《全国民用建筑工程设计技术措施(2009)结构(地基与基础)》

《全国民用建筑工程设计技术措施(2009)结构(地基与基础)》
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名称:《全国民用建筑工程设计技术措施(2009)结构(地基与基础)》
发布日期:2009年07月20号
批准单位:中华人民共和国和城乡建设部


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1 总则


1.0.1为了在民用建筑工程中正确执行国家或行业现行的有关法规、标准、规范及规程,提高工程质量,特编写《全国民用建筑工程设计技术措施》,本册为结构专业《地基与基础》分册。


1.0.2本措施主要依据国家现行标准、规范、规程等编制,并参考地方标准及全国各大设计院的工程实践经验以及科研院校等单位的科研成果进行编写。


1.0.3本措施适用于全国新建、改建、扩建的各类民用建筑的地基基础设计,工业建筑可参照使用。


1.0.4 本措施是在总结工程经验基础上对国家或行业现行的有关法规、标准、规范及规程的细化、延伸和补充,提供了计算方法、参数、措施及技术要求供设计人员使用。本措施不能代替相关的法规、标准、规范和规程,使用本措施时应注意相关的法规、标准、规范及规程的有关规定。


1.0.5 随着技术的发展,将有新的或修订的法规、标准、规范及规程不断颁布实施,应注意新颁布实施的法规、标准、规范及规程。


1.0.6 在具体工程中除应遵守国家或行业的法规、标准、规范及规程外,还应注意当地的地方标准及当地有关部门的有关规定的要求。各地区的地基基础规范一般都体现了本地区的区域特点,应做为地基基础设计的重要依据。


1.0.7 我国幅员辽阔,各地地质条件及环境等差异很大,在使用本措施时必须结合当地及工程的实际情况,正确运用。


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2.1 建筑场地一般规定


2.1.1 应根据工程特点、需要和岩土工程勘察资料,优先选择场地稳定、地质条件好的地段作为建筑场地。

2.1.2 对建筑场地的稳定性和适宜性,应做出评价,可按照可行性研究勘察的要求进行。

2.1.3 选择建筑场地时,应根据工程需要和地震活动情况、工程地质和地震地质的有关资料,对抗震有利、一般、不利和危险地段作出综合评价。对不利地段,应提出避开要求;当无法避开时应采取有效措施。对危险地段,严禁建造甲、乙类的建筑,不应建造丙类的建筑。
注:有利地段是指稳定基岩,坚硬土,开阔、平坦、密实、均匀的中硬土等。

一般地段是指不属于有利、不利和危险的地段。
不利地段是指软弱土,液化土,条状突出的山嘴,高耸孤立的山丘,陡坡,陡坎,河岸和边坡的边缘,平面分布上成因、岩性、状态明显不均匀的土层(含故河道、疏松的断层破碎带、暗埋的塘浜沟谷和半填半挖地基),高含水量的可塑黄土,地表存在结构性裂缝等。
危险地段是指地震时可能发生滑坡、崩塌、地陷、地裂、泥石流等及发震断裂带上可能发生地表位错的部位。

2.1.4 建筑场地应避开河道冲刷、洪水淹没、区域性大面积沉陷等可能危及场地安全的地段。

2.1.5 建筑场地应避让矿藏可能或正在开采区,有可能进行挖掘的地下文物区,管线、重要基础设施等地下埋藏物区。

2.1.6 建筑场地应避让不良地质作用发育区。

2.1.7 应考虑区域气象、地形地貌等自然条件对风、雪荷载取值的影响。

2.1.8 应考虑新建建筑物对建筑场地周边已有建筑物的影响,以及对周边环境的影响。

2.1.9 应进行建筑场地安全性评估,包括地质灾害危险性评估和地震安全性评价。

2.2 建筑场地安全性评估


Ⅰ地质灾害危险性评估


2.2.1 地质灾害的危险性评估,应符合《地质灾害防治条例(国务院,第394号,2004年3月1日起施行)》、《国土资源部关于加强地质灾害危险性评估工作的通知》(国土发(2004)69号)及其《地质灾害危险性评估技术要求(试行)》的相关规定,在地质灾害易发区进行工程建设和编制城市总体规划村庄和集镇规划时,必须对建设用地和规划区进行地质灾害危险性评估。

2.2.2 地质灾害危险性评估工作实行资质管理制度。评估工作应由获得国土资源部门颁发的地质灾害防治工程勘查资质的单位进行,持不同等级资质证书的单位,只能在其资质证书规定的业务范围内承担相应的评估工作。

2.2.3 地质灾害危险性评估工作分级进行。评估工作级别按建设项目的重要性和地质环境条件的复杂程度确定。评估单位应客观地确定评估级别,禁止人为的降低或升高评估级别。

2.2.4 地质灾害危险性评估是在查明各种致灾地质作用的性质、规模和承灾对象社会经济属性(承灾对象的价值,可移动性等)的基础上,以致灾体稳定性和致灾体与承灾对象遭遇的概率上分析人手,对其潜在的危险性进行客观评估。涉及到的主要内容包括地质灾害、地质灾害易发区、地质灾害危险区和地质灾害危害程度。
地质灾害是指包括自然因素或者人为活动引发的危害人民生命和财产安全的山体崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷、地裂缝、地面沉降等与地质作用有关的灾害。
地质灾害易发区是指容易产生地质灾害的区域。
地质灾害危险区是指明显可能发生地质灾害且将可能造成较多人员伤亡和严重经济损失的地区。
地质灾害危害程度是指地质灾害造成的人员伤亡、经济损失与生态环境破坏的程度。

2.2.5 地质灾害危险性评估,必须对建设工程遭受地质灾害的可能性和该工程建设中、建成后引发地质灾害的可能性做出评价,提出具体的预防治理措施。

2.2.6 地质灾害危险性评估区的范围,不能局限于建设用地和规划用地面积内,应视建设和规划项目的特点、地质环境条件和地质灾害种类予以确定,以能确切查明地质灾害的发生发展条件和满足评估需要为准。既包括自然地质灾害,也包括人为地质灾害,特别要注意对人类活动诱发或加剧地质灾害的评估。

2.2.7 地质灾害危险性评估的灾种主要包括:崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷(含岩溶塌陷和矿山采空塌陷)、地裂缝和地面沉降等。

2.2.8 地质灾害危险性评估的主要内容是:阐明工程建设区和规划区的地质环境条件基本特征;分析论证工程建设区和规划区各种地质灾害的危险性,进行现状评估、预测评估和综合评估;提出防治地质灾害措施与建议,并作出建设场地适宜性评价结论。

2.2.9 地质灾害危险性评估工作,必须在充分收集利用已有的遥感影象、区域地质、矿产地质、水文地质、工程地质、环境地质和气象水文等资料基础上,进行地面调查,必要时可适当进行物探、坑槽探与取样测试。

2.2.10 地质灾害危险性评估成果,应按照国土资源行政主管部门的有关规定组织专家审查、备案后,方可提交立项、用地审批使用。

2.2.11 按国土资源部国土发(2004)69号文及其《地质灾害危险性评估技术要求》规定进行的地质灾害危险性评估不能替代建设工程和规划各阶段的工程地质勘察或有关的评价工作。

2.2.12 不良地质作用和地质灾害的勘察,应符合现行国家标准《岩土工程勘察规范》GB50021第5章的相关规定。

Ⅱ地震安全性评价


2.2.13 地震安全性评估,应符合《地震安全性评价管理条例》(国务院323号令,2002年1月1日起施行)。下列工程必须进行地震安全性评价:
1 国家重大建设工程;
2 地震破坏可能引发水灾,火灾、爆炸、剧毒、强腐蚀物质大量泄露或其他严重次生灾害的工程;
3 地震破坏可能引发放射性污染的核电站和核设施工程;
4 省、自治区、直辖市认为有重大价值或重大影响的其他建设工程。

2.2.14 国家对从事地震安全性评价的单位实行资质管理制度,执行《地震安全性评价资质管理办法》(中国地震局令第8号2002年2月27日起实施)。从事地震安全性评价的单位必须取得地震安全性评价资质证书,方可进行地震安全性评价。

2.2.15 评价报告必须报送国务院地震工作主管部门或省、自治区、直辖市管理地震工作的部门审定。

2.2.16 工程建设场地的地震安全性评价工作,一般按下列步骤进行:
1 了解区域地质构造背景、区域地震地质背景,搜集历史地震文献和地震记录,研究近场区的地震地质构造和地震活动特点,地震动的衰减特征。
2 在此基础上,进行场地的地震危险性概率分析,包括确定潜在震源及其类型,确定地震活动性参数,确定地震动衰减关系,进行地震危险性计算。
3 调查场区的工程地质条件和水文地质条件,确定岩土动力性质参数,确定计算时输入的基底地震波,计算地面运动,给出场地的地震动参数和抗震设防烈度。
4 当工程地质条件复杂时,可划分成若干亚区,或划分成若干网格,分别研究,综合分区。
5 在有可能发生液化、震陷、滑坡、泥石流、堰塞湖、地面断裂等灾害的地段,应进行专门研究,勾划出可能出现这些灾害的区段,并对其严重程度做出评价。

2.2.17 地震安全性评价单位对建设工程进行地震安全性评价后,应当编制该建设工程的地震安全性评价报告。
地震安全性评价报告应包括下列内容:
1 工程概况和地震安全性评价的技术要求;
2 地震活动环境评价;
3 地震地质构造评价;
4 设防烈度或设计地震动参数;
5 地震地质灾害评价;
6 其他有关地质资料。

2.2.18 应当将地震安全性评价报告报经国务院地震工作主管部门或者省、自治区、直辖市人民政府负责管理地震工作的部门或机构审查通过。

2.3 建筑场地抗震设计


2.3.1 抗震设防的所有建筑应按现行国家标准《建筑工程抗震设防分类标准》GB50223确定其抗震设防类别及抗震设防标准。

2.3.2 建筑所在地区遭受的地震影响,应采用相应于抗震设防烈度的设计基本地震加速度和特征周期表征。

2.3.3 抗震设防烈度和设计基本地震加速度取值的对应关系,应符合表2.3.3的规定。

表2.3.3 抗震设防烈度和设计基本地震加速度值的对应关系

抗震设防烈度

6

7

8

9

设计基本地震加速度值

0.05g

0.10(0.15)g

0.20(0.30)g

0.40g

注:g为重力加速度。


2.3.4 地震影响的特征周期应根据建筑所在地的设计地震分组和场地类别确定。现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB50011—2010的设计地震共分为三组,其特征周期应按此规范第5章的有关规定采用。
注:1“设计特征周期”即设计所用的地震影响系数的特征周期(tg),简称特征周期。
       2 在抗震设计中,场地是指具有相似的反应谱特征的房屋群体所在地,不仅仅是房屋基础下的地基土,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1km×1km。

2.3.5 特征周期应根据场地类别和设计地震分组按表2.3.5采用,计算罕遇地震作用时,特征周期应增加0.05s。

表2.3.5 特征周期值(s)

设计地震分组

场地类别

0

1

第一组

0.20

0.25

0.35

0.45

0.65

第二组

0.25

0.30

0.40

0.55

0.75

第三组

0.30

0.35

0.45

0.65

0.90


2.3.6 我国主要城镇(县级及县级以上城镇)中心地区的抗震设防烈度、设计基本地震加速度值和所属的设计地震分组,可按现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB50011—2010采用。

2.3.7 建筑的场地类别,应根据土层等效剪切波速和场地覆盖层厚度按表2.3.7划分为四类,其中I类分为Ⅰ0、Ⅰ1,两个亚类。当有可靠的剪切波速和覆盖层厚度且其值处于该表所列场地类别的分界线附近时,应允许按插值法确定地震作用计算所用的特征周期。

表2.3.7 各类建筑场地的覆盖层厚度(m)

岩石的剪切波速Vs或土的等效剪切波速Vse

场地类别

0

1

Vs>800

0



800≥Vs>500


  

0



500≥Vse>250


<5

≥5


250≥Vse>150


<3

3~50

>50


Vse≤150

<3

3~15

15~80

>80


2.3.8 场地内存在发震断裂时,应对断裂的工程影响进行评价,并应符合下列要求:
1 对符合下列规定之一的情况,可忽略发震断裂错动对地面建筑的影响:
1) 抗震设防烈度小于8度;
2) 非全新世活动断裂;
3) 抗震设防烈度为8度和9度时,隐伏断裂的土层覆盖厚度分别大于60m和90m。
2 对不符合本条1款规定的情况,应避开主断裂带。其避让距离不宜小于表2.3.8对发震断裂最小避让距离的规定。在避让距离的范围内确有需要建造分散的、低于三层的丙、丁类建筑时,应按提高一度采取抗震措施,并提高基础和上部结构的整体性,且不得跨越断层线。

表2.3.8 发震断裂的最小避让距离(m)

烈度

建筑抗震设防类别

8

专门研究

200m

100m

-

9

专门研究

400m

200m

-


2.3.9 当需要在条状突出的山嘴、高耸孤立的山丘、非岩石和强风化岩石的陡坡、河岸和边坡边缘等不利地段建造丙类及丙类以上建筑时,除保证其在地震作用下的稳定性外,尚应估计不利地段对设计地震动参数可能产生的放大作用,其水平地震影响系数最大值应乘以增大系数。其值应根据不利地段的具体情况确定,在1.1—1.6范围内采用。

2.3.10 场地岩土工程勘察,应根据实际需要划分的对建筑有利、一般、不利和危险的地段,提供场地类别和岩土地震稳定性(含滑坡、崩塌、液化和震陷特性)评价,对需要采用时程分析法补充计算的建筑,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。

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3.1 岩土工程勘察要求一般规定


3.1.1 进行岩土工程勘察工作时,首先应编制勘察纲要,使整个勘察工作按纲要有计划进行。勘察纲要是进行勘察工作的指导性文件,故应充分重视。

3.1.2 勘察纲要(勘察方案)应由岩土工程师制定。
注:必要时勘察纲要可交由结构工程师对其进行复核,以保证勘察纲要符合工程的特点和工程设计的要求。

3.1.3 岩土工程勘察报告应符合现行国家标准《岩土工程勘察规范》GB50021、《建筑地基基础设计规范》GB50007、《建筑与市政基础设施工程勘察文件编制深度规定》(2010年版)以及相关的行业标准和地方标准的有关要求,经过施工图审查机构审查合格的岩土工程勘察报告方可作为设计依据。

3.1.4 设计时应对勘察报告进行检查。

3.1.5 岩土工程勘察工作应包括参与地基基础方案的实施。

3.1.6 岩土工程师应该在地基基础设计和施工时与结构工程师和施工工程师紧密配合,参加研究和解决设计和施工过程中的技术问题。

3.2 勘察纲要


3.2.1 编制勘察纲要的依据是由设计单位提供的总平面图、建筑物的层数、高度、结构类型、荷载条件、地基变形控制要求等资料以及对勘察的要求。

3.2.2 岩土工程师应在充分搜集、分析已有资料和现场踏勘的基础上,依据勘察目的、任务和相应技术标准的要求,针对拟建工程的特点编写勘察纲要(勘察方案),并对勘察纲要的质量、技术经济合理性负责。

3.2.3 勘察纲要应合理确定执行的技术标准,当合同、协议、招标文件有要求时,应满足约定的技术标准。

3.2.4 勘察纲要由文字部分与图表构成。勘察纲要包括下列主要内容:
1 工程概况;
2 概述拟建场地环境、工程地质条件;
3 勘察任务要求及需解决的主要技术问题;
4 执行的技术标准;
5 选用的勘探方法;
6 勘探工作量布置;
7 勘探孔(探槽、探井、探洞)回填处理措施;
8 拟采取的质量控制、安全保证和环境保护措施;
9 勘察进度计划;
1O 勘探点位布置图等。

3.2.5 拟定的勘察工程量应包括下列内容:
1 钻探(井探、槽探等)间距、深度、数量;
2 地球物理勘探、原位测试的种类、方法、深度或问距、数量;
3 取样器、取样方法选择,取岩、土样间距和水试样数量及贮存、运输要求;
4 室内岩、土(水)试验内容、方法、数量;
5 需要进行工程地质测绘和调查时,应明确测绘范围、比例尺、测绘方法。

3.2.6 勘察纲要应附拟建工程勘探点平面布置图。需要时,可附勘探及原位测试、室内岩土、水试验计划表等。

3.2.7 因场地情况变化大或设计方案变更等原因,拟定勘察工作不能满足要求时,应及时调整勘察纲要或编制补充勘察纲要。

3.2.8 勘察纲要及其变更应按质量管理程序审批,由相关责任人签署。

3.3 勘察报告的基本要求


3.3.1 岩土工程勘察应按工程建设各勘察阶段的要求,正确反映工程地质条件,查明不良地质作用和地质灾害,精心勘察、精心分析,提出资料完整、评价正确的勘察报告。

3.3.2 房屋建筑的岩土工程勘察,应在搜集建筑物上部荷载、功能特点、结构类型、基础形式、埋置深度和变形限制等方面资料的基础上进行。其主要工作内容应符合下列规定:
1 查明场地和地基的稳定性、地层结构、持力层和下卧层的工程特性、土的应力历史和地下水条件以及不电地质作用等;
2 提供满足设计、施工所需的岩土参数,确定地基承载力,预测地基变形性状;
3 提出地基基础、基坑支护、工程降水和地基处理设计与施工方案的建议;
4 提出对建筑物有影响的不良地质作用的防治方案建议;
5 对于抗震设防烈度等于或大于6度的场地,进行场地与地基的地震效应评价。

3.3.3 建筑物的岩土工程勘察宜分阶段进行,可行性研究勘察应符合选择场址方案的要求;初步勘察应符合初步设计的要求;详细勘察应符合施工图设计的要求;场地条件复杂或有特殊要求的工程,宜进行施工勘察。
注:场地较小且无特殊要求的工程可合并勘察阶段。当建筑物平面布置已经确定,且场地或其附近已有岩土工程资料时,可根据实际情况,直接进行详细勘察。

3.3.4 可行性研究勘察,应对拟建场地的稳定性和适宜性做出评价,并应符合下列要求:
1 搜集区域地质、地形地貌、地震、矿产、当地的工程地质、岩土工程和建筑经验等资料;
2 在充分搜集和分析已有资料的基础上,通过踏勘了解场地的地层、构造、岩性、不良地质作用和地下水等工程地质条件;
3 当拟建场地工程地质条件复杂,已有资料不能满足要求时,应根据具体情况进行工程地质测绘和必要的勘探工作;
4 当有两个或两个以上拟选场地时,应进行比选分析。

3.3.5 初步勘察应对场地内拟建建筑地段的稳定性做出评价,并进行下列主要工作:
1 搜集拟建工程的有关文件、工程地质和岩土工程资料以及工程场地范围的地形图;
2 初步查明地质构造、地层结构、岩土工程特性、地下水埋藏条件;
3 查明场地不良地质作用的成因、分布、规模、发展趋势,并对场地的稳定性做出评价;
4 对抗震设防烈度等于或大于6度的场地,应对场地和地基的地震效应做出初步评价;
5 季节性冻土地区,应调查场地土的标准冻结深度;
6 初步判定水和土对建筑材料的腐蚀性;
7 高层建筑初步勘察时,应对可能采用的地基基础类型、基坑开挖与支护、工程降水方案进行初步分析评价。

3.3.6 初步勘察应进行下列水文地质工作:
1 调查含水层的埋藏条件,地下水类型、补给排泄条件,各层地下水位,调查其变化幅度,必要时应设置长期观测孔,监测水位变化;
2 当需绘制地下水等水位线图时,应根据地下水的埋藏条件和层位,统一量测地下水位;
3 当地下水可能浸湿基础时,应采取水试样进行腐蚀性评价。

3.3.7 详细勘察应按单体建筑物或建筑群提出详细的岩土工程资料和设计、施工所需的岩土参数;对建筑地基做出岩土工程评价,并对地基类型、基础形式、地基处理、基坑支护、工程降水和不良地质作用的防治等提出建议。主要应进行下列工作:
1 搜集附有坐标和地形的建筑总平面图,场区的地面整平标高,建筑物的性质、规模、荷载、结构特点、基础形式、埋置深度、地基允许变形等资料;
2 查明不良地质作用的类型、成因、分布范围、发展趋势和危害程度,提出整治方案的建议;
3 查明建筑范围内岩土层的类型、深度、分布、工程特性,分析和评价地基的稳定性、均匀性和承载力;
4 对需进行沉降计算的建筑物,提供地基变形计算参数,预测建筑物的变形特征;
5 查明埋藏的河道、沟浜、墓穴、防空洞、孤石等对工程不利的埋藏物;
6 查明地下水的埋藏条件,提供地下水位及其变化幅度;论证地下水在施工期间对工程和环境的影响;
7 在季节性冻土地区,提供场地土的标准冻结深度;
8 判定水和土对建筑材料的腐蚀性。

3.3.8 岩土工程勘察报告所依据的原始资料,应进行整理、检查、分析,确认无误后方可使用。

3.3.9 岩土工程勘察报告应资料完整、真实准确、数据无误、图表清晰、结论有据、建议合理、便于使用和适宜长期保存,并应因地制宜,重点突出,有明确的工程针对性。

3.3.1O 岩土工程勘察报告应根据任务要求、勘察阶段、工程特点和地质条件等具体情况编写,并应包括下列内容:
1 勘察目的、任务要求和依据的技术标准;
2 拟建工程概况;
3 勘察方法和勘察工作布置;
4 场地地形、地貌、地层、地质构造、岩土性质及其均匀性;
5 各项岩土性质指标,岩土的强度参数、变形参数、地基承载力的建议值;
6 地下水埋藏情况、类型、水位及其变化,并提出抗浮设防水位评价;
7 土和水对建筑材料的腐蚀性;
8 可能影响工程稳定的不良地质作用的描述和对工程危害程度的评价;
9 场地稳定性和适宜性的评价。

3.3.11 岩土工程勘察报告应对岩土利用、整治和改造的方案进行分析论证,提出建议;对工程施工和使用期间可能发生的岩土工程问题进行预测,提出监控和预防措施的建议。

3.3.12 岩土工程勘察报告应附下列图件:
1 勘探点平面布置图;
2 工程地质柱状图;
3 工程地质剖面图;
4 原位测试成果图表:
5 室内试验成果图表。
需要时,尚应附综合工程地质图、综合地质柱状图、地下水等水位线图、素描、照片、综合分析图表以及岩土利用、整治和改造方案的有关图表、岩土工程计算简图及计算成果图表等。

3.3.13 工程需要时,可提交下列岩土工程专题技术报告:
1 岩土工程测试报告;
2 岩土工程检验或监测报告:
3 岩土工程事故调查与分析报告;
4 岩土利用、整治或改造方案报告;
5 专门岩土工程问题的技术咨询报告。

3.3.14 勘察报告的文字、术语、代号、符号、数字、计量单位、标点,均应符合国家有关标准的规定。

3.3.15 场地与地基的地震效应评价内容包括:
1 抗震设防烈度等于或大于6度的地区,应进行场地和地基地震效应的岩土工程勘察,并应根据国家批准的地震动参数区划和有关的规范,提出勘察场地的抗震设防烈度、设计基本地震加速度和设计地震分组。
2 在抗震设防烈度等于或大于6度的地区进行勘察时,应确定场地类别。当场地位于抗震危险地段时,应根据现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB500ll一2O10的要求,提出专门研究的建议。
3 对需要采用时程分析的工程,应根据设计要求,提供土层剖面、覆盖层厚度和剪切波速度等有关参数。
4 凡判别为可液化的场地,应按现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB50011—201O的规定确定其液化指数和液化等级。勘察报告除应阐明可液化的土层、各孔的液化指数外,尚应根据各孔液化指数综合确定场地液化等级。
5 抗震设防烈度等于或大于7度的厚层软土分布区,宜判别软土震陷的可能性和估算震陷量。
6 场地或场地附近有滑坡、滑移、崩塌、塌陷、泥石流、采空区等不良地质作用时,应进行专门勘察,分析评价在地震作用时的稳定性。
注:任务需要时,可进行地震安全性评估或抗震设防区划。

3.3.16 对于桩基工程,岩土工程勘察报告尚应包括下列内容:
1 提供可选的桩基类型和桩端持力层;提出桩长、桩径方案的建议;
2 当有软弱下卧层时,验算软弱下卧层强度;
3 对欠固结土和有大面积堆载的工程,应分析桩侧产生负摩阻力的可能性及其对桩基承载力的影响,并提供负摩阻力系数和减少负摩阻力措施的建议;
4 分析成(沉)桩的可能性,成(沉)桩和挤土效应的影响,并提出保护措施的建议;
5 持力层为倾斜地层,基岩面凹凸不平或岩土中有洞穴时,应评价桩的稳定性,并提出处理措施的建议。

3.3.17 岩土工程勘察报告中与基坑工程有关的部分应包括下列内容;
1 与基坑开挖有关的场地条件、土质条件和工程条件;
2 提出处理方式、计算参数和支护结构选型的建议:
3 提出地下水控制方法、计算参数和施工控制的建议;
4 提出施工方法和施工中可能遇到的问题的防治措施的建议:
5 对施工阶段的环境保护和监测工作的建议。

3.4 对勘察技术成果的检查


3.4.1 勘察报告应有相关责任人签字和注册土木工程师(岩土)签章。

3.4.2 勘察报告逐页应加盖施工图审查机构的审查专用章。

3.4.3 依据本措施第3.3节“勘察报告的基本要求”,对勘察报告进行检查。对勘察技术成果的检查不同于勘察报告的施工图审查,其检查重点是钻探、原位测试、土工试验等资料是否满足岩土工程的分析、评价与建议的需要,以及勘察报告的分析、评价与建议是否满足工程要求。勘察报告不满足要求时,则应提出进行补充勘察的要求。

3.4.4 应对勘察报告提供的评价与建议进行研究,应进行技术经济对比,择优选取或进行优化。

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4.1 地基设计一般规定


4.1.1 地基设计前应掌握以下资料:
1 建设场地的岩土工程和水文地质资料、抗震设防烈度和气候条件;
2 建筑物的使用功能和结构型式;
3 与拟建建筑物相邻的原有建筑物状况及其基础形式、埋置深度、尺寸等;
4 建设场地地下构筑物、管线和设施的情况;
5 当地建筑材料的品种、质量和供应状况;
6 当地地基基础工程施工能力和经验。
注:充分了解当地承担地基基础施工任务的施工队伍的能力、技术水平、施工机械装备状况等情况,有助于做好地基设计。

4.1.2 地基计算包括地基承载能力计算、地基沉降变形计算和稳定性计算。

4.1.3 根据地基复杂程度、建筑物规模和功能特征以及由于地基问题可能造成建筑物破坏或影响正常使用的程度,将地基基础设计分为三个设计等级,设计时应根据具体情况,按下表选用。

表4.1.3 地基基础设计等级

设计等级

建筑和地基类型

甲级

重要的工业与民用建筑物;

30 层以上的高层建筑;

体型复杂,软弱地基或严重不均匀地基上的建筑物,建筑层数相差悬殊的大底盘基础上的高低层建筑且高低层之间可能产生较大沉降差的建筑物;

对地基变形有特殊要求的建筑物;

对原有工程影响较大的新建建筑物;

场地和地基条件复杂的一般建筑物;

复杂地质条件下的坡上建筑物(包括高边坡);

位于复杂地质条件及软土地区的二层及二层以上地下室的基坑工程;

开挖深度大于15m的基坑工程;

周边环境条件复杂、环境保护要求高的基坑工程。

乙级

除甲级、丙级以外的工业与民用建筑物;

除甲级、丙级以外的基坑工程。

丙级

场地和地基条件简单、荷载分布均匀的七层及七层以下民用建筑及一般工业建筑;次要的轻型建筑物;

非软土地区且场地地质条件简单、基坑周边环境条件简单、环境保护要求不高且开挖深度小5.0m的基坑工程。


4.1.4 根据建筑物地基基础设计等级及长期荷载作用下地基变形对上部结构的影响程度,地基基础设计应符合下列规定:
1 所有建筑物的地基计算均应满足承载力计算的有关规定;
2 设计等级为甲级、乙级的建筑物,均应按地基变形设计;
3 设计等级为丙级的建筑物,符合表4.1.4 所列范围内时,一般可不作变形验算。如有下列情况之一时,应作变形计算:
1) 地基承载力特征值工。小于130kPa,且体型复杂的建筑;
2) 在基础上及其附近有地面堆载或相邻基础荷载差异较大,可能引起地基产生过大的不均匀沉降时;
3) 软弱地基上的建筑物存在偏心荷载时;
4) 相邻建筑距离过近,可能发生倾斜时;
5) 地基内有厚度较大或厚薄不均的填土,其自重固结未完成时。
4 对承受较大水平荷载作用的高层建筑、高耸结构和挡土墙等,以及建造在斜坡上或边坡附近的建筑物和构筑物,尚应验算其稳定性;
5 基坑工程应进行稳定性验算;
6 当地下水埋藏较浅,建筑地下室或地下构筑物存在上浮问题时,尚应进行抗浮验算。
7 基础的埋深应满足地基承载力、变形和稳定性要求。

表4.1.4 可不作地基变形计算设计等级为丙级的建筑物范围

地基主要受力层情况

地基承载力特征值ƒak(kPa)

80≤ƒak<100

100≤ƒak<130

130≤ƒak<160

160≤ƒak<200

200≤ƒak<300

各土层坡度(%)

≤5

≤10

≤10

≤10

≤10

建筑

  

类型

砌体承重结构、框架结构(层数)

≤5

≤5

≤6

≤6

≤7

单层排架结构  

  

(6m柱距)

单跨

吊车额定起重量(t)

10~15

15~20

20~30

30~50

50~100

厂房跨度(m)

≤18

≤24

≤30

≤30

≤30

多跨

吊车额定起重量(t)

5~15

10~15

15~20

20~30

30~75

厂房跨度(m)

≤18

≤24

≤30

≤30

≤30

烟囱

高度(m)

≤40

≤50

≤75

≤100

水塔

高度(m)

≤20

≤30

≤30

≤30

容积 (m³)

50~100

100~200

200~300

300~500

500~1000

注:1 地基主要受力层系指条形基础底面下深度为3b(b为基础底面宽度),独立基础下为1.5b,且厚度均不小于5m的范围(二层以下一般的民用建筑除外);

       2 地基主要受力层中如有承载力特征值ƒak小于130kPa的土层时,表中砌体承重结构的设计,应符合现行国家标准《建筑地基基础设计规范》GB50007的有关要求;

       3 表中砌体承重结构和框架结构均指民用建筑,对于工业建筑可按厂房高度、荷载情况折合成与其相当的民用建筑层数;

       4 表中吊车额定起重量、烟囱高度和水塔容积的数值系指最大值。


4.1.5 地基基础设计时,所采用的荷载效应最不利组合与相应的抗力限值应按下列规定:

1 按地基承载力确定基础底面积及埋深或按单桩承载力确定桩数时,传至基础或承台底面上的荷载效应应按正常使用极限状态下荷载效应的标准组合。相应的抗力应采用地基承载力特征值fa(容许值)或单桩承载力特征值Ra(容许值)。

2 计算地基变形时,传至基础底面上的荷载效应应按正常使用极限状态下荷载效应的准永久组合,不应计入风荷载和地震作用。相应的限值应为地基变形允许值(许可值)。

3 计算挡土墙、地基或滑坡稳定时,荷载效应应按承载能力极限状态下荷载效应的基本组合,但其分项系数均为1.0。

4 在确定基础或桩基承台高度、支挡结构截面、计算基础或支挡结构内力、确定配筋和验算材料强度时,上部结构传来的荷载效应组合和相应的基底反力、挡土墙土压力以及滑坡推力,应按承载能力极限状态下荷载效应的基本组合,采用相应的分项系数。

5 基础设计安全等级、结构设计使用年限、结构重要性系数应按有关规范的规定采用,但结构重要性系数y0不应小于1.0。


4.1.6 遇下列情况时,地基基础设计尚需要考虑地震时可能产生的不利影响:

1 同一结构单元的基础设置在性质截然不同的地基上。

2 同一结构单元部分采用天然地基部分采用桩基时;当采用不同基础类型或基础埋深显著不同时;

3 地基为软弱粘性土、液化土、新近填土或严重不均匀土时。

应根据地震时可能产生的不利影响,估算地震作用导致的沉降差异,在基础和上部结构的相关部位采取相应措施,增强抵抗附加地震作用和差异沉降的能力。

4.2 地基承载力计算


4.2.1 基础底面的压力,应符合下式要求:
当轴心荷载作用时:

Pkƒa   (4.2.1-1)

式中Pk——相应于荷载效应标准组合时, 基础底面处的平均压力值;
ƒa——修正后的地基承载力特征值(容许值)。
当偏心荷载作用时,除符合式(4.2.1-1)要求外,尚应符合下式要求:

Pkmax≤1.2ƒa   (4.2.1-2)

式中 Pkmax——相应于荷载效应标准组合时,基础底面边缘的最大压力值。

4.2.2 基础底面的压力, 可按下列公式确定:
1 当轴心荷载作用时:

4.2.1.jpg

式中 Fk——相应于荷载效应标准组合时,上部结构传至基础顶面的竖向力值
Gk——基础自重和基础上的土重;
A——基础底面面积。

2 当偏心荷载作用时:

4.2.2-2-3.jpg

式中 Mk——相应于荷载效应标准组合时,作用于基础底面的力矩值;
W——基础底面的抵抗矩;
Pkmin——相应于荷载效应标准组合时,基础底面边缘的最小压力值。

当偏心距e>b/6时(图4.2.2),Pkmax应按下式计算:

4.2.2-4.jpg

式中 l——垂直于力矩作用方向的基础底面边长;
α——合力作用点至基础底面最大压力边缘的距离。

4.2.2.jpg


4.2.3 地基承载力可由载荷试验或其他原位测试、公式计算,并结合工程实践经验等方法综合确定。载荷试验包括浅层平板载荷试验、深层平板载荷试验和岩基载荷试验。
采用平板载荷试验确定土的地基承载力特征值且试验点数量和试验实测值的极差满足要求时,取平均值作为该土层的地基承载力特征值ƒak。采用浅层平板载荷试验所确定的地基承载力特征值ƒak,可进行深宽修正计算。
采用深层平板载荷试验所确定的地基承载力特征值ƒak,可做宽度修正,但不可进行深度修正计算。

4.2.4 ƒa的计算方法(一)
当基础宽度大于3m或埋置深度大于0.5m时,从载荷试验或其他原位测试、经验值等方法确定的地基承载力特征值ƒak,尚应依据各地区地基基础规范进行深宽修正,无地区规范的可按下式修正:

ƒaakbγ(b-3)+ηdγm(d-0.5)    (4.2.4)

式中 ƒa——修正后的地基承载力特征值(容许值);
ƒak——地基承载力特征值,按第4.2.3条的原则确定;
ηbηd——基础宽度和埋深的地基承载力修正系数,按基底下土的类别查表4.2.4取值;
γ——基础底面以下土的重度,地下水位以下取浮重度;
b——基础底面宽度(m),当基宽小于3m按3m取值,大于6m按6m取值;
γm——基础底面以上土的加权平均重度,地下水位以下取浮重度;
d——基础埋置深度(m),计算取值遵循以下原则:
1) 一般自室外地面标高算起;对于地下室,如采用箱形基础或筏基时,基础埋置深度自室外地面标高算起,即d=d2
2) 当采用独立基础或条形基础时,宜从室内地面标高算起,即d =d1
3) 在填方整平地区,可自填土地面标高算起;但填土在上部结构施工后完成时,应从天然地面标高算起。
4) 当高层建筑周边附属建筑为超补偿基础时,宜分析和考虑周边附属建筑基底压力低于土层自重压力的影响,可按附属建筑基底压力折算基础埋深。
5) 也可根据当地工程经验取值。


4.2.4.jpg


表4.2.4 承载力修正系数

土的类别

ηb

ηd

淤泥和淤泥质土

0

1.0

人工填土

粘性土(e或1L大于等0.85时)

