对建筑场地类别判定的几点思考

对建筑场地类别判定的几点思考
摘要:判定建筑场地类别是岩土工程勘察的一项重要内容。

因此建立一套合理而明确的建筑场地分类方法和指标，使我们能够对场地条件的好坏进行有效的评估和判定，对确保工程建设的抗震安全具有至关重要的作用。

判定场地类别的方法，目前主要依据《建筑抗震设计规范》（GB 50011-2010）进行。

在按规范进行场地类别判定时，由于场地土层的差异、建筑物基础埋深或采用的基础形式不同，及后期场地标高的调整，其结果亦有差别。

关键词:场地类别；抗震设计；覆盖层；等效剪切波速
Abstract: Building site classification evaluation is an important content of the geotechnical engineering investigation. Therefore to establish a clear and reasonable construction method of site classification and index, so that we can on the site condition for effective evaluation and decision, is essential to ensure that the seismic safety of engineering construction effect. Methods of determining the site classification are based on the current “code for seismic design of buildings” (GB 50011-2010). With these methods, some differences are producing because the differences of the rock & the soil, the foundation depth or the foundation type and the later site elevation adjustment.
Key Words :site classification; seismic design; cladding layer; equivalent sheering wave speed
引言
由于中国特殊的地球动力学背景和区域构造环境，其具有非常突出的地震灾害。

因此建筑设计前应确定建筑场地类别，并按该类别进行相应的抗震设计以有效地实现抗震减灾。

一、目前建筑场地类别的判定方法及存在的问题
目前对于建筑场地类别的判定，是依据国家标准《建筑抗震设计规范》（GB 50011-2010）的规定：“建筑场地的类别划分，应以土层等效剪切波速和场地覆盖层厚度为准”。

对于基岩埋深大于20m的土层取地面下20m深度范围内的土层为测试对象，对于基岩顶面埋深小于20m的土层取地面下至基岩顶面埋深范围内的土层为测试对象，先测定各岩土层的剪切波速值，后确定计算深度范围内土层的等效剪切波速值。

覆盖层厚度一般是通过钻探及区域地质资料综合确定，并应符合以下要求：a.一般情况下，应按地面至剪切波速大于500m/s且其下卧各层岩土的剪切波速均不小于500m/s的土层顶面的距离确定。

b.当地面5m以下存在剪切波速大于其上部各土层剪切波速2.5倍的土层，且该层及其下卧各层岩土的剪切波速均不小于400m/s时，可按地面至该土层顶面的距离确定。

c.剪切波速大于500m/s的孤石、透镜体，应视同周围土层。

d.土层中的火山岩硬夹层，应视为刚体，其厚度应从覆盖土层中扣除。

根据土层的等效剪切波速及覆盖层厚
度，按《建筑抗震设计规范》（GB 50011-2010）中表4.1.6进行场地类别的判定。

但在工程实践中，往往存在如下问题：
①以地表下20m深度范围内的岩土层为受测对象，此规定时常会遇到一些矛盾：如城市老城区人工填土层或郊区新近填土层较厚，20m深度范围内填土层所占的比重较大，其对等效剪切波速有极大的影响，当场地上的填土层分布变化时，其不确定性增大；对于滨海地区，地表下20m的受测对象可能无法考虑回填土层下的海泥和沉积土形成的软弱层的影响，无疑会影响场地判定结果。

此外规范中规定剪切波速大于500m/s的孤石、透镜体应视同周围土层，这表明为准确确定场地类别，对于局部陡增的波速值在计算中应根据周围土体作相应的调整。

此外，覆盖层厚度的分档在很多情况下由经验确定，存在很大的主观性，易引起最终场地类别判定结果的偏差。

②人工填土具有成因不均匀、堆填时间差异大、成分复杂等特点，很大程度上受人为影响因素控制。

一般的人工填土层沉积时间为几十年-几百年，近几年甚至近期在场地的建筑、生活垃圾等填土也属人工填土的范畴。

例如某场地表层4m为人工填土，并假定覆盖层厚度大于50m，测得地面以下20m深度范围内土层等效剪切波速值为240m/s，按规范判定其建筑场地类别为Ⅲ类；而若在勘察测试以前对现状场地挖除表层的人工填土，采用均匀性及密实度好的土层进行换填碾压处理，处理后的填土层虽仍属于填土范畴，若再进行勘察时20m深度范围内土层等效剪切波速值必将大于250m/s，由此得出的结论将是场地类别为Ⅱ类。

