岩土工程勘察及地基基础设计的若干问题2006122901

• 6、桩基的勘探深度
• 桩基岩土工程勘察的勘探孔的深度与选择的桩端持力层及 桩长、桩径有关。一般性勘探孔的深度应达到桩长（桩端） 以下3～5m，对直径D≥800的大直径桩，不得小于5m。
• 4、采用桩基或搅拌桩等措施进行地基处理后对场 地的地震地质特性影响
• 按照2001抗震规范2.1.7条对场地的定义，场地是建筑群 体所在地，其范围在城镇中通常是指不小于1.0Km2的占 地面积。场地在平面和深度方向的尺度与地震波波长相当， 比建筑物地基的尺度要大得多。场地类别的划分时所考虑 的主要是地震地质条件对地震动的效应，关系到设计用的 地震影响系数特征周期Tg的取值，也即影响到场地的反应 谱特征。采用桩基或用搅拌桩（水泥固化剂桩，类似CFG） 处理地基，只对建筑物下卧土层起作用，对整个场地的地 震地质特性影响不大，因此不能改变场地类别。
• 3、结构自振周期、设计特征周期、场地卓越周期 和脉动周期之间的关系。
• 自振周期T：结构按某一振型完成一次自由振动所需的时 间，是结构固有的特性。 • 基本周期T1：结构按基本振型（第一振型）完成一次自由 振动所需的时间。通常需要考虑两个主轴方向和扭转方向 的基本周期。 • 设计特征周期Tg：抗震设计用的地震影响系数曲线的下降 段起始点所对应的周期值，与地震震级、震中距和场地类 别等因素有关。在抗震设计规范中，设计特征周期Tg与场 地类别有关：场地类别越高（场地越软），Tg越大；地震 震级越大、震中距离越远，Tg越大。Tg越大，地震影响 系数α的平台越宽，对于高层建筑或大跨度结构，基本周 期较大，计算的地震作用越大。
• 5、建筑物地下室的防水设计水位高度和抗浮设计 水位高度。
• 提供防水设计水位和抗浮设计水位是一个较为复杂的问题， 有时需要进行专门论证。《岩土工程勘察规范》 GB50021-2001第4.1.10条规定，应通过资料搜集等工作， 掌握工程场地所在地的城市或地区的宏观水文地质条件， 包括：历史最高水位，近3～5年最高水位，水位的变化趋 势和影响因素等。 • （1）凡地下室内设有重要机电设备或存放贵重物资等， 一旦进水将使建筑物正常使用受到重大影响或造成重大损 失者，应按该地区71～73年最高水位进行防水设计（水位 高度包括上层滞水）； • （2）凡地下室为一般人防或车库、仓库等，万一进水不 致有重大影响者，其地下水位标高，可取71～73年最高水 位与最近3～5年的最高水位之平均值（水位高度包括上层 滞水）；
二、建筑抗震设防分类
• 1、面积较大的商业建筑和商住楼，抗震设防类别 的确定 • 2、教育类建筑（幼儿园、小学等）抗震设防类别 的确定 • 3、医院、疾病预防中心与控制中心、消防和抗震 救灾中心等抗震设防类别确定 • 4、工业建筑中危险品生产厂房抗震设防类别的确 定
• 5、仓库类建筑的抗震设防类别
• 各部分层数、结构布置或刚度等有较大不同的错层、连体 的高层建筑； • 单塔或大小不等的多塔位置偏置过多的大底盘（裙房）的 高层建筑； • 7度、8度抗震设防时厚板转换的高层建筑。③单跨的框架 结构的高层建筑 • （3）下列高度范围的高层建筑
烈度、场地类别 8度I、Ⅱ类场地和7度 8度Ⅲ、Ⅳ类场地 9度 房屋高度范围（m） >100 >80 >60
• 震害经验表明，当结构自振周期与场地卓越周期Ts接近， 地震时可能发生共振，导致建筑物的震害较重。研究表明， 在大地震时，由于土壤发生大变形或液化，土的应力—— 应变关系为非线性，导致土层剪切波速Vs发生变化。因此， 在同一地点，地震时场地的卓越周期Ts将因震级大小、震 源机制、震中距离的变化而变化。如果仅从数值上比较， 场地脉动周期Tm最短，卓越周期Ts其次，特征周期Tg最 长。 • 2001抗震规范对结构的基本周期T1与场地的卓越周期Ts 或脉动周期Tm之间的关系不做具体要求，即不要求结构 自振周期避开场地卓越周期或脉动周期。事实上，多自由 度结构体系具有多个自振周期，不可能完全避开场地卓越 周期。