0

1.0

红粘土

水比αw>0.8  

含水比αw≤0.8

0  

0.15

1.2  

1.4

大面积压实填土

压实系数大于0.95、粘粒含量Pc≥10%的粉土  

最大干密度大于2.1t/m³

0  

0

1.5  

2.0

粉土

粘粒含量Pc≥10%的粉土  

粘粒含量Pc<10%的粉土

0.3  

0.5

1.5  

2.0

粘性土(e及1L均小于0.85时)

粉砂、细砂(不包括很湿与饱和时的稍密状态)

中砂、细砂、砾砂和碎石土

0.3  

2.0  

3.0

1.6

  3.0  

4.4

注:1 强风化和全风化的岩石,可参照所风化成的相应土类取值,其他状态下的岩石不修正;
    2 地基承载力特征值ƒak按现行国家标准《建筑地基基础设计规范》GB 50007的深层平板载荷试验要求确定时,ηd 取0;
    3 含水比是指土的天然含水率与液限的比值, 即αw=W/WL
    4 大面积压实填土是指填土范围大于两倍基础宽度的填土。

4.2.5 ƒa的计算方法(二)
当偏心距e小于或等于0.033倍基础底面宽度时,根据土的抗剪强度指标确定地基承载力特征值正(容许值)可按下式计算,并应满足变形要求:

ƒa=Mbyb+Mdymd+McCk    (4.2.5)

式中 Mb、Md、Mc——承载力系数, 按表4.2.5确定;
b——基础底面宽度,大于6m时按6m取值,对于砂土小于3m时按3m取值;
Ck——基底下一倍短边宽深度内土的粘聚力标准值。

表4.2.5 承载力系数Mb、Md、Mc

土的内摩擦角标准值φk(°)

Mb

Md

Mc

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

22

24

26

28

30

32

34

36

38

40

0  

0.03  

0.06  

0.10  

0.14  

0.18  

0.23  

0.29  

0.36  

0.43  

0.51  

0.61  

0.80  

1.10  

1.40  

1.90  

2.60  

3.40  

4.20  

5.00  

5.80

1.00  

1.12  

1.25  

1.39  

1.55  

1.73  

1.94  

2.17  

2.43  

2.72  

3.06  

3.44  

3.87  

4.37  

4.93  

5.59  

6.35  

7.21  

8.25  

9.44  

10.84

3.14  

3.32  

3.51  

3.71  

3.93  

4.17  

4.42  

4.69  

5.00  

5.31  

5.66  

6.04  

6.45  

6.90  

7.40  

7.95  

8.55  

9.22  

9.97  

10.80  

11.73

注: φk——基底下一倍短边宽深度范围内土的内摩擦角标准值。


4.2.6 ƒa的计算方法(三)
地基承载力特征值(容许值)ƒa可按式(4.2.6)计算:

4.2.6.jpg

式中 ƒu——地基承载力极限值,按本措施附录E确定;
K——安全系数。K 值根据建筑安全等级和土性参数的可靠性确定,一般在2~3之间选取。砂类土一般取K=3。

4.2.7 岩石地基承载力特征值的确定方法:
1 可按现行国家标准《建筑地基基础设计规范》GB 50007岩基载荷试验方法确定。试验数量不应少于3个,取小值作为岩石地基承载力特征值ƒa,不可进行深宽修正计算。
2 可根据室内饱和单轴抗压强度按下式计算。

ƒar·ƒrk   (4.2.7)

式中 ƒa——岩石地基承载力特征值(容许值,kPa);
ƒrk——岩石饱和单轴抗压强度标准值(kPa)。对于粘土质岩,在确保施工期及使用期不致遭水浸泡时,也可采用天然湿度的试样,不进行饱和处理;
ψr——折减系数。根据岩体完整程度以及结构面的间距、宽度、产状和组合,由地方经验确定。
无经验时,对完整岩体可取0.5;对较完整岩体可取0.2~O.5;对较破碎岩体可取O.1~0.2折减系数值未考虑施工因素及建筑物使用后风化作用的继续。

3 对破碎、极破碎的岩石地基承载力特征值ƒak,可根据地区经验取值,无地区经验时,可根据平板载荷试验确定。强风化和全风化的岩石地基,进行其承载力特征值ƒak的深宽修正计算时,可参照风化成的相应土类确定深宽修正系数的取值,其它状态下的岩石不修正。

4.2.8 当地基受力层范围内有软弱下卧层时,应按下式验算:

Pz+Pcz≤ƒaz (4.2.8-1)

式中 Pz——相应于荷载效应标准组合时,软弱下卧层顶面处的附加压力值;
Pcz——软弱下卧层顶面处土的自重压力值;
ƒaz——软弱下卧层顶面处经深度修正后的地基承载力特征值(容许值)。

对条形基础和矩形基础,式(4.2.8-1) 中的Pz值可按下列公式简化计算:

4.2.8.jpg

式中 b——矩形基础或条形基础底边的宽度;
l——矩形基础底边的长度;
Pc——基础底面处土的自重压力值;
z——基础底面至软弱下卧层顶面的距离。
θ——地基压力扩散线与垂直线的夹角,可按表4.2.8采用。

表4.2.8 地基压力扩散角θ

Ea1/ Ea2

z/b

0.25

0.50

3

23°

5

10°

25°

10

20°

30°

注:1 Ea1为上层土压缩模量,Ea2为下层土压缩模量;
    2 z/b<0.25时取θ=0°,必要时,宜由试验确定;z/b>0.50时θ值不变;
    3 当采用土工合成材料时,θ值应经试验确定。
    4 z/b在0.25与0.50之间可插值使用。

4.2.9 对于沉降已经稳定的建筑或经过预压的地基,可适当提高地基承载力。

4.3 地基变形计算


4.3.1 地基变形特征可分为沉降量、沉降差、倾斜、局部倾斜。建筑物的地基变形计算值,不应大于地基变形允许值。

4.3.2 在计算地基变形时,应符合下列规定:
1 由于建筑地基不均匀、荷载差异很大、体型复杂等因素引起的地基变形,对于砌体承重结构应由局部倾斜值控制;对于框架结构和单层排架结构应由沉降量和相邻柱基的沉降差控制;对于多层或高层建筑和高耸结构应由倾斜值控制;必要时尚应控制平均沉降量。
2 在必要情况下,需要分别预估建筑物在施工期间和使用期间的地基变形值,以便预留建筑物有关部分之间的净空,选择连接方法和施工顺序。一般多层建筑物在施工期间完成的沉降量,对于密实的砂土,可认为其最终沉降量已完成80%以上,对于其它低压缩性土,可认为已完成最终沉降量的50%~80%;对于中压缩性土,可认为已完成20%~50%;对于高压缩性土,可认为已完成5%~20%。
注:最终沉降量预估值的正确性和沉降观测值的准确性均影响对于施工期间完成沉降量的判断。
3 在同一整体大面积基础上建有多栋高层和低层建筑(大底盘基础上的主楼与裙房、地下车库连体建筑),宜考虑地基与基础、上部结构相互作用进行变形计算。当地基土质差别明显、上部荷载大小相差悬殊、结构刚度和构造变化复杂时,需要采用多种地基和基础类型,宜考虑地基与基础和上部结构相互作用,分析计算不均匀沉降对基础和上部结构的影响问题。
注:地基与基础和上部结构相互作用,《建筑地基基础设计规范》GB 5O007称为“共同作用”,对应于soil-struc-ture interaction,是国际土力学与岩土工程、基础工程领域的研究热点和难点问题。
4 在建筑物范围内具有大面积地面堆载(例如生产堆料、工业设备等地面堆载和天然地面上的大面积填土或堆土等) 局部压在基础周边时,特别是软土地基,应考虑因其引起的地基不均匀变形、基础内外过大的沉降差及其对上部结构的不利影响。
5 大面积地面荷载引起的地基附加沉降值的计算, 应符合现行国家标准《建筑地基基础设计规范》GB 50007的有关规定。

4.3.3 建筑物的地基变形允许值,可按表4.3.3规定采用。对表中未包括的建筑物,其地基变形允许值可根据上部结构对地基变形的适应能力和使用上的要求确定。

表4.3.3 建筑物的地基变形允许值

变形特征

地基土类别

中、低压缩性土

高压缩性土

砌体承重结构基础的局部倾斜

0.002

0.003

工业与民用建筑相邻柱基的沉降差

(1)框架结构

(2)砌体墙天窗的边排柱

(3)当基础不均匀沉降时不产生附加应力的结构


  0.0021

0.00071

0.0051


0.0031

0.0011

0.0051

单层排架结构(柱距为6m)柱基的沉降量(mm)

(120)

200

桥式吊车轨面的倾斜(按不调整轨道考虑)

纵向

横向


  0.004  

0.003

多层和高层建筑的整体倾斜   

Hg≤24

24<Hg≤60

60<Hg≤100

Hg>100


0.004  

0.003  

0.0025  

0.002

体型简单的高层建筑基础的平均沉降量(mm)

200

高耸结构基础的倾斜     

   Hg≤20

20<Hg≤50

50<Hg≤100

100<Hg≤150

150<Hg≤200

200<Hg≤250


0.008  

0.006  

0.005  

0.004  

0.003

0.002

高耸结构基础的沉降量(mm)

Hg≤100

100<Hg≤200

200<Hg≤250


400

300

200

注:1本表数值为建筑物地基实际最终变形允许值;
     2 有括号者仅适用于中压缩性土;
     3 l为相邻柱基的中心距离(mm);Hg为自室外地面起算的建筑物高度(m);
     4 倾斜指基础倾斜方向两端点的沉降差与其距离的比值;
     5 局部倾斜指砌体承重结构沿纵向6~10m内基础两点的沉降差与其距离的比值。

4.3.4 天然地基最终沉降变形量计算方法
天然地基最终沉降变形量可按照分层总和法计算。采用压缩模量进行地基变形计算时,按下式计算:

4.3.4-1.jpg

式中 s——地基最终变形量(mm);
s'——按分层总和法计算出的地基变形量;
ψs——沉降计算经验系数,根据地区沉降观测资料及经验确定,无地区经验时可采用表4.3.4的数值。
n——地基变形计算深度范围内所划分的土层总层数(图4.3.4);
Po——对应于荷载效应准永久组合时的基础底面处的附加压力(kPa);
Esi——基础底面下第i层土的压缩模量(MPa),应取土的自重压力至土的自重压力与附加压力之和的压力段计算;
Zi、Zi-1——基础底面至第i层土、第i-1层土底面的距离(m);
αiαi-1——基础底面计算点至第i层土、第i一1层土底面范围内平均附加应力系数,可按现行国家标准《建筑地基基础设计规范》GB50007采用。


4.3.4.jpg


表4.3.4 沉降计算经验系数ψs

4.3表头.jpg

2.5

4.0

7.0

15.0

20.0

Po≤ƒak

Po≤0.75ƒak

1.4

1.1

1.3

1.0

1.0

0.7

0.4

0.4

0.2

0.2

注:Es为变形计算深度范围内压缩模量的当量值,应按下式计算:



4.3.4-2.jpg

式中 Ai——第i层土附加应力系数沿土层厚度的积分值,按下式计算:

4.3.4-3.jpg


4.3.5 地基变形计算深度Zn(图4.3.4)的确定方法,包括应变比法、应力比法和简化公式法。
1 应变比法
地基变形计算深度Zn应符合下式要求:

4.3.5-1.jpg

式中 △si——在计算深度范围内,第i层土的计算变形值;
△sn——在由计算深度向上取厚度为△z的土层计算变形值,△z见图4.3.4并按表4.3.5确定。
如确定的计算深度下部仍有较软土层时,应继续计算。

表4.3.5 △z

b(m)

≤2

2<b≤4

4<b≤8

8>b

△z(m)

0.3

0.6

0.8

1.0


2 应力比法
地基变形计算深度“应自基础底面算起,算至附加应力等于土层有效自重应力的10%或20%深度处(软弱土层取小值),计算附加应力时应考虑相邻基础的影响。
3 简化公式法
当无相邻荷载影响,基础宽度在1~30m范围内时, 基础中点的地基变形计算深度也可按下列简化公式计算:

Zn=b(2.5—0.4lnb)  (4.3.5-2)

式中 b——基础宽度(m)。

在计算深度范围内存在基岩时,Zn可取至基岩表面;当存在较厚的坚硬粘性土层,其孔隙比小于0.5、压缩模量大于50MPa,或存在较厚的密实砂卵石层,其压缩模量大于80MPa 时,Zn可取至该层土表面。此时,地基土附加压力分布应考虑相对硬层存在的影响。

4.3.6 当建筑物地下室基础埋置较深时,需要考虑开挖基坑地基土的回弹变形及其影响。

4.3.7 当地基由饱和土层组成,次固结变形可以忽略不计时,根据标准固结试验结果,可采用以下计算方法,分层预测超固结土、正常固结土和欠固结土的沉降变形,然后合计计算地基总沉降变形量,并结合地区经验进行修正和判断。
1 超固结土
1) 当Poi+Pzi≤Pci时,该层土的固结沉降量按式(4.3.7-1)计算。

4.3.7-1.jpg


2) 当Poi+Pzi>Pci时,该层土的固结沉降量按式(4.3.7-2)计算。

4.3.7-2.jpg


2 正常固结土的固结沉降量可按式(4.3.7-3) 计算。

4.3.7-3.jpg


3 欠固结土的固结沉降量可按式(4.3.7-4) 计算。

4.3.7-4.jpg

式中 Si——第i层土的固结沉降量(mm);
hi——第i层土的厚度(mm);
eoi——第i层土的初始孔隙比;
Cci——第i层土的压缩指数:
Cri——第i层土的回弹再压缩指数;
Poi——对应于荷载效应准永久组合时的第i层土的附加压力(kPa);
Pzi——第i层土的有效自重压力(kPa);
Pci——第i层土的先期固结压力(kPa)。
注: 超固结比0CR是指先期固结压力Pc与有效自重压力Pz的比值。当0CR为1.0~1.2时,可视为正常固结土;
当0CR>1.2时,按超固结土考虑;0CR<1.0时,为欠固结土。

4.3.8 高层建筑当基础埋置深度较深时,地基回弹压缩变形往往成为总沉降的重要组成部分,而当总荷载等于或小于该深度土的自重压力时,地基沉降变形将由地基回弹再压缩变形决定。考虑回弹再压缩变形的天然地基沉降计算公式:

4.3.8.jpg


4.3.9 采用变形模量E0计算地基变形的方法

天然地基平均沉降变形量可按式(4.3.9-1)估算:


1.jpg


表4.3.9-1 按变形模量E0计算地基沉降应力系数δi

0.1.jpg

0.2.jpg

0.3.jpg

注:1 l与b——分别为矩形基础的长度与宽度(m);
2 z——为基础底面至该层土底面的距离(m);
3 r——圆形基础的半径(m)。
式中 ψs——沉降经验系数,根据地区经验确定,对花岗岩残积土可取为1;
p——对应于荷载效应准永久组合时的基底平均压力(kPa),地下水位以下扣除水浮力;
b——基础底面宽度(m);
δi、δi-1沉降应力系数,与基础长宽比(l/b)及基础底面至第i层土和第i—1层(岩)土底面的距离z有关,可按表4.3.9-1采用;
Eoi——基础底面下第i 层土的变形模量(MPa),可通过载荷试验或地区经验确定
η——考虑刚性下卧层影响的修正系数,可按表4.3.9-2确定。

表4.3.9-2 修正系数

m

0m0.5

0.5m1

1m2

2m3

3m5

5m8

η

1.00

0.95

0.90

0.80

0.75

0.70

注:1 m=2Zn/b,Zn为地基压缩层深度(m),b为基础宽度。
2 压缩层计算深度Zn应按下式计算:

Zn=(Zmb)β   (4.3.9-2)

式中 Zm——与基础长宽比有关的经验值,可按表4.3.9-3选用;
ξ——折减系数,按表4.3.9-3选用;
β——调整系数,按表4.3.9-4选用。

表4.3.9-3 Zm值和折减系数ξ

l/b

1

2

3

4

5

Zm

11.6

12.4

12.5

12.7

13.2

ξ

0.42

0.49

0.53

0.60

1.00


表4.3.9-4 调整系数β

土类

碎石土

砂土

粉土

粘性土、花岗岩残积土

软土

β

0.30

0.50

0.60

0.75

1.00

当无相邻荷载影响,基础宽度在30m范围内时,基础中点的地基变形计算深度也可按式(4.3.5-2)计算。
注:1《高层建筑岩土工程勘察规范》JGJ 72和《高层建筑箱形基础与筏形基础技术规程》JGJ 6纳入了采用变形模量计算沉降量的方法。
    2 由于在室内试验用的土样经过扰动,确定的压缩模量一般偏小,计算所得的变形值偏大,不能反映真实的地基变形,特别是高层建筑的地基变形的实际情况。而采用野外载荷试验资料所得的变形模量E0,基本解决了土样的扰动问题,同时,土中应力状态在载荷板下与实际情况比较接近。因此,对于不能准确取得压缩模量的地基土,包括碎石土、砂土、粉土、花岗岩残积土、全风化岩、强风岩等,计算沉降量时,变形参数指标可采用变形模量。
    3 考虑到载荷试验费工费时,《高层建筑岩土工程勘察规范》JGJ 72曾提出,对于一般粘性土、软土和饱和黄土,当未进行载荷试验时,可用反算综合变形模量E0i计算沉降量。此时,式(4.3.9一1) 中的Eoi可用E0i代替,得到式(4.3.9—3)。虽然JGJ 72—2004版未保留此关系式,但在该规程说明中建议各地区仍可通过分析、统计高层建筑实测的沉降资料,反算求得综合变形模量,而后建立本地区的沉降经验公式。

4.3.9-3.jpg

式中 Eo——根据实测沉降反算的综合变形模量(MPa),可按式(4.3.9-4)计算:

4.3.9-4.jpg

式中 α——系数,按表4.3.9-5选用。
Es——沉降计算深度范围内压缩模量的当量值:

表4.3.9-5 α值

Es

3.0

5.0

7.5

10.0

12.5

15.0

20.0

α

1.0

1.6

2.6

3.6

4.6

5.6

7.6


4.3.10 对判定为不均匀的地基,应进行沉降、差异沉降、倾斜等变形特征的分析评价,并采取相应的处理措施。符合下列情况之一者,应判别为不均匀地基:
1 地基持力层跨越不同地貌单元或工程地质单元,地基持力层工程特性差异显著;
2 地基持力层虽属于同一地貌单元或工程地质单元,但遇下列情况之一:
1) 中一高压缩性地基,持力层底面或相邻基底标高的坡度大于10% ;
2) 中一高压缩性地基,持力层及其下卧层在基础宽度方向上的厚度差值大于0.05b(b为基础宽度)。
3 同一高层建筑虽处于同一地貌单元或同一工程地质单元,但各处地基土的压缩性有较大差异时,可在计算各钻孔地基变形计算深度范围内压缩模量当量值的基础上,根据压缩模量当量值最大值Esmax和压缩模量当量值最小值Esmin的比值(地基不均匀系数=Esmax/Esmin)判定地基均匀性。当计算地基不均匀系数大于地基不均匀系数界限值K时,可按不均匀地基考虑。地基不均匀系数界限值K可按表4.3.1O选用。

表4.3.10 地基不均匀系数界限值K

同一建筑下各钻孔压缩模量当量值Es的平均值(MPa

4

7.5

1.5

20

不均匀系数界限值K

1.3

1.5

1.8

2.5

注:在地基变形计算深度范围内,某一个钻孔的压缩模量当量值Es应根据平均附加应力系数在各层土的层位深度内积分值Ai和各土层压缩模量Esi按式(4.3.4-2)计算得出。

4.4 预防建筑物受到地基变形危害的措施


4.4.1 设计时,考虑上部结构和地基的共同作用。对建筑体型、荷载情况、结构类型和地质条件进行综合分析,确定合理的建筑措施、结构措施和地基处理措施。

4.4.2 可采用下列结构措施:
1 选用轻型结构,减轻墙体自重,采用架空地板代替室内填土;
2 设置地下室或半地下室,采用覆土少、自重轻的基础型式;
3 调整各部分的荷载分布、基础宽度或埋置深度;
4 对不均匀沉降要求严格的建筑物,可选用较小的基底压力。

4.4.3 对于砌体承重结构的房屋,宜采用下列措施增强整体刚度和强度:
1 对于三层和三层以上的房屋,其长高比L/Hf宜小于或等于2.5;当房屋的长高比为2.5<L/Hf≤3.0时,宜做到纵墙不转折或少转折,并应控制其内横墙间距或增强基础刚度和强度。当房屋的预估最大沉降量小于或等于120mm时,其长高比可不受限制;
2 墙体内宜设置钢筋混凝土圈梁或钢筋砖圈梁;
3 在墙体上开洞时,宜在开洞部位配筋或采用构造柱及圈梁加强。

4.4.4 圈梁应按下列要求设置:
1 在多层房屋的基础和顶层处宜各设置一道,其他各层可隔层设置,必要时也可层层设置。单层工业厂房、仓库,可结合基础梁、联系梁、过梁等酌情设置。
2 圈梁应设置在外墙、内纵墙和主要内横墙上,并宜在平面内联成封闭系统。

4.4.5 对于建筑体型复杂、荷载差异较大的框架结构,可采用筏基、桩基等加强基础整体刚度,减少不均匀沉降。采用变刚度调平设计的桩基、复合桩基和软土地基减沉复合桩基础的设计方法,详见本措施第6章。

4.4.6 局部软弱土层以及暗塘、暗沟等, 可采用基础梁、换土、桩基或其他方法处理。

4.4.7 当软弱地基的承载力或变形不能满足设计要求时,地基处理可选用机械压(夯) 实、堆载预压、塑料排水带或砂井真空预压、换填垫层或复合地基等地基处理措施。处理后地基的承载力取值详见本措施第8章。

4.5 地基稳定性计算


4.5.1 地基土体整体稳定性可采用圆弧滑动面法进行验算。最危险的滑动面上诸力对滑动中心所产生的抗滑力矩与滑动力矩应符合下式要求:

MR/Ms≥1.2  (4.5.1)

式中 Ms——滑动力矩;
MR——抗滑力矩。
地基土体整体滑动时的滑动力矩Ms和抗滑动力矩MR可按附录F计算。

4.5.2 位于稳定土坡坡顶上的建筑,当垂直于坡顶边缘线的基础底面边长b≤3m时,其基础底面外边缘线至坡顶的水平距离(图4.5.2)应符合下式要求,且不小于2.5m:

4.5.2-1-2.jpg

式中 a——基础底面外边缘线至坡顶的水平距离;
b——垂直于坡顶边缘线的基础底面边长;
d一一基础埋置深度;
β——边坡坡角。

当基础底面外边缘线至坡顶的水平距离。不满足式(4.5.2-1) 和式(4.5.2-2)的要求时,可根据基底平均压力按式(4.5.1) 确定基础距坡顶边缘的距离和基础埋深。
当边坡坡角β>45°、坡高大于8m时,尚应按式(4.5.1) 验算坡体稳定性。

4.5.2.jpg


4.5.3 承受较大水平推力有可能倾覆的建(构)筑物,其抗倾覆稳定安全系数Ko应符合下式的要求:

Ko=Mte/Mc≥1.6   (4.5.3)

式中 Mte——抗倾覆力矩标准值;
Mc——倾覆力矩标准值。

4.6 地基抗震设计


4.6.1 下列建筑可不进行天然地基及基础的抗震承载力验算:
1 现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB 50011—201O规定的可不进行上部结构抗震验算的建筑。
2 地基主要受力层范围内不存在软弱粘性土层的下列建筑:
1) 一般的单层厂房和单层空旷房屋;
2) 砌体房屋;
3) 不超过8层且高度在24m以下的一般民用框架和框架一抗震墙房屋;
4) 基础荷载与3)项相当的多层框架厂房和多层混凝土抗震墙房屋。
注:软弱粘性土层指7度、8度和9度时,地基承载力特征值ƒak分别小于80、100和120kPa的土层。

4.6.2 天然地基基础抗震验算时,应采用地震作用效应标准组合,且地基抗震承载力应取地基承载力特征值乘以地基抗震承载力调整系数计算。

4.6.3 地基抗震承载力应按下式计算:


ƒaEaƒa

式中 ƒaE——调整后的地基抗震承载力;

ζa——地基抗震承载力调整系数,应按表4.6.3采用;

ƒa——深宽修正后的地基承载力特征值(容许值),应按现行国家标准《建筑地基基础设计规范》GB 50007采用。


4.6.3 地基土抗震承载力调整系数

岩土名称和性状

ζa

岩石,密实的碎石土,密实的砾、粗、中砂

ƒak≥300的粘性土和粉土

1.5

中密、稍密的碎石土

中密和稍密的砾、粗、中砂,密实和中密的细、粉砂

150≤ƒak<300

坚硬黄土

1.3

稍密的细、粉砂

100≤ƒak<150

可塑黄土

1.1

淤泥,淤泥质土,松散的砂,杂填土

新近堆积黄土及流塑黄土

1.0


4.6.4 验算天然地基地震作用下的竖向承载力时,按地震作用效应标准组合的基础底面平均压力和边缘最大压力应符合下列各式要求:


P≤ƒaE   (4.6.4-1)

Pmax≤1.2ƒaE  (4.6.4-2)

式中 P——地震作用效应标准组合的基础底面平均压力;

Pmax——地震作用效应标准组合的基础边缘的最大压力;

高宽比大于4的高层建筑,在地震作用下基础底面不宜出现脱离区(零应力区);其他建筑,基础底面与地基土之间脱离区(零应力区)面积不应超过基础底面面积的15%。


4.6.5 饱和砂土和饱和粉土(不含黄土)的液化判别和地基处理,6度时,一般情况下可不进行判别和处理,但对液化沉陷敏感的乙类建筑可按7度的要求进行判别和处理,7~9度时,乙类建筑可按地区抗震设防烈度的要求进行判别和处理。


4.6.6 地面下存在饱和砂土和饱和粉土时,除6度设防外,应进行液化判别;存在液化土层的地基,应根据建筑的抗震设防类别、地基的液化等级,结合具体情况采取相应的措施。

注:本条饱和土液化判别要求不含黄土、粉质粘土。


4.6.7 当饱和砂土、粉土的初步判别认为需进一步进行液化判别时,应采用标准贯入试验判别法判别地面下20m范围内土的液化;但对第4.6.1条规定可不进行天然地基及基础的抗震承载力验算的各类建筑,可只判别地面下15m范围内土的液化。标准贯入试验判别法按现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB50011-2010执行。


4.6.8 当液化砂土层、粉土层较平坦且均匀时,宜按表4.6.8选用地基抗液化措施,尚可计入上部结构重力荷载对液化危害的影响,根据液化震陷量的估计适当调整抗液化措施。不宜将未经处理的液化土层作为天然地基持力层。

4.jpg


4.6.9 全部消除地基液化沉陷的措施,应符合下列要求:
1 采用桩基时,桩端伸人液化深度以下稳定土层中的长度(不包括桩尖部分),应按计算确定,且对碎石土,砾、粗、中砂,坚硬粘性土和密实粉土尚不应小于0.8m;对其他非岩石土,尚不宜小于1.5m。
2 采用深基础时,基础底面应埋入液化深度以下的稳定土层中,其深度不应小于0.5。
3 采用加密法(如振冲、振动加密、挤密碎石桩、强夯等) 加固时,应处理至液化深度下界;振冲或挤密碎石桩加固后,桩间土的标准贯人锤击数不宜小于现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB 50011—2010规定的液化判别标准贯人锤击数临界值。
4 用非液化土替换全部液化土层,或增加上覆非液化土层的厚度。
5 采用加密法或换土法处理时,在基础边缘以外的处理宽度,应超过基础底面下处理深度的1/2且不小于基础宽度的1/5。

4.6.10 部分消除地基液化沉陷的措施,应符合下列要求:
1 处理深度应使处理后的地基液化指数减少,其值不宜大于5;大面积筏基、箱基的中心区域,处理后的液化指数可比上述规定降低1;对独立基础和条形基础,尚不应小于基础底面下液化土特征深度和基础宽度的较大值。
注:中心区域指位于基础外边界以内沿长宽方向距外边界大于相应方向1/4长度的区域。
2 采用振冲或挤密碎石桩加固后,桩间土的标准贯人锤击数不宜小于按现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB 50011—2O1O规定的液化判别标准贯人锤击数临界值。
3 基础边缘以外的处理宽度,应符合本节第4.6.9条第5款的要求。
4 采取减小液化震陷的其他方法,如增厚上覆非液化土层的厚度和改善周边的排水条件等。

4.6.11 减轻液化影响的基础和上部结构处理,可综合采用下列各项措施:
1 选择合适的基础埋置深度。
2 调整基础底面积,减少基础偏心。
3 加强基础的整体性和刚度,如采用箱基、筏基或钢筋混凝土交叉条形基础,加设基础圈梁等。
4 减轻荷载,增强上部结构的整体刚度和均匀对称性,合理设置沉降缝,避免采用对不均匀沉降敏感的结构形式等。
5 管道穿过建筑处应预留足够尺寸或采用柔性接头等。

4.6.12 在故河道以及临近河岸、海岸和边坡等有液化侧向扩展或流滑可能的地段内,不宜修建永久性建筑,否则应进行抗滑动验算、采取防土体滑动措施或结构抗裂措施。

4.6.13 地基中软弱粘性土层的震陷判别,按现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB 50011—2O10的规定。

4.6.14 地基主要受力层范围内存在软弱粘性土层和高含水量的可塑性黄土时,应结合具体情况综合考虑,采用桩基、地基加固处理或本节第4.6.11条的各项措施,也可根据软土震陷量的估计,采取相应措施。

.

5.1 天然地基上常用类型基础的设计一般规定


5.1.1 基础设计应综合考虑上部结构的类型、地基土质状况、地下水位情况、地基承载力以及可能的沉降量、现场施工条件等因素,选择经济合理的基础形式,保证所支承的建筑物不致发生过量的沉降或倾斜,能满足建筑物的正常使用要求。同时,基础设计应使建筑物在地震发生时,不致由于地基震害而造成破坏或过量的沉降及倾斜。

5.1.2 基础设计时,应注意了解邻近建筑物的基础状况、地下构筑物及各项地下设施的位置、标高等,使所设计的基础在施工及建筑物使用时不致对其产生不利影响。

5.1.3 如果所设计的基础,在施工时有可能需要降低地下水位,则在施工图上必须注明:“施工单位须注意,在降低地下水位时,应采取必要措施,避免因降低地下水位而影响邻近建筑物、构筑物、地下设施等的正常使用及安全。”

5.1.4 高层建筑宜设置地下室。高层建筑基础的埋置深度(由室外地坪至基底)为:
1 一般天然地基或复合地基,可取H/18,且不宜小于3m。H为建筑物室外地面至主要屋面高度,不包括局部突出屋面的电梯机房、水箱、构架等高度。
2 岩石地基,埋深不受上述第一款的限制。
3 桩基(由室外地坪至承台底),可取H/20。

如因各种合理因素,使深埋确有困难时,还可将本条规定的埋置深度适当减小。
埋置深度一般自室外地面算起,如地下室周围无可靠的侧限时,应从具有侧限的标高算起。如有沉降缝,应将室外地平以下的缝内用粗砂填实,以保证侧限。
注:《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ 3中关于高层建筑的基础埋置深度,天然地基可取建筑高度的l/15,采用桩基时可不小于建筑高度的l/18,条文中用词为“可”,根据规程的用词说明,是允许有选择,在一定条件下可以这样做,但不是限制条件,在设计高层建筑时,有时基础埋深按该规程的要求设置,往往造成一些不合理与浪费。如确有充分理由,设计单位认为基础埋深可小于规定时, 应允许突破。

根据国内外近三十个国家的规范和研究资料, 地震作用与地基基础的关系综述如下:
l 基础类型对地震作用的影响
1) 大多数国家的规范未考虑此因素
2) 少数国家的规范,在地震作用的计算公式中列有基础类型影响系数,以反映基础类型对地震作用的影响,如希腊、法国等。

2 对基础埋深的要求
前苏联地基规范,对地震区五层和五层以上房屋,建议设置地下室来加大基础埋置深度。除此以外,其他国家规范皆未提出对基础埋深的要求。

3 基础系梁( 即拉粱)
在上述抗震规范中,有十五国规范规定了设置基础系梁的要求。
1) 基础系梁的作用
新西兰规范说明指出:“基础间的相互连接是确保建筑物在地震时能起整体作用的重要构造要求”,也即:在不均匀水平和竖向地面运动作用下,保证建筑物的整体性。
2) 基础系梁的设置条件:
①对于单独基础(包括单独桩承台,以下同此) ,一般都要求在纵横两个方向设置通长的基础系梁,将基础相互拉结。
②有些国家规范规定只要求在高烈度区或软弱、中软地基上设置系梁, 对于低烈度区或坚硬地基上则可以不设或少设。
③基础系梁的最小截面尺寸,各国规范规定不完全相同,有200mm×200mm,300mm×300mm,200mm×400mm几种。
3) 基础系梁设置的必要性和灵活性
虽然有超过半数的国家规范都有设置基础系粱的要求,但有些国家的规范中仍留有一定的灵活性。例如:
①希腊规范在要求单独基础设置系梁的同时,提出“或采用经证实能同样有效限制单独基础或承台运动的其他措施,如深埋单独基础或桩承台,利用被动土压力”。
②新西兰规范在要求设置单独基础系梁的同时,提出“也可采用其他能防止在地震期间产生侧向差异运动的方法来约束基础”。
③意大利规范在要求设置系梁的同时,提出“ 若上部结构证明可以经受所连接二点的相对位移时,则这种连接(即系粱)可以省去”。

借鉴相关的研究成果和经验,本措施认为:
建筑物的基础如果有一定的埋置深度,例如设置地下室,对于抵抗地震、减少震害,确有好处,这从过去的震害调查中得到了例证。但是提高建筑物的抗震性能,有各种途径和方法,不仅仅限于增加建筑的埋深,而且,各国抗震规范中,都没有规定建筑物的基础埋置深度必须是多少,更没有与建筑物的总高度相联系。因此,我们认为,硬性规定高层建筑的基础埋置深度必须为其总高度的若干分之一是投有必要的。我国的抗震规范,就没有这个规定。
另外,关于单独基础的系粱,有些国家的规范也表现出一定的灵活性。所以,在设计中也应注意,并非所有的单独基础都需要设置基础系梁。例如,对于铰接排架与刚架应有所区别;对于建筑物底层层高较高者与较低者也应有所区别。单层厂房一般采用铰接排架,层高又较高,适应不均匀位移的性能要比民用框架好,故基础系
梁的设置条件可以放宽,一般单层厂房可以不设置系梁。关于是否设置基础系梁, 可按现行国家标准《建筑抗震没计规范》GB 500l1—2010的要求。

5.1.5 无地下室的多层建筑物,在满足地基稳定和强度、变形要求的前提下,基础宜尽量浅埋,但埋深应考虑场地冻结深度。
一般情况下基础如采用灰土垫层,冻结深度应算至灰土垫层上皮,若为混凝土垫层,冻结深度应算至基础底面。永冻区应按相应规定执行。

5.1.6 在确定天然地基的基础埋深时,为保证在施工期间相邻的已有建筑物的安全和正常使用,基础埋深不宜深于已有相邻建筑物的基础。
当新建建筑物的基础深于相邻已有建筑物的基础时,其基础之间的净距应不少于基础之间高差的2倍。此要求如不能满足时,必须采取可靠措施。

5.1.7 地下水或建筑物所排出废水(如工业废水)有侵蚀性时,基础应做好防护措施。防护措施可以按水的性质、数量等采取不同方法,如采用抗侵蚀混凝土,在基础四周(包括底面)涂刷抗侵蚀涂料等等。

5.1.8 当基础结构构件各截面受力钢筋实际配筋量比计算所需多三分之一以上时,可将现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB 500lO有关受力钢筋最小配筋率的要求适当放松。

5.1.9 护坡与降水均应由具有相应资质的单位进行设计和施工。做建筑结构设计时,需考虑其做法的可行性及对建筑地下室和基础范围的影响。特别注意应在施工图说明中写明:停止施工降水时必须满足抗浮的要求。