上述分析表明换填法或其他地基处理方法改变了土层的等效剪切波速值，进而影响到对于建筑场地类别的划分。

③计算起始面为“自然地面”时，对于建筑场地标高变化不大、土层沉积厚度相对均匀的场地是无可争议的。

但有些场地，其平面尺寸不大但标高变化较大，若自“自然地面起算”的要求具有相当的不合理性。

大量岩土工程勘察资料表明，在城市或人类活动密集区，近地表人工堆积层或被扰动的地层分布范围广，厚度达数米，其强度和剪切波速低，严重影响到场地的等效波速度值，增加了场地类别判定的不确定性。

对于一般高层建筑，该土层往往被挖除，不作为基础持力层。

在场地类别判定时是否应考虑该层土值得考虑。

④等效剪切波速的计算深度取20m与覆盖层厚度二者中的较小者。

研究表明，地表以下30m深度内的地层特性是影响地震效应的关键。

对于传统的多层建筑物，当采用浅基础型式时，20m深度范围内包括了本工程的持力层及主要受力层。

近些年来，建筑结构类型变化很大，与高层及超高层建筑、大跨度桥梁对应的深基坑及超深基坑挖深大，浅基础型式已满足不了要求，因此“20m深度范围”已远远不足够评价持力层及主要受力层。

如北京地区目前在建的CBD核心区Z15地块的“中国尊”项目，基坑开挖深度达37m，拟采用钻孔灌注桩桩基型式，桩长近40m。

该工程中地面以下20m深度范围内的土层都将被挖除，并不涉及地基持力层、受力层、桩侧地基土层及桩端持力层，若仍以地面以下20m深度范围进行评价判定场地类别，最后判定的场地类别结果似乎不具参考价值。

上述问题，是岩土工程勘察评价场地类别时经常遇到的问题。

显然，采用科
学合理的方法确定建筑场地类别对于正确指导建筑设计有着重要的意义。

但按目前的规范判定建筑场地类别，有时达不到准确服务于建筑设计的要求。

二、工程实例
北京某深基坑岩土工程勘察项目场地位于北京老城区菜市口东南角，地上17层，建筑高度69m，地下5层，基础埋深约21.4m。

本工程中某钻孔的波速测试成果如下表1。

表1 某钻孔波速测试成果表
备注：地面以下20m土层等效剪切波速值为205m/s。

该工程勘察时，表层4.60m的杂填土为新近拆除民房堆积的建筑垃圾，结构及其松散（场地条件见图1），其测得的剪切波速值很小，直接造成地面以下20m 土层等效剪切波速值偏小；若勘察时场地经平整、杂填土层被全部挖除时，采用上表数据计算得到地面以下20m土层等效剪切波速值约为261m/s。

当场地覆盖层厚度大于50m时，根据前后两种计算结果，依据《建筑抗震设计规范》（GB 50011-2010）判定建筑场地类别分别为Ⅲ类和Ⅱ类两种完全不同的结论。

同时，该工程基础埋深大于20m，根据地面以下20m范围内的土层进行建筑场地类别的判定对本工程是否具有针对性值得探讨。

图2 场地现状图
三、结论
①地震是对建筑物产生严重破坏的一种地质灾害。

对于工民建工程，准确合理地确定建筑场地类别以指导建筑设计者的设计工作具有重要意义。

②对于传统的浅基础建筑物确定场地类别时，采用“地面以下20m深度范围以内的土层作为受测对象”时是可取的，但对地面的定义是否宜根据具体工程确定，值得商榷。

③对于平面尺寸不大但标高差异明显的场地，在选定波速测试钻孔时，应选择钻孔孔口标高与建筑物±0.00标高相近的钻孔进行测试，此举判定的场地类别将更准确。

④由于地震破坏的影响实际上远超过地面以下20m。

因此对于基础埋深较大的建筑物或基础埋深不大但采用深基础型式的建筑物，“地面以下20m深度范围以内的土层”宜适当放宽。

例如上述CBD核心区Z15地块的“中国尊”项目可考虑将起算位置定于基底以下，此时则能将受力层或桩端持力层作为受测对象，此种做法将更贴切工程实际。

⑤对于工程实例中的场地表层较厚的人工填土对20m深度范围以内土层的等效剪切波速影响很大，甚至直接影响最终建筑场地类别的判定，对于此种或类似情况是采用去除表层人工填土或者通过人工换填而改变场地类别，此种做法不符合规范要求。

参考文献
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