后,沿坑壁分层(间距15cm~20cm)取样,测定其含水量并按图1格式绘制含水量曲线,两曲线最上面的交点至地下水位的距离为毛细水强烈上升高度,两曲线最上面的交点至地面的距离为蒸发强烈影响深度。
图1 暴晒法测定毛细水最大上升高度
1-粉质黏土;2-粉土;3-粉砂;4-深度(m);5-含水率(%);6-蒸发强烈影响深度;7-毛细水强烈上升高度;8-天然含水率曲线;9-暴晒后含水率曲线;10-地下水位线
②当测点地下水位较浅,毛细水强烈上升高度超出地面,不能在天然土层中直接测出时,可利用测点附近的高地、土包或土工建(构)筑物进行观测,不得已时,尚可人工夯填土堆,待土堆中含水量稳定后再进行观测,方法同上。
(3)塑限含水量曲线交汇法:于试坑壁每隔15cm~20cm,取样做天然含水量测定,并根据土质成分,黏性土做塑限含水量、砂类土做筛分试验,并绘制天然含水量分布曲线,如图2所示,用竖直线段在图上标出相应土层的塑限,竖直线段与含水量曲线最上面的交点即为毛细水强烈上升高度的顶点,此点到地下水位的距离为毛细水强烈上升高度。
图2 塑限法测定毛细水上升高度
1-深度(m);2-含水率(%);3-毛细水强烈上升高度;4-对应的土层塑限;5-开挖试坑时含水率曲线;6-地下水位线
4.1.9 对地下水位变化幅度较大或变化趋势对建(构)筑物不利的地段,应从初步勘察阶段开始对地下水位动态进行长期观测。
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4.1.9 可以采用钻孔对地下水位进行持续观测。通过对地下水位的动态观测,有助于分析场地、地基的盐渍化发展趋势,以便做好相关防护工作。
4.1.10 盐渍土场地附近有地表水时,应采取地表水试样进行分析,分析内容应与本规范第4.1.7条相同,并宜对地表水体的水质进行长期监测。
308'>《盐渍土地区建筑技术规范[附条文说明]》GB/T 50942-2014 附录F硫酸盐渍土盐胀性室内试验方法
附录F 硫酸盐渍土盐胀性室内试验方法
F.0.1 本法适用于室内测定硫酸盐渍土的分层盐胀系数,评价土体的盐胀性。
F.0.2 试件制作应取工程所在地有代表性的盐渍土,分两份:一份用于测定其硫酸盐含量;一份风干后加纯水拌制成50mm×50mm试样。试样的含水量应控制在最佳范围内,密实度应控制在相应地基压实度范围,试样做好后在20℃环境下养护12h~24h。
F.0.3 应将试件用具有弹性的橡皮膜密封,置于盛有氯化钙溶液的测试瓶内,见图F.0.3。将安装好的测试瓶放入低温控制箱,从+15℃~—15℃,每降温5℃保持恒温30min~40min,通过滴定管读取该温度区胀量值,可求得该温度区的盐胀系数。
F.0.3 盐胀试验装置示意图
1-冰箱;2-广口瓶;3-氯化钙溶液;4-试件;5-滴定管;6-温度计
F.0.4 试验数据分析应按下列步骤进行:
1 将各组试验数据点绘成各组曲线,见图F.0.4;
F.0.4 盐渍土盐胀系数与温度关系
图中曲线状态下,含水量为18.27%~19.30%;
1-硫酸钠含量0.633%;2-硫酸钠含量1.697%;3-硫酸钠含量3.387%;4-硫酸钠含量4.589%;5-硫酸钠含量5.589%;6-盐胀系数(%)
2 根据试验土样所在土层深度的土基最低气温在“盐胀系数与温度关系图”上读取相应的盐胀系数δyz。
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F.0.4 关于土基最低温度的测定方法,相关单位在新疆焉耆地区做过一些研究,得出土体温度与气温有关,可按下列经验关系确定:
式中:Td——土基内平均最低温度。
Tq——冬季平均最低气温。
a、b——各土层温度系数,参照表7。
表7 土层温度系数
冬季平均最低气温可用调查时前5年~10年的冬季各月(10月至次年2月)平均气温资料。考虑到年度降温幅度变化等因素,以冬季平均最低气温加—5℃作为鉴别土基盐胀系数的冬季平均最低气温。按公式(4)可求得各土层温度,见表8。