5.1.10 基础构件(包括基础梁及板)可以按净跨计算弯矩和剪力。

5.2 天然地基上的基础选型


5.2.1 建筑基础选型需要综合考虑的因素有:地质条件、建筑高度及体型、使用功能、结构类型、荷载情况、有无地下室及其使用功能、相邻建筑物或构筑物的情况、施工条件、材料供应和抗震设防烈度等等。设计原则要保证安全可靠、经济合理。

5.2.2 砌体结构:应优先选用混凝土或灰土刚性条形基础,混凝土强度不低于C15,灰土采用3:7灰土。当基础宽度大于2.0m时,宜采用钢筋混凝土扩展基础(即柔性基础)。

5.2.3 框架结构
1 地基较好时,可选用单独桩基。
1) 如有地下室且有防水要求时,应加防水板(此种做法也适用于高层建筑的裙房)。防水板下宜铺设有一定厚度的易压缩材料如聚苯板,以减少柱基沉降对防水板的不利影响。防水板设计配筋两种情况都要考虑:一是可仅考虑水压力(向上) 减去板自重,另一种情况是板自重与板上恒、活载( 向下)所产生的作用,两种情况分别考虑。防水板可按无梁楼板计算,此时柱基础可视为柱帽(柱托板) 。此种做法,可不必另加柱问拉梁, 只需在各柱之间的板内设置暗梁作为拉梁即可。此暗梁配筋同时可作为防水板的配筋。对于防水要求较高的地下室,宜在防水板上增设架空层。
若防水板下不铺设聚苯板等易压缩材料,应考虑地基反力对防水板的影响。
2) 如有地下室但无防水要求时,地下室地面只采用建筑地面做法即可,但基础底面至地下室地面的距离宜不小于1m。
2 当上部结构荷载分布不均匀且地基较好时,为尽量减小基础的不均匀沉降,可选用单独柱基或局部选用条形基础、筏板基础,使各个基础底板反力较均匀。
3 地基较差时,则宜选用柱下条形基础或筏板基础。无地下室或虽有地下室但无防水要求时,可选用柱下条形基础。

5.2.3.jpg


5.2.4 剪力墙结构
建筑物无地下室,或虽有地下室但无防水要求,如地基条件较好,宜优先选用墙下条形基础。有防水要求时,可选用筏基,也即自然形成箱形基础。此时无需遵照《高层建筑箱形与筏形基础技术规范》JGJ 6中对于箱基的各种要求,只需满足墙及基础底板的承载能力要求即可。当地基条件很好时,也可以选用条形基础加防水板的做法。
注: 高层剪力墙结构,不一定必须选用整体式基础(如筏形基础或箱形基础)。当地基土条件好,持力层为密实的砂卵石、岩石等,又无软弱下卧层而且水位很低不需要考虑基础底板的防水问题时,可考虑选用条形基础。

5.2.5 框架一剪力墙结构
1 框剪结构的基础选型原则,可参照第5.2.3条和5.2.4条的有关要求。
2 高层框架一剪力墙结构,当地基承载力允许,地下室无防水要求时,也可选用柱下、墙下条形基础。
3 如框剪结构框架柱采用单独柱基,剪力墙采用条基,应考虑地震作用产生的墙底弯矩对基础的影响(此时墙底弯矩可乘以不大于0.8的折减系数)。在设计时,不应因考虑地震作用的影响而使抗震墙的基底面积增加过多。如果抗震墙的基底面积因考虑地震弯矩的影响而比无地震时增加过多,则在平时可能造成墙与框架柱之间的地基沉降不均匀(抗震墙沉降少而框架柱沉降多),引起结构裂缝或其他问题。因此,在设计计算时,应尽量提高地基土承载力,并折减地震弯矩,以尽量减小抗震墙的基底面积,使墙基与柱基的基底压力相差不过多,必要时,可酌量加大柱基础底面积。

5.2.6 当基础埋置深度大于3m时,如原设计无地下室,宜建议增设地下室。特别是当地基承载力较低、地基土压缩性较大时,如增设地下室确有困难,应考虑设置架空层,以减小基础上的土重。也可考虑采用桩基或地基处理方案。

5.2.7 如地基土质较差采用天然地基不能满足设计要求时,需综合考虑工程造价、工期长短、雨季冬季施工等等条件,考虑选用人工地基,包括桩基(预制桩,灌注桩) 及复合地基(如碎石振冲桩,CFG桩等) 及其他措施。

5.2.8 高层建筑应优先选用筏形基础。除非根据地下室的使用功能正好适合设计成箱形基础,否则一般情况不宜选用箱形基础。
注:在70年代及以前,我国高层建筑数量不多,已建成者的地下室层数大多仅有一层,地下室的用途大多为人防,需要有较多墙体,因此,将基础设计成箱基,与使用上并无矛盾,有与其相适应的外在条件。例如,70年代北京建成的一批高层住宅,本身为剪力墙结构,因此地下室自然有较多墙体,形成箱基。
8O年代以来,全国兴建了大批高层建筑,其中旅馆、写字楼、商业等类型公共建筑很多,它们大多是框架一剪力墙结构或框架一核心筒结构,其地下室需要有较大空间的停车库、空调机房等等,如设计成箱基,势必影响使用。
建筑物的高宽比,也已有了很大变化。80年代以前的高层建筑,高度常小于长度(宽度),近年的高层建筑,高宽比常为2~4,甚至更大。此种体型的建筑物,一般已不再需要用一个刚度较大的箱形基础来加强其总体刚度。

5.3 无筋扩展基础


5.3.1 无筋扩展基础的宽高比,是根据基础的抗拉和抗剪承载力确定的。因为所选材料的抗拉、抗剪强度都不高,所以宽高比的允许值比较小。一般情况下可根据规范的规定进行设计,但特殊情况下,例如基底反力过大或过小、承受偏心荷载等,可验算构件的受弯(抗拉)、受剪承载力来进行无筋扩展基础的设计。

5.3.2 无筋扩展基础的做法和构造:
1 素混凝土基础的厚度一般为300~4O0mm。混凝土强度不低于Cl5。
2 毛石混凝土基础可掺入基础体积2O%~3O%的未风化毛石,台阶厚度不宜小于300mm,宽度宜小于35Omm。
3 毛石基础每台阶不宜少于两层块石或三层毛石。
4 灰土基础应采用体积比为3:7的灰土。地下水位较高或有酸性介质作用时不得采用。
5 三合土基础的体积比(石灰:砂:骨料) 一般为l:2:4 或l:3:6 ,骨料可用矿渣或碎砖。灰土和三合土基础都是在基槽内分层夯打而成。
6 一般条形基础底面宽度不小于60Omm,独立基础底面不宜小于700mm×700mm。
7 根据施工的需要, 砖、毛石基础需要垫层,而混凝土、毛石混凝土、灰土和三合土基础无需垫层。
8 管沟穿过基础墙时,应注意管沟与首层墙上门洞的相对关系。
9 ±0.000以下的墙体如被管沟穿墙削弱较多,应考虑其对抗震的不利影响。
10 凡首层有门洞的位置均不能用挑砖承托沟盖板,可将沟盖板支承在墙体本身上面,或顺门洞宽度贴砌12O墙以托沟盖板, 见图5.3.2-1。
11 一般内隔墙基础做法,可参照图5.3.2-2。隔墙较厚且高度较高者另行考虑。

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5.2.3-2.jpg


5.4 扩展基础


5.4.1 扩展基础需进行下列计算:
1 根据地基承载力计算基底面积,可按式(5.4.1)计算。

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式中A——基础底面积(m²);
Fk——上部结构传至基础顶面的竖向力标准值(kN);
ƒa——修正后的地基承载力特征值(容许值)(kPa);
y——基础底面以上土的加权平均重度(kN/m³);
d——基础埋置深度(m)。

2 基础高度的确定:对于柱下独立柱基应验算柱与基础交接处以及基础变阶处的受冲切和受剪切承载力;对于墙下条形基础应验算受剪切承载力。
3 基础底板的配筋按抗弯计算确定。
4 当柱混凝土强度大于基础混凝土强度时,应验算柱与基础交接面处的局部受压承载力。

5.4.2 扩展基础的构造应符合下列要求:
1 单独柱基基底平面宜取为正方形。当为矩形平面时,其长短边的比不宜大于2。柱下联合基础基底平面宜取为矩形,当长短边的比大于2 时,应设计成带基础梁的基础。见图5.4.2一1(a)、(b)。

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2 扩展基础一般有锥形基础及阶梯形基础两种。锥形基础不需支模,施工简便,宜优先选用。锥形基础边缘的高度不宜小于200mm,顶面坡度不宜大于1:3(垂直:水平) ,尤其应注意矩形基础短边的坡度要满足要求。阶梯形基础一般不宜超过三阶,每阶高度宜为300~500mm。
3 条形基础底板厚度不宜小于200。当底板厚度小于等于250mm时,宜用等厚度;当底板厚度大于250mm时,宜用变厚度,且顶面坡度不宜大于1:3(垂直: 水平)。
4 基础下应设素混凝土垫层,其厚度可取100mm,混凝土强度等级可取C10,采用泵送浇注时可取C15。
5 基础混凝土强度等级不宜低于C25。
6 受力钢筋应优先采用HRB335及HRB400钢筋,最小配筋率不应小于0.15% ,钢筋间距一般取150-200mm,不应小于100mm,直径不宜小于10mm。分布钢筋直径不小于8mm,间距不大于300mm。
有垫层时钢筋保护层取40mm。
7 计算柱纵筋、剪力墙竖向钢筋锚入基础的长度la(有抗震要求时的锚固长度laE) 应符合现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB 50010的有关规定,见图5.4.2-2 。因钢筋在基础中的混凝土保护层厚度大于钢筋直径的3倍且配有箍筋,根据现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB 50010的有关规定其锚固长度可乘以修正系数0.8。
若基础高度可以满足锚固要求,竖向钢筋不需要再做弯折段。
在钢筋锚固范围内只需配置固定柱纵筋和剪力墙竖向钢筋的构造箍筋。

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8 当基础宽度大于等于2.5m时,钢筋在该宽度方向的长度可减少10%,并交错放置。
9 钢筋混凝土条形基础在T字与丁字交接处,钢筋只沿一个主要受力方向通长放置,如图5.4.2-3中①轴方向的钢筋,另一方向如②轴的钢筋可搭至槽宽的1/4。钢筋混凝土基础在拐角处,钢筋应沿两个方向通长放置,如图5.4.2-4。

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5.4.3 设计时需注意和考虑的问题:
1 当柱形状为圆形或正多边形时,计算基础配筋时可将柱子按等面积法,折合成正方形。
2 一般基础应对称布置,当荷载引起的偏心较大时,可设计成不对称的形状。单独柱基的柱形心应尽量与基础底面的形心重合。如必须有偏心时,也不宜太大,且必须考虑偏心产生的影响。
图5.4.3-1及图5.4.3-2中A所示的偏心基础,禁止使用。解决方法可如图5.4.3-3及图5.4.3-4所示。

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将柱A与相邻的柱B用基础梁相连,做成联合柱基。基础底面形状,可为矩形,也可为梯形,目的是使A 、B 两柱的合力重心与基础底面的形心尽量重合。也可将图5.4.3-3中的柱A向右侧移位,避开原有建筑物的基础,在基础之上作转换或上面各层楼板每层向外挑出,如图5.4.3-4所示。
3 当两柱之问的距离较近或基础底面积较大,以至不能设计成单独柱基时,可设计成双柱联合基础。两柱之间宜做基础梁如图5.4.3-1所示。
4 当单独柱基基础底面两个方向的边长比值大于2时,也宜按图5.4.3-1(a)所示做基础梁。
否则应增加验算柱与基础交界处基础截面的受剪承载力。
5 单独柱基的拉梁:
1 ) 拉梁的作用和计算方法:
①取拉梁所拉结的柱子中轴力较大者的1/10,作为拉梁轴心受拉的拉力,进行承载能力的计算。
按此法计算时,柱基础按偏心受压考虑。基础土质较好时,用此法较为节约,见图5.4.3-5。

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②以拉梁平衡柱底弯矩,柱基础按中心受压考虑。当相邻两跨跨度相等时,拉梁弯矩在中支座可取柱底弯矩的一半,在边支座则取柱底弯矩。拉梁正弯矩钢筋应全部拉通,负弯矩钢筋1/2 拉通。此时,拉梁的构造应满足抗震要求。
2 ) 如拉梁承托隔墙、楼梯或其他竖向荷载,则应将竖向荷载所产生的拉梁内力与上述计算所得内力组合计算。
3 ) 拉梁截面宽度可取L/35-L/20,高度可取L/20~L/12。如不考虑拉梁平衡柱底弯矩,配筋应上下相同,总量不少于4Φ14,箍筋不少于Φ6@200,拉梁截面可取下限(承托较重隔墙者除外)。
4 ) 凡框架层数不超过三层,基础埋置较浅,地基土主要受力层范围内不存在软弱土层、液化土层和很不均匀土层者,可以不设置基础拉梁。对于大型公共建筑,另行考虑。单层工业厂房一般都可以不设置基础拉梁。
6 对于条形基础,应考虑由于基础交叉重叠导致基底总面积不够的影响。

5.5 柱下条形基础


5.5.1 柱下条形基础的基础底板的设计同墙下条形扩展基础,详见第5.4 节的相关内容。

5.5.2 条形基础可根据具体情况,设计成单向条形基础、双向正交条形基础或双向斜交条形基础。见图5.5.2。

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5.5.3 柱下条形基础基础梁的截面一般由受剪承载力控制。受剪承载力验算截面应取柱边或垂直方向基础梁的梁边。
梁的高度根据梁底面反力的大小,可取柱距的1/8-1/4。

5.5.4 柱下条形基础需验算基础梁的受弯承载力和受剪承载力。
当柱混凝土强度大于基础梁时,应验算柱下基础梁顶面的局部受压承载力。

5.5.5 设计时需注意和考虑的问题:
1 基础梁的纵筋应采用HRB400、HRB335钢筋,并应优先选用大直径钢筋(如直径32、36的钢筋),以免钢筋根数太多,过于密集。基础梁的箍筋,如系受力控制,应采用HRB400、HRB335钢筋;
如为构造箍筋(例如梁的跨中部分),则宜采用HRB335或HPB300钢筋。
注:基础粱的荷载一般很大,与楼层粱的概念完全不同,其截面往往由剪压比控制,所以在设计时,必须验算梁的剪压比。基础的挖土深度, 常由地下室的高度(有多层地下室者,为地下室各层层高之和)及地梁高度来决定。如梁按楼层梁的常规做法,将基础梁设计成窄而高的截面,虽然粱的纵筋可以减少,但因此而增加挖土量(包括护坡工程量的增加及可能的降低地下水位费用的增加等等),可能综合起来反而不经济。因此,注意梁的高度不宜过大,如剪力不够可适当加大粱的宽度,这样可能更经济。如果梁的抗剪存在问题,也可采取水平加腋方法加以解决。
基础梁的剪力很大,常需配置较多剪力箍筋,所以箍筋宜采用HRB400、HRB335钢筋,以达到节约的目的。
3 基础梁不宜进行弯矩调幅。因为基础梁与普通梁的受力方向相反,减小调幅,可减少梁的上部纵向钢筋,利于混凝土浇注。而且可以将基础梁的部分下部纵向钢筋放在基础板内,以减少钢筋的排数和间距。
4 条形基础基础梁的配筋构造一般不需考虑抗震延性的要求,亦即:
1 ) 梁端箍筋不需按抗震要求加密,但需满足承载力的需要。箍筋在剪力大的端部间距可取150mm,梁的跨中部分可取为250mm;
2 ) 箍筋弯钩的角度可按90°,无需135°;
3 ) 梁的纵筋连接长度应按非抗震要求;
4 ) 纵筋的接头要求等也一律按非抗震要求;
注:基础粱的配筋构造一般不需考虑抗震延性要求的原因在于:条形基础与筏板基础的基础梁,其刚度在一般情况下皆远远大于其所支承的柱子。因此,在地震作用下,塑性铰均出现于柱根部,基础梁内不致出现塑性铰。所以,基础梁无需按延性要求进行构造配筋。但应注意,此种放宽的做法,不适用于单独柱基之间的拉梁。拉梁的截面相对较小,在发生地震时,可能受柱根弯矩的影响而在梁端出现塑性铰。因此拉梁应按延性要求进行配筋构造。
5 当地基受力层范围内无软弱土层、可液化土层和严重不均匀土层,基础梁高度不小于跨度的1/6或基础梁的线刚度大于柱子线刚度的3倍时,可按倒置的连续梁计算,基底反力可根据上部荷载、基础自重、基础上的土重以及基底面积来确定。此时应注意:
1 ) 基础梁两端, 在条件允许下宜有悬臂伸出,其长度可取第一跨跨长的1/4。
2 ) 基础梁两端边跨宜适当增加受力钢筋面积,一般幅度为10%~20%。
3 ) 对于双向交叉条形基础,交点上的柱荷载,应合理设置基础梁和基础底板,基底反力可按基底面积均匀分布,并按两个方向分别计算。
当上部结构荷载分布不均匀时,可通过合理设置基础梁和基础底板,使基底反力在单位面积上尽量均匀分布,从而基础梁可按倒置的连续梁计算。
6 当不满足第5款的要求时,宜按弹性地基梁计算。

5.6 筏形基础


5.6.1 筏形基础可采用具有反梁的交叉梁板结构,也可采用平板结构(有柱帽或无柱帽) 。两种形式筏形基础的比较见表5.6.1。

表5.6.1 梁板式和平板式筏形基础综合比较表

基础类型

材料消耗

造价

用工量

工期

基础本身高度

(厚度)

梁板式

较低

较长

稍大

平板式

较高

较短

稍小


如何在两种常用的筏板基础类型——梁板结构与平板结构中选用适宜的类型,需要结合地基条件、基础埋深、施工条件等综合考虑:
一般情况下,梁板结构的材料消耗较少,造价较低,但比平板结构稍费工,工期也会稍长一些。但梁板筏基的高度可能比平板筏基大,例如,8m柱网的地基梁高度可能为1.50~2.0m,而平板基础的厚度可能为1.O~1.5m,所以,如果地基挖土深度是由基础高度来决定,那么采用梁板结构将比平板结构多挖几十厘米至1米多的土,在比较两种方案的经济性时,挖土量包括护坡工程量的增加、可能的降低地下水位费用的增加、竖向构件长度的增加、建筑外防水材料的增加等等应综合加以考虑。
在工期方面,一般是梁板基础较长,平板基础较短。基础类型的选择很重要的一点是工人工资与材料价格的相对比较, 在发达国家及香港地区, 工人工资较高, 他们一般采用平板筏基,我们则一般优先选用梁板式筏基。

5.6.2 筏形基础需进行下列计算:
1 对于梁板式筏形基础:
1) 验算双向板的受冲切承载力、单向板的受剪切承载力以确定基础底板的厚度。
在确定基础底板厚度时,通常可根据以往工程经验,先假定一个厚度,然后根据此厚度计算其受冲切承载力或受剪切承载力,当能满足规范要求并稍有余量时,即可确定此厚度为基础底板设计厚度,并按此厚度计算底板抗弯所需的钢筋数量。
有一种说法,认为高层建筑的基础底板厚度,可按每层若干厘米(例如每层5cm)来确定。这种说法是不科学的,也是不确切的。因为基础底板厚度,常取决于其受冲切承载力,而冲切力除了与建筑物层数有关外,与建筑物柱网区格的大小也有关。例如,同样3O层的建筑物,8m柱网(开间)与9m柱网所需的底板厚度就不应该相同,4m柱网与8m柱网所需的底板厚度就完全不同。因此,单纯以层数来确定底板厚度是不可取的。
筏板基础底板的厚度,过去我们皆由板的抗冲切强度决定,数十年来从未发生任何问题。
国外规范对于各种构件,何种应当验算剪切、何种应当验算冲切,有明确规定。例如,美国与新西兰规范规定:单向受力构件例如梁(但深梁除外),验算剪切强度;双向受力构件例如双向板,验算冲切强度。而且对于验算剪切强度,规定其验算截面是横跨整个构件截面,而不是在构件中间截取一段来验算。因此,筏板基础的双向底板,仅验算其抗冲切强度即可。
2) 计算基础板的弯矩,配置板受弯钢筋。
3) 验算基础梁的受剪切承载力来确定基础梁的截面,并配置梁箍筋。
4) 计算基础梁的弯矩,配置梁受弯钢筋。根据条件可采用倒楼盖法或弹性地基梁法计算。
5) 对梁板式筏形基础中的基础梁和板,以及平板式筏基中的板,计算弯矩和剪力时,可采用净跨。
6) 梁板式筏形基础底板可按塑性理论计算。
2 对于平板式筏形基础:
1) 验算柱底、柱帽底面的受冲切、受剪切承载力来确定基础板的厚度和柱帽的尺寸。对于含墙的结构,还需验算墙边、墙筒周边的受冲切承载力,以及一些情况下的整体受剪切承载力。
2) 计算基础板的弯矩,配置板受弯钢筋。根据条件可分别采用倒楼盖法或弹性地基梁(板)法计算。基础板应分为柱上板带和跨中板带分别配筋。
3 当柱、墙混凝土强度大于基础梁、板时,应验算柱、墙与基础交接面处的局部受压承载力。

5.6.3 筏形基础的构造应符合下列要求:
1 筏板基础混凝土强度等级不应低于C25。梁板式筏形基础底板厚度不宜小于250mm,平板式筏形基础底板厚度不宜小于300mm。
筏板基础混凝土强度等级不宜取得太高,最好不要超过C40,对于一般高层建筑,C30已足够。混凝土强度过高,水泥用量也将相应增加,在混凝土凝固过程中的收缩量及水化热等也会增大。如果养护不及时又不能维持一定天数,对于大面积基础,很容易出现裂缝。
2 在确定基础梁的截面时,应注意:
1) 基础梁多数情况下宜设计成比较宽的梁,以尽量减小梁高,从而减少基槽开挖深度和梁间材料的回填量。
2) 不必要因柱截面较大而加大基础梁的宽度(使其大于柱宽),造成浪费。
3) 如果不能满足受剪承载力的要求,不必在整个跨度加大梁截面,而仅在支座剪力最大部位加腋即可。
4) 加腋的方式有两种:竖向加腋,即在支座处将梁的高度加大;水平加腋,即在支座处将梁的宽度加大。一般情况下对于基础梁采用水平加腋的方式更合理。
3 筏形基础宜在纵、横方向每隔30~40m留一道后浇带,宽800mm至1000mm左右。后浇带位置宜在柱距中部1/3 范围内。后浇带处梁、板的钢筋可不断开。后浇混凝土宜待筏板基础混凝土浇筑后不少于两个月,再行浇筑,后浇混凝土的强度等级应提高一级,并应采用不收缩混凝土。当采用刚性防水时,宜在后浇带筏板下附加防水卷材或在筏板中设置金属止水带。
图5.6.3-1中的“加强层混凝土”的做法,只适用于施工过程中需要提前停止降水时,其所配钢筋及混凝土厚度h,应按地下水产生的浮力计算而得。

5.6.3-1.jpg


4 不论筏板的板厚为多少,一般不需在板厚的中面增设水平构造钢筋。板的上下钢筋之间的支撑定位等做法,不需在施工图中详细画出。具体定位做法,应由施工单位提出,并保证在施工浇注混凝土时,钢筋位置准确、不位移。
注:有些资料中提到,当基础板厚度大于2m时,须在板厚度中间部位加一层水平双向钢筋,而且规定的钢筋直径较大,从各方面看这是不必要的。
境外某地下铁道车站,其上有30层大楼,底板厚度5.5m(跨度约11m),施工详图中板的中间未加任何钢筋。
南京新街口百货公司大楼高62层,基础底板厚3m,板中面未加任何钢筋。上海金茂大厦,筏板基础厚4m,板中面也未设任何钢筋,仅在板面另加Φ8@l50双向钢筋。
由以上实例可以看出,在构造上,不设置这种钢筋完全没有问题。
有一种意见认为,如果板的厚度较大,施工时需要将底板分成两层浇捣,就需要设置中面钢筋,这种看法有问题。首先,在设计出图时并不一定有根据,施工单位要分两层施工;其次,即使分两层施工,在下层的表面设置较粗钢筋,对防止或减少混凝土收缩裂缝,并无多大作用。国外有些资料认为,粗钢筋对减少裂缝反而不利。
因此,不论基础底板厚度如何,一般不需在板厚的中面设置水平钢筋。
至于底板上下两层钢筋如何定位固定,应由施工单位根据其具体情况确定。设计单位在这方面没有必要提出钢筋支撑方案,不应在施工图中画出。
5 筏基底板的钢筋间距不应太小,一般为200~40Omm,且不宜小于15Omm。受力钢筋直径不宜小于12mm。
6 基础梁、板,应优先采用HRB400或HRB335钢筋(包括梁的箍筋)。基础梁箍筋直径不宜小于10mm,箍筋间距不宜小于150mm。
7 当等跨时基础板支座短筋伸至Lo/4(Lo为净跨)为止, 不应额外加长,详见图5.6.3-2。当底板为不等跨时,应按弯矩确定钢筋长度。

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8 基础梁、板的下部钢筋应有1/4-1/3贯通全跨。
9 基础梁、板钢筋的接头位置,应选择在内力较小的部位,宜采用机械连接或搭接。不应采用现场电弧焊焊接接头。
10 《混凝土结构设计规范》中规定,当梁的腹板高度hw≥450mm时,在梁的两个侧面应沿高度配置纵向构造钢筋,每侧纵向构造钢筋的截面面积不应小于腹板截面面积bhw的0.1%。此规定适用于常规的结构构件,对于截面面积很大的基础梁是不适用的。基础梁两侧构造钢筋的直径,可取12~16mm,间距可取200~300mm左右,并沿梁腹板高度均匀配置。在基础底板高度范围内不需配置。
11 基础梁并无延性要求,其纵筋伸人支座锚固长度,箍筋间距、弯钩等等皆应按照非抗震构件
的构造要求进行设计。这样做的道理已在5.5.5.4中详述。
基础底板上回填材料顶面宜设置厚度100mm的钢筋混凝土叠合层,以利于建筑做法的选择(直接选用楼面做法)和减小外墙挡土的高度,详见图5.6.3-3。

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5.6.4 设计时需注意和考虑的问题:
1 当地下水位较高,防水要求严格时,可在基础底板上面设置架空层。如为带反梁的筏基,应在基础板上皮处梁内留排水洞,其尺寸一般为150mm×150mm。
2 基础外墙与底板交接构造见图5.6.4-1。应注意外墙底部外纵筋与底板边支座钢筋要满足弯矩平衡的要求,并满足搭接长度的要求。

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3 基础底板是否外挑,可按以下原则确定:

1)当地基土质好,基底面积即使不外挑,也能满足承载力及沉降的要求,且有柔性防水层时,底板不宜外挑。

2)其他条件同第1款,但无柔性防水层时,底板可选择按构造外挑或不外挑,如外挑长度可取0.5~1.0m。

3)当地基土质较差,承载力或沉降不能满足设计要求时,可根据计算结果,将底板向外挑出。挑出长度大于1.5~2.0m时,对于有梁筏基,应将梁一同挑出。对于无梁筏基,宜在柱底设置平托板。外挑板构造见图5.6.4-2。

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4 当地下水位标高高于基础底面标高时,基础底板所承受的地基反力,与水位标高低于基础底面时并无不同,其平均反力皆为P=W/AW为上部建筑(包括地下室及基础自重),的总重,A为基底面积。此概念也适用于箱基。

5 当上部结构荷载较均匀,地基受力层范围内无软弱土层、可液化土层或严重不均匀土层时,筏基可按倒楼盖方法计算(此时,有梁筏板基础的梁线刚度宜不小于柱线刚度的3倍或梁高不小于跨度的1/6,当为无梁筏板时,可取板的折算刚度。)基底反力可取平均反力,边跨跨中弯矩及第一内支座的弯矩值宜乘以1.2的系数,其余内力均不需要再乘大于1的系数。

倒楼盖方法计算筏基时,如柱荷载(F1-F5如图)相差不超过20%时,可近似按均布反力P计算见图5.6.4-3(a)。当个各柱荷载相差较大,见图5.6.4-3(b),其中F3,F4较小,可分段按P1,P2计算。


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6 高层建筑的基础构件,包括筏板、基础梁,当地具有在混凝土中掺粉煤灰的成熟经验时,应考虑粉煤灰对混凝土后期强度的提高作用,采用混凝土的后期强度,不采用常规的28d龄期,可以用60~90d龄期。

注:高层建筑的基础构件,如基础梁、板、或厚板基础,体积常很大。由于其受力较大,有时必须采用强度较高的混凝土,如C40(但C45及以上的强度,一般不宜采用)。当混凝土体积大,强度高时,混凝土硬化过程中产生的水化热,以及干缩造成的不利影响,常易导致基础构件开裂。

除了在施工过程中采取一系列措施以减少上述不利影响外,在设计上可以规定按60d或90d的混凝土强度,这样在同一混凝土最终强度的条件下,能够减少水泥用量,可使水化热减少,并减少收缩量。

国外对于基础的混凝土强度,不按28d而按60~90d,且已使用多年,因为高层建筑的基础要达到满荷,是数倍于60~90d之后,因此,安全上是没有问题的,而且还有上述的优点。美国一栋高层建筑,在计算风荷下的位移时,采用了180d龄期的混凝土弹性模量。台湾最近建设的“台北国际金融中心”即台北101,主体结构高90层,厚板筏基厚度30~4.7m,采用90d的混凝土强度。

我国的《粉煤灰在混凝土和砂浆中应用技术规程》JGJ 28中也有规定,凡掺用粉煤灰的混凝土基础,可以采用其60d强度。

因此,在设计筏基或箱基(包括桩基承台) 时,在施工图上宜说明,可以采用混凝土60d或90d的后期强度。

7 地下室施工完成后,应及时进行基坑回填工作。


5.7 高层建筑与裙房之间不设沉降缝的措施


5.7.1 高层建筑的高层部分与多层裙房之间,根据地基及上部结构的条件,可以不设置沉降缝。如高低层之间不设沉降缝,应采取措施减少高层建筑的沉降,同时使裙房的沉降量不致过小,从而使两者之间的沉降差尽量减少。

5.7.2 减少高层部分沉降的措施大致有:
1 采用压缩模量较高的第四纪中密以上的砂类土或砂卵石为基础持力层,其厚度宜不小于4m,并较均匀且无软弱下卧层;
2 适当扩大基础底面积,以减少基底单位面积上的压力;
3 如建筑物层数较多(例如30层以上)或基础持力层为压缩模量较小、变形较大的土层时,可以采取高层部分做人工地基的做法,以减少高层部分的沉降量。
高层部分的人工地基,可以采用桩基,也可以采用加固地基方法,以减少其沉降量。采用复合地基,应具备合适的条件,并有必要的试验数据。
凡采用复合地基的建筑,应进行沉降观测。
采用人工地基的方式应做好经济比较,以免造价过高。

5.7.3 使裙房沉降量不致过小的措施有:
1 裙房的柱基础应尽可能减少基底面积,优先选用单独柱基或条形基础,不宜采用满堂筏板式基础。有防水要求时可采用单独柱基或条形基础另加防水板的方法。此时防水板下应铺设一定厚度的易压缩材料,其构造可参见第5.2.3条。
2 尽量提高裙房地基承载力的设计取值。
如果勘探报告上所提地基土的承载力有一个变动幅度,如180~kPa  则宜取其上限。土的承载力应进行深宽修正,修正时d 应取较大值以提高其承载力。地基设计计算时,应注意尽量使裙房部分的基底压应力加大,以尽量减少差异沉降。
3 裙房基础的埋置深度可以小于高层部份的基础埋置深度,以使裙房基础持力层土的压缩性高于高层基础持力层土的压缩性。
注:当前一般高层建筑的地下室层数,有愈来愈多的趋势,四层地下室已不罕见。而高层建筑的裙房,地面以上层数,往往不超过4 层。这样,裙房部分的建筑物重量往往小于其挖除土的重量。所以,该部分建筑的沉降量,常仅为地基土的回弹再压缩量。对于第四纪中密以上的土,此数量仅为10~20mm左右。而高层部分的沉降量,如果层数较多或地基土质不是很好,常大大超过此值。如不很好处理,两部分之间的沉降差将可能超过规定。所以在设计时,除了设法减少高层部分的沉降外,还应设法使裙房部分的沉降量不致过少。因为减少高层部分的沉降的各种方法,如打桩、加固地基土等等,常常造价高、工期长,而设法增加基底面积的方法如筏板四周向外多挑等,对于较高的高层建筑常不易奏效。所以,设法使裙房部分的沉降量不致太少,是一个很重要的减少高低层之间的沉降差的方法。过去有的设计,将裙房做成筏板基础,既增加了造价,又会使高低层之间的沉降差过大。因此,我们可以在裙房部分尽量选用单独柱基或条形基础,以减少该部分的基底面积,从而可以减少高低层之间的沉降差。选用单独柱基或条形基础之后,还须没法尽量采用较高的地基土承载力,以减少其基底面积。

5.7.4 高层与裙房之间不设置沉降缝,则应设置沉降后浇带。沉降后浇带一般设于高层与裙房交界处的裙房一侧。后浇带的浇注时间一般应在高层主体结构完工且沉降趋向稳定以后,但如有沉降观测,根据观测结果证明高层建筑的沉降在主体结构全部完工之前已趋向稳定,也可适当提前。
后浇带做法一:见图5.7.4-1 ,设置在梁(板) 的跨中1/3 范围内,带宽800~1000mm左右,带内钢筋可以连通,混凝土后浇。后浇混凝土应采用不收缩混凝土,且强度应提高一级。
此后浇带应自基础开始,直至裙房屋顶,每层皆留。如果因某种原因,后浇带不能留在梁的跨中部位,则应注意留缝后对于梁的抗剪承载力的影响,必要时可在梁内该部位增设型钢以加强抗剪承载力。
在施工图中须注明:施工单位应将后浇带两侧的构件妥善支撑,并应注意由于留后浇带可能引起各部分结构的承载力问题与稳定问题,图5.7.4-2 说明由于设置后浇带使裙房挡土墙的侧压力不能传递至高层主楼,可能导致施工时裙房部分倾覆、发生事故。

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后浇带做法二:见图5.7.4-3 ,除后浇带所留部位及增设型钢等与做法一不同外,其余如浇筑时间,浇筑混凝土强度要求等等,皆同做法一。此种做法可以减少支撑,对于安装机器设备及装修进度等方面的影响较小。柱中伸出的型钢宜保留,不要拆除。


采用此法应注意构件两端留缝对于构件抗剪承载力的影响, 必要时采取补强措施。
做法一中的各项施工注意事项,也适用于本做法。

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5.7.5 由于高层建筑施工周期较长,因此,后浇带存在的时间也较长。在此期间,施工垃圾掉入带内在所难免,可与施工单位研究清理垃圾的方法,尤其对于基础梁,图5.7.5为基础梁后浇带的一种做法。

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5.7.6 当基础持力层土质较好(例如为第四纪中密以上的砂类土) ,且该受力层较厚时,如设计人确有依据,也可不再验算高低层之间的沉降差。但高层与裙房之间仍宜设置沉降后浇带,同时,裙房与高层相连接的梁、板应加强构造,如梁的配筋上下等量、箍筋加密、增加腰筋等。
当基础持力层土质较差,或虽土质较好但厚度较薄时,应考虑高、低层之间的沉降差对于结构的影响,并进行验算。
根据我国北方地区的高层建筑的沉降计算结果,砂类土在施工期间并不能基本完成其最终沉降量,在预估主体结构施工期间及使用期间的沉降量时,应注意此点。
裙房与高层相连的梁,其端部做法一般有两种:当估计高层与裙房之间的沉降不致过大时,可采用两端皆为刚接的做法,此法适用于地基土质较好的条件;当估计沉降差较大时,可采用一端刚接、一端铰接的做法,此法适用于地基土质条件不很好的情况。