• 2、需要进行时程分析的房屋 • （1）甲类建筑 • （2）特别不规则的建筑
• ①同时具有两项以上平面、竖向不规则以及某项不规则程 度超过规定很多的高层建筑（规定值见《抗规》和《高 规》）。 • ②结构布置明显不规则的复杂结构和混合结构的高层建筑， 主要包括： • 同时具有两种以上复杂类型（带转换层、带加强层和具有 错层、连体、多塔）的高层建筑； • 转换层位置超过《高规》的高位转换的高层建筑；
特征周期（S） 场地类别 设计地震分组 第一组 I 0.25 Ⅱ 0.35 Ⅲ 0.45 Ⅳ 0.65 上海Ⅳ 0.90
第二组
第三组
0.30
0.35
0.40
0.45
0.55
0.65
0.75
0.90
• （3）提供岩土地震稳定性（如地基液化和震陷、发震断 裂、滑坡、崩塌等）评价； • ①地震时由于砂性土（包括饱和砂土和饱和粉土）液化而 导致震害的事例不少，需要引起重视。地基和场地是相互 联系又有明显差别的两个概念。“地基”是指直接承受基 础和上部结构重力的地表下一定深度范围内的土壤或岩石， 只是场地的一个组成部分。
• 场地脉动周期Tm：应用微震对场地的脉动、又称为“常 时微动”进行观测所得到的振动周期。测试应在环境十分 安静的情况下进行，场地的震动类似人体的脉搏，所以称 为“脉动”。场地脉动周期反映了微震动情况下场地的动 力特征，与强地震作用下场地的动力特性既有关联，又不 完全相同。
• 结构的地震反应与其动力特性密切相关，自振周期是主要 的动力特性参数，与结构的质量和刚度相关。当自振周期、 特别是基本周期小于或等于设计特征周期Tg时，地震影响 系数取值αmax，按规范计算的结构地震作用最大。
• （3）高层建筑基础的砼抗渗等级的确定系根据最高地下 水位与防水砼厚度的比值确定的。比值越大，设计抗渗等 级越高， 工程成本越高； • （4）验算地下室外墙承载力时，水位高度可按最近3～5 年的最高水位（水位高度不包括上层滞水）； • （5）框架结构（包括高层建筑裙房）采用单独柱基加防 水板的做法时，应验算防水板的承载力，设防水位可按最 近3～5年的最高水位设计。 • （6）提供抗浮设计水位建议是岩土工程勘察的强制性标 准，在地下水位较高的地区，对地下室、水池等进行抗浮 验算是结构设计的强制性条文。设计水位的高低有时对抗 浮验算影响很大，但由于全国各地水文地质情况差异很大， 目前抗浮设计水位的确定，没有一个统一明确有规定；各 省、市包括各个设计院，各个勘察公司，甚至各个专家都 有不同的看法。如北京，抗浮水位由地质部门综合考虑各 种不利因素后确定；上海，一般按室外地坪算起；南京， 按最高水位。
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• ③场地类别划分，不要误为“场地土类别”划分，要依据 场地覆盖层厚度和场地土层软硬程度不再采用原抗震规范 的“场地土类型”这个提法，一律采用“土层的等效剪切 波速”值反映。考虑到场地是一个较大范围的区域，对于 多层砌体结构，场地类别与抗震设计无直接关系，可略放 宽场地类别划分的要求：在一个小区，应有满足最少数量 且深度达到20m的钻孔；对深基础和桩基，均不考虑其对 场地类别的影响，必要时可通过考虑地基基础与上部结构 共同工作的分析结果，适当减小计算的地震作用。 • ④计算等效剪切波速时，土层的分界处应有波速测试值， 波速测试孔的土层剖面应能代表整个场地；覆盖层厚度和 等效剪切波速都不是严格的数值，有±15%的误差属正常 范围，当上述两个因素距相邻两类场地的分界处属于上述 误差范围时，允许勘察报告说明该场地界于两类场地之间， 以便设计人员通过插入法确定设计特征周期。
图1. 地震影响系数曲线
• 场地卓越周期Ts：根据场地覆盖层厚度H和土层平均剪切 波速Vs，按日本金井清教授所提出的经验公式Ts=4H/Vs 计算的周期，表示场地土最主要的振动特性。由该公式可 以看到，场地覆盖层厚度H越厚、土层平均剪切波速Vs越 小（场地越软），场地卓越周期越大。可见，场地卓越周 期只反映场地的固有特征，不等同于设计特征周期Tg。