表8 各土层温度
附录G盐渍土浸水影响深度测定方法
附录G 盐渍土浸水影响深度测定方法
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查明地基浸水范围或深度的传统方法只有挖探或钻探,前者费工费时,且深度有限,后者在建筑物内部或贴近建筑物处很难施展。冶金部建筑研究总院根据盐渍土地基在浸水前后的波速有明显差别的原理,利用瑞利波法测定地基浸水深度取得了较好的效果。表9为测试结果对比。
表9 瑞利波测试结果与开挖结果比较
G.0.1 本法适用于测定盐渍土地基浸水的影响深度和范围。
G.0.2 仪器设备应包括:
1 程控信号发生器(包括波形调制器)1台,频率1Hz~300Hz,分辨率为量程的0.05%;失真度小于1%,输出电压5V;
2 电磁激振器1台,频率1Hz~300Hz,激振力幅值由测试深度定,一般为400kN~1000kN;
3 功率放大器1台,与激振器匹配;
4 电荷放大器2个,频率0.1kHz~200kHz,灵敏度0.1mV/Pc~10V/Pc;
5 加速度计2个,频率0.1kHz~0.3kHz,灵敏度大于2000Pc/g;
6 控制计算机1台,数据采集仪1台,绘图打印机1台;
7 程控滤波器1台。
G.0.3 试验过程应按下列步骤进行:
1 在浸水后盐渍土地面的测点两边分别将装有传感器的两个金属锥钉打入土中,两钉相距0.5m~1.0m,距其中一个传感器距离0.5m~1.0m处安放电磁激振器,试验仪器设备布置见图G.0.3-1;
2 检查各仪器设备及其连接是否正常,启动激振器,施加小激振力,检验整套测试系统是否正常工作;
3 输入初始参数:两传感器间距(m),要求检测深度(m);检测深度增量(m);起始检测深度(m);平均次数n;
4 按预设的频率变化自动进行扫频激振,并自动计算出沿深度分布土层波速,由绘图打印机绘出曲线(图G.0.3-2)。
图G.0.3-1 瑞利波速试验仪器设备布置
1-程控信号发生器/波形调制器;2-功率发大器;3-激振器;4-拾振传感器;
5-电荷放大器;6-程控滤波器;7-A/D版;8-控制计算机;9-绘图打印机
图G.0.3-2 瑞利波速随深度的变化曲线
G.0.4 应通过实测波速随深度的变化曲线上的突变点确定测点处的浸水影响深度;由若干测点处的浸水深度连成剖面图,求得地基浸水的影响范围。
本规范用词说明
本规范用词说明
1 为便于在执行本规范条文时区别对待,对要求严格程度不同的用词说明如下:
1)表示很严格,非这样做不可的:
正面词采用“必须”,反面词采用“严禁”;
2)表示严格,在正常情况下均应这样做的:
正面词采用“应”,反面词采用“不应”或“不得”;
3)表示允许稍有选择,在条件许可时首先应这样做的:
正面词采用“宜”,反面词采用“不宜”;
4)表示有选择,在一定条件下可以这样做的,采用“可”。
2 条文中指明应按其他有关标准执行的写法为:“应符合……的规定”或“应按……执行”。
引用标准名录
引用标准名录
《砌体结构设计规范》GB 50003
《建筑地基基础设计规范》GB 50007
《混凝土结构设计规范》GB 50010
《岩土工程勘察规范》GB 50021
《工业建筑防腐蚀设计规范》GB 50046
《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》GB/T 50082
《土工试验方法标准》GB/T 50123
《砌体结构工程施工质量验收规范》GB 50203
《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB 50204
《建筑防腐蚀工程施工及验收规范》GB 50212
《土工合成材料应用技术规范》GB 50290
《建筑地基处理技术规范》JGJ 79