5.7.7 高层建筑与裙房的基础埋置深度相同或差别较小时,为加强高层建筑的侧向约束,不宜在高低层之间设置沉降缝,见图5.7.7。

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5.7.8 当高层建筑与其裙房之间设置沉降缝时,高层建筑的基础埋深宜大于裙房的基础埋深不少于2m,见图5.7.8。

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5.7.9 当裙房的基础埋深大于高层建筑的基础埋深且基础间距离较近时,基坑开挖过程中施工单位应根据土质情况合理考虑护坡方案,设计中高层建筑与裙房相邻处应采用桩基或加固地基等方式,保证高层建筑的基底安全,见图5.7.9。

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5.8 地下室结构设计


5.8.1 建筑物是否设置地下室以及地下室的层数由建筑物的使用要求确定。

5.8.2 建筑物计算总高度H的确定
建筑物计算总高度H的取值,应视地下室(或基础) 的嵌固程度和埋置深度,以及上部结构与地下结构的总侧向刚度的比值等因素而确定。
我们在考虑建筑物受侧力作用时,常将建筑物假设为一根竖向悬臂梁,其下端为固定端,悬臂梁的竖向跨度,即为计算抗震、抗风时建筑物总高度H。
对于无地下室的砌体结构算至室外地面以下500mm,有管沟的算至管沟底。
无地下室的其他建筑物,其总高度日一般可算至基础顶面,但对于持力层较深、基础有一定的埋置深度的情况,应合理考虑回填土对于结构的约束作用。
注: 汶川地震中,大量框架结构底层柱出现塑性铰,未能实现强柱弱梁的目标。经实际震害调查发现:对于持力层较深、基础有一定的埋置深度、地面附近设有拉粱的框架结构,首层柱脚的破坏均在刚性地面以上,即使回填土发生下陷导致地面变形,也基本没有观察到地表以下、基础顶面以上区段框架柱的破坏情况。
经实例对比,当计算高度取在首层地面(即嵌固在首层地面) 时,因首层刚度增大,首层柱的配筋增大。如果忽略了此情况,会导致首层柱存在不安全因素。建议对此情况增加嵌固于首层地面的模型进行整体结构的设计计算与配筋。
对于有地下室的建筑,其总高度日算至什么标高,应视其上下刚度变化的程度及基础埋置情况而定。
影响结构侧向位移的主要因素,是其竖向构件(墙、柱) 的刚度。水平构件(梁、板) 的刚度大小,尤其楼板的刚度大小,对于结构的侧向位移,影响较小。有人认为,如果在±0.000处的楼板适当加厚(例如不小于180mm),增配钢筋,则上部结构可以考虑嵌固在±0.000处。这个概念是不对的。
第一种情况见图5.8.2-1,G1A1代表上部结构的总侧移刚度,G2A2代表地下结构的总侧移刚度。
如果G2A2比G1A1大许多,例如G2A2≥2G1A1则可近似地认为上部结构嵌固于±0.000处 结构在抗震验算时的计算高度何为±0.000以上主体结构之高度。对于框架结构、框剪结构, 如地下室有较多钢筋混凝土墙(如地下室外墙) ,则±0.000以下的总侧移刚度比±0.000以上大许多,可以将±0.000处视作嵌固端。

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第二种情况,如上部结构为剪力墙结构,其地下部分的墙体数量一般与上部相等,但厚度可能增大。例如上部为高层住宅时,外墙厚度可能为200~250mm,地下室外墙厚度可能增到300~500mm;内墙厚度也可能相应有所增加。但地下部分的总刚度G2A2比地上部分的G1A1,增大不很多,可能达不到所需倍数( 因墙厚增加,对GA值影响不是很大) ,因此,在这种情况下,假设嵌固在±0.000处,误差就会较大。
总之,建筑物的实际情况较复杂,并非若干条文所能概括,我们可根据本条所提的原则,按实际情况综合考虑,以确定建筑物总高度H的取值。
以下举例子予以说明:
1 上部结构为框架或框剪结构,有一层地下室为箱基,此时日可算至±0.000处(地下室顶板),如图5.8.2-2(a)。
2 上部为框剪结构,有两层地下室, 地下二层地下室刚度较大。如上部结构剪力墙与地下室外墙之间的距离不超过规定,且地下一层地下室外墙为钢筋混凝土墙,则H可算至± 0.000处。
如上部为框架结构,当地下室平面为矩形(或接近矩形),长宽比不大于3,地下室外墙为钢筋混凝土墙,H也可算至±0.000处。见图5.8.2-2(b)。

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3 上部为框架或框剪结构,有一层地下室,采用筏板基础,如能满足本条第2款的有关要求,则可按图5.8.2—2 (c) 中的H计算, 否则应按基础底板上皮起算的总高度H’计算。
4 上部为剪力墙结构,有一层地下室, H可算至基础底板上皮。如有两层地下室,H可算至地下二层顶板之上皮。不论何种情况,室外地坪至±0.000处的距离,皆应小于第一层地下室的层高H的1/3,否则H 的取值,应向下增加一层的高度。

5.8.3 当地下室中某些(或全部) 墙体,只在地下室底层或底下局部几层有,未延伸到顶时,该墙体应视作地基梁,按深受弯构件验算其承载力,并对其支座及墙上开洞情况进行合理分析、核算。
注: 箱基墙体的错误布置
对于箱基墙你的布置与验算,有时有一些误解,现举一实例说明:某工程柱网布置如图5.8.3-1,上部结构为四层框架,有一层地下室。上部结构为单跨145m框架,室内没有柱子,至地下室则设置了纵横钢筋混凝土墙,厚20cm,如图5.8.3-2所示。设计时,将地下室按箱基考虑。
这种假设是错误的,因为B、C轴内墙处并未设柱,所以箱基在该处并无支点(箱基受力为自下而上方向),②~⑥轴的内墙跨度为145m,如此大跨的地粱,厚度仅20cm,跨中又有一个大洞(地下室走道),很显然是有问题的。
此做法存在安全问题,应避免。正确的做法应在外墙四周设置条形地基梁,做成条形基础。

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5.8.4 地下室外墙与基础底板交界处不需要设置基础梁,见图5.8.4 。因地下室外墙的刚度一般较大基础梁与其刚度相比往往差很多,因此设置基础梁没有必要。


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5.8.5 建筑物的地下室是否按防水要求进行设计,以及防水水位高度的确定可参考下列原则(本条指的是地下室外包建筑防水做法,与抗浮设计无关) :
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巨大损失者,应按该地区1971~1973年最高水位进行防水设计(水位高度包括上层滞水)。
注: 我国北方很多内陆地区,地下水位很低,由勘察报告提供的水位往往在地下几十米以下,这时如有成熟经验可采用外墙做防水的方式,防止雨水、管道渗漏等表层水即可,基础底面可不必做防水板和建筑防水做法,只采用建筑做法进行防潮处理即可。
2 凡地下室内为一般人防或仓库等,万一进水不致有重大影响者,其地下水位标高可取1971~1973年最高水位与最近3~5年的最高水位的平均值进行防水设计(水位高度包括上层滞水)。
3 验算地下室外墙承载力时,如勘察报告已提供地下水外墙水压分布时,应按勘察报告计算,如勘察报告未提供上述资料,可取历史最高水位与最近3~5年的最高水位的平均值(水位高度包括上层滞水),水压力取静水压力并按直线分布计算。地下水位以下土的重度取浮重度。
4 当采用独立柱基或条形基础加防水板的做法时,应验算防水板的承载力,设防水位可取抗浮水位,如勘察报告未提供抗浮水位时,可取验算外墙承载力时的水位。
5 抗浮设计详第7章。

5.8.6 钢筋混凝土地下室采用防水混凝土时,防水混凝土的抗渗等级见表5.8.6

表5.8.6 防水混凝土设计抗渗等级

工程埋置深度H(m)

设计抗渗等级

工程埋置深度H(m)

设计抗渗等级

H<10

P6

20≤H<30

P10

10≤H

P8

H>30

P12


5.8.7 当地下室外墙外侧有防水保护层时,钢筋保护层厚度可取25mm;当地下结构构件外侧无防水保护层时,钢筋保护层厚度不宜小于40mm;当钢筋保护层厚度较大时,应采取防裂措施。

5.8.8 基础长度超过40m时,底板、墙及顶板应预留贯通的后浇带。后浇带间距一般为30~40m,宽800~1000mm,位置最好在柱距中部1/3范围内,带内钢筋贯通,带内后浇混凝土应在其两侧混凝土浇注完毕后至少二个月再行浇注,其强度等级应提高一级,并应采用不收缩混凝土。若为沉降后浇带,浇筑时间根据施工情况及沉降观测数据确定。
后浇带底板做法详见图5.6.3-1,外墙外侧可采用附加防水层做法(卷材或涂料) ,见图5.8.8。

5.8.9 窗井隔墙及底板的计算
当地下室设置窗井时,如窗井较长,应在窗井内部设置分隔墙以减少窗井外墙的无支承长度。窗井分隔墙宜与地下室内墙连续拉通成整体,见图5.8.9。
如窗井底板与基础底板齐平时,窗井底板不应视作从基础底板伸出的悬挑板,而应视作支承在地下室外墙与窗井外墙上的单向板,窗井隔墙则为从地下室内墙伸出的悬挑梁。此时应验算悬挑墙截面,使V≤0.2ƒcbho。(V一窗井墙根部的剪力;b一墙厚; ho一墙的有效高度)。

5.8.8.jpg

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5.8.10 地下室结构的抗震等级
当地下室顶板作为上部结构的嵌固部位时,地下一层的抗震等级应与上部结构相同,地下一层以下抗震构造措施的抗震等级可逐层降低一级,但不应低于四级。地下室中无上部结构的部分,可根据具体情况采用三级或更低等级。
无上部结构的纯地下室结构,如地下车库等,抗震等级根据建筑物的抗震设防分类和设防烈度定出: 丙类地下室结构6 、7 度时不应低于四级,8 、9 度时不宜低于三级;乙类地下室结构6 、7 度时不宜低于三级,8 、9 度时不宜低于二级。
注: 当前一般高层建筑的地下室层数较多,四层、五层地下室已不罕见。一些程序在进行整体计算时,对于抗震等级统一取值,不能区分地下和地上部分,这样对于地下室的抗震等级来说取太高了,造成很大的浪费。应注意检查整体计算模型。

5.8.11 地下室结构的挡土墙计算
计算地下室外墙的土压力时,当地下室施工采用大开挖方式,无护坡或连续墙支护时,地下室承受的土压力宜取静止土压力,静止土压力系数ko,对正常固结土可取1—sinφ(φ一土的内摩擦角),一般情况下可取0.5。
当地下室施工采用护坡桩或连续墙支护时,地下室外墙的土压力计算中,可以考虑基坑支护与地下室外墙的共同作用,可按静止土压力乘以折减系数0.66近似计算,(0.5×0.66=0.33)。
配筋计算时外墙的侧向压力分项系数可取为1.3。
计算地下室外墙的侧向压力,如土压力、水压力时,如其压头高度已确定,不应再乘以放大系数。
计算地下室外墙时,一般室外活载可取 5kN/m²(包括可能停放消防车的室外地面)。有特殊较重荷载时,按实际情况确定。

5.8.12 竖向构件纵筋在基础中的锚固长度
柱纵筋、剪力墙竖向钢筋锚人基础的长度,根据有无抗震要求区分。无抗震设防要求时,因钢筋在基础中的混凝土保护层厚度大于钢筋直径的3倍且配有箍筋,根据《混凝土结构设计规范》GB 50010的有关规定其锚固长度1a可乘以修正系数0.8。依据《混凝土结构设计规范》GB 50010, 在钢筋锚固范围内只需配置固定柱纵筋的构造箍筋。有抗震设防要求时,若建筑物无地下室或只有一层地下室,则柱纵筋、剪力墙竖向钢筋锚人基础的长度应按抗震锚固长度laE;若建筑物地下窒层数≥两层,则柱纵筋、剪力墙竖向钢筋锚人基础的长度按非抗震要求la,也乘以修正系数0.8。

5.8.13 地下水位以下的土重度,可近似取11kN/m³。

5.8.14 有抗震设防要求的建筑物,地下室外墙的防水护墙不应采用100mm厚的聚苯。其原因是聚苯变形大,减弱了土体对建筑物的约束。一些建筑专业图集里常有100mm厚聚苯护墙的做法,应注意提醒纠正,可采用实心砖护墙或6mm左右的聚乙烯泡沫塑料片材。

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6.1 桩基设计一般规定


6.1.1 下列情况宜采用桩基:
1 竖向荷载大的高层建筑或高耸构筑物,对限制倾斜和地基变形有特殊要求时;
2 当建筑物荷载较大,地表土质软弱,地下水位高,采用天然地基沉降量过大,或建筑物较为重要,不允许有过大沉降时;
3 建筑物内外有大面积堆载,使软弱地基产生过量的变形和不均匀沉降,对本建筑物或相邻建筑物将造成危害时;
4 地表软弱土层较厚不宜作基础持力层或局部有暗浜、深坑、古河道等;
5山区、坡地为防止覆土层厚薄不一,可能引起不均匀沉降或滑坡时;
6地震区场地上部有可液化土层,需用桩穿过液化层,将荷载传递到下部非液化土层时;
7对地基沉降与沉降速率有严格要求的精密设备基础;或在使用中对允许振幅需控制,必须提高基础自振频率的动力设备基础及基底压力大于地基土在振动作用下的承载力时;
8 预计不远的将来须在旁边或附近进行深挖,可能对建筑物造成不利时;
9 活荷载所占比例大于静荷载,且不能有计划、有目的、分期加荷促使软弱地基缓慢固结时;
10 经比较采用桩基较其他地基处理方法经济时。

6.1.2 根据建筑规模、功能特征、对差异变形的适应性、场地地基和建筑物体形的复杂性以及由于桩基问题可能造成建筑破坏或影响正常使用程度,将桩基设计分为表6.1.2所列的三个设计等级。桩基设计时,应根据表6.1.2 确定设计等级。

表6.1.2 建筑桩基设计等级

设计等级

建筑类型

甲级

1 重要的建筑。

2 30层以上或高度超过100m的高层建筑。

3 体型复杂且层数相差悬殊的高低层连体建筑。

4 20层以上框架一核心筒结构及其他差异沉降有特殊要求的建筑。

5 场地和地基条件复杂的7层以上的一般建筑及坡地、岸边建筑。

6 对相邻既有工程影响较大的建筑。

乙级

除甲级、丙级以外的建筑

丙级

场地和地基条件简单、荷载分布均匀的7层及7层以下的一般建筑


6.1.3 桩基应根据设计等级分别进行承载力和稳定性验算:
1 桩基应分别进行竖向承载力计算和水平承载力计算;
2 应对桩身、承台和连系梁的结构承载力进行计算;对于桩侧土不排水抗剪强度小于10kPa且长径比大于50的桩,应进行桩身压屈验算;对于混凝土预制桩,应按吊装、运输和锤击作用等进行施工阶段的桩身承载力验算;对于钢管桩,应进行局部压屈验算;
3 当桩端平面以下存在软弱下卧层时,应进行软弱下卧层承载力验算;
4 对位于坡地、岸边的桩基,应进行整体稳定性验算;
5 对于抗浮、抗拔桩基,应进行基桩和群桩的抗拔承载力计算(详见第7章);
6 对于抗震设防区的桩基,应进行抗震承载力验算。

6.1.4 下列建筑桩基应进行沉降计算:
1 设计等级为甲级的非嵌岩桩和非深厚坚硬持力层的建筑桩基;
2 设计等级为乙级的体形复杂、荷载分布显著不均匀或桩端平面以下存在软弱土层的建筑桩基;
3 软土地基多层建筑减沉复合疏桩基础。
注:1 对614条规定需作沉降计算的建筑桩基,在施工过程及使用期间,应进行沉降观测,直至沉降稳定。沉降稳定的标准,可按100天内所有观测点的累计沉降量均不超过1m m,也可采用半年累计沉降量不超过2mm。
2 嵌岩桩、设计等级为丙级的建筑物桩基、对沉降无特殊要求的条形基础下不超过两排桩的桩基(桩端下为密实土层)  可不进行沉降验算。
3 当有可靠地区经验时,对地质条件不复杂、荷载均匀、对沉降无特殊要求的端承型桩基也可不进行沉降验算。

6.1.5 对水平荷载较大(包括长期水平荷载、高烈度区水平地震作用和风荷载等),或对水平位移有严格限制的建筑桩基,应计算其水平位移。

6.1.6 应根据桩基所处的环境类别和相应的裂缝控制等级,验算桩的抗裂和裂缝宽度。

6.1.7 桩基设计所采用的作用效应组合与相应的抗力应符合下列规定:
1 确定桩数和布桩时,应采用传至承台底面的荷载效应标准组合;相应的抗力应采用基桩或复合基桩承载力特征值。
2 计算荷载作用下的桩基沉降和水平位移时,应采用荷载效应准永久组合;计算水平地震作用、风载作用下的桩基水平位移时,应采用水平地震作用、风载效应标准组合。
3 验算坡地、岸边建筑桩基的整体稳定性时,应采用荷载效应标准组合;抗震设防区,应采用地震作用效应和荷载效应的标准组合。
4 在计算桩身结构和承台结构承载力、确定截面尺寸和配筋时,应采用传至承台顶面的荷载效应基本组合。当进行裂缝控制验算时,应分别采用荷载效应标准组合和荷载效应准永久组合。

6.1.8 对于主裙楼连体建筑作变刚度调平设计来减小差异沉降和承台内力的,当高层主体采用桩基时,裙房(含纯地下室) 的地基刚度宜相对弱化,可采用天然地基、复合地基、疏桩或短桩基础。对按变刚度调平设计的桩基,宜进行上部结构——承台——桩——土共同工作分析。

6.1.9 桩基结构的耐久性应根据设计使用年限、现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB 50010的环境类别规定以及水、土对钢、混凝土腐蚀性的评价进行设计。

6.1.10 二类和三类环境中,设计使用年限为50年的桩基结构混凝土耐久性应符合现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB 50010的规定。

6.1.11 桩身裂缝控制等级及最大裂缝宽度应根据环境类别和水、介质腐蚀性等级按现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB 50010 的规定选用。

6.2 桩型选择和基桩布置


6.2.1 应根据桩型的适用条件选择桩型。桩型的选择应根据建筑物的使用要求、上部结构类型、荷载大小及分布、工程地质情况、施工条件及周围环境等因素综合确定(表6.2.1)。

6.2.2 桩平面布置原则
1 排列基桩时宜使桩顶受荷均匀,桩群承载力合力点与竖向永久荷载合力作用点重合,并使基桩受水平力和力矩较大方向有较大的抵抗矩。

表6.2.1 常用桩型特点

桩型

主要特点

施工中常见问题

泥浆护壁正、反循环灌注桩

可穿透硬夹层进入各种坚硬持力层、桩径、桩长可变范围大;潜水钻正循环在软土层中钻进效率中很高

现场泥浆池占地大,外运渣土量大,施工队环境影响大;浆液稠度、比重控制失当易产生坍孔、夹泥、沉渣和泥皮厚度等质量问题

旋挖成孔灌注桩

可穿透各种地层进入坚硬持力层,成孔效率高,泥浆量少且可重复循环使用,渣土含浆量低,外运量少,施工对环境影响小;漂石中钻进可更换短螺旋钻头,嵌岩时更换嵌岩钻头

成桩直径一般为800~1200mm, 深度限6 0m,极软土中成孔易坍孔

长螺旋压灌桩

适于在粘性土、粉土、砂土、粒径不超过100mm土层中成孔成桩;采取钻孔压灌混凝土,无沉渣、泥皮,质量稳定性好,工效高,造价低,适于Φ500~Φ800、l≤25m灌注桩

成桩直径不超过800mm,深度限28m,桩端不能进入坚硬碎石层和基岩;采用插筋器后插钢筋笼,保护层厚度控制和确保钢筋笼完全到位难度大;软土中成桩尚无经验

冲击成孔灌注桩

适于含漂石、碎石土层、岩溶地层中成孔,进尺速度慢,工效低,操作人员少

外运泥浆渣土量大,钻进过程有噪声,遇粘土层钻进效率低,扩孔率大;成孔后清底清渣控制不严对桩承载力影响大

人工挖孔灌注桩

适于地面狭小的低水位非软土场地成桩,桩侧桩底土层可直观查验,孔底可清理干净,质量可控性好;桩径可达5m,最小1m,桩长不宜超过30m

易发生人身安全事故,可采用机械成孔条件下应避免采用;当遇有流动性软土夹层和流土流砂时应有可靠应对预案;当孔底有较深积水时,应采用水下灌注混凝土, 混凝土初凝前不得于相邻桩孔中抽水

后注浆灌注桩

于钢筋笼上设置桩端和桩侧注浆阀,于灌注混凝土2d后实施后注浆,以提高承载力,减小沉降;单桩承载力增幅,对于卵砾、中粗砂持力层为70%~100%,粉土、粘性土持力层为40%~70%;桩基沉降可降低30%左右;上诉5种灌注桩均可采用后注浆

后注浆管阀不合格,或浆液水灰比不当,注浆量不够, 均会导致注浆效果显著降低;基桩桩身强度低,会导致后注浆的承载力潜能不能发挥

沉管内夯灌注桩

工艺简单,不排浆排渣,成桩速度快,造价低,但挤土效应的负面影响严重;采用全过程内夯质量稳定性可提高,宜限于墙下单排布桩应用

由于沉管挤土,拔管桩周土回缩,导致桩身缩径、断裂、上涌等现象,在各种桩型中质量事故居于首位,近十年来趋于淘汰;采用全过程内夯可提高桩身密实度

混凝土预制桩

工艺较简单,桩身结构承载力可调幅度大;沉桩挤土效应是设计施工中应考虑的主要因素,在松散土层、可液化土层中应用,合理设计可起到消除湿陷、液化的正面效果

由于沉桩的挤土效应,常发生桩体上涌脱离持力层,增大沉降;桩接头被拉断,桩体倾斜:采取控制沉桩速率、播板排水、设应力释放孔、预钻孔等措施,可提高沉桩质量

预应力混凝土管桩

混凝土强度可达C60(PC)、C80(PHC),抗裂性能和经济指标较好;可根据地层条件采用敞口桩,降低挤土效应;在松散,液化土中沉桩可收到提高土体密实度的正面效果;应用于8°及以上地震设防区宜根据场地土性分析后确定

挤土效应引发的质量问题与混凝土预制桩相似;由于片面追求经济效益、抢工期, 不合理设计和施工而造成的工程事故较多;在基岩面无强风化层和岩面倾斜的情况下,沉桩易出现桩端碎断、滑移

钢管桩

用于土质差、桩很长的情况下有一定技术优势,造价数倍于灌注桩; 为提高桩身结构承载力,可采用混凝土灌芯(SCP桩);对钢材有强腐蚀性的环境下不应采用

挤土效应虽不致于造成断桩、缩径,但引起移位、上涌仍难免;上海中心采用C50后注浆灌注桩取代上海超高层钢管桩已取得成功

注: 上表摘自刘金砺、高文生、邱明兵编著的《建筑桩基技术规范应用手册》。


2 基桩宜布置在柱、墙、核心筒冲切锥体以内;在纵横墙交叉处应布桩,门窗洞口下面不宜布桩。
3 对于柱底力矩较小的情况,当采用大直径桩时,宜采用一柱一桩。
4 通常情况下同一结构单元不宜同时采用摩擦桩和端承桩(作变刚度调平除外)。

6.2.3 桩端进入持力层的最小深度
1 应选择较硬土层或岩层作桩端持力层。桩端全截面进入持力层的深度,对于粘性土,粉土不宜小于2d,砂土及强风化软质岩不宜小于1.5d,碎石类土及强风化硬质岩不宜小于1d。当存在软弱下卧层时,桩端以下硬持力层厚度不宜小于3d。
2 对嵌岩桩,嵌岩深度应综合荷载、上覆土层、基岩、桩径、桩长等因素确定;对于嵌入倾斜完整和较完整岩的全截面深度不小于0.4d且不小于0.5m,倾斜度大于30%的中风化岩,宜根据倾斜度及岩石完整性适当加大嵌岩深度;对于嵌入平整、完整的坚硬岩和较硬岩的深度不宜小于0.2d,且不小于0.2m。
3 当有季节性冻土或膨胀土时,桩端进入冻深线或膨胀土大气影响急剧层以下的深度,应满足抗拔稳定性验算要求,且不得小于4倍桩径及l 倍扩大端直径,最小深度不得小于1.5m,且宜采用非挤土桩。
4 软土中的桩基,宜选择中、低压缩性土层作桩端持力层,进入持力层深度不小于2d。
5 湿陷性黄土中的桩基应穿透湿陷性黄土层,桩端应支承在压缩性低的粘性土、粉土、中密和密实砂土以及碎石类土层中,且应考虑负摩擦。
6 坡地、岸边的桩基不宜采用挤土桩,不得将桩支承在边坡潜在的滑动体上。桩端进入潜在滑裂面以下稳定岩土层层内的深度,应保证桩基的稳定性。
7 同一基础,相邻桩的桩底标高差,对非嵌岩端承型桩不宜超过相邻桩的中距,对摩擦型桩不宜超过桩长的1/10(变刚度调平除外)。
注: 本款参见四川省地方标准《四川省建筑结构设|十统一规定》DB 51/5001-92。

6.2.4 桩的中心距应符合下列条件:
1 桩的最小中心距应符合表6.2.4 的规定;当施工中采取减小挤土效应的可靠措施时,可根据当地经验适当减小。

表6.2.4 桩的最小中心距

土类与成桩工艺

排数不少于3排且桩数不少于9根的摩擦型桩桩基

其他情况

非挤土灌注桩

3.0d

3.0d

部分挤土桩

非饱和土、饱和非粘性土

3.5d

3.0d

饱和粘性土

4.0d

3.5d

挤土桩

非饱和土、饱和非粘性土

4.0d

3.5d

饱和粘性土

4.5d

4.0d

钻、挖孔扩底桩

2D或D+2.0m(当D>2m)

1.5D或D+1.5m(当D>2m)

沉管夯扩、钻孔挤扩桩

非饱和土、饱和非粘性土

2.2D且4.0d

2.0D且3.5d

饱和粘性土

2.5D且4.5d

2.2D且4.0d

注:1 d——圆桩设计直径或方桩设计边长,D——扩大端设计直径。      
2当纵横向桩距不相等时,其最小中心距应满足“其他情况” 一栏的规定。
3当为端承桩时,非挤土灌注桩的“ 其他情况” -栏可减小至2.5d。

6.3 桩基的设计



6.3.1建筑物和受水平力(包括弯矩与水平剪力) 较小的高层建筑群桩基础,应按下列公式计算柱、墙、核心筒群桩中基桩或复合基桩的桩顶作用效应。
6.3.1.jpg


式中 Fk——荷载效应标准组合下,作用于承台顶面的竖向力;
Gk——桩基承台和承台上土自重标准值,对稳定的地下水位以下部分应扣除水的浮力;
Nk——荷载效应标准组合轴心竖向力作用下,基桩或复合基桩的平均竖向力;
Nik——荷载效应标准组合偏心竖向力作用下,第i 基桩或复合基桩的竖向力;
Mxk、Myk——荷截效应标准组合下,作用于承台底面,绕通过桩群形心x 、y 主轴的力矩;
xi、xj、yi、yj——第i、j基桩或复合基桩至桩群形心的y 、x轴线的距离;
Hk——荷载效应标准组合下,作用于桩基承台底面的水平力;
Hik——荷载效应标准组合下,作用于第i 基桩或复合基桩的水平力;
n——桩基中的桩数。

6.3.2 桩基竖向承载力计算应符合下列要求:


轴心竖向力作用下:Nk≤ R    (6.3.2-1)

偏心竖向力作用下并满足:Nkmax≤1.2 R     (6.3.2-2)
式中 Nk——荷载效应标准组合轴心竖向力作用下,基桩和复合基桩的平均竖向力;
Nkmax——荷载效应标准组合偏心竖向力作用下,桩顶最大竖向力;
R——基桩或复合基桩竖向承载力特征值。

6.3.3 单桩竖向极限承载力的确定:
1 设计采用的单桩竖向极限承载力标准值按下列原则确定:
1 ) 设计等级为甲级的建筑桩基,应通过单桩静载试验确定;
2 ) 设计等级为乙级的建筑桩基,当地质条件简单时,可参照地质条件相同的试桩资料,结合静力触探等原位测试和经验参数综合确定,按《建筑桩基技术规范》JGJ 94-2008 中第5.3.3 条、第5.3.4条、第5.3.5 条、第5.3.6 条确定,其余均应通过单桩静载试验确定;3 ) 设计等级为丙级的建筑桩基,可根据原位测试和经验参数确定(亦按《建筑桩基技术规范》JGJ 94-2008的第5.3.3条~第5.3. 6条确定)。
2 单桩竖向极限承载力标准值、极限侧阻力标准值和极限端阻力标准值应按下列规定确定:
1 ) 单桩竖向静载试验应按现行《建筑基桩检测技术规范》JGJ 106执行;
2 ) 对于大直径端承型桩,可通过深层平板(平板直径应与孔径一致) 载荷试验确定极限端阻力;
3 ) 对于嵌岩桩,通过直径为0.3 m岩基平板载荷试验确定极限端阻力标准值,也可通过直径为0.3m嵌岩短墩载荷试验确定极限侧阻力标准值和极限端阻力标准值;
4 ) 桩的极限侧阻力标准值和极限端阻力标准值宜通过埋设桩身轴力测试元件由静载试验确定。
3 初步设计时单桩竖向极限承载力标准值可按下式估算:

Quk=uΣqsikli+qpkAp      (6.3.3-1)

式中Quk——单桩竖向极限承载力标准值;
qsik、qpk——桩端极限端阻力、桩侧第i层土的极限侧阻力标准值,由当地静载荷试验结果统计分析算得,如无当地经验时,可按《建筑桩基技术规范》JGJ 94-2008取值;
Ap——桩底端横截面面积;
u——桩身周长;
li——桩周第i 层岩土的厚度。
4 大直径桩单桩极限承载力标准值可按下式估算:

Quk=uΣψsiqsiklipqpkAp      (6.3.3-2)

式中 ψp、ψsi——大直径桩端阻力尺寸效应系数、侧阻力尺寸效应系数,见表6.3.3-1。

6.3.3-1.jpg


5 桩端嵌入完整及较完整基岩中的嵌岩桩,可按下式估算单桩竖向极限承载力标准值。

Quk=Qsk+Qrk=uΣqsikli+=ξrƒrkAp      (6.3.3-3)

式中 Qsk、Qrk——分别为土的总极限侧阻力标准值、嵌岩段总极限阻力标准值;
qsik——桩周第i 层土的极限侧阻力,无当地经验时,可根据成桩工艺按《建筑桩基技术规范》JGJ 94-2008表5.3.5-1取值。ƒrk——岩石饱和单轴抗压强度标准值,粘土岩取天然湿度单轴抗压强度标准值;
ξr——桩嵌岩段侧阻和端阻综合系数,与嵌岩深径比hr/d 、岩石软硬程度和成桩工艺有关,可按表6.3.3-2;表中数值适用于泥浆护壁成桩,对于干作业成桩(清底干净)和泥浆护壁成桩后注浆,ξr应取表列数值的1.2倍。


表6.3.3-2 桩嵌岩段侧阻和端阻综合系数ξr

嵌岩深径比hr/d

0

0.5

1.0

2.0

3.0

4.0

5.0

6.0

7.0

8.0

极软岩、软岩

0.60

0.80

0.95

1.18

1.35

1.48

1.57

1.63

1.66

1.70

较硬岩、坚硬岩

0.45

0.65

0.81

0.90

1.00

1.04

-

-

-

-

注: 1 极软岩、软岩指ƒrk≤15MPa,较硬岩、坚硬岩指ƒrk>30MPa,介于二者之间可内插取值。

     2 b为桩身嵌岩深度,当岩面倾斜时,以坡下方嵌岩深度为准;当hr/d为非表列值时,ξr可内插取值。


6.3.4 对于不宜考虑承台效应的桩基,单桩竖向承载力特征值应按下式确定:


6.3.4.jpg

式中 Quk——单桩竖向极限承载力标准值,按《建筑桩基技术规范》JGJ 94-2008中第5.3节确定。

K——安全系数,取K=2。

下列情况不考虑承台效应:

1 端承型基桩;

2 桩数少于4根的摩擦型柱下独立桩基;

3 承台底为可液化土、湿陷性黄土、高灵敏度软土、欠固结土、新填土等;

4 沉桩引起超孔隙水压力和土体隆起时。


6.3.5 桩基水平承载力计算应符合下列要求:

1 受水平荷载的一般建筑物和水平荷载较小的高大建筑物,单桩基础和群桩中的基桩应满足下式要求:


Hik≤Rh      (6.3.5-1)

式中 Hik——在荷载效应标准组合下, 作用于基桩i 桩顶处的水平力;

Rh——单桩基础或群桩基础的水平承载力特征值, 按《建筑桩基技术规范》JGJ 94-2008中第5.7节确定。对于单桩基础,可取单桩的水平承载力特征值R

R[sub]hα[/sub]——单桩水平承载力特征值。

2 水平荷载较小的无地下室的建筑,当垂直于水平力方向的桩数为2根以上时,可考虑承台、桩、土相互作用产生的群桩效应,按下式计算。


RhhR    (6.3.5-2)

式中 ηh——群桩效应综合系数, 按《建筑桩基技术规范》JGJ 94-2008中第5.7.3条计算。


3 水平荷载较大(包括水平地震作用和风荷载作用) 的带地下室的高大建筑按《建筑桩基技术规范》JGJ 94-2008附录C进行桩基受水平荷载计算。


6.3.6 对于桩距不超过6d的群桩基础,桩端持力层下存在承载力低于桩端持力层承载力1/3的软弱下卧层时,可按下列公式验算软弱下卧层的承载力:


σz+ymz≤ƒaz    (6.3.6-1)

ƒazakdym(d-0.5)       (6.3.6-2)

式中 σz——作用于软弱下卧层顶面的附加应力;

ym——软弱层顶面以上各土层重度(地下水位以下取浮重度) 按厚度加权平均值;

z——承台底至软弱下卧层顶面的距离;

ƒaz——软弱下卧层顶面处经深度修正的地基承载力特征值(容许值)。

其他符号定义见第4.2.4 条。


6.3.7 符合下列条件之一的桩基,当桩周土层产生的沉降超过基桩的沉降时,在计算基桩承载力时应计人桩侧负摩阻力:

1 桩穿越较厚松散填土、自重湿陷性黄土、欠固结土、液化土层,进入相对较硬土层时;

2 桩周存在软弱土层,邻近桩侧地面承受局部较大的长期荷载,或地面大面积堆载(包括填土)时;

3 由于降低地下水位,使桩周土有效应力增大,并产生显著压缩沉降时。

注: 膨胀土地区应根据地区经验考虑膨胀土对桩周摩擦力的影响。


6.3.8 桩周土可能引起桩侧负摩阻力时,应根据工程具体情况考虑负摩阻力对桩基承载力和沉降的影响。负摩擦力按各地区经验数据采用,当缺乏可参考的工程经验及实测资料时,可按《建筑桩基技术规范》JGJ 94-2008中第5.4节的规定验算。


6.3.9 季节性冻土上轻型建筑的短桩基础,应验算其抗冻拔稳定性。


6.3.10 膨胀土上轻型建筑的短桩基础,应验算群桩基础的抗拔稳定性。

6.4 桩基沉降计算


6.4.1 单向压缩分层总和法, 桩基础最终沉降变形量的计算采用下式:

6.4.1.jpg

式中 s——桩基最终计算沉降量(mm);
ψp——桩基沉降计算经验系数, 各地区应根据当地的工程实测资料统计对比确定。
m——桩端平面以下压缩层范围内土层总数;
Esj,i——桩端平面下第,层土第i个分层在自重应力至自重应力加附加压力作用段的压缩模量(MPa);
nj——桩端平面下第J 层土的计算分层数
△hj,i——桩端平面下第J 层土的第i个分层厚度(m);
σj,i——桩端平面下第j层土第i个分层的竖向附加应力(kPa),可分别按第6.4.2 条或第6.4.3条计算。