• ②勘察内容应根据实际的土层情况确定：有些地段，既不 属于有利也不属于不利地段，而属于一般地段，不需要划 分有利或不利；不存在饱和砂土和饱和粉土时，不判别液 化，若判别结果为不考虑液化，也不属于不利地段，无法 避开的不利地段，要在详细查明地质、地貌、地形条件的 基础上，提供滑坡、崩塌、软土震陷等岩土稳定性评价。 • ③场地地段的划分，是在选择建筑场地的勘察阶段进行的， 要根据地震活动情况和工程地质资料进行综合评价。对软 弱土、液化土等不利地段，要按抗震规范的相关规定提出 相应的措施。
• （1）根据实际情况划分对建筑有利、不利和危险地段； • ①选择有利于抗震的建筑场地，是减轻场地引起的地震灾 害的第一道工序，2001抗震规范3.3.1条规定选择建筑场 地时，应对建筑场地的有利、不利和危险地段做出综合评 价，选择有利地段，避开不利地段；当无法避开不利地段 时应采取适当的抗震措施；不应在危险地段建造甲、乙、 丙建筑。
• （2）提供建筑场地类别（对于高层建筑，要求进行土层 剪切波速测试，提供土层等效剪切波速和覆盖层厚度，据 此划分场地类别；对于层数不超过10层且高度不超过30m 的丙类建筑，可按规范提供的经验方法估计土层剪切波 速）； • ①在抗震设计中，场地指具有相似的反应谱特征的房屋群 体所在地。其范围相当于厂区、居民点和自然村，在平坦 地区面积一般不小于1Km2。 • ②场地类别是房屋抗震设计的重要参数，2001抗震规范 4.1.6条规定依据覆盖土层厚度和代表土层软硬程度的土层 等效剪切波速，将建筑的场地类别划分为四类。波速大或 覆盖层很薄的场地划为I类，波速很低且覆盖层很厚的场 地划为Ⅳ类；处于二者之间的相应划分为Ⅱ类和Ⅲ类。
岩土工程勘察及地基基础 设计的若干问题
主讲：陈钰
一、场地勘察
• 1、结构抗震设计对工程地质勘察的基本要求 • 2、需要进行时程分析的房屋 • 3、结构自振周期、设计特征周期、场地卓越周期 和脉动周期之间的关系 • 4、采用桩基或搅拌桩等措施进行地基处理后对场 地的地震地质特性影响 • 5、建筑物地下室的防水设计水位高度和抗浮设计 水位高度
四、住宅工程中的地基基础问题
• 1、《住宅工程质量通病控制标准》DGJ32/J162005 • 2、《江苏省住宅设计标准》DGJ32/J26-2006 • 3、《住宅建筑规范》GB50368-2005
一、场地勘察
• 1、结构抗震设计对工程地质勘察的基本要求
• 结构抗震设计所需要的工程地质勘察内容和要求，是在一 般的岩土工程勘察要求基础上补充抗震设计所必须包含的 内容，即除应满足建筑静力设计的勘察要求外，还应满足 以下基本要求：
三、地基基础
• 1、地基基础设计时，所采用的荷载组合与相应的抗力限值 的规定 • 2、老规范GBJ7-89与现行规范GB50007-2002在计算基础 底面积时的差异 • 3、岩土工程勘察报告中的预估荷载 • 4、地基处理后的承载力的修正 • 5、地基处理中的换填垫层 • 6、挤土桩在砂性土中的挤密效应及单桩竖向承载力问题 • 7、钻孔灌注桩后压浆技术 • 8、大底盘地下室的地基处理 • 9、桩、土、基础及上部结构（刚度）共同作用问题 • 10、水泥搅拌桩、 CM三微高强复合地基等 • 11、复合载体夯扩桩
• ②液化判别、液化等级不按抗震设防分类区分，但同样的 液化等级，不同设防分类的建筑有不同的抗液化措施。因 此，乙类建筑仍按本地区设防烈度的要求进行液化判别并 确定液化等级，再相应采取抗液化措施。 • ③震害资料表明，6度时液化对房屋建筑的震害比较轻微。 因此，6度设防的一般建筑不考虑液化影响，仅对不均匀 沉陷敏感的乙类建筑需要考虑液化影响，对甲类建筑则需 要专门研究。 • （4）对需要采用时程分析法进行补充计算的建筑结构， 尚应根据设计要求提供土层剖面、场地覆盖层厚度和有关 的动力参数，具体的就是提供满足规范计算要求的人工地 震波（设计单位无此要求时可不做）。