6.4.2 式(6.4.1)计算的附加压力,应为桩底平面处的附加压力。实体基础的支承面积可按图6.4.2采用,此时ψp。值可按下表选用。

表6.4.2 实体深基础计算桩基沉降经验系数ψp

Es(MPa)

15

25

35

45

ψp

0.5

0.4

0.35

0.25

注: 表内数值可以内插。


6.4.2.jpg


6.4.3 采用明德林应力公式计算地基中的某点的竖向附加应力值时,可将各根桩在该点所产生的附加应力,逐根叠加按下式计算。

6.4.3-1.jpg


第k根桩的端阻力在深度z处产生的应力:

6.4.3-2.jpg


第k根桩的侧摩阻力在深度z处产生的应力:

6.4.3-3.jpg


对于一般摩擦型桩可假定桩侧摩阻力全部是沿桩身线性增长的(即β= 0) ,则(6.4.3-3)式可简化为:

6.4.3-4.jpg

式中 l——为桩长(m);
lp,ls1,ls2——应力影响系数,可用对明德林应力公式进行积分的方式推导得出,并可参见现行国家标准《建筑地基基础设计规范》GB 50007。

6.4.3.jpg


将公式(6.4.3-1)~公式(6.4.3-4) 代入公式(6.4.1),得到单向压缩分层总和法沉降计算公式:

6.4.3-5.jpg


Q 为单桩在竖向荷载的准永久组合作用下的附加荷载,由桩端阻力Qp和桩侧摩阻力Qs共同承担,且Qp =αQ,α是桩端阻力比。桩的端阻力假定为集中力,桩侧摩阻力可假定为沿桩身均匀分布和沿桩身线性增长分布两种形式组成,其值分别为βQ和(1-α-β)Q,如图6.4.3所示。
采用明德林应力公式计算桩基础最终沉降量时,竖向荷载准永久组合作用下附加荷载的桩端阻力比α和桩基沉降计算经验系数ψps应根据当地工程的实测资料统计确定。在不具备条件时,ψps值可按表6.4.3选用。

表6.4.3 明德林应力公式方法计算桩基沉降经验系数ψps

Es(MPa)

≤15

25

35

40

ψps

1.00

0.8

0.6

0.3

注:表内数值可以内插。


6 .4.4 等效作用分层总和法
对于桩中心距不大于6倍桩径的桩基,其最终沉降量计算可采用等效作用分层总和法。等效作用面位于桩端平面,等效作用面积为桩承台投影面积,等效作用附加压力近似取承台底平均附加压力。等效作用面以下的应力分布采用各向同性均质直线变形体理论。

1 计算模式如图6.4.4所示,桩基任一点最终沉降量可用角点法按下式计算:


6.4.4-1.jpg

式中 s——桩基最终沉降量(mm)

s’——采用Boussinesq解,按实体深基础分层总和法计算出的桩基沉降量(mm);

ψ——桩基沉降计算经验系数,无当地可靠经验时,可按表6.4.4选用;对于采用后注浆施工工艺的灌注桩,桩基沉降计算经验系数应根据桩端持力土层类别,乘以0.7(砂砾、卵石)~0.8(粘性土、粉土)折减系数;饱和土中采用预制桩(不含复打、复压、引孔沉桩)时,应根据桩距、土质、沉桩速率和顺序等因素,乘以1.3~1.8挤土效应系数,土的渗透性低、桩距小、桩数多、沉降速率快时取大值;

ψe——桩基等效沉降系数,按《建筑桩基设计规范》JGJ 94-2008确定;

m——角点法计算点对应的矩形荷载分块数;

Poj——第j块矩形地面在荷载效应准永久组合下的附加压力(kPa);

n——桩基沉降计算深度范围内所划分的土层数;

Esi——等效作用底面以下第i层土的压缩模量(MPa),采用地基土在自重压力至自重压力加附加压力作用时的压缩模量;

zij、z(i-1)j——桩端平面第j块荷载作用面至第i层土、第i-1层土底面的距离(m);

αij、α(i-1)j——桩端平面第j块荷载计算点至第i层土、第i-1层土底面深度范围内平均附加应力系数。


6.4.4.jpg


表6.4.4 桩基沉降计算经验系数ψ

Es(MPa)

10

15

20

35

50

ψ

1.2

0.9

0.65

0.50

0.40

注:1 可内插;

       2 Es为沉降计算深度范围内压缩模量的当量值。


2 当计算矩形基础中点沉降时,式(6.4.4-1)可改写为:


6.4.4-2.jpg

式中 Po——在荷载效应准永久组合下承台底的平均附加压力(kPa);
αi、αi-1——平均附加应力系数,按《建筑桩基设计规范》JGJ 94-2008确定。


3 桩基沉降计算深度应按应力比法确定。
4 计算桩基沉降时,应考虑相邻基础的影响,采用叠加原理计算;桩基等效沉降系数可按独立基础计算。
5 当桩基形状不规则时,可采用等代矩形面积计算桩基等效沉降系数,等效矩形的长宽比可根据承台实际尺寸和形状确定。

6.4.5 单桩、单排桩、疏桩基础和软土地基减沉复合疏桩基础的沉降计算见《建筑桩基技术规范》JGJ 94-2008。

6.5 桩身结构设计


6.5.1 桩身应进行承载力和裂缝控制计算
1 钢筋混凝土轴心受压桩正截面受压承载力应符合下列规定:当桩顶以下5d范围的桩身螺旋式箍筋不大于100mm时:

N≤φcƒcApa+0.9ƒy’As’      (6.5.1-1)


对于高承台桩基、桩身穿过可液化土或不排水抗剪强度小于10kPa的软弱土层的基桩,应考虑压屈影响,符合下式规定:

N≤φ(φcƒcApa+0.9ƒy’As’ )    (6.5.1-1)

式中 N——荷载效应基本组合下的桩顶轴向压力设计值;

ƒc——混凝土轴心抗压强度设计值;

ƒy’——纵向主筋抗压强度设计值;

As’——纵向主筋截面面积;

φ——桩身稳定系数, 可按《建筑桩基技术规范》JGJ94—2008中第5.8.4 条规定取值;

φc——基桩成桩工艺系数, 按下列规定取值;

干作业非挤土灌注桩:φc= 0.9;对于泥浆护壁和套管护壁非挤土灌注桩、部分挤土灌注桩、挤土灌注桩,在土质较好的场地,宜取φc= 0.8; 当土质为易塌孔的流塑状软土、松散粉土、粉砂时,宜取φc= 0.7;软土地区挤土灌注桩:φc=0.6;混凝土预制桩:φc=0.85;预应力混凝土空心桩:φc=0.6~0.7,当计入预应力对桩身强度的影响时,即式中ƒc由(ƒcpc)代替时,φc=0.85,σpc为预加力产生的混凝土法向应力。

2 对于受水平荷载作用的桩, 其桩身受弯承载力和受剪承载力的验算应符合下列规定:
1 ) 对于桩顶固端的桩,应验算桩顶正截面弯矩;对于桩顶自由或铰接的桩,应验算桩身最大弯矩截面处的正截面弯矩;
2 ) 应验算桩顶斜截面的受剪承载力;
3 桩身裂缝计算见现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB 50010:
4 对于预制桩应进行吊运和锤击验算。

6.5.2 灌注桩基础
1 钻(冲)孔灌注桩常用桩径d=300~1400mm,桩长L≤50m,有特殊机具时软土地区可达80m,其桩径可大于1400mm。钻孔桩全长一般为等直径,当桩端持力层较好, 且L/d <50时,可采用扩底钻孔桩,以提高桩端承载力,但其扩孔检测技术要求严格。一般情况下,D/d不应大于2.5。
2 钻(冲) 孔桩成孔过程一般需泥浆护壁(桩长范围内均匀粘性土、粉土层,且无地下水的场地采用螺旋干钻法的除外)。泥浆的制备应选用高塑性粘土或膨润土,拌制泥浆应根据施工机械、工艺及穿越土层进行配合比设计。
3 泥浆护壁的钻(冲)孔桩的混凝土均需采用导管水下灌注。灌注混凝土之前,必须进行孔底清渣工序,孔底沉渣指标应符合下列规定:端承型桩小于等于50mm,摩擦型桩小于等于100mm,抗拔桩、抗水平力桩小于等于200mm。当孔底沉渣指标可能超过规定值,或桩端持力层为卵石层时,可采用桩端后注浆技术。
4 桩的主筋应经计算确定,并应满足下列规定:
1 ) 配筋率: 其正截面最小配筋率:当受压时不小于0.2~0.4%,当受弯及抗震设防时为0.4~0.65% (小直径桩取大值,大直径桩取小值),且不小于6φ10,受水平荷载的桩不小于8φ12,对受荷载特别大的桩和嵌岩端承桩应按计算确定配筋率。
2 ) 钢筋长度:
①端承型桩和位于坡地、岸边的桩应沿桩身等截面或变截面通长配筋;
②不应小于桩长的2/3,且不得小于2.5m;当受水平力时配筋长度不宜小于4.0/α(α为桩的水平变形系数) , 当桩长小于4.0/α时应通长配筋。
③受负摩阻力的桩,因先成桩后开挖基坑而随地基土回弹的桩,其配筋长度应穿过软弱土层进入稳定土层,进入的深度不应小于(2~3)d。
④对地震设防区的桩基,桩身配筋长度应穿过液化土层和软弱土层,进人稳定土层的深度不应小于本措施第6.6.3条第3款的规定。
⑤ 因地震作用、冻胀、膨胀力作用而受拔力的桩应按等截面或变截面通长配筋。
3 ) 钢筋笼主筋净距不应小于60mm,箍筋采用螺旋式,间距200~300mm,承受较大水平荷载的桩和地震设防区的桩,桩顶5d范围内箍筋应加密,加密段箍筋间距不应大于1 00mm;当钢筋笼长度超过4m时,应每隔2m设一道φ12~φ18焊接加劲箍筋。当桩身直径大于等于1600mm时,在加劲箍内增加相应钢筋直径的三角加劲箍筋并与主筋焊接。
5 混凝土强度等级不应低于C25,预制桩尖混凝土强度等级不低于C30。
6 灌注桩主筋混凝土保护层厚度不应小于35mm,水下灌注桩不得小于50mm,四、五类环境中的桩身主筋混凝土保护层厚度应符合国家现行标准《港口工程混凝土结构设计规范》JTJ 267和《工业建筑防腐蚀设计规范》GB 50046的规定。

6.5.3 预制方桩基础
1 预制方桩在现场制作时单节长度不宜超过30m,工厂预制,单节长度不宜超过12m。其截面尺寸有:
当桩长L=5~12m时,250mm×250mm和300mm×300mm;
当12m< L< 24m时,350mm×350mm、400mm×400mm和450mm×450mm;
当24m≤L≤30m时,450mm×450mm和500mm×500mm。
2 预制桩的混凝土强度等级不应低于C30;预应力混凝土实心桩的混凝土强度等级不应低于C40;
预制桩纵向钢筋的混凝土保护层不小于40mm。
3 桩的纵向钢筋应按计算确定,最小配筋率为0.8% ,且主筋直径不宜小于4φ4,当采用静压沉桩时,最小配筋率不宜小于0.6% ,当桩身边长等于或大于350mm时,主筋不宜小于8φ14; 箍筋一般采用φ8,断面不大于300mm×300mm,可采用φ6,间距不大于200mm,在每节桩的桩端(4~5)d且不得小于1m范围内应加密箍筋,间距为50~10mm,此部分箍筋应焊接成封闭箍,并设置钢筋网片;纵向钢筋接头宜采用焊接,同一截面钢筋接头面积不应超过总面积的1/4。
4 预制方桩的接头不宜超过两个,接头方法有焊接、法兰接及硫磺胶泥锚接三种,前两种可用于各类土层;硫磺胶泥锚接适用于软土层,但不宜用于一级建筑桩基或承受拔力的桩。

6.5.4 预应力混凝土管桩
1 预应力混凝土管桩包括预应力高强混凝土管桩( PHC) 和预应力混凝土管桩(PC)。
2 预应力管桩单桩的接头不宜超过3个,最多不应超过4个。接头方法有端板焊接、机械快速连接。
注: 焊接连接质量受人为因素和天气条件影响较大,应保证焊接质量,在有砂土固结的地层,由于焊接使施打间歇
时间过长而可能导致施打受阻;机械快速连接克服了焊接法的弊端,适用性更广,质量更有保证。
3 沉桩过程中应经常观测桩身的垂直度,若桩身垂直度偏差超过1% 时,应找出原因设法纠正,严禁用移动桩架等强行回扳的方法纠偏。
4 如需截桩,应采取有效措施以确保截桩后管桩的质量,截桩应采用锯桩器。
5 严禁边打桩边开挖基坑。
6 挖土宜分层均匀进行,且桩周土体高差不宜大于1m。
7 预应力管桩的桩尖有开口型、十字型和圆锥型三种。其适用条件如表6.5.4 表所示。
8 当基础的环境对管桩有侵蚀性或管桩壁厚小于80mm时,应根据使用条件,按有关规范采取有效的防腐措施。

6.5.4 常用桩尖类型

名称

正视图

侧视图

备注

开口型钢桩尖

6.5.1.jpg

6.5.4.jpg

打入进入土层中较易保持好进桩直线性,容易穿过厚砂层,构造简单(可利用端头板作桩靴),挤土效应较小

十字型钢桩尖

6.5.2.jpg

6.5.5.jpg

较易保护桩直系性,穿进硬层性能较好,适用于打穿坚硬地层,如卵石层以至强风化岩层

锥型钢桩尖

6.5.3.jpg

6.5.6.jpg

适用于一般砂地层


9 预应力混凝土管桩不宜用于下列场地:
1 ) 对钢结构或混凝土有强腐蚀性的场地。
2 ) 地下窒或承台周边存在中等或严重液化土层的场地。
3 ) 承受较大水平力,抗拔力。
4 ) 当土层中夹有难以消除的孤石、障碍物。
5 ) 管桩难以贯穿的岩面上无适合做桩端持力层的土层,或岩面埋藏较浅且倾斜较大。
6 ) 建筑结构无地下室,且在承台周边存在软弱土层。

6.5.5 钢桩
1 H形截面桩表面积大,在承受竖向荷载时能提供较大的摩阻力,故最适宜用作摩擦桩。为了增大桩的摩阻力,有时可在H 形钢桩的翼缘或腹板加焊钢板或型钢。
2 钢管桩的桩端有敞口式和封闭式两种。前者可以减小沉桩过程的挤土效应,打桩时贯人性能好,较容易达到设计的桩长或抵达需要的持力层;后者可以提供更大的桩端承载力,需要时可以内灌混凝土,以提高桩身的抗压力。
3 钢管桩管壁的设计厚度由有效厚度和腐蚀厚度两部分组成。有效厚度指管壁在外力作用下所需的厚度,可参考有关钢结构设计规范按容许应力法计算;腐蚀厚度指在使用年限内钢管桩管壁腐蚀掉的厚度,一般取2mm。
4 钢管桩外径与有效壁厚之比d/t不宜大于100,且管壁的最小有效厚度不应小于7mm。
5 钢桩埋人土中的防腐方法通常采用在金属表面冷涂两道沥青涂剂,在涂抹之前,首先要用钢丝
刷刷去污物、铁锈及松弛的氧化皮;当用钢板桩尖的钢管内壁与外界隔绝时,可不考虑内壁防腐。
6 钢桩的连接一般采用焊接,焊接材料的机械性能应与钢桩主材相适应 H 形桩采用定位板焊接法,钢管桩采用衬环焊接法。

6.6 桩基础抗震设计及构造措施


6.6.1 对承受竖向荷载为主的低承台桩基,当地面下无液化土层,且桩承台周围无淤泥、淤泥质土和地基承载力特征值不大于100kPa的填土时,下列建筑可不进行桩基抗震承载力验算:
1 砌体房屋
2 7度和8度时的下列建筑:
1 ) 一般的单层厂房和单层空旷房屋;
2 ) 不超过8层且高度在24m以下的一般民用框架房屋;
3 ) 基础荷载与2)项相当的多层框架厂房和多层混凝土抗震墙房屋。
3 抗震设防烈度为6度的乙、丙、丁级建筑(建造于IV类场地上较高的高层建筑除外)。

6.6.2 不存在液化土层时,可按下列公式验算桩基的抗震承载力:
1 地震作用效应和荷载效应标准组合后的轴心竖向力标准值NEk作用下:

NEk≤1.25R     (6.6.2-1)


2 地震作用效应和荷载效应标准组合后的偏心竖向力标准值NEkmax作用下, 尚应满足:

NEkmax≤1.5R    (6.6.2-2)

式中R——基桩或复合基桩竖向承载力特征值。

6.6.3 存在液化土层时,桩基设计应注意:
1 当地面以下存在可液化土层,但可液化土层下界面较平坦,桩承台(或地下室) 周围无可液化土层,且有刚性地坪时,可按下列方法验算桩基的抗震承载力。
1 ) 地震作用持续过程中,液化土的侧向刚度计算(采用m法计算)和桩的承载力计算见《建筑桩基技术规范》JGJ 94-2008。
2 ) 地震作用停止后,考虑可液化土层液化,取此部分土层摩阻力为零。
2 液化土中的桩配筋范围,应自桩顶至液化深度以下符合全部消除液化沉陷所需要的深度,且箍筋应加密。
3 桩进入液化土层以下稳定土层的长度(不包括桩尖部分),应按计算确定;对于碎石土,砾、粗、中砂,密实粉土,坚硬粘性土尚不应小于(2~3)d,对其他非岩石土尚不宜小于(4~5)d;
4 当承台周围为可液化土或地基承载力特征值小于40kPa(或不排水抗剪强度小于15kPa) 的软土,且桩基水平承载力不满足计算要求时,可将承台外每侧的1/2承台边长范围内的土进行加固。
5 对于存在液化扩展的地段,应验算桩基在土流动的侧向作用力下的稳定性。
6 液化土的桩周摩阻力及桩水平抗力均应乘以表6.6.3的折减系数。

表6.6.3 土层液化影响折减系数

实际标贯锤击数/临界标贯锤击数λN

深率ds(m)

折减系数

λN≤0.6

ds≤10

0

10<ds≤20

1/3

0.6<λN≤0.8

ds≤10

1/3

10<ds≤20

2/3

0.8<λN≤1.0

ds≤10

2/3

10<ds≤20

1

注: 对于桩身周围有液化土层的低承台桩基,当承台下有不小于1m厚的非液化土或非软弱土时,土层液化对单桩极限侧阻力的影响可将液化土层极限侧阻力乘以土层液化折减系数计算单桩极限承载力标准值。当承台底非液化土层小于1m时,土层液化折减系数取0。

6.6.4 对于坡地岸边的桩基,或可能因地震作用引起土层滑移时,应考虑附加水平力对桩基承载力的影响。

6.6.5 进行桩身承载力验算时,应考虑抗震承载力调整系数yRE,yRE取0.8。

6.6.6 桩基础的抗震构造
1 桩顶嵌入承台的长度不宜小于50mm,大直径桩不宜小于100mm,桩主筋锚入承台内的长度应按35d。
2 柱与承台的连接构造: 纵向主筋锚固长度满足laE要求。
3 对单桩承台桩基承台之间,应沿两个主轴方向设置连系梁,对单排桩承台应在排桩轴线垂直方向设置连系梁。
4 承台和地下室外墙与基坑侧壁间隙应灌注素混凝土或搅拌流动性水泥土,或采用灰土、级配砂石、压实性较好的素土分层夯实,其压实系数不宜小于0.94。
5 桩顶处应沿纵横方向设置连系梁,通常连系梁顶面宜与承台顶面位于同一标高,梁高一般不少于柱间跨度的1/15~1/12,当连系梁上无砌体墙时,按柱上最大轴力的0.1为拉压力计算配筋。当柱距较大,设置连系梁有困难时,应将承台加高做大,原槽浇灌或采取其他有效措施。

6.6.7 抗震设防烈度为8度及以上的地区,不宜采用预应力混凝土管桩和预应力混凝土空心方桩,7度区慎用。

6.7 灌注桩后注浆


6.7.1 适用范围:
1 用于各类泥浆护壁成孔的冲、钻孔灌注桩对桩底沉渣及桩侧泥皮的加固。
2 用于长螺旋等干作业成孔的灌注桩对桩底虚土及桩侧一定范围的土体加固。
3 对人工挖孔桩(有无扩大头均适用) 桩底持力层及一定范围内软弱下卧层土体的加固。
4 人工挖孔桩等大直径桩试桩后,单桩承载力达不到原定设计值的,作为补救措施。

6.7.2 灌注桩后注浆作业的使用效果:
1 注浆对桩承载力的提高视土性、注浆压力、浆液配比、注浆工艺、注浆量的大小及施工队的操作技术水平等因素而变化,通常幅度在20%-100%之间,在提高承载力同时,增强桩的质量稳定性与减少桩基础沉降。
2 因土性等不同地区差别很大,一切工程应以静载试桩数据为准。
3 以碎石类土层、中、粗砂、裂缝发育的中风化岩层为持力层的桩使用效果更好。

6.7.3 后注浆装置的设置应注意下列问题:
1 对冲、钻孔桩桩侧后注浆导管应采用钢管,并可兼作桩身完整性声速检测管,注浆后可代替桩的纵向钢筋。对于直径不大于1200mm的桩,宜沿钢筋笼圆周对称设置2根;对于直径大于1200mm而不大于2500mm的桩,宜均匀设置3根。
2 对于桩长超过15m且对承载力增幅要求较高的冲、钻孔桩及长螺旋钻孔桩,宜采用桩端桩侧复式注浆;桩侧后注浆管阀设置数量应综合地层情况、桩长和承载力增幅要求等因素确定,可在离桩底5m以上、桩顶8m以下,承载力增幅要求高,每隔6~12m增设桩侧注浆阀。当有粗粒土时,宜将注浆阀设置于粗粒土层下部,对于千作业成孔灌注桩宜设置于粗料土层中部。
3 挖孔桩仅作桩底压浆,注浆管可用钢管亦可用PVC管。

6.7.4 单桩注浆量应根据桩长、桩径、桩侧与桩端土性及对单桩承载力增幅需求等因素确定,并可按下式估算。

Gc=apd+asnd      (6.7.4)

式中 ap、as——分别为桩端、桩侧注浆量经验系数,ap=1.5~1.8,as=0.5~0.7; 对于卵、砾石、中粗砂取高值;
               n——桩侧注浆断面数;
               d——基桩设计直径(m);
             Gc——注浆量, 以水泥质量计(t)。

对独立单桩、桩距大于6d的群桩和群桩初始注浆的数根至数十根基桩(约占桩总数的10%~15%) 的注浆量应按估算值乘以1.2的系数。

6.7.5 浆液的水灰比应根据场地土的饱和度、渗透性及地区经验确定,当缺乏地区经验时,可参照《建筑桩基技术规范》JGJ 94-2008提出的:对于饱和土,水灰比宜为0.45~0.65;对于非饱和土,水灰比宜为0.7~0.9(松散碎石土,砂砾宜为0.5~0.6);低水灰比浆液宜掺人减水剂。
注浆开始宜用稀浆及低注浆压力,此后渐次增加,桩端注浆终止注浆压力应根据土层性质及深度确定,对于风化岩、砂石类土及粉土,注浆压力宜为3~10MPa;对于粘性土层注浆压力宜为1.2~4MPa,软土宜取低值,密实粘性土宜取高值。

6.7.6 后注浆作业开始前,应进行试注浆,以优化并最后确定注浆参数。对砂石类土注浆前尚应用低压力清水疏通注浆通道,排除砂、石间的粉、粘粒土,以增强注浆效果。

6.7.7 人工挖孔桩桩底压浆
当人工挖孔桩的持力层为卵石层时,常因其间夹有圆砾、中粗砂等软弱夹层,不仅不能充分利用地基承载力,且因不均匀沉降而影响一柱一桩基础的工程质量。对此,在挖孔桩浇混凝土前预埋PVC导管,待混凝土达70%强度后,通过PVC导管对桩下卵石地基进行施工阶段的N120动力触探,对照详勘资料以了解桩底1.50~5m范围内卵石密实性及其间软弱层土性与厚度,确定压浆加固措施。然后注水冲洗疏通注浆通道,再以0.15~5MPa压力灌浆充填砂、砾、卵石间的孔隙(当有细砂夹层时,灌浆压力宜大于10MPa,形成劈裂灌浆) ,使桩头周围一定范围内形成半胶结状的“ 结石体”,从而增大桩身的嵌固深度与扩大头直径,从而提高单桩承载力。

6.7.8 后注浆工艺亦可作为大直径桩( 冲、钻、挖孔桩) 试桩后,单桩承载力达不到设计值(非桩身强度不足) 时,通过桩底压浆提高单桩承载力以满足设计要求。
其操作步骤如下:
1 在桩身钻孔:当桩径小于等于1.2m则在桩圆心处钻φ100mm孔,当桩径大于1.2m则在离桩边缘各150mm处对称钻二孔,均直达桩底。
2 通过该孔对桩底一定深度范围进行压浆前的N120动力触探,确定沉渣(对冲、钻孔桩) 厚度,桩底持力层中软弱夹层(挖孔桩) 情况以确定压浆方案与压浆工艺,预估通过压浆可能提高的承载力。
3 试压浆以确定单桩压浆量与压浆压力,尽可能达到最佳适配性及了解可能的最大单桩压浆量。试压浆桩数不宜少于3 根。
4 依据试压浆,根据以往工程经验评估通过后注浆能否达到提高单桩承载力的幅度要求。
5 必要时对试压浆桩进行静载试验。
6 第4款或第5款合格后,开展全面后注浆操作。

6.7.9 后注浆桩的静载试桩要求:
1 在桩身混凝土强度达到设计要求的前提下,静载试桩通常应在该桩注浆完成2 8 天后进行,浆液中掺人早强剂时可于注浆完成15天后进行。
2 检测数量,按工程桩总数的百分之一抽取,不得少于3根,当注浆桩总数少于50根时可取2根。

6 .7.10 灌注桩后注浆的施工操作,如注浆起始时间、顺序、速率及注浆终止条件等参见《建筑桩基技术规范》JGJ 94-2008第6.7.5条一第6.7.9条。

6.8 一般承台和承台梁的设计与构造


6.8.1 桩基承台的构造,除满足抗冲切、抗剪切、抗弯承载力和上部结构的连接及与桩、承台连系梁连接要求外,尚应符合下列要求:
1 墙下条形承台宽度不应小于500mm,桩的外边缘至承台梁边距离不得小于75mm。
2 柱下独立桩基及满堂桩基采用板式承台, 其边桩边缘至承台边距离一般为0.5倍桩径,且不得小于150mm。

6.8.1-1.jpg

3 承台厚度由计算确定,最小不得小于300mm。
4 承台混凝土强度等级要求见现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB 50010,纵向钢筋的混凝土保护层厚度,无垫层时不应小于70mm,当有混凝土垫层时,不应小于50mm;此外尚不应小于桩头嵌入承台的深度。
5 承台的配筋:
1 ) 对条形承台,其主筋除满足计算要求外,其最小配筋百分率尚应符合现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB 50010,主筋直径不宜小于12mm,架立筋直径不宜小于10mm,箍筋直径不小于6mm。
2 ) 对矩形承台其钢筋应按双向均匀通长布筋,钢筋直径不小于12mm,间距不大于200mm。


6.8.1-2.jpg



3 ) 对三桩承台,钢筋应按三向板带均匀布置,且最里面的三根钢筋围合成的三角形应在上部柱截面范围内。承台钢筋锚固长度自边桩内侧算起,不应小于35d(d为钢筋直径)。当不满足时应将钢筋向上弯折,此时水平段长度不应小于25d,弯折段长度不应小于10d。承台纵向受力钢筋的直径不应小于12mm,间距不应大于200mm。
4 ) 筏形承台板或箱形承台板在计算中当仅考虑局部弯矩作用时,考虑到整体弯曲的影响,在纵横两个方向下层钢筋的配筋率不宜小于0.15% ,上层钢筋应按计算配筋率全部连通。

6.8.2 桩与承台的连接构造应符合下列规定:
1 桩嵌入承台内的深度对中小直径桩不宜小于50mm;对大直径桩不宜小于100mm。
2 混凝土桩的桩顶纵向主筋应锚入承台内,其锚入长度不宜小于3 5 倍纵向主筋直径。对于抗拔桩,桩顶纵向主筋的锚固长度应按现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB50010确定。
3 对于大直径灌注桩,当采用一柱一桩时可设置承台或将桩与柱直接连接。

6.8.3 柱与承台的连接构造应符合下列规定:
对于多桩承台,柱纵向主筋应锚入承台不小于la,抗震设计时不小于laE

6.8.4 桩承台的防冻胀、防膨胀措施
1 在冻深较大(标准冻深大于1m) 地区承台下为弱冻胀性土时,承台下应换填粗砂、中砂、炉渣等松散填料,厚度不宜小于300mm;当承台下为强冻胀性土时,承台梁下应预留100~150mm空隙;承台四周应填以粗砂、中砂、炉渣等松散填料,见图6.8.4-1。

6.8.4-1.jpg


2 在冻胀深度较小(标准冻深小于1m)地区,承台位于冻深线以上时,承台下宜换粗砂、中砂、煤渣等松散填料,其厚度不少于100mm。

3 对膨胀土地基,可根据土的膨胀性、胀缩等级,按本条类似措施进行承台的防膨胀处理。

6.8.5 承台之间的连接应符合第6.6.5条要求。

6.8.6 承台及承台梁按现行《建筑桩基技术规范》JGJ 94-2008中第5.9节计算。

6.9 桩土共同作用与变刚度调平设计


6.9.1 桩土共同作用的桩基设计的核心技术思路是考虑桩一地基土一基础(承台或筏板) 一上部结构相互作用(简称为桩土共同作用) 对于承载力和变形的影响,既满足荷载与抗力的整体平衡,又兼顾荷载与抗力的局部平衡,以优化桩型选择和布桩为重点,力求减小差异变形,降低承台内力和上部结构次内力,实现节约资源、增强可靠性和耐久性。本节包括变刚度调平设计的桩基、复合桩基和软土地基减沉复合桩基础。

6.9.2 关于桩土共同作用的问题,各地区根据工程经验有不同的处理方法,如混凝土桩复合地基、减少沉降的桩基、控制沉降的桩基、变刚度调平设计的桩基。

6.9.3 考虑桩土共同作用进行桩基设计时,应结合地区经验,并满足下列要求:
1 桩、土荷载分配应按上部结构与地基共同作用分析确定;
2 桩端进入较好的土层, 并应满足下卧层承载力设计要求;
3 桩距可采用4d~6d (d为桩身直径) ;
4 桩身强度应按桩顶荷载设计值验算。

6.9.4 变刚度调平设计是指考虑上部结构形式、荷载和地层分布以及桩土共同作用效应,通过改变基桩支承刚度分布,以使建筑物沉降趋于均匀、基础内力降低的设计方法。变刚度调平设计,宜结合具体条件,按下列措施:
1 局部增强变刚度
对于框架一核心筒结构高层建筑,在天然地基承载力满足要求的情况下,宜于核心筒区域局部设置增强刚度、减小沉降的摩擦型桩,即对荷载集度高的区域如核心筒等实施局部增强处理,可局部采用桩基[如图6.9.4-1(a)所示],或局部采用刚性桩复合地基[如图6.9.4-1(b)所示]。

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2 桩基变刚度的方法
1 ) 对于大面积均布荷载作用下的摩擦型桩基,宜按内强外弱原则布桩。如图6.9.4-2 所示,当荷载分布较均匀时,宜按变桩距、变桩长布桩,以抵消因相互作用对中心区支承刚度的削弱效应。

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2 ) 对于框架一核心筒结构高层建筑桩基,应强化核心筒区域桩基刚度(如适当增加桩长、桩径、桩数、采用后注浆等措施) ,可相对弱化核心筒外围桩基刚度。
如图6.9.4-3 所示,对于框架一核心筒和框架一剪力墙结构,应按荷载分布考虑相互作用,将桩相对集中布置于核心筒和柱下。对于外围框架区应适当弱化,按复合桩基设计, 如图6.9.4-4(a),当有合适桩端持力层时桩长宜减小,如图6.9.4-4(b) 所示。

6.9.4-3.jpg


6.9.4-4.jpg


3 主楼裙房连体变刚度
对于主裙楼连体建筑,当高层主体采用桩基时,裙房(含纯地下室) 的地基或桩基刚度宜相对弱化,可采用天然地基、复合桩基、疏桩或短桩基础、复合地基、褥垫增沉等措施。
4 按变刚度调平设计的桩基,宜进行桩—土一承台一上部结构共同工作分析,通过分析计算,可进一步优化桩基设计。

6.9.5 复合桩基是指由基桩和承台下地基土共同承担荷载的桩基型式,即确定基桩竖向承载力时考虑承台底地基土抗力。承台底地基土抗力pck可按式(6.9.5) 计算。

pckcƒak   (6.9.5)

式中 ηc——承台效应系数,可按表6.9.7 取值;当承台底为可液化土、湿陷性土、高灵敏度软土、欠固结土、新填土时,沉桩引起超孔隙水压力和土体隆起时,取ηc=0;

       ƒak——承台下1/2 承台宽度且不超过5m深度范围内各层土的地基承载力特征值按厚度加权的平均值。


6.9.6 对于符合下列条件之一的摩擦型桩基,宜考虑承台效应确定其复合基桩的竖向承载力特征值:
1 上部结构整体刚度较好、体型简单的建(构) 筑物,可适应较大的变形时;
2 对差异沉降适应性较强的排架结构和柔性构筑物;
注: 如单层排架厂房、钢制油罐等,由于差异沉降引起的内力比高次超静定的混凝土框架结构要小,适应能力较搬。
3 按变刚度调平原则设计的桩基刚度相对弱化区;
4 软土地基的减沉复合疏桩基础。

6.9.7 考虑承台效应的复合基桩竖向承载力特征值可按下列公式确定:

6.9.7.jpg

式中 Ra——单桩竖向承载力特征值;

        ηc——承台效应系数,可按表6.9.7取值; 当承台底为可液化土、湿陷性土、高灵敏度软、欠固结土、新填土时,沉桩引起超孔隙水压力和土体隆起时,取ηc=0;


表 6.9.7 承台效应系数ηc

6.9.7表头.jpg

3

4

5

6

6

0.4

0.06~0.08

0.14~0.17

0.22~0.26

0.32~0.38

0.50~0.80

0.4~0.8

0.08~0.10

0.17~0.20

0.26~0.30

0.38~0.44

0.8

0.10~0.12

0.20~0.22

0.30~0.34

0.44~0.50

单排桩条形承台

0.15~0.18

0.25~0.30

0.38~0.45

0.50~0.60

注:1 表中sa/d为桩中心距与桩径之比;Bc/L为承台宽度与桩长之比。当计算桩基为非正方形排列时,sa= 6.9.7根号.jpg


2 对于单排桩条形承台,当承台宽度小于1.5d时,ηc按非条形承台取值。
3 对于采用后注浆灌注桩的承台,仇宜取低值。
4 对于饱和粘性土中的挤土桩基、软土地基上的桩基承台,ηc宜取低值的0.8倍。

ƒak——承台下1/2 承台宽度且不超过5m深度范围内各层土的地基承载力特征值按厚度加权的平均值。

Ac——计算基桩所对应的承台底净面积;
Aps——桩身截面面积;
A——为承台计算域面积。对于柱下独立桩基,A为承台总面积;对于桩筏基础,A为柱、墙筏板的1/2跨距和悬臂边2.5倍筏板厚度所围成的面积;桩集中布置于单片墙下的桩筏基础,取墙两边各1/2跨距围成的面积,按条基计算ηc
ξa——地基抗震承载力调整系数,应按表4.6.3 采用。
n——计算域面积内总桩数。

6.9.8 软土地基上的多层建筑,当天然地基承载力基本满足要求时,可采用减沉复合疏桩基础减小沉降。
注: 减沉复合疏桩基础是指软土地基天然地基承载力基本满足要求的情况下,为减小沉降采用疏布摩擦型桩的复合桩基。减沉复合疏桩基础是以减小沉降为主要目标,同时应满足承载能力和变形的两种极限状态。关于减沉复合疏桩基础的设计计算方法目前尚不统一,主要原因是对这种桩基在工作荷载下桩一土一承台的相互作用机理、承台和桩的荷载分担、沉降性状等有待进一步研究。

6.9.9 软土地基减沉复合疏桩基础的设计应注意把握两个原则:
1 确保桩和桩间土在受荷变形过程中始终共同分担荷载,单桩承载力宜控制在较小范围:
1 ) 桩的横截面尺寸,一般宜选择φ200~φ400(或200×200~300×300);
2 ) 桩应穿越上部软土层,桩端支承于相对较硬土层;桩端持力层应不是坚硬岩层、密实砂、卵石层,以确保基桩受荷能产生刺人变形,承台底地基土能有效分担份额足够大的荷载;
2 确保桩间土较充分发挥承载作用,桩距应在5d~6d以上,即sa>(5~6)d;

6.9.10 软土地基减沉复合疏桩基础,可按下列公式确定承台面积和桩数:

6.9.10.jpg

式中 Ac——桩基承台总净面积;

       ƒak——承台底地基承载力特征值;

          ξ——承台面积控制系数,ξ≥ 0.60;
         n——基桩数;

        ηc——桩基承台效应系数,可按本措施表6.9.7 取值。


6.9.11 应用软土地基减沉复合疏桩基础时,桩数除满足承载力要求外,尚应经沉降计算最终确定。
注:由于沉降计算需在承台面积和桩数确定的条件下才能进行,故先行按承载力确定承台面积和桩数,然后计算沉降,若计算沉降量不符合设计要求应调整桩数。

6.9.12 应用软土地基减沉复合疏桩基础时,由于基桩数量少而疏,成桩质量可靠性应严加控制。沉桩结束承台基槽开挖时,桩顶设计标高以上应预留保护土层采用人工挖除,避免损伤桩顶。

6.9.13 应用软土地基减沉复合疏桩基础时, 承台型式可采用两种:
1 筏式承台,多用于地基土承载力小于荷载要求和建筑物对差异沉降控制较严或带有地下室的情况;
2 条形承台,承台面积系数较大,多用于无地下室的多层住宅。
注: 承台面积系数(承台面积与首层面积的比值)。

.

7.1 基础抗浮设计一般规定


7.1.1 抗浮验算
1 建筑物在施工和使用阶段均应符合抗浮稳定性要求。
2 在建筑物施工阶段,应根据施工期问的抗浮设防水位和抗力荷载进行抗浮验算,必要时采取可靠的降、排水措施满足抗浮稳定要求。
3 在建筑物使用阶段,应根据设计基准期抗浮设防水位进行抗浮验算。

7.1.2 抗浮验算公式
1 当建筑物的结构抗浮验算在现行国家或行业标准有明确规定时,应按规范的有关规定进行抗浮验算。
2 当建筑物的结构抗浮验算无明确规定时,宜按下列公式进行抗浮验算:

7.1.2.jpg

式中 G——结构自重及其上作用的永久荷载标准值的总和, 不包括活荷载;
         S——地下水对建筑物的浮托力标准值;
         K——地下结构抗浮安全系数,一般取1.05。
3 在进行整体抗浮验算的同时,应对结构自重较小的区域进行局部验算,特别是上部结构缺层或大范围楼板缺失开洞部位。
4 在地下水作用下,基础底板构件应具有足够的强度和刚度,并应进行浮力作用下的抗弯、抗剪和抗冲切承载力验算。
5 当抗浮验算不满足要求时,应采取抗浮措施。

7.1.3 结构自重标准值
结构自重标准值按结构构件的设计尺寸与材料单位体积的自重计算确定。对于自重变异较大的材料和构件,自重的标准值应取下限值。

7.1.4 抗浮设防水位的选取与水浮力计算
1 抗浮设防水位的选取
验算地下水对结构物的上浮作用时,原则上应按设防水位计算水浮力。抗浮设防水位应由勘察报告提供,抗浮设防水位参照如下情况综合考虑:
1 ) 设计基准期内抗浮设防水位应根据长期水文观测资料确定;
2 ) 无长期水文观测资料时,可采用丰水期最高稳定水位(不含上层滞水),或按勘察期间实测最高水位并结合地形地貌、地下水补给、排泄条件等因素综合确定;
3 ) 场地有承压水且与潜水有水力联系时,应实测承压水位并考虑其对抗浮设防水位的影响;
4 ) 在填海造陆区,宜取海水最高潮水位;
5 ) 当大面积填土面高于原有地面时,应按填土完成后的地下水位变化情况考虑;
6 ) 对一、二级阶地,可按勘察期间实测平均水位增加1~3m;对台地可按勘察期间实测平均水位增加2~4m; 雨季勘察时取小值,旱季勘察时取大值;

7)施工期间的抗浮设防水位可按1~2个水文年度的最高水位确定。

2 水浮力计算

水浮力一般用下式计算:


S=ywV  (7.1.4)

式中 yw——水的重度,可按10kN/m³采用;

         V——建筑物在抗浮设防水位下排水开水的体积(m³)。


7.1.4.jpg


基底抗浮设计水头高度值,除有可靠的监测数据或长期控制地下水位的措施外,不应对地下水水头高度值进行折减。图7.1.4(a)中,基础底板受到水浮力作用,其水头高度为H。图7.1.4(b)中,基础埋置在隔水层土中,若隔水层土质在建筑使用期间内可始终保持非饱和状态,且下层承压水不可能冲破隔水层,及地下室外墙与基坑侧壁间的回填土采用不透水材料时,基础底板不受上层滞水浮力作用;若隔水层为饱和土,基础底板应考虑浮力作用,但应考虑渗流作用的影响,对水浮力进行折减。图7.1.4(c)中,当基础埋置于不连续的局部含水层中时,基础底板可不考虑水浮力作用。


7.1.5 抗浮措施

当基础抗浮验算不满足式(7.1.2)要求是,需采取必要的抗浮措施,保证基础安全。实际工程应用中可采用多种抗浮方法,如增加结构配重,设置抗拔桩、抗浮锚杆,基础底板下释放水浮力等。当采用抗拔桩或抗浮锚杆措施后,应满足下式要求,此时K可按7.1.2条取值:


7.1.5.jpg

式中 R——单根桩或锚杆抗浮承载力特征值,取群桩(群锚)基础呈整体破坏或呈非整体破坏时基桩抗拔力较小值;

        n——抗拔桩或抗浮锚杆的数量。


7.1.6 当地下水位较高,施工时需要采取临时降低地下水措施时,施工单位在停止降水前,应与设计人协商,以免停止降水后水位过早上升,发生问题。


7.1.7 当高层与裙房之间未设缝时,高层的沉降相对较大,而裙房沉降很小。如果因抗浮不满足要求而将裙房范围设置抗浮桩,由于抗拔桩的支撑作用,裙房的沉降将受到限制,这就加大了高层与裙房间的沉降差,因此应考虑其影响。


7.2 抗拔桩设计


7.2.1 抗拔桩桩型
抗拔桩按成桩方式的不同主要有预制桩和现场灌注桩。灌注桩除常规的等截面形式外,有扩底灌注桩和后注浆灌注桩等,后两种形式的灌注桩能大幅提高抗拔承载力,适宜于深开挖条件下的结构抗浮。

7.2.2 抗拔桩承载力计算
1 初步设计时,基桩抗拔承载力特征值可按下列公式计算:

Rta=Tuk/2+Gp     (7.2.2-1)

Tuk= Σλiqsikuili     (7.2.2-2)

式中Rta——基桩抗拔承载力特征值;

       Tuk——基桩抗拔极限承载力标准值;

         Gp——基桩自重,地下水位以下取浮重度,对于扩底桩按表7.2.2-1确定桩、土柱体周长,计算桩、土自重;

          ui——破坏表面周长, 对于等直径桩取ui=πd ; 对于扩底桩按表7.2.2 -1 取值;

       qsik——桩侧表面第i 层土的抗压极限侧阻力标准值;

     λi——抗拔系数, 可按表7.2.2-2 取值。


表7.2.2-1 扩底桩破坏表面周长ui

自桩底起算的长度li

≤(4~10d

>(4~10d

ui

πD

πd

注:D——扩底端直径;
       d——桩身直径;
       li——桩底以上受扩底影响而按扩底直径D计算破坏面的桩身高度取4~10d,软土取低值,对于砂、砾石和卵石取高值,按内摩擦角增大而增加。

表7.2.2-2 抗拔系数λ

土类

λ

砂土

0.60~0.70

粘性土、粉土

0.70~0.80

注: 桩长2与桩径d之比小于20时, λ取小值。



2 当需要验算群桩基础呈整体性破坏时,基桩的抗拔承载力特征值可按下列公式计算:

7.2.2-3-4.jpg

式中 Tgk——群桩呈整体破坏时基桩的抗拔极限承载力标准值;
        G[sub]gp[/sub]——群桩基础所包围体积的桩土总自重除以总桩数, 地下水位以下取浮重度;
          ul——桩群外围周长;
          n——抗拔桩的数量。

7.2.3 抗拔桩桩身承载力与裂缝控制计算
1 钢筋混凝土轴心抗拔桩的正截面受拉承载力应符合下式规定:

N≤ƒyAspy+Apy     (7.2.3-1)

式中   N——荷载效应基本组合下桩顶轴向拉力设计值;

ƒyƒpy——普通钢筋、预应力钢筋的抗拉强度设计值;

As、Apy——普通钢筋、预应力钢筋的截面面积。


2 对于抗拔桩的裂缝控制计算应符合《混凝土结构设计规范》GB 50010规定:
1 ) 对于严格要求不出现裂缝的一级裂缝控制等级预应力混凝土基桩,在荷载效应标准组合下混凝土不应产生拉应力,应符合下式要求:

σckpc≤0    (7.2.3-2)


2 ) 对于一般要求不出现裂缝的二级裂缝控制等级预应力混凝土基桩,在荷载效应标准组合下的拉应力不应大于混凝土轴心受拉强度标准值,应符合下列公式要求:
在荷载效应标准组合下:

σckpc≤ƒtk   (7.2.3-3)

在荷载效应准永久组合下:

σcqpc≤0    (7.2.3-4)

3 ) 对于允许出现裂缝的三级裂缝控制等级基桩,按荷载效应准永久组合并考虑长期作用影响计算的最大裂缝宽度应符合下列规定:

ωmax≤ωlim   (7.2.3-5)

式中 σckσcq——荷载效应标准组合、准永久组合下正截面法向应力;

             σpc——扣除全部应力损失后,桩身混凝土的预应力;

                 ƒtk——混凝土轴心抗拉强度标准值;

           ωmax——计算的最大裂缝宽度;

           ω[sub]lim[/sub]——最大裂缝宽度限值,可按《混凝土结构设计规范》GB 50010 的要求取值。


7.2.4 混凝土预制抗拔桩主要为方桩
1 混凝土预制桩的制作应满足《建筑桩基技术规范》JGJ94-2008第7.1节要求。
2 混凝土预制桩的起吊、运输和堆放应满足上述规范第7.2节要求。
3 混凝土预制桩抗拔承载力应通过现场抗拔静载试验确定,当无试验条件时,也可用第7.2.2 条、第7.2.3 条中抗拔桩承载力计算公式确定。
4 混凝土预制桩的锚固节点。混凝土预制方桩锚固节点构造如图7.2.4 所示;

7.2.4.jpg


5 混凝土预制桩的接桩
桩的连接可采用焊接、法兰连接或机械快速连接(螺纹式、啮合式) ,接桩材料应符合下列规定:
1 ) 焊接接桩: 钢板宜采用低碳钢,焊条宜采用E43,并应符合现行行业标准《建筑钢结构焊接技术规程》JGJ 81要求;
2 ) 法兰接桩: 钢板和螺栓宜采用低碳钢。
6 采用焊接接桩除应符合现行行业标准《建筑钢结构焊接技术规程》JGJ 81的有关规定外,尚应符合下列规定:
1 ) 宜在下节桩段的桩头高出地面0.5m时进行接桩;
2 ) 下节桩的桩头处宜设导向箍;接桩时上下节桩段应保持顺直,错位偏差不宜大于2mm;接桩就位纠偏时,不得采用大锤横向敲打;
3 ) 桩对接前,上下端板表面应采用铁刷子清刷干净,破口处应刷至露出金属光泽;

4 ) 焊接宜在桩四周对称地进行,待上下桩节固定后拆除导向箍再分层施焊;焊接层数不得少于2层,第一层焊完后必须把焊渣清理干净,方可进行第二层施焊,焊缝应连续、饱满;
5 ) 焊好后的桩接头应自然冷却方可继续锤击,自然冷却时间不宜少于8min;严禁采用水冷却或焊好即施打;
6 ) 雨天焊接时,应采取可靠的防雨措施;
7 ) 焊接接头的质量检查宜采用探伤检测,同一工程探伤抽样检验不得少于3个接头。
7 预制桩抗拔桩的接头构造应符合下列要求:
1 ) 端板的材质、板厚、坡口尺寸等应严格按有关规范的要求设置;
2 ) 抗拔桩的接头宜选用机械啮合接头。

7.2.5 等截面钻孔灌注桩
1 等截面钻孔灌注桩的抗拔承载力计算及桩身承载力和裂缝控制计算见第7.2.2条及第7.2.3条。
2 钻孔机具及工艺的选择,应根据桩型、钻孔深度、土层情况、泥浆排放及处理条件综合确定。
3 钻孔灌注桩应检测成iL质量,若采用泥浆护壁成孔,应及时清孔并做好孔底沉渣控制。
4 钻孔灌注桩的施工及其他构造要求可参考《建筑桩基技术规范》JGJ 94-2008中,第6章灌注桩施工部分的内容。
5 钻孔灌注桩锚固节点如图7.2.5 所示。

7.2.5.jpg


7.2.6 扩底钻孔灌注桩
变截面桩按构造形式分有: 扩底桩、多级扩径桩、分段变截面桩和组合型桩等。其中扩底桩是应用最广泛的一种,在等截面段钻孔完成后,将常规钻头更换为扩底钻头进行底部扩孔而形成扩底桩。
1 扩底端构造要求
扩底端形状如图7.2.6-1 所示。

7.2.6-1.jpg


1 ) 扩底抗拔桩的几何尺寸根据机械施工水平确定,桩身直径d一般为400~800mm,扩底直径D为800~1400mm。一般桩径450mm以下称为小直径扩底抗拔桩,其余均为常规直径扩底抗拔桩。

2 ) 桩的有效桩长L为桩顶至扩底端最大直径处的距离,按桩身直径d计算的长细比不宜大于100。
3 ) 扩底桩的中心距不应小于3d且不应小于2D。
4 ) 扩底直径宜取为桩身直径的2倍左右,且不应大于桩身直径的3 倍。
5 ) 扩底端呈锥形,扩底端侧面斜率应根据实际成孔及土体自立条件确定,可取1/4-1/2, 软土地区扩底端扩展角度很小,通常为8°~12°。
6 ) 扩底端长度为1~2.5m,直径小时取小值,同时应满足扩大突出部分桩身结构的抗剪要求。
7 ) 扩底端起始位置进入较硬土层宜为(1~3) D,且不小于1m。
8 ) 桩身配筋应同时满足强度和裂缝的相关规范要求,主筋沿桩身通长配置。
2 成孔质量检测
在灌注混凝土前应检测桩身孔径,确认扩底尺寸满足设计要求后方可成桩,检测数按总桩数50%的比例进行,若不合格桩数超过3 根时,测试比例应增加至100% 。孔径可采用井径仪进行检测。
3 扩底桩承载力计算图示如图7.2.6-2 所示,具体承载力计算公式见第7.2.2 条抗拔桩承载力计算公式。


7.2.6-2.jpg


7.2.7 桩侧后注浆抗拔桩
1 桩侧后注浆抗拔桩通过改变桩一土界面摩擦特性,增加桩侧摩阻力的途径来提高抗拔承载力。
2 桩侧后注浆桩适用于含砂丰富地层。
3 注浆量与注浆断面设置
1 ) 桩侧后注浆抗拔桩单桩注浆量的设计应考虑桩径、桩长、桩侧土层性质、单桩承载力增幅等因素,可按下式估算:

Gc=nGs   (7.2.7-1)

式中 n——桩侧注浆断面数;

      Gs——单一断面注浆量,以水泥质量计(t);大小和桩径、土层性质关系密切,可根据桩侧土层条件和使用要求参考类似工程经验综合确定。无经验时,可参考表7.2.7-1取值;

      Gc——注浆量, 以水泥质量计(t)。


表7.2.7-1 桩侧后注浆灌注桩单一断面水泥的最小注入量

桩直径(mm

压浆量(水泥质量t)

600

0.4

700

0.5

800

0.6


2 ) 桩侧后注浆断面设置数量应综合地层情况、桩长和承载力增幅要求等因素确定,可在离桩底5~15m以上、桩顶8m以下,每隔6~12m设置一道桩侧注浆阀,当有粗粒土时,宜将注浆阀设置于粗粒土层下部,对于干作业成孔灌注桩宜设于粗粒土层中部。
4 承载力估算
桩侧后注浆灌注桩的单桩极限抗拔承载力,应通过静载试验确定。在《建筑桩基技术规范》JGJ 94-2008第6.7节后注浆技术实施规定的条件下,后注浆单桩抗拔承载力特征值可按下式估算:

5.jpg

式中 Qsk——后注浆非竖向增强段的总极限侧阻力标准值;
      Qgsk——后注浆竖向增强段的总极限侧阻力标准值;
         Gp——单桩自重标准值(kN),地下水位以下应扣除浮力,自重和浮力作用分项系数取1.0。
           u——桩身周长;
          lj——后注浆非竖向增强段第j层土厚度;
         lgi——后注浆竖向增强段内第i层土厚度,对于泥浆护壁成孔灌注桩,竖向增强段为各桩侧注浆断面以上12m,重叠部分应扣除;
qsjk、qsik——分别为后注浆竖向增强段第i土层初始极限侧阻力标准值、非竖向增强段第J 土层初始极限侧阻力标准值。如无当地经验时,初始极限侧阻力标准值可按《建筑桩基技术规范》JGJ 94-2008 表5.3.5-1确定;
         λi——桩周第i层土的抗拔承载力系数,按表7.2.2-2取值:
          βsi——后注浆侧阻力增强系数,可按表7.2.2-2取值。

表7.2.2-2后注浆侧阻力增强系数βsi

土层名称

淤泥

淤泥质土

粘性土

粉土

粉砂

细砂

中砂

粗砂

砾砂

砾石

卵石

全风化岩

强风化岩

βsi

1.2~1.3

1.4~1.8

1.6~2.0

1.7~2.1

2.0~2.5

2.4~3.0

1.4~1.8


5 施工要求:
1 ) 注浆应采用P42.5 级新鲜普通硅酸盐水泥配制的浆液;
2 ) 注浆管的设置应与注浆断面相匹配,每一个注浆断面应设置1根注浆管;
3 ) 注浆作业宜于成桩2天后开始,多断面桩侧注浆应先上后下,桩侧注浆间隔时间不宜少于2h;
4 ) 注浆压力应大于注浆深度处土层压力,注浆流量不应超过75L/min.后注浆质量控制采用注浆量和注浆压力双控方法,以水泥注入量控制为主,泵送终止压力控制为辅。

7.3 抗浮锚杆设计


7.3.1 一般规定:
1 抗浮锚杆依赖于土层与锚固体之间的粘结强度提供抗拔承载力。有机质土、液限WL>50%和相对密实度Dr<0.3的地层不得作为永久性锚杆的锚固地层。
2 抗浮锚杆的设计包括锚杆承载力的计算、杆体截面积的计算和锚杆数量的计算。
3 抗浮锚杆按是否施加预应力,可分为非预应力抗浮锚杆和预应力抗浮锚杆。非预应力抗浮锚杆主要为全长粘结型锚杆,而预应力抗浮锚杆以部分粘结型锚杆较为常见。
4 全长粘结型非预应力抗浮锚杆锚固装置或杆体全部和锚孔壁接触、杆体全长利用胶结材料与锚孔壁粘结,以粘结力为主起锚固作用并用于抗浮的锚杆,由全长粘结的杆体(锚囤段) 、垫板和紧固件组成,如图7.3.1-1(a)。全长粘结型非预应力抗浮锚杆属于永久性被动抗浮锚杆。适应于较坚硬地层(如岩石锚杆) 以及地层加固和容许地层有适量变形的工程;
5 对于全长粘结型非预应力锚杆,土层锚杆的锚固段长度不应小于4m,且不宜大于10m;岩石锚杆的锚固段长度不应小于3m,且不宜大于45D和6.5m;锚杆的间距,应根据锚杆所锚定构筑物及其周边地层整体稳定性确定。锚杆的间距除必须满足锚杆的受力要求外,尚需大于1.5m。所采用的间距更小时,应将锚固段错开布置。
6 部分粘结型预应力抗浮锚杆锚固装置或杆体只有一部分利用胶结材料和锚孔壁接触的锚杆、可施加预应力并用于抗浮的锚杆,称为部分粘结型预应力抗浮锚杆,如图7.3.1-1(b)。由杆体、锚固段、自由段和锚头组成。适用于要求锚杆承载力高、变形量小和需锚固于地层较深处的工程。
7 部分粘结型预应力锚杆的总长度为锚固段、自由段和外锚段的长度之和。土层锚杆的锚固段长度不应小于4m,且不宜大于10m;岩石锚杆的锚固段长度不应小于3m,且不宜大于55D和8m;锚杆锚固段上的覆土层厚度不宜小于4.5 m。钻孔内预应力钢绞线的面积不超过钻孔面积的15%;预应力筋的保护层厚度不小于20mm。预应力锚杆的初始预应力(锁定拉力)值宜为锚杆拉力设计值的0.75~0.90倍。

7.3.1-1.jpg


8 岩石锚杆基础的构造要求可按图7.3.1-2采用,图中d,为锚杆孔直径,d 为锚杆直径, l为锚杆的有效锚固长度。锚杆孔直径宜取为锚杆直径的3倍,但不应小于一倍锚杆直径加50mm。

7.3.1-2.jpg


9 锚杆宜采用热轧带肋钢筋,水泥砂浆强度不宜低于30MPa,细石混凝土强度不宜低于C30,灌浆前应将锚杆孔清洗干净。
10 注浆水泥材料标号不得低于P32.5,压力型锚杆注浆水泥材料标号不得低于P42.5;注浆材料采用的拌和水宜采用饮用水,不得使用污水;水泥砂浆只能用于一次注浆,其细骨料应选用最大尺寸小于2.0mm的砂; 水泥浆中氯化物的含量不得超过水泥重量的0.1%。
11 锚杆的防腐材料宜采用专门防腐油脂,并满足现行行业标准《无粘结预应力筋专用防腐润滑脂》JG/T3007的技术要求。

7.3.2 抗浮锚杆的设计
1 对设计等级为甲级的建筑物,单根锚杆轴向抗拔承载力应通过现场试验确定;对于其他建筑物可按式(7.3.2-1)和式(7.3.2-2)估算,宜取较小值。

0.4.jpg

式中Rt——锚杆竖向抗拔承载力特征值;
         D——锚杆锚固段注浆体直径;

         la——锚杆锚固段有效锚固长度;

    ƒrb——锚杆锚固段注浆体与地层的粘结强度特征值,应由试验确定,当无试验资料时可参见表(7.3.2-1)和表(7.3.2-2)选用;

    ξ1——经验系数,对于永久性锚杆取0.8,对于f临时性锚杆取1.0。


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式中 λi——第i土层的抗拔系数,可按表7.2.2-2取值;
      qsia——第i土层的锚杆锚固段侧阻力特征值;            

          li——第i土层的锚杆锚固段有效锚固长度。


表7.3.2-1 锚固体与岩石间的粘结强度特征值

岩石类别

岩石天然单轴抗压强度标准值ƒr(MPa)

ƒrb值(kPa)

极软岩

ƒr<5

135~180

软岩

5≤ƒr<15

180~380

较软岩

15≤ƒr<30

380~550

较硬岩

30≤ƒr<60

550~900

坚硬岩

ƒr≥60

900~1300

注:1 表中数据适用于水泥砂浆或水泥结石体强度等级为M30;
       2 在岩体结构面发育时,粘结强度取表中下限值。

表7.3.2-2 注浆体与土层间的粘结强度特征值

土的种类

土的状态

ƒrb值(kPa)

粘性土

软塑

15~20

可塑

20~25

硬塑

25~32

坚硬

32~40

砂性土

松散

30~50

稍密

50~70

中密

70~105

密实

105~140

碎石土

稍密

60~90

中密

80~110

密实

110~150

注: 1 表中数据适用于水泥砂浆或水泥结石体强度等级为M30;
        2 在岩体结构面发育时,粘结强度取表中下限值:
        3 当采用二次高压劈裂注浆(压力大于2.5 MPa) 加固锚固段周边地层时,表中粘结强度可适当提高。

2 抗拔锚杆杆体的横截面积A 可以按下式计算:

7.3.2-3-4.jpg

式中 A——抗拔锚杆钢筋或预应力钢绞线横截面面积;
    Ntd——荷载效应基本组合下的锚杆轴向拉力设计值;
     R1——锚杆竖向上拔力;
     ƒr——钢筋或预应力钢胶线的抗拉强度设计值;

  ξ2——锚筋抗拉工作条件系数,永久锚杆取069。


3 锚杆钢筋与砂浆之间的锚固长度还应满足下式验算要求:

7.3.2-5.jpg

式中 ns——钢筋或钢绞线根数;
         D——单根钢筋或钢绞线直径;
        ƒb——钢筋或钢绞线与锚固注浆体间的粘结强度设计值,应由试验确定,当无试验资料时可参见表7.3.2-3选用;

    ξ3——钢筋与砂浆粘结强度工作条件系数,对于永久性锚杆取0.60,l临时性锚杆取0.92。


表7.3.2-3 钢筋、钢胶线与水泥砂浆之间的粘结强度设计值ƒb

锚杆类型

水泥浆或水泥砂浆

M25

M30

M35

水泥砂浆与螺纹钢筋

2.10

2.40

2.70

水泥砂浆与钢绞线

2.75

2.95

3.40

注:1 当采用两根钢筋点焊成束的做法时,粘结强度应乘0.85折减系数;
       2当采用三根钢筋点焊成束的做法时,粘结强度应乘0.70折减系数;
       3成束钢筋的根数不应超过3 根,钢筋截面总面积不应超过锚孔面积的20% 。当锚固段钢筋和注浆材料采用特殊设计,并经试验验证锚固效果良好时,可适当增加锚杆钢筋用量。

7.4 其他抗浮措施


7.4.1 增加配重法
一般用于埋深浅、上浮力较小的情况,或用于自重与上浮力相差较小的情况(图7.4.1)。
1 包括增加覆土荷载、增加结构白重和边墙加载等三种方式。
2 根据浮力大小确定回填材料和厚度,常用的回填材料有土、砂石、混凝土等,必须保证回填物的密实,达到对回填物的容重要求。
3 若条件允许可将底板沿外墙向外延展,以利用其上部填土的自重压力。

7.4.1.jpg


7.4.2 释放水浮力法
释放水浮力法是在基底下方设置静水压力释放层,使基底下的压力水通过释放层中的透水系统(过滤层,导水层) 汇集到集水系统(滤水管网络) ,并导流至出水系统后进入专用水箱或集水井中排出,从而释放部分水浮力。
1 适用范围
1 ) 基底位于不(弱) 透水(渗透系数k≤ 10-5cm/s)且土质较坚硬的土层,图7.4.2-1(a);
2 ) 基底位于透水层,但距基底不太深处有一层不(弱) 透水土层的情况,一般采用永久止水帷幕从室外地面一直向下延伸到相对隔水层中,使外围的地下水很难渗入到地下室底板周围,图7.4.2-1(b)。

7.4.2-1.jpg


2 释放水浮力法基本措施如下:

7.4.2-2.jpg


1)在地下室底板以下设置透水系统,其功能在于过滤土壤颗粒使压力水顺利导进集水系统。透水系统可由水平铺设的土工布过滤层、聚乙烯格网导水层组成,也可采用一层满铺的高质量砂砾石层;

2)必要时,可在透水层上方设置聚乙烯保护膜,防止浇灌底板混凝土时,流入透水系统;

3)在透水系统中的过滤层与导水层之间设置集水系统,其功能为手机渗入静水压力释放层中的水并导至出水系统。集水系统可由开孔后包扎土工布的多孔聚乙烯管组成的水平集水网络组成;

4)出水系统为气密式垂直导水构造,功能为将集水系统中的水排出,减少基底水压。经出水系统排出的水可引流到专门的水箱或集水井中用水泵抽出;

5)设置基底水压监测系统,实时了解基底水压,当压力达到预警值时报警。


3 浮力释放层的设计及构造示意如下所示:


7.4.2-3.jpg

7.4.2-4.jpg

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4 释放水浮力法应保证相关排水设备的稳定性和控制长期运营成本,应在技术可行、安全可靠、资源节约的前提下选用。


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8.1 地基处理一般规定


8.1.1 地基处理系指为提高地基承载力,改善其变形性质或渗透性质而采取的人工处理地基的方法。当采用天然地基不能满足地基稳定、承载力和变形控制要求时,可通过地基处理手段达到上述要求,与采用桩基础相比,具有造价经济、工期短等优点。

8.1.2 地基处理广泛应用于软弱地基, 软弱地基系指主要由淤泥、淤泥质土、冲填土、杂填土或其它高压缩性土层构成的地基, 当建筑地基的局部范围内有高压缩性土层时, 应按局部软弱土层考虑。

8.1.3 地基处理设计、施工前,应完成岩土工程勘察工作,获得符合施工图设计深度的设计文件,根据项目特点,收集项目所在地区的类似工程资料,为设计与施工提供参考;调查项目的环境条件,重点查明项目周边既有建筑物的结构特点及基础型式、四周道路及地下管线的分布情况等等,确定地基处理施工期间的环境影响及变形控制标准。

8.1.4 勘察时,应查明主要受力土层的均匀性、组成、分布范围和土质情况,根据拟采用的地基处理方法提供相应参数;冲填土尚应了解排水固结条件;杂填土应查明堆积历史,明确自重下稳定性、湿陷性等基本因素。

8.1.5 地基处理设计时,宜考虑上部结构、基础和地基的相互作用,对建筑体型、荷载情况、结构类型和地质条件进行综合分析,确定合理的建筑措施、结构措施和地基处理方法。必要时应采取有效措施,加强上部结构的刚度和强度,以增加建筑物对地基不均匀变形的适应能力。

8.1.6 在选择地基处理方法时,应综合考虑场地工程地质和水文地质条件、建筑物对地基要求、建筑结构类型和基础型式、周围环境条件、材料供应情况、施工条件等因素,经过技术经济指标比较分析后择优采用。

8.1.7 对已选定的地基处理方法,宜按建筑物地基基础设计等级,选择代表性场地进行相应的现场试验,并进行必要的测试,以检验设计参数和加固效果,同时为施工质量检验提供相关依据。

8.1.8 复合地基承载力特征值应通过现场复合地基载荷试验确定,或采用增强体的载荷试验结果和其周边土的承载力特征值结合经验确定。

8.1.9 经处理后的地基,当需要计算地基承载力特征值(容许值) ƒa时,基础宽度的地基承载力修正系数取零,基础埋深的地基承载力修正系数取1.0,即按式(8.1.9) 计算;

ƒaspk+ym(d-0.5)     (8.1.9)

式中 ƒa——经修正后的地基承载力特征值,(容许值) (kPa);
   ƒspk——地基经处理后的承载力特征值(kPa);

        ym——基底以上土的加权平均重度,地下水位以下取浮重度(kN/m³);

         d——基础埋深(m)。
在受力范围内仍存在软弱下卧层时,应验算软弱下卧层的地基承载力。

8.1.10 对受较大水平荷载或建造在斜坡上的建筑物或构筑物,以及钢油罐、堆料场等,地基处理后应进行地基稳定性计算。

8.1.11 复合地基设计应满足建筑物承载力和变形要求。对于地基土为欠固结土、膨胀土、湿陷性黄土、可液化土等特殊土时,设计时要综合考虑土体的特殊性质,选用适当的增强体和施工工艺。对深厚软土地基,如采用挤土型的增强体,如沉管灌注桩、管桩等等,应控制布桩密度,充分保证桩间土的强度能充分发挥,同时,对成桩过程可能引起的桩身上浮应有充分考虑,必要时采用跑桩工艺(成桩全部结束后再利用成桩设备在桩顶施加一定的压力压桩) 以保证桩端的支承效果。

8.1.12 结构工程师需根据有关规范分别提供用于地基承载力验算和地基变形验算的荷载值;根据建筑物荷载差异大小、建筑物之间的联系方法、施工顺序等,按有关规范和地区经验对地基变形允许值合理提出设计要求。

8.1.13 地基处理后,建筑物的地基变形应满足现行有关规范及设计的要求,并在施工期间进行沉降观测,必要时尚应在使用期间继续观测,用以评价地基加固效果和作为使用维护依据。

8.2 地基处理设计


8.2.1 常用的地基处理方法有: 换填垫层法、强夯法和强夯置换法、砂石桩法、振冲法、水泥土搅拌法、高压喷射注浆法、预压法、夯实水泥土桩法、钢筋混凝土桩法、低强度混凝土桩法(包括水泥粉煤灰碎石桩法)、灰土挤密桩法和土挤密桩法、柱锤冲扩桩法、单液硅化法、碱液法和组合桩法等等。各种地基处理方法的适用范围、技术经济指标等可参见表8.2.1-1、2、3。
表8.2.1-1中的方法为通过地基处理,提高了原先地基的承载能力,减少其压缩性, 设计计算方法同天然地基;
表8.2.1-2中的方法为通过在地基中设置竖向增强体,与原状地基土构成复合地基共同承载,竖向增强体为散体材料桩或低粘结强度桩,其设计计算方法根据相应复合地基的有关规定。
表8.2.1-3中的方法为其他类型的复合地基, 其设计计算方法根据相应复合地基的有关规定。

8.2.2 对复合地基方案的比选,应针对不同土性、设计要求的承载力提高幅值等因素,选取适宜的成桩工艺和增强体材料。
1 散体材料桩(如砂石桩) 复合地基,主要发挥成桩设备对土体的挤(振) 密作用和桩体的排水作用。用于松散砂土、粉土地基效果最佳;
2 水泥土搅拌桩和高压喷射注浆法,其桩身强度与原土性状密切相关,桩身沿轴线为变强度,土的孔隙比、含水量、塑性指数越大,桩身强度越低。对不均匀地基需采取相应措施, 防止产生过大的不均匀变形;
3 桩基和高粘结强度桩复合地基具有承载力提高幅度大、地基变形小的特点,对建筑物变形要求离和减少地基不均匀变形等方面具有较强的适应能力;
4 强夯、强夯置换以及振动成桩工艺,均需注意施工振动、挤土效应及噪声污染对建筑物和周边环境的不良影响。

8.2.3 地基处理方法的确定宜按下列步骤进行:
1 根据结构类型、荷载大小和使用要求,结合当地经验、地形地貌、地层结构、土质条件、地下水特征、环境情况和对邻近建筑物的影响等因素进行综合分析,初步选出几种可供选择的地基处理方案,包括选出两种或多种地基处理措施组成的综合处理方案;
2 对初步选出的地基处理方案,分别从加固原理、适用范围、预期处理效果、耗用材料、施工机械、工期要求和对环境的影响等方面进行技术经济分析和对比,选择最佳的地基处理方法;
3 对已经选定的地基处理方法,宜按建筑物地基基础设计等级和场地复杂程度,在有代表性的场地上进行相应的现场试验或试验性施工,并进行必要的测试,以检验设计参数和处理效果。如达不到设计要求时,应查明原因,修改设计参数或调整地基处理方法。

表8.2.1-1 各种地基处理方法汇总表1

地基处理方法

换填垫层法

强夯法

振冲法(不加填料,加密)

预压法

单液硅化法和碱液法

适用土层

浅层软弱地基及不均与地基(局部存在松填土、暗塘、暗沟、古井等)

碎石土、砂土、低饱和度的粉土与粘性土、湿陷性黄土、素填土、杂填土

粘粒含量不大于10%的中砂、粗砂地基

淤泥、淤泥质土和冲填土等饱和粘性土地基,对泥炭土、有机质土和其他次固结变形占很大比例的土的处理效果较差

地下水位以上渗透系数为0.1~2m/d的湿陷性黄土等地基。在自重湿陷性黄土场地,对级湿陷性地基,应通过试验确定碱液法的适用性。不宜用于酸性土和已掺入沥青、油脂及石油化合物的地基土

处理深度

一般在3m之内

一般在10m之内

30kW振冲器不宜超过7m75kW振冲器不宜超过15m

一般10~15m,最大可达30m

碱液法加固深度宜为2~5m,单液硅化法可用于深层加固

适用范围

轻型建筑、道路、堆场

单层或层数较少的多层建筑,多用于山区深厚填方的场地地基处理

一般多层和高层建筑

路堤、堆场,对沉降要求不严的轻型建筑

既有建筑物或设备基础的沉降不均匀处理或地基受水浸湿引起湿陷而需要立即阻止湿陷继续发展时的处理

处理方法

采用砂石、粉质粘土、灰土、粉煤灰、矿渣、其他工业废渣、土工合成材料等经碾压、振密或夯实撑垫层置换软土;压实系数为0.90~0.97

采用10~40t重锤从高处(一般10~40m)自由落下夯实地基,夯击遍数、间隔取决于土的性质,强夯范围每边应超出基础3m以上

振冲器在高压水流的帮助下,边振边冲,使松砂地基变密,密实要求由振冲器的功率确定,30kW振冲器,孔距一般为1.8~2.5m75kW振冲器孔距可放大至2.5~3.5m

在地基中设置塑料排水板、砂井等竖向排水体,通过堆载、真空或堆载联合真空的措施形成预压荷载,经过一定时间的预压,实现排水固结,提前完成地基沉降,提高地基强度

单液硅化法采用压力灌注或溶液自渗的方式将低浓度的硅酸钠溶液注入土中加固湿陷性黄土。前者用于加固非自重湿陷性黄土。碱液法则是将一定浓度的氢氧化钠溶液灌入事先打好的孔中加固地基

加固机理及效果

置换地基表层软弱土,提高持力层的承载力(承载力特征值可达200~300kPa);扩散应力(压力扩散角可达20°~30);减少沉降量,加速软弱土层的排水固结;防止冻胀和清楚膨胀土的胀缩。该法工期短,造价低

利用强大的夯实能产生强烈的冲击波和动应力,使土动力固结密实,从而提高地基的承载力并降低其压缩性。强夯处理完成后应保证一定的休止期,然后再进行基础工程施工。该法造价低

通过振冲器振动使土体的孔隙减少,强度增大,从而提高地基的承载力,减少沉降量

在持续荷载作用下,通过设置的竖向排水体,加速地基的固结和强度增长,提高地基的稳定性,使地基沉降提前完成。该法工期较长

单液硅化法加固湿陷性黄土的主要材料是液体水玻璃,硅化加固主要是基于SiO2对土的胶结作用,水玻璃模数值在2.5~3.3之间时加固土的强度可达最大值。碱液法的加固容易让注入土中后,表面层发生膨胀和软化,进而发生表面的相互融合和胶结,构成强度高且具有水硬性的钙铝硅酸盐络合物,大大提高地基强度


表8.2.1-2 各种地基处理方法汇总表2

  地基处


理方法

强夯置换法

砂石桩法

振冲碎石桩法

灰土(土、水泥土)挤密桩法

柱锤冲扩桩法

适用土层

高饱和度的粉土、软~流塑的粘性土等地基

松散砂土、粉土、粘性土、素填土、杂填土等地基

砂土、粉土、粉质粘土、素填土和杂填土等地基。对于处理不排水抗剪强度不小于20kPa的粘性土和饱和黄土地基,应在施工前透过现场试验确定其适用性

地下水位以上的湿陷性黄土、素填土和杂填土等地基,当地基土含水量大于24%、饱和度大于65%时,不宜采用这种方法

杂填土、粉土、粘性土、素填土和黄土等地基,对地下水位以下的饱和松软土层,应通过现场试验确定其适用性

处理深度

不宜超过7m

桩长不宜小于4m

桩长不宜小于4m,可达20m

可处理的深度为5~15m

不宜超过10m

适用范围

对变形控制不严的工程

粉砂土地基上工业厂房、多层建筑、饱和粘性土地基上变形控制要求不严的工程,可处理地基的液化

一般的工业厂房,多层建筑,可处理地基的液化

一般的工业厂房,多层建筑,重要工程应在正式施工前进行试验,有经验的地区可用于小高层建筑

一般的工业厂房、多层建筑,大型、重要工程应在正式施工前进行试验

处理方法

用重锤强夯碎石墩,使之穿透软弱土并置换之;墩顶铺设一层厚度不小于0.5m的褥垫层;墩体材料宜选用级配良好的块石、碎石、矿渣、建筑垃圾等坚硬粗颗粒材料

采用振动,冲击或水冲等方式在软弱地基中成孔后,再将砂或砂石压入孔中,形成大直径的砂石构成的密实体,达到挤密土体的目的,顶部设置砂石垫层

利用振冲器造孔,重复冲水两三次,扩大孔径并使孔内泥浆变稀,开始填加含泥量不大于5%的碎石、卵石、角(圆)砾、砾砂等硬质材料,将振冲器沉入孔中进行振密,挤密地基的同时形成碎石桩。顶部设置砂石垫层

采用沉管(振动、锤击),冲击或爆破扩孔等方法进行成孔,使土体向孔周围挤密,然后在孔中填入素土、水泥土或灰土,分层夯实成桩。顶部设置灰土垫层

采用直径300~500mm、长度2~6m、质量1~8t的桩状锤(柱锤)用起重机具提升到一定高度,自动脱钩下落,反复冲击土层,直到设计要求的成孔深度,分层导入填料并夯实。顶部设砂石垫层

加固机理及效果

强夯置换墩与桩间土形成复合地基,但桩间土为软粘土时,由于扰动严重,可不考虑桩间土的作用;墩体同时为竖向排水体,地基动力固结。加固处理效果的离散性往往较大,沉降及不均匀沉降较大

砂石桩主要依靠挤密桩间土和构成复合地基来提高地基承载力,降低地基压缩性。处理粘性土时,砂石桩很难发挥挤密的效果,所以变形控制效果不好,应通过现场试验确定其适用性

通过置换或挤密使土体的空隙减少,强度增大,碎石桩与桩间土形成复合地基,从而提高地基的承载力,减少沉降量

通过成孔过程中横向挤压作用,桩孔内的土被挤向周围,使桩间土得以挤密,桩与桩间土共同作用形成复合地基,承受基础的上部荷载。土挤密桩法可消除地基土的湿陷性;灰土挤密桩法可提高地基土的承载力或增强其水稳定性

原理:①成孔及成桩过程中对原土的挤密作用;②对原土的动力固结作用;③冲扩桩充墙置换作用;④生石灰的水化和胶凝作用。可塑性粘性土、黄土靠挤密提高桩间土强度;软粘土地基靠置换提高强度,复合地基承载力特征值不宜超过160kPa


表8.2.1-3 各种地基处理方法汇总表3

地基处

理方法

水泥土搅拌法

高压喷射注浆法

低强度混泥土桩法(含CFG桩法)

夯实水泥土桩法

钢筋混凝土桩法

长短桩法

适用土层

正常固结的淤泥与淤泥质土、粘性土、粉土、饱和黄土、素填土以及、无流动地下水的饱和松散砂土等地基

淤泥、淤泥质土、粘性土、粉土、砂土、人工填土和碎石土地基。但对地下水流速度过大,喷射浆液无法在注浆套管周围凝固等情况下不宜采用

粘性土、粉土、砂土和已自重固结的素填土等地基。对淤泥质土应根据地区经验或现场试验确定其适用性

地下水位以上的粉土、素填土、杂填土粘性土等地基

淤泥、淤泥质土、粘性土、粉土、砂土等地基

处理深厚淤泥、淤泥质土、粘性土、粉土、砂土等地基

处理深度

一般在20m之内,三轴水泥搅拌桩深度可达30m

最大处理深度已超过30m

超过30m

处理深度不宜超过10m

超过30m

超过30m

适用范围

荷载较轻的厂房、多层建筑,可作为防渗帷幕

地基加固外,也可作为深基坑或大坝的止水帷幕,可用于既有建筑的地基处理

工业厂房、多层及高层建筑,可处理地基的液化

旧城危改工程中应用较多

多层建筑,淤泥、淤泥质土地基上对变形控制要求不严的过程

常用于片筏基础的多层建筑,有条件时也可应用于12~16层的高层建筑

处理方法

利用深层搅拌机,将水泥浆或粉状固化剂与地基土在原位拌和,形成柱状固化体。作为竖向承载桩,在基础与桩之间设置砂土褥垫层

将注浆管植入土层的预定深度,然后用高压浆液或水切割土体,在施工参数达到规定值后,随即分别按旋喷、定喷或摆喷的工艺要求,提升喷射管,由下而上喷射注浆,形成固化剂土体。顶部需设置褥垫层

按一定的成桩工艺完成低强度混凝土桩(水泥粉煤灰碎石桩即CFG桩、低强度等级素混凝土桩等等)的施工,桩顶设置一定厚度的褥垫层,形成复合地基

采用洛阳铲或螺旋钻等挤土成孔,填入合适比例的水泥土,夯实撑桩,桩顶应铺100~300mm厚的褥垫层

按一定的成桩工艺完成钢筋混凝土桩(预制桩、灌注桩等等)的施工,桩顶设置一定厚度的褥垫层,形成复合地基

按一定的成桩工艺完成长桩(常常是刚性桩,如钢筋混凝土预制桩、灌注桩等等)和短桩(常常是柔性桩或散体材料桩,如水泥搅拌桩、砂石桩等)的施工,桩顶设置一定厚度的褥垫层,形成复合地基

加固机理及效果

软土和固化剂(浆状或粉体)通过特制机械强制搅拌,硬结成具有整体性、水稳定性和一定强度的水泥加固体,提高地基的承载力,减少沉降量,增加稳定性。对含有伊利石、氯化物和水铝石英等矿物的粘土以及有机质含量高、pH值较低的粘性土加固效果较差

高压喷射注浆的压力大,喷射流的能量大速度快,对从粒径很小的细粒土到含有颗粒直径较大的卵石、碎石土均有巨大的冲击和搅动作用,与注入的浆液拌和成为新的固结体,从而达到加固地基的作用,提高地基承载力,减少沉降,防止管涌、砂土液化和基坑隆起

低强度混凝土桩系高粘结强度桩,基础和桩顶之间设置的褥垫层保证桩、土共同承担荷载,形成符合地基;工程实践证明,采用低强度混凝土桩后,地基承载力特征值提高幅度较大,沉降值较小

夯实水泥土桩与桩间土形成复合地基,地基承载力特征值提高幅度较大,沉降值较小。施工文明、质量容易控制

钢筋混凝土桩低端往往支撑在性质相对较好的土层,单桩承载力高,桩身质量有保证,与桩间土共同形成复合地基,可显著提高地基承载力,减少地基变形,与桩基础相比,造价经济

在软土较厚且一定深度存在相对较好土层、建筑荷载比较大的情况下,根据地基附加应力上大下小的特点,通过长短桩的合理配置,将深层好土的潜力充分发挥,提高地基承载力,减少变形。与桩基础相比,造价经济


8.3 换填垫层法


8.3.1 换填垫层法,适用于浅层软弱地基及不均匀地基的处理。其主要作用是提高地基承载力、减少沉降量,加速软弱土层的排水固结,防止冻胀和消除膨胀土的胀缩。对于深厚软弱地基,采用浅部的换填垫层处理难以控制地基变形和不均匀变形,从而可能影响建筑物的安全和正常使用,因此换填垫层法不适用于深厚软弱地基。

8.3.2 垫层厚度z的确定需考虑以下因素:
1 当建筑范围浅部软弱土层较薄时,宜全部置换处理;
2 满足下卧土层的承载力以及建筑物对地基变形的要求;
3 当局部范围存在松填土、池塘、河道、暗浜、暗塘、暗沟、古墓、古井等浅层不良地质条件时,相应部位的处理厚度宜大于浅层不良土层的厚度,保证地基经处理后的不均匀变形满足要求。

8.3.3 按下卧土层承载力确定垫层厚度z时,应按第4.2.8条的有关规定验算下卧层的地基承载力,垫层的压力扩散角θ(°),宜通过试验确定,当无试验资料时,可按表8.3.3采用。

表8.3.3 压力扩散角θ(°)

   8.3.3表头.jpg

中砂、粗砂、砾砂、圆砾、角砾、石屑、卵石、碎石

粉质粘土

灰土

0.25

20

6

28

0.50

30

23

注:1当z/b<0.25,除灰土取θ=28°外,其余材料均取θ=0°,必要时,宜由试验确定。
2 当0.25<z/b<0.5时,θ可内插求得。
3 对土工合成材料由试验确定。

8.3.4 当垫层厚度不同时,垫层顶面标高应相同,在厚度变化处的底面应当做成斜坡,其坡高与坡长的比值可取1:2 ,每段坡高不宜大于1m。

8.3.5 垫层底面的宽度应满足基础底面压力扩散的要求,可按下式估算或根据地区经验确定:

b’≥b+2ztanθ     (8.3.5)


式中 b——矩形基础或条形基础底面宽度(m);
       b’——垫层底面宽度。
        θ——垫层的压力扩散角(°) ,宜通过试验确定,当无试验资料时,可按表8.3.3 采用。
施工时,垫层底面的宽度可根据现场具体情况适当放宽, 垫层顶面宽度可按如下原则确定(参见图8.3.5):
1 从垫层底面两侧向上, 按基坑开挖期间保持边坡稳定的当地经验放坡确定;
2 垫层顶面每边超出基础底边不宜小于300mm。

8.3.6 垫层材料的采用宜因地制宜、就地取材,常用的材料有中砂、粗砂、角( 圆) 砾、碎(卵)石和石渣、粉质粘土、灰土、土工合成材料以及其他性能稳定、无侵蚀性的材料。

8.3.7 垫层的压实标准可参照表8.3.7-1 选用;垫层的承载力宜通过现场载荷试验确定,当无试验资料时,对一般工程可按表8.3.7-2 选用,并应进行下卧层承载力的验算。

8.3.5.jpg


表8.3.7-1 各种垫层的压实标准

施工方法

垫层材料类别

压实系数

碾压或振密

碎石、卵石

0.94~0.97

砂夹石(其中碎石、卵石占全重的30%~50%

土夹石(其中碎石、卵石占全重的30%~50%

中砂、粗砂、砾砂、角砾、圆砾、石屑

粉质粘土

灰土

0.95

粉煤灰

0.90~0.95

注:1 压实系数为土的控制干密度与最大干密度的比值,土的最大干密度宜采用击实试验确定,碎石或卵石的最大干密度可取2.0~2.2t/m³

       2 当采用轻型击实试验时,压实系数宜取高值,采用重型击实试验时,压实系数宜取低值。

       3 矿渣垫层的压实指标为最后两遍压实的压陷差小于2mm。


表8.3.7-2 各种垫层的承载力

施工方法

垫层材料类别

承载力特征值(kPa

压实系数

碾压或振密

碎石、卵石

200~300

0.94~0.97

砂夹石(其中碎石、卵石占全重的30%~50%

200~250

土夹石(其中碎石、卵石占全重的30%~50%

150~200

中、砂、砾砂、圆砾、角砾

150~200

灰土

200~250

0.95


8.3.8 换填垫层地基的变形由垫层自身的变形和下卧层变形组成。换填垫层在满足第8.3.3条、第8.3.5条和第8.3.7条的条件下,垫层地基的变形可仅考虑其下卧层的变形,但对于厚度较大的细粒材料换填垫层,应计入垫层自身的变形;当建筑对沉降要求严格或垫层厚度大时,也应计算垫层自身的变形。垫层的模量应根据试验或当地经验确定, 无试验资料及经验时,可参照表8.3.8 选用。

表 8.3.8 垫层模量(MPa)

垫层材料

压缩模量Es

变形模量Eo

粉煤灰

8~20

20~30

碎石、卵石

30~50

矿渣

35~70


8.3.9 垫层下卧层的变形量可按现行国家标准《建筑地基基础设计规范》GB 50007的有关规定计算,计算下卧层的附加压力时,应考虑邻近基础应力叠加的影响;当垫层顶标高超过原始地面标高或垫层材料的重度高于天然土层重度时,应考虑相应的附加压力对变形计算的影响,可采取早换填的措施减少对后期建筑基础沉降的影响。

8.4 强夯法和强夯置换法


8.4.1 强夯法
将夯锤(重量一般为10~40t)提高到一定高度(落距一般为10~40m)后自由落下,绘地基以冲击和振动能量,从而提高土的强度,降低压缩性,改善土体抵抗振动液化能力和消除土的湿陷性。适用于处理碎石土、砂土、低饱和度的粉土与粘性土、湿陷性黄土、杂填土和素填土等地基,软土地基处理效果不明显,应慎用。
1 强夯施工的环境影响大,适用于周边空旷、环境条件较好的工程;强夯处理的地基性能离散性大,一般用于单层或层数较少的多层建筑,多用于山区深厚填方的场地地基处理。
强夯施工前,应在施工现场有代表性的场地上选取一个或几个试验区,进行试夯或试验性施工,必须通过现场试验确定其适用性和处理效果。试验区数量应根据建筑场地复杂程度、建设规模及建筑类型确定。
2 强夯法的有效加固深度应根据现场试夯或当地经验确定。在缺乏试验资料或经验时可按表8.4.1预估。

表8.4.1 强夯法的有效加固深度(m)

单击夯击能(kN·m

粗颗粒土(碎石土、砂土等)

细颗粒土(粉土、粘性土、湿陷性黄土)

1000

5.0~6.0

4.0~5.0

2000

6.0~7.0

5.0~6.0

3000

7.0~8.0

6.0~7.0

4000

8.0~9.0

7.0~8.0

5000

9.0~9.5

8.0~8.5

6000

9.5~10.0

8.5~9.0

8000

10.0~10.5

9.0~9.5

注:强夯的有效加固深度应从起夯面算起。


3 强夯的单击夯击能,应根据地基土类别、结构类型、荷载大小和要求处理深度等综合考虑,并通过现场试夯确定。在一般情况下,碎石和砂土可取1000~5000kN·m,粉土和粘性土可取1500~6000kN·m。当单击夯击能选用较大时(一般大于4000kN·m),应重视对原状土可能产生的结构性破坏。曾有工程因为片面追求加固深度,而忽视过大的夯击能对原土结构的破坏,最终导致处理后建筑物沉降、倾斜过大而需要采取纠偏措施的后果。

4 夯点的夯击次数,应按现场试夯得到夯击次数和夯沉量关系曲线确定,且应同时满足下列条件:
1 ) 最后两击的平均夯沉量不大于下列数值,当单位夯击能小于4000kN·m时为50mm,4000~6000kN·m时为100mm,大于6000kN·m时为200m;
2 ) 夯坑周围地面不应发生过大的隆起。
3 ) 不因夯坑过深而发生起锤困难。
5 夯击遍数应根据地基土的性质确定,一般情况下可采用2~3 遍,最后再以低能量满夯两遍,保证基础持力层的承载性能和处理的均匀性满足要求。对于渗透性弱的粘性土,必要时夯击遍数可适当增加。
6 两遍夯击之间应有一定的时间间隔。间隔时间取决于土中超静孔隙水压力的消散时间。
7 夯击点位置可根据建筑结构类型,采用等边三角形、等腰三角形或正方形布置。第一遍夯击点间距可取夯锤直径的2.5~3.5倍,第二遍夯击点位于第一遍夯击点之间。以后各遍夯击点间距可与第一遍相同,也可适当减小。对处理深度较深或单击夯击能量较大的工程, 第一遍夯击点间距宜适当增大。
8 强夯处理范围应大于建筑物基础范围。每边超出基础外缘的宽度为设计处理深度的1/2 ~2/3并不宜小于3m(参见图8.4.1)。

8.4.1.jpg


9 根据初步确定的强夯参数,提出强夯试验方案,进行现场试验。应根据不同土质条件待试夯结束一至数周后,对试夯场地进行测试,并与夯前测试数据进行对比,检验强夯效果,确定工程采用的各项强夯参数。

10 强夯施工结束后应间隔一定时间方能对地基加固质量进行检验。对碎石土和砂土地基,间隔时间可取1~2周;低饱和度的粉土和粘性土地基可取2~4周。

11 强夯地基变形计算应符合现行国家标准的有关规定,夯后有效加固深度内土层的压缩模量应通过原位测试或土工试验确定。当强夯用于大面积深厚填土加固处理且存在软弱下卧层时,应充分考虑填土及软弱下卧层受扰动所产生的下卧层附加沉降。


8.4.2 强夯置换法

强夯过程中,在夯坑内回填块石、碎石等粗颗粒材料,用夯锤夯击形成连续的强夯置换墩,由强夯置换墩、墩问土以及顶部褥垫层共同构成复合地基。该法适用于高饱和度的粉土、软~流塑的粘性土等地基上对变形控制不严的工程,在设计前必须通过现场试验确定其适用性和处理效果。对饱和粘性土宜结合堆载预压法和垂直排水法使用。

1 强夯置换施工前,应在施工现场有代表性的场地上选取一个或几个试验区,进行试夯或试验性施工,必须通过现场试验确定其适用性和处理效果;试验区数量应根据建筑场地复杂程度、建设规模及建筑类型确定。当用于灵敏度较高的软弱地基时,应特别重视施工过程的环境影响。

2 强夯置换墩位布置可采用三角形或正方形排列。对大面积满堂处理时,宜按等边三角形布置;对独立或条形基础时,宜根据基础形状和宽度按正方形、矩形或等腰三角形布置。处理范围同第8.4.1条第8款。
3 墩间距应根据荷载大小和原土的承载力选定,当满堂布置时可取夯锤直径的2~3 倍。对独立基础或条形基础可取夯锤直径的1.5~2.0倍。墩的计算直径可取夯锤直径的1.1~1.2倍。当墩间距较大时,复合地基的不均匀程度增大,在上部荷载作用下,易产生较大的不均匀变形,此时应适当提高上部结构和基础的刚度。
4 强夯置换墩应穿透软弱土层,墩长不宜大于7 m 。若软弱土层较厚,不能穿透时应考虑地基变形对建筑物的影响。
5 强夯置换施工前,挤土效应比较明显,场地在施工期间的隆起量较大,设计时应预估地面抬高值,并在试夯时校正。
6 墩体材料可采用级配良好的碎石类土、砾砂等坚硬粗颗粒材料,粒径大于300mm的颗粒含量不宜超过全重的30% 。墩顶应铺设一层厚度不小于0.5m的压实垫层,垫层材料可与墩体相同,但粒径不宜大于100mm。
7 强夯置换单击夯击能、夯击次数可通过试验确定,且应同时满足下列条件:
1 ) 墩底穿透软弱土层,且达到设计墩长;
2 ) 累计夯沉量为设计墩长的1.5~2.0倍;
3 ) 最后两击的平均夯沉量不大于第8 . 4 . 1 条第4 款的要求。
8 强夯置换形成的复合地基承载力特征值宜按现场复合地基载荷试验确定,对软粘土地基,也可只考虑墩体的承载力,不考虑墩间土的作用。初步设计时可参考砂石桩复合地基计算方法估算。
9 强夯置换形成的复合地基沉降计算可参考砂石桩复合地基计算方法。

8.5 砂石桩法


8.5.1 砂石桩法
指采用振动、冲击或水冲等方式在地基中成孔后,将砂或碎石挤压人已成的孔中,形成大直径的砂石所构成的密实体。适用于挤密松散砂土、粉土、粘性土、素填土、杂填土等地基,提高地基的承载力和降低压缩性,也可用于处理可液化地基。对饱和粘土地基上变形控制不严的工程也可采用砂石桩置换处理,使砂石桩与软粘土构成复合地基,加速软土的排水固结, 提高地基承载力。

8.5.2 砂石桩法设计前,应根据实际工程的地质条件,明确加固机理。对饱和粘性土,砂石桩主要起置换作用,不考虑桩间土的挤密作用,如采用振动沉管等方式成孔,尚应考虑挤土效应对土体强度的折减。

8.5.3 砂石桩桩位布置可采用等边三角形或正方形排列。对于大面积满堂地基加固,桩位宜采用等边三角形布置;对于独立或条形基础,也可采用正方形或矩形布置。

8.5.4 桩的中心距应通过现场试验确定。对粉土、砂土及人工填土地基,不宜大于砂石桩直径的45倍;对于粘性土地基不宜大于砂石桩直径的3 倍。对饱和软粘土地基,当采用的成孔方式具有挤土效应时,应对挤土效应对原状土体的扰动有充分考虑,合理控制桩的中心距及布桩密度,保证复合地基承载性能的最优发挥。初步设计时,砂石桩的间距也可按下式估算。
1 对松散的砂土、粉土,可按要求桩间土达到的孔隙比e1来确定。

等边三角形布置:


8.5.4-1.jpg


正方形布置:


8.5.4-2.jpg

式中 S——砂石桩间距(m);
        d——砂石桩直径(m);
       eo——地基处理前土的天然孔隙比;
     e1——地基挤密后要求达到的孔隙比;
emax、emin——分别为砂土的最大和最小孔隙比,按现行国家标准《土工试验方法》GB/T50123的有关规定确定;
     Dr1——地基挤密后达到的桩间土的相对密实度可取0.70~0.85;
         ξ——修正系数, 当考虑振动下沉密实作用时可取1.1~1.2,不考虑振动下沉密实作用时,可取1.0。
2 对粘性土地基, 桩的中心距可按要求的面积置换率计算。
等边三角形布置:

8.5.4-4.jpg


正方形布置:

8.5.4-5.jpg


式中Ap——根砂石桩的横截面面积(m²);
       m——面积置换率, 即一根砂石桩的横截面面积与其分担的处理面积之比,m=d²/d²e
       d——砂石桩直径(m);
     de——等效影响圆的直径(m);
捕获.PNG



8.5.5 砂石桩的长度,应根据工程地质条件通过计算确定。
1 当松软土层厚度不大时,应穿过松软土层;
2 当松软土层厚度较大时,对按稳定性控制的工程, 桩长应保证底端位于最危险滑动面以下不小于2m的深度; 对按变形控制的工程,桩长应满足处理后的地基变形量不超过建筑物的地基变形允许值,并满足软弱下卧层承载力的要求。
3 对可液化地基,应按现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB 50011要求抗震处理的深度确定。
4 桩长不宜小于4m。

8.5.6 砂石桩处理地基的宽度, 对单独或条形基础, 不宜小于基础宽度的1.5~2倍,对整片基础,宜在基础外缘扩大1~3排桩;对可液化地基,基础外缘扩大宽度不应小于处理土层厚度的1/2,并不应小于5m(参见图8.5.6)。

8.5.7 砂石桩桩体材料可用天然级配的碎石、卵石、角砾、圆砾、砾砂、粗砂、中砂或石屑,含泥量不得大于5%,最大粒径不宜大于50mm。

8.5.8 砂石桩桩孔内的填料用量应通过现场试桩确定,估算时可按设计桩孔体积乘以充盈系数确定,充盈系数可取1.2~1.4。

8.5.6.jpg


8.5.9 砂石桩施工结束后,顶部的松散土层应挖除,并宜铺一层厚度为300~500mm的砂石垫层。

8.5.10 砂石桩复合地基的承载力特征值应通过现场复合地基静载荷试验确定。初步设计时,按砂石桩的加固机理,分两种情况估算:
1 对复合地基, 可按下式进行估算:

ƒspk= mƒspk+(1-m)ƒsk   (8.5.10-1)

式中 ƒspk——复合地基承载力特征值(kPa);
           m——复合地基置换率;
     ƒpk——碎石桩承载力特征值(kPa);
     ƒsk——桩间土承载力特征值(kPa) , 可近似地取加固前地基土承载力特征值。
对小型工程的粘性土地基, 初步设计也可按下式估算复合地基的承载力:

ƒspk= [1 + m(n-1)]ƒsk     (8.5.10-2)


其中n为桩土应力比,无实测资料时,对粘性土取2~4,对粉土和砂土可取1.5~3,原土强度低取大值,原土强度高取小值。
2 对于采用砂桩处理的砂土地基, 可根据挤密后砂土的密实状态, 按现行国家标准《建筑地基基础设计规范》 B 50007的有关规定确定o

8.5.11 砂石桩处理后的地基变形计算, 应按本规范有关条款的规定计算。在桩长范围内复合土层的压缩模量可按下式估算:

Esp=Es[1+ m(n-1)]       (8.5.11)

式中 Esp——复合土层的压缩模量(MPa) ;
         Es——桩间土的压缩模量, 按经验取值, 对粘性土地基可用天然地基土的压缩模量代替(MPa)。

8.5.12 当砂石桩用于处理堆载地基时, 如路堤、堆场等, 应进行抗滑稳定性验算。

8.6 振冲法


8.6.1 振冲法
指利用振动和水冲加固土体的方法,分加填料和不加填料两种。加填料的通常称为振冲碎石桩法。
振冲法适用于处理砂土、粉土、粉质粘土、素填土和杂填土等地基。对于处理不排水抗剪强度不小于20kPa的粘性土和饱和黄土地基,应在施工前通过现场试验确定其适用性;由于成桩难度大, 振冲碎石桩一般不适用于不排水抗剪强度小于20kPa的粘性土。
不加填料振冲加密适用于处理粘粒含量不大于10% 的中、粗砂地基。
振冲碎石桩对粘性土主要起置换作用,对中细砂和粉土除置换作用外还有振实挤密作用,主要用来提高地基承载力,减少地基沉降量,还可用来提高土坡的抗滑稳定性或提高土体的抗剪强度、处理液化土层。

8.6.2 由于振冲法设计尚处于半理论经验状态,对大型的、重要的或场地地层复杂的工程,在正式施工前应通过现场试验确定其处理效果,据此优化设计。

8.6.3 当用于多层建筑和高层建筑时,振冲法的处理范围宜保证在基础外缘扩大1~2排桩;当要求消除地基液化时,在基础外缘扩大宽度不应小于基底下可液化土层深度的1/2(参见图8.6.3)。



8.6.3.jpg


8.6.4 振冲桩常用的设计桩径取0.8~1.2m,振冲器功率大或小土层强度较弱时取大值;振冲器功率小或土层强度较高时取小值,施工结束后的桩径可按每根桩所用填料量估算。


8.6.5 桩位布置,对大面积满堂处理,宜用等边三角形布置;对单独基础或条形基础,宜用正方形、矩形或等腰三角形布置。桩中心距应根据地基土性质、加固要求以及采用振冲器的功率等因素确定。30kw振冲器布桩间距可用1.3~2.0m;55kw振冲器布桩间距可用1.4~2.5m;75kw振冲器布桩间距可用1.5~3.0m。荷载大或对粘土宜采用较小的间距,荷载小或对砂土宜采用较大的间距。


8.6.6 振冲桩桩长应根据加固后地基承载力要求和变形要求确定。当相对硬层埋深不大时,应按相对硬层埋深确定;当相对硬层埋深较大时,按建筑物地基变形允许值确定。用于抗液化加固时,当可液化砂土层不厚时,应贯穿整个砂土层;当可液化砂土层较厚时,应按要求的抗液化加固深度确定。桩长不宜小于4m。


8.6.7 桩身材料可采用含泥量不大于5%的碎石、卵石、角(圆)砾等硬质材料,不宜使用风化易碎的石料,材料粒径根据振冲器功率选定,一般在20~150mm之间。常用的填料粒径为:30kw振冲器20~80mm;55kw振冲器30~100mm;75kw振冲器40~150mm。


8.6.8 振冲法宜在现场进行工艺试验,确定不加填料振密的可能性及孔距、振密电流值、振冲水压力,振后砂层的物理力学指标及承载力等。


8.6.9 在桩顶和基础之间宜铺一层厚度为300~500mm的碎石垫层。


8.6.10 振冲桩复合地基承载力确定、计算方法及变形的计算方法参照砂石桩(详见第8.5节)。

8.7 水泥土搅拌法


8.7.1水泥土搅拌法

分为浆液深层搅拌法(简称湿法)和粉体喷搅法(简称干法)。水泥土搅拌法适用于处理正常固结的淤泥与淤泥质土、粘性土、粉土、饱和黄土、素填土以及无流动地下水的饱和松散砂土等地基。不宜用于处理泥炭土、塑性指数大于25的粘土、地下水具有腐蚀性以及有机质含量较高的地基,若需采用时必须通过试验确定其适用性。当地基的天然含水量小于30%(黄土含水量小于25%)、大于70%或地下水的pH值小于4时不宜采用干法。

连续搭接的水泥搅拌桩可作为基坑的止水帷幕,受其搅拌能力的限制,该法在地基承载力大于140kPa的粘性土和粉土地基中的应用有一定的难度。三轴水泥搅拌桩的地层适应性较强,在强度较高的粉土、碎石土地基中均有应用,采用套接一孔法施工工艺形成的三轴水泥搅拌桩止水帷幕最大深度已达3Om。


8.7.2 设计前应进行拟处理土的室内配方试验。针对现场拟处理主要软土的性质,选择合适的固化剂、外掺剂及其掺量,为设计提供各种龄期、各种配合比强度参数。对竖向承载的水泥土强度宜取90d龄期试块的立方体抗压强度平均值,对水平承载的水泥土强度宜取28d龄期试块的立方体抗压强度平均值。

对浅层地下障碍物情况应深入调查,明确清障后回填素土再成桩的要求。清障有困难时,搅拌桩的垂直度及桩身质量较难保证,应慎用。


8.7.3 水泥宜选用P42.5及以上等级的普通硅酸盐水泥。对承受竖向或水平向荷载的水泥土结构,其水泥掺量宜取加固湿土质量的15%-2 0%;对大体积水泥土加固体,其水泥的掺量宜取10% -15%。水泥掺量可沿桩深度变化。湿法的水泥浆水灰比可选用0.45~0.55。外掺剂可选用具有早强、缓凝、减水以及节省水泥等作用的材料,但应避免污染环境。


8.7.4 竖向承载搅拌桩的长度应根据上部结构对承载力和变形的要求确定。为提高抗滑稳定性而设置的搅拌桩,其桩长应超过危险滑弧以下2m。

搅拌桩长度的确定尚应考虑拟加固土层中施工机具所能保证的加固深度。对普通搅拌桩,湿法的加固深度不宜大于20m,干法不宜大于15m,当粘土强度较高或粉土较密实时,加固深度应根据当地经验适当减少。对三轴水泥搅拌桩,由于其机械性能较好,加固深度可适当增加。


8.7.5 水泥土搅拌桩的桩径不应小于500mm,常用桩径500mm、600mm 、700mm;三轴水泥搅拌桩常用桩径650mm 、850mm 、1000mm。


8.7.6 单桩竖向承载力特征值应通过现场载荷试验确定,初步设计时也可按式(8.7.6-1 ) 和式(8.7.6-2 ) 估算,两者中取小值。


8.7.6-1-2.jpg

式中 Ra—— 单桩竖向承载力特征值(kN);

     qsia——桩周第i 层土的侧阻力特征值;

        up——桩的截面周长(m);

          li——桩长范围内第i层土的厚度(m);

         α——桩端天然地基土的承载力折减系数,可取0.4~0.6,承载力高时取低值;

       Ap——桩的截面积(m²);

       qp——桩端地基土未经修正的承载力特征值(kPa);

    η——强度折减系数,干法可取0.2~0.3;湿法0.25~0.33;

   ƒ[sub]cu[/sub]——搅拌桩桩身水泥土配比相同的室内加固土试块在标准养护条件下90d龄期的立方体抗压强度标准值(kPa)。


8.7.7 竖向承载搅拌桩复合地基宜在基础和桩顶之间设置褥垫层。褥垫层厚度可取200~300mm。其材料可选用中砂、粗砂、级配砂石等,最大粒径不宜大于20mm。


8.7.8 竖向承载搅拌桩复合地基的承载力特征值应通过复合地基载荷试验确定,初步设计时也可按式(8.7.8 ) 估算:


8.7.8.jpg

式中 ƒsk——复合地基的承载力特征值(kPa);

     ƒsk——加固后桩间土承载力特征值(kPa) ,无试验资料时可取天然地基承载力特征值;

          β——桩间土承载力折减系数,当桩端地基土未经修正的承载力特征值大于桩周土的承载力特征值的平均值时,可取0.1~0.4,差值大时取低值;当桩端地基土未经修正的承载力特征值不大于桩周土的承载力特征值的平均值时,可取0.5~0.9,差值大时或设置褥垫层时取高值。

         m——搅拌桩的面积置换率。


8.7.9 竖向承载搅拌桩复合地基以下存在软弱下卧层时,应按现行的国家标准《建筑地基基础设计规范》GB 50007的有关规定进行下卧层承载力验算。


8.7.10 竖向承载搅拌桩复合地基的变形包括搅拌桩复合土层的压缩变形s1和桩端下未加固受压土层的压缩变形s2。桩端下未加固土层的压缩变形s2可按现行国家标准《建筑地基基础设计规范》GB 50007的有关规定进行计算。竖向承载搅拌桩复合地基的变形也可按式(8.7.10-1) 一并计算:


8.7.10-1.jpg

式中 s——搅拌桩复合地基的变形(mm);

       n——搅拌桩复合地基受压土层的分层数;

   δi—— 第i 层复合土层(或土层) 的平均附加应力(kPa);

     Hi——第i层复合土层(或土层) 的厚度(m);

    Ei ——第i层复合土层的压缩模量或土的压缩模量(MPa)。


搅拌桩复合土层的压缩模量Esp,可按式(8.7.10-2) 计算


Esp= mEp+ (1-m) Es   (8.7.10-2)

式中 Esp—— 搅拌桩复合土层的压缩模量(MPa);

          Ep——搅拌桩桩身的压缩模量(MPa) , 采用与搅拌桩配比相同的水泥土室内压缩模量, 无试验资料时, 可取(100~200) ƒcu, 桩短或桩身强度低时取小值;

         Es——加固后桩间土的压缩模量(MPa) , 无试验资料时可取天然地基土的压缩模量。


8.7.11 设计文件中应明确水泥搅拌桩施工结束后随机通长取芯的质量检验要求。

8.8 高压喷射注浆法


8.8.1 高压喷射注浆法
适用于处理淤泥、淤泥质土、流塑~ 软塑粘性土、粉土、砂土、人工填土、黄土和碎石土地基。当地基中含有较多的大粒径块石、大量植物根茎或较高的有机质时,应根据现场试验结果确定其适用性。对地下水流速度过大,喷射浆液无法在注浆套管周围凝固等情况下不宜采用。高压旋喷桩的处理深度较大,除地基加固外,也可作为深基坑或大坝的止水帷幕,目前最大处理深度已超过30m。

8.8.2 高压喷射注浆法可用于形成止水帷幕或基坑封底止水,已有建筑和新建工程的地基处理、基坑的围护墙和被动区的加固。

8.8.3 高压喷射注浆法分旋喷注浆、定喷注浆和摆喷注浆等三种基本形式,其相应的加固形状为柱状、壁状和扇状。根据工程需要和机具设备条件,可分别采用单管法、二重管法和三重管法。定喷和摆喷注浆宜用三重管法,而旋喷注浆采用三者之中的任何一种方法均可。
各种成桩方法的技术参数详表8.8.3。

表8.8.3 各种高压喷射注浆法基本参数

参数

单管法

二重管法

三重管法

喷射方法

浆液喷射

浆液、同轴空气喷射

水、同轴空气喷射,

浆液注入

水压力(MPa

-

-

20~40

水流量(L/min

-

-

60~80

浆液压力(MPa

15~30

15~30

0.5~3

浆液流量(L/min

60~70

60~70

80~150

空气压力(kPa

-

500~700

500~700

旋转速度(rpm

16~20

5~16

5~16

提升速度(cm/min

15~25

7~20

5~20

桩径(cm

30~60

60~150

80~200


为形成直径更大、深度更深、质量更为稳定的旋喷加固体,最近几年双高压法、MJS工法等在工程中也逐步得到应用。

8.8.4 用旋喷注浆法(旋喷桩法) 处理地基宜按复合地基设计。在空间狭小、场地条件紧张时,旋喷桩具有施工机械体积小、操作灵活等优点,因而在既有建筑的地基加固、补强等施工中具有技术优越性。

8.8.5 高压喷射注浆法施工参数和效果应通过现场试验确定。当无现场试验资料时,亦可参照相似土质条件下的其它旋喷注浆工程经验; 当地下障碍物复杂时,可采取钻机引孔手段。

8.8.6 旋喷桩单桩竖向承载力特征值,应通过现场载荷试验确定,初步设计时也可按水泥搅拌桩的计算公式[式(8.7.6-1 ) 、式(8.7.6-2 )] 计算,其中桩身强度折减系数可取0.33,桩端天然地基土的承载力折减系数可取10。

8.8.7 旋喷桩复合地基承载力特征值,应通过现场复合地基载荷试验确定,初步设计时也可按水泥搅拌桩的计算公式(8.7.8 ) 计算,其中桩间土承载力折减系数口由试验或类似工程经验确定,无试验资料或经验时可取0~0.5,承载力较低时取低值,这是出于减小变形的考虑。

8.8.8 高压喷射的浆液一般以水泥为主,宜采用强度等级为P42.5 硅酸盐水泥,并根据需要可加入适量的有关外加剂,以达到减缓浆液沉淀、速凝、早强、防冻等效果,所用外加剂掺量,应通过试验确定。

8.8.9 竖向承载旋喷桩复合地基宜在基础和桩顶之间设置褥垫层。褥垫层厚度可取200- 300mm。其材料可选用中砂、粗砂、级配砂石等,最大粒径不宜大于30mm。

8.8.10 高压喷射注浆法变形的计算方法同水泥土搅拌法。

8.8.11 设计文件中应明确施工结束后随机通长取芯的质量检验要求。

8.9 预压法


8.9.1 预压法
适用于处理淤泥、淤泥质土、冲填土等饱和粘性土地基,通过预压处理的地基应满足地基承载力、地基变形和稳定性的要求。按预压方法分为堆载预压法及真空预压法。堆载预压分塑料排水带或砂井地基堆载预压和天然地基堆载预压。当软土层厚度小于4m时,可采用天然地基堆载预压法处理; 当软土层厚度超过4m 时,应采用塑料排水带、砂井等竖向排水预压法处理。对真空预压工程,必须在地基内设置排水竖井。
预压法主要用来解决地基的沉降及稳定问题。设计前应预先通过勘察查明土层在水平及竖直方向的分布、层理变化,查明透水层的位置、地下水类型及水源补给情况等,并通过土工试验确定土层的先期固结压力、孔隙比与固结压力的关系、渗透系数、固结系数等。

8.9.2 竖向排水体的类型分为:普通砂井、袋装砂井, 塑料排水带(板) 等。不同类型的排水体与不同的预压方法应分别采用相应的设计与施工方法。
1 排水带的平面布置方式可用正三角形或正方形。每一排水体的等效圆柱直径de为,

de=1.13α (正方形布置)    (8.9.2-1)

de=1.05α (正三角形布置)    (8.9.2-2)

式中 α——竖向排水体的间距。
排水带的平面布置范围应在基础周边或工程要求加固区域外增加1~2排。
2 竖向排水体的间距应根据工程对固结度的要求、允许预压时间、地基土的固结性质、排水体的渗透性(或通水能力)、布置方式和工程经验等因素,通过试算确定。设计时井径比(de/dw) ,对于普通砂井取6~8,对于塑料排水带和袋装砂井取15~22。
3 竖向排水体的直径,普通砂井可取dw= 300~500mm;袋装砂井直径可取70~120mm;塑料排水带,在打人深度小于20m时选用宽100 mm,厚度3~5mm ;打入深度大于20m时则选用宽度200mm,厚度4~6mm。排水带的当量换算直径可按式(8.9.2-3) 换算

8.9.2-3.jpg

式中 b、δ——分别为排水带的宽度和厚度。

4 竖向排水体的打入深度应根据地基土层的分布情况,及建筑物对地基稳定性、变形及工期要求确定。一般情况排水体宜打穿软土层。对以抗滑稳定性控制的工程,打人深度应超过最危险滑动面2m;对以变形控制的工程打入深度宜穿透压缩土层。

8.9.3排水固结地基表面,应铺设排水垫层,其厚度不宜小于500mm,砂料宜选用洁净中粗砂, 含泥量小于等于3%,干重度应大于15kN/m³,渗透系数宜大于1.0×10-2~cm/s 。也可以采用土工织物砂砾石排水垫层。固结度计算应按现行《建筑地基处理技术规范》JGJ 79的有关规定进行。

8.9.4 在预压荷载作用下,地基某一深度处,加载后t时刻的抗剪强度, 可按下式计算。

Tft=Tfo+△σzUttanφcu    (8.9.4)

式中Tft——加载后t时刻,该点土的抗剪强度(kPa);

       Tfo——地基土的天然抗剪强度(kPa);

   △σz——预压荷载引起该点地基的竖向附加应力(kPa);

        Ut——该点地基的固结度;

     φcu——三轴固结不排水剪切试验测定的土的内摩擦角(°)。


8.9.5 施加预压荷载必须严格控制加荷速率, 分级逐渐施加, 并均匀施加在有效区内, 同时要加强现场观测, 防止地基过大的变形和破坏。
堆载预压时, 对每一级荷载增量应加以控制。待前期荷载作用下地基土的抗剪强度增长, 满足下一级荷载下地基稳定性要求时方可加载。
为了缩短工期, 提高预压效果, 可用超载预压。

8.9.6 基础的最终沉降量Sf按下式计算:

8.9.6.jpg

式中 eoi——第i层中点自重应力对应的孔隙比, 由室内固结试验e-p曲线查得;
       eli——第i层土中点自重应力与附加应力之和对应的孔隙比, 由室内固结试验e-p曲线查得;
         hi——第i层土的厚度;
          ψ——考虑侧向变形及其他因素影响的经验系数: 对于正常固结或轻微超固结土可采用ψ=1.1~1.4。荷载大和高压缩饱和软土,取大值; 反之,取小值。
计算时, 可取附加应力与自重应力比值为0.1 的深度作为受压层计算深度。

8.9.7 砂井的砂料应选用中粗砂, 其中粘粒含量不宜大于3%。

8.9.8 真空预压区边缘应大于建筑物基础轮廓线,每边增加量不得小于3.0m。
真空预压的膜下真空度应稳定保持在650mmHg以上,且连续均匀分布。排水体深度范围内的土层平均固结度应大于90%。

8.9.9 当采用真空预压不能满足加固要求时,可采用真空一堆载联合预压。

8.9.10 对于表层存在有良好透气层或在处理范围内有充足水源补给的透水层时,应采取有效措施隔断透气层或透水层。

8.9.11 凡具有一定规模的预压加固工程,应设置原位监测系统,进行现场观测,监测预压过程中地基变形和稳定性变化动态,控制加载速率,防止地基剪切破坏。
1 原位监测的内容应包括:
1 ) 地基表面沉降和分层沉降;
2 ) 地基中的孔隙水压力;
3 ) 地表面坡趾外边桩水平位移;
4 ) 地基中的侧向变形;
2 监测系统的设备与布置应按下列原则确定:
1 ) 每一项工程应选择1~3个具有代表性的剖面,设置监测系统,并在剖面上选择对变形稳定性反应灵敏的部位布置观测点;
2 ) 地基表面沉降观测点宜布置在代表性剖面上。最大、最小和过渡转折部位,测点不宜少于3个。深层沉降或分层沉降测点,宜布置于地面沉降测点下各土层的界面部位;
3 ) 孔隙水压力测点,宣布置于压缩变形和剪切变形较大的部位, 并沿地基竖向深度布置若干个测点;
4 ) 地基中的侧向变形测点,宣布置于侧向变形较大的部位。每一剖面布置2~3个;
5 ) 坡趾外水平位移桩宜布置于坡趾外5m内,平行于坝轴线方向设置1~2排桩,各桩的间距为30m至50m:
6 ) 基底土压力的测点,宜在代表性剖面上按一定间距均匀布置于基底表面上, 且靠近基底沉降观测点。

8.9.2 堆载预压时,当观测结果出现下列情况时,应立即采取措施(控制加载速率,停止加载,卸载等) ,防止地基破坏。
1 对天然地基每天竖向最大变形量超过10mm;
2 对竖井地基每天竖向最大变形量超过15mm;
3 坡趾外边桩水平位移每天超过5mm;
4 孔隙水压力与荷载关系曲线出现急剧增大。

8.9.13 预压加固工程应进行如下质量检验:
1 应及时整理预压期间沉降与时间、孔隙水压力与时间以及侧向变形与时间等关系曲线,推算最终沉降量、不同时间的固结度与沉降量,以分析加固的效果,并为预压、卸载提供依据。
2 应在预压区内,选择有代表性的部位,预留钻孔位,按不同的加载阶段,定期进行十字板试验和取土进行室内试验,进行稳定性分析,并检验加固的效果。

8.10 低强度混凝土桩法


8.10.1 低强度混凝土桩法
适用于处理粘性土、粉土、砂土和已自重固结的素填土等地基。对淤泥质土应根据地区经验或现场试验确定其适用性。按桩身材料的不同,低强度混凝土桩包括水泥粉煤灰碎石桩(CFG桩) 、低强度等级素混凝土桩以及二灰混凝土桩等等。基础和桩顶之间需设置一定厚度的褥垫层,保证桩、土共同承担荷载形成复合地基。该法适用于条基、独立基础、箱基、筏基,可用来提高地基承载力和减少变形。对可液化地基,可采用碎石桩和长螺旋成iL工艺CFG桩的多桩型复合地基,达到消除地基土的液化和提高承载力的目的。

8.10.2 低强度混凝土桩应选择承载力相对较高的土层作为持力层,这样不仅可提供较高的单桩承载力,还可有效减少复合地基变形。

8.10.3 桩可只在基础范围内布置,桩径及桩距应根据设计要求的复合地基承载力、土性、施工工艺、周边环境条件等确定。桩径宜取350~600mm,桩距宜取3~5倍桩径。当处理可液化地基时,可采用低强度混凝土桩和碎石桩多桩型复合地基,且基础外布置一定数量的碎石桩,并符合8.5.6 的规定。

8.10.4 褥垫层材料宜采用中砂、粗砂、级配砂石或碎石等,不宜采用卵石,最大粒径不宜大于30mm。其厚度宜取150~300mm,桩径、桩距大时宜取大值。

8.10.5 低强度混凝土桩复合地基承载力特征值应通过现场复合地基载荷试验确定,初步设计时也可按《建筑地基处理技术规范》JGJ 79的有关公式估算。
单桩竖向承载力特征值取值应符合下列规定:
1 当采用单桩载荷试验确定时,取单桩竖向极限承载力的一半;
2 当无单桩载荷试验资料时,按下式估算:

8.10.5.jpg

式中 up——桩的周长(m);
         n——桩长范围内划分的土层数;
qsin、qpa——桩周第i层土的侧阻力、桩端端阻力特征值(kPa) ,可按现行国家标准《建筑地基基础设计规范》GB 50007的有关规定确定;
         li——第i层土的厚度(m) ;
      Aps——桩底端的横截面积。
桩体试块抗压强度平均值尚应同时满足承载力要求,具体按现行国家标准《建筑地基处理技术规范》JGJ 79验算。

8.10.6 低强度混凝土桩复合地基设计时应进行地基变形计算,变形计算按现行国家标准《建筑地基基础设计规范》GB 50007 和《建筑地基处理技术规范》JGJ 79的有关规定进行。

8.11 夯实水泥土桩法


8.11.1 夯实水泥土桩法
适用于处理地下水位以上的粉土、素填土、杂填土、粘性土等地基。处理深度不宜超过10m 。该法施工周期短、造价低、施工文明、造价容易控制,目前在北京、河北等地的旧城区危改小区工程中得到不少成功的应用。

8.11.2 夯实水泥土桩设计前必须进行配比试验。选择合适的水泥品种,为设计提供各种配比的强度参数。

8.11.3 处理地基的深度应根据土质情况、工程要求和成孔设备等因素确定。当采用洛阳铲成孔工艺时,深度不宜超过6m,采用机械成孔不宜超过10m。当相对硬层的埋置深度不大时,应按相对硬层的埋置深度确定桩长;当相对硬层埋置深度较深时,应按建筑物地基变形的允许值确定桩长。

8.11.4 桩径宜取300~ 600mm,常用桩径350~400mm,选用的夯锤应与桩径相适应。桩距宜取2~4倍桩径。

8.11.5 桩顶面应铺设100~300mm厚的褥垫层,垫层材料可采用中砂、粗砂或碎石等,最大粒径不宜大于20mm。

8.11.6 夯实水泥土桩复合地基承载力应按现场复合地基载荷试验确定,初步设计时可按低强度混凝土桩的方法估算。

8.11.7 夯实水泥土桩复合地基的变形计算要求及方法同低强度混凝土桩。

8.12 钢筋混凝土桩法


8.12.1 钢筋混凝土桩法
适合于处理粘性土、粉土、砂土等地基,也可应用于淤泥、淤泥质土地基上对变形控制要求不严的工程。常用的桩型包括钻孑L或沉管灌注桩、先张法预应力混凝土管桩、预制方桩、夯扩桩等等。

8.12.2 钢筋混凝土桩应采用摩擦型桩,桩长的选择,应根据地基土层的组成,使桩端尽可能地穿过压缩层范围内压缩性较高的土层,进入压缩性相对较低的土层。

8.12.3 对于淤泥、淤泥质土地基上的基础,当表层存在硬壳层时, 在满足规范要求的基础上,应减少基础埋深。

8.12.4 桩距应根据设计要求的复合地基承载力、土性、施工工艺及环境条件等确定,一般宜取大于5倍桩径。当上部荷载较大时可减小桩距,在深厚软弱地基上,如采用挤土型桩,应避免布桩过密而使桩间土扰动严重, 进而影响复合地基的承载力。

8.12.5 桩顶和基础之间宜设置褥垫层,褥垫层厚度宜取150~300mm,当桩径或桩距较大时取高值。褥垫层材料宜用中砂、粗砂、级配良好的砂石或碎石等,最大粒径不宜大于30mm。

8.12.6 钢筋混凝土桩复合地基承载力特征值应通过现场复合地基载荷试验确定, 初步设计时也可按公式(8.7.8 ) 估算,其中口无经验时,可取0.75~0.95,天然地基承载力较高时取大者。复合地基中的桩数可按下式确定:

8.12.6.jpg

式中 n——复合地基中的桩数;
       Fk——相应于荷载效应标准组合时, 作用于基础顶面的竖向力(kN);
      Gk——基础自重及基础上土自重标准值(kN);
    Qca——基础下桩间土承担的荷载标准值( kN);
      Ra——单桩竖向承载力特征值(kN)。

8.12.7 单桩竖向承载力特征值应通过现场载荷试验确定,初步设计时也可按式(8.10.5 ) 估算,桩身承载力验算也应满足《建筑桩基技术规范》JGJ94 — 2008的规定。

8.12.8 桩间土承载力特征值的取值按现行国家标准《建筑地基基础设计规范》GB 50007的有关规定执行。其中基础宽度修正系数取零, 基础深度修正系数取1.0 。当受力层范围存在软弱下卧层时尚应验算下卧层的地基承载力。
基础下桩间土承担的荷载标准值Qca按下式确定:

1.jpg

式中 ƒa——修正后的桩间土承载力特征值(kPa);

        Ac——扣除桩截面积后的基础底面积(m²);

          β——桩间土承载力折减系数,宜按地区经验取值,如无经验时可取0.5~0.8,天然地基承载力较高时取大值。


8.12.9 钢筋混凝土桩复合地基变形计算方法同低强度混凝土桩法。


8.12.10 钢筋混凝土桩复合地基承载力检验应采用单桩载荷试验和复合地基载荷试验。对单位工程内同一条件下的工程桩,检测数量不应少于1% ,且不应少于3根;当总桩数在50根以内时,不应少于2根。


8.12.11 钢筋混凝土桩的桩身完整性检测的抽检数量不应少于总桩数的10% ,且不得少于10根。

8.13 灰土挤密桩法和土挤密桩法


8.13.1 灰土挤密桩法和土挤密桩法

适用于处理地下水位以上的湿陷性黄土、素填土和杂填土等地基,可处理的深度为5~15m。当用来消除地基土的湿陷性时,宜采用土挤密桩法;当用来提高地基土的承载力或增强其水稳定性时,宜采用灰土挤密桩法;当地基土的含水量大于24%、饱和度大于65%时,不宜采用这种方法。灰土挤密桩法和土挤密桩法在消除土的湿陷性和减少渗透性方面效果基本相同,土挤密桩法地基的承载力和水稳性不及灰土挤密桩法。


8.13.2 对重要工程或在缺乏经验的地区,采用该法前应进行现场试验,如同一场地土性差异明显,应在不同地段分别进行试验。


8.13.3 灰土挤密桩或土挤密桩处理地基的面积,应大于基础或建筑物底层平面的面积。


1 当采用局部处理时,超出基础底面的宽度:对非自重湿陷性黄土地基,每边不宜小于基础宽度的0.75倍,并不应小于1.0m。当采用整片处理时,超出建筑物外墙基础底面外缘的宽度,每边不宜小于处理土层厚度的1/2,并不应小于2m(见图8.13.3)。


8.13.3.jpg


2 处理深度应根据建筑场地的土质情况、工程要求和成孔、夯实设备等因素综合确定。对湿陷性黄土,应符合《湿陷性黄土地区建筑规范》(GB 50025)的有关规定。


8.13.4 桩孔直径宜为300~450mm,桩距宜取2.0~2..5倍桩孔直径。


8.13.5 桩间土的平均挤密系数及桩孔数量应按《建筑地基处理技术规范》JGJ 79的有关规定确定。


8.13.6 桩孔内的填料,应根据工程要求或处理地基的目的确定,桩体的夯实质量宜用平均挤密系数控制,当桩孔内用灰土或素土分层回填、分层夯实时,桩体内的平均挤密系数不应小于0.97。桩间土的平均挤密系数,湿陷性黄土、高层及小高层建筑不应小于0.93,其他情况不应小于0.9。


8.13.7 桩顶应设置300~500mm厚的2:8 灰土垫层,其压实系数不应小于0.95。


8.13.8 灰土挤密桩或土挤密桩复合地基承载力特征值,应通过现场单桩或多桩复合地基荷载试验确定。初步设计当无试验资料时,可按当地经验确定。


8.13.9 灰土挤密桩或土挤密桩复合地基的变形计算,应符合现行国家标准《建筑地基基础设计规范》GB 50007的有关规定,其中复合土层的压缩模量,可用载荷试验的变形模量代替。

8.14 柱锤冲扩桩法


8.14.1 柱锤冲扩桩法

适用于处理杂填土、粉土、素填土、和黄土等地基,对地下水位以下的饱和松软土层,应通过现场试验确定其适用性。地基处理深度不宜超过10m,否则不经济。复合地基承载力特征值不宜超过160kPa。


8.14.2 该法尚处于半理论半经验状态,对大型的、重要的或场地复杂的工程,正式施工前应在有代表性的场地上进行试验。


8.14.3 设计桩径可取500~800mm,可根据柱锤规格、土质情况及复合地基的设计要求等初步确定桩径,经试成桩再调整桩径;桩位布置可采用正方形、矩形、三角形形式,桩中心距一般取1.5~2.5m,或取桩径的2~3倍。


8.14.4 为保证地基处理效果及扩散基底压力,成桩结束后应清除松散桩头及桩间土,并在桩顶铺设200~300mm厚的砂石垫层。


8.14.5 处理范围应大于基底面积。对一般地基,在基础外缘应扩大1~2排桩,并不应小于基底下处理土层厚度的1/2;对可液化地基,处理要求可按上述要求适当放宽(见图8.14.5)。

8.14.5.jpg


8.14.6 桩体材料推荐采用以拆房土(建筑垃圾)为主组成的碎砖三合土,化废为宝。


8.14.7 复合地基承载力的确定及变形计算同振冲法的有关规定,面积置换率m一般取0.2~0.5,桩土应力比n一般取2~4,桩间土承载力低时取大值。

8.15 单液硅化法和碱液法


8.15.1 单液硅化法和碱液法

适用于处理地下水位以上渗透系数为0.1~2m/d的湿陷性黄土等地基。在自重湿陷性黄土场地,对Ⅱ级湿陷性地基,应通过实验确定碱液法的适用性。当既有建筑物或设备基础的沉降不均匀或地基受水浸湿而需要立即阻止湿陷继续发展时,采用该法处理可取得较好的效果。该法不宜用酸性土和已掺入沥青、油脂及石油化合物的地基上。


8.15.2 压力灌注的单液硅化法可用于加固自重湿陷性黄土场地上拟建的设备基础和构筑物的地基,也可用于加固非自重湿陷性黄土场地上既有设备基础和建(构)筑物的地基。在自重湿陷性黄土场地,采用压力灌注工艺加固既有建筑物的地基将产生较大的附加沉降,因此加固自重湿陷性黄土场地的既有建(构)筑物和设备基础的地基宜采用溶液自渗工艺。


8.15.3 灌注孔的间距对压力灌注宜取0.8~1.2m,对溶液自渗宜取0.4~0.6m;加固拟建建(构)筑物和设备基础的地基时,应在基础底面下按等边三角形满堂布孔,超出基础底面边缘的宽度,每边不应小于1m;加固既有建(构)筑物和设备基础的地基时,应沿基础侧向布孔,每侧不宜少于2排,基础宽度大于3m时,可设置斜孔或在基础上穿孔以加固基础底面以下的土层。


8.15.4 碱液法的加固深度宜为2~5m。对非自重湿陷性黄土地基,加固深度可为基础宽度的1.5~2.0倍;对Ⅱ级自重湿陷性黄土地基,加固深度可为基础宽度的2.0~3.0倍。


8.15.5 当采用碱液法加固既有建(构)筑物和设备基础的地基时,可沿条形基础两侧或单独基础周边各布置一排灌注孔,地基湿陷严重时,孔距取0.7~0.9m;地基湿陷较轻时,孔距可适当加大至1.2~2.5m。

8.16 组合桩法


8.16.1 组合桩法
是指由不同长度的或不同直径的、不同工法的竖向增强体组合而成的人工地基。本节以长短桩法为例进行长短桩复合地基设计计算说明。

8.16.2 长短桩法
是由长桩和短桩长短不同的竖向增强体组合而成的桩体复合地基,由于地基上部置换率高,下部置换率低,与地基中上部附加应力大,下部附加应力小相适应,具有良好的承载性能和变形控制效果。长桩常采用刚性桩,如钢筋混凝土预制桩、灌注桩等,也可用加筋水泥土桩; 短桩宜采用低强度桩、水泥搅拌桩或散体材料桩等。适用于处理深厚淤泥、淤泥质土、粘性土、粉土、砂土等地基,常用于片筏基础的多层建筑,有条件时也可应用于12~16 层的高层建筑。

8.16.3 长短桩的中心距应根据土质条件、设计要求的复合地基承载力及沉降、施工工艺等综合确定,宜取3~6 倍桩身直径,钢筋混凝土长桩用挤土工艺成桩时,桩的最小中心距应适当放大。短桩宜在各长桩中间及周边均匀布置。
1 长、短桩平面布置时, 长桩承载力合力点宜与短桩承载力合力点重合,并宜与竖向永久荷载合力作用点重合。
2 长短桩复合地基中的桩采用刚性桩时,单桩承载力特征值按式(8.10.5 ) 计算;长短桩复合地基中的桩采用柔性桩时,单桩承载力特征值按式(8.7. 6-1)计算。
刚性桩和柔性桩单桩承载力特征值取值尚应满足由桩身强度决定的单桩承载力特征值。

8.16.4 长短桩复合地基承载力特征值按下式计算:

2.jpg

式中  ƒspk——复合地基承载力特征值(kPa);
   m1、m2——分别为长桩和短桩面积置换率;
Ra1、Ra2——分别为长桩和短桩单桩竖向承载力特征值(kN);
Ap1、Ap2——分别为长桩和短桩截面积(m²);
      ƒsk——处理后桩间土的承载力特征值(kPa);
η1、η2、η3——组合系数, 按当地经验或试验结果取值。

8.16.5 长短桩复合地基的沉降由垫层压缩量、加固区压缩量和加固区下卧土层压缩量组成。加固区压缩量分为短桩范围内复合土层压缩量和短桩以下只有长桩部分复合土层压缩量。垫层压缩量小,且在施工期已基本完成,可不考虑。
各土层压缩量采用分层总和法计算,复合土体的复合模量采用面积加权公式计算。短桩范围内复合土层的复合模量Esp1和短桩以下只有长桩部分复合土层的复合模量Esp2分别由以下计算式计算:

3.jpg

式中 Ep1、Ep2、Es——分别为长桩、短桩、天然土层的压缩模量(MPa);

8.16.6 桩顶必须设置褥垫层,垫层厚度根据桩底持力层、桩顶附近桩间土性质、场地荷载试验情况综合确定,一般为100~300mm。材料采用中砂、粗砂、级配良好的砂石等,最大粒径不宜大于20mm ,密实度大于等于0.94。桩顶与基础完全脱开,桩顶进入褥垫层30~50mm。褥垫层外围宜设置围梁。

8.16.7 长短桩中的长桩应采用摩擦型桩, 桩端宜支承在较好的土层中。

8.16.8 桩的质量控制应贯穿施工的全过程,并应坚持全过程的施工监理。施工过程中必须随时检查施工记录和计量记录,并对照规定的施工工艺对每根桩进行质量评定。

8.16.9 桩应进行桩身质量检测和承载力检测,垫层应进行密实度检测,复合地基检测应在上述三项检测合格后进行。
垫层密实度检测, 每50~100m。不应少于1 个检测点,对基槽每10~20m不应少于1 个检测点,每个独立基础不应少于1 个检测点。
竣工验收承载力检验应采用复合地基载荷试验,检验数量为长桩总数的0.5%~ 1% ,且每项单体工程不应少于3点。

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9.1 特殊土地基与山区地基填土地基


9.1.1 当填土的自重压密尚未完成或土质松软不能满足地基承载力和变形的要求时,应进行人工加固处理合格后才能作为地基。选择处理方法时应从技术、经济、工期、环境影响等方面并结合地区经验综合考虑。

9.1.2 填土的分类
填土是指由人类活动在地表形成的任意堆积的土层,它的组成成份复杂,堆填的方法、时间和厚度都是随意的。填土主要分布在古老的城镇和工矿区的范围以及疏浚河道的排淤区。经过人工分层压实的填土,称为压实填土。填土地基从其工程性质和特点方面可分为两类: 一类是利用现有的任意堆填的填土作为地基,称为非压实填土地基; 另一类是以有计划、有质量控制的压实填土作为地基,称为压实填土地基。
填土按照其物质组成和堆填方式可以分为素填土、杂填土和冲填土三类。
1 素填土
系由天然土经受人类扰动堆填而成,不含杂质或只含少量的杂质,按其主要的组成物质分为碎石土素填土、砂土素填土、粉土素填土、粘性土素填土等。
素填土与天然土的区别,在于其不具有天然土的结构和层理,而且颜色发暗,并含有少量碎砖瓦砾、灰渣、朽木等人为杂质。
2 杂填土
系主要由建筑垃圾、工业废料或生活垃圾等组成的填土,按其主要组成物质可分为:
1 ) 建筑垃圾填土
主要组成物质是碎砖、瓦砾、混凝土块、灰渣和朽木等,有机物含量较少,比较容易鉴别。
2 ) 工业废料填土
主要由工业生产的废料、废渣堆积而成, 如矿渣、煤灰等以及其他工业废料夹少量土组成。
3 ) 生活垃圾填土
主要由人类生活抛弃的废物,如炉灰、菜叶、布片、陶瓷片等夹少量土组成,一般含有机质和未分解的腐殖质较多。
生活垃圾填土的组成物质十分复杂,在北方, 居民生活用的煤球、煤砖、蜂窝煤等燃烧后形成的炉灰也是一种常见的生活垃圾填土,炉灰在新鲜时呈褐红色,还可辨认出煤球等的形状时称为炉灰填土,而经过地面水的淋溶作用变为褐色的、稍具粘性的粉状土时称为变质炉灰填土。
3 冲填土
系由水力冲填泥砂形成的填土,又称吹填土,是我国沿海地区常见的一种填土,主要是由于整治或疏浚江河航道,用高压泥浆泵将泥砂通过输泥管排送到需要填高的地段,经过沉淀排水后形成大片冲填土层。
冲填土的特点是其颗粒组成随泥砂的来源而变化,故土层分布不均匀,多呈透镜体或薄片状出现。

9.1.3 填土的工程性质
1 不均匀性填土由于其组成成分复杂,回填的方法、时间和厚度的随意性,所以不均匀是其突出的特点。其中尤以杂填土的不均匀性最为严重,而素填土和冲填土的组成物质比较单一,不均匀性较杂填土略好一些。
2 自重压密性
填土是一种欠压密土,在自身重量和大气降水下渗的作用下有自行压密的特点,自重压密所需的时间长短与填±的物质成分和颗粒组成有关。如大块碎石类素填土一般需1~3 年;砂土素填土需2~5年;而粉土和粘性土素填土则需10~15年;含有大量有机质的生活垃圾填土的自重压密时间可长达30年以上。
3 湿陷性
填土由于土质疏松,孔隙率高,在浸水后会产生较强的湿陷,新填土的湿陷性比老填土大,在生活垃圾填土中的炉灰和变质炉灰填土的湿陷性较强。但在气候潮湿和地下水位高的地区,填土的湿陷性则不显著。
4 低强度和高压缩性
填土由于土质疏松、密度差、固化程度低,所以抗剪强度低,承载力也低。而填土的压缩性则很高,变形模量晶一般都在6MPa 以下,与相同干密度的天然土相比,填土的压缩性比天然土要高得多。
5 冲填土的工程性质
冲填土的工程性质与所冲填的泥砂来源和淤填时的水力条件有密切关系,冲填土的特点是水平方向具有不均匀性,而且透水性差,多为欠压密土,土体含水量大,呈软塑和流塑状态,性质与高压缩性的软土相似。一般来说,冲填土的土料是以砂土为主时则强度较高,且强度随填积时间增长而增加较快,反之,如土料以粉土和粘性土为主时则强度较低。另外,如冲填泥砂的场地排水条件好或采取加速排水的措施时,则冲填土的排水固结会加快,因而强度的增加也会加快。

9.1.4 填土地基的利用
1 对于堆填年限较长,已完成自重压密的比较均匀、比较密实的素填土、冲填土以及由建筑垃圾和性能稳定的工业废料组成的杂填土,可以作为一般建筑物的天然地基,但应采取增加基础和上部结构的刚度、强度和整体性的措施,以提高和改善建筑物对地基变形的适应能力。
2 对于严重不均匀的填土地基,应该按填土的厚度、压缩性和承载力等分区、分层进行评价,在满足地基强度的前提下,进行地基变形计算,计算后如果超过建筑物的地基变形允许值时,应该调整基础压力和埋深使地基变形值控制在允许范围内,并应采取增加基础和上部结构的刚度、强度和整体性的措施。有条件时可以采用地基和基础共同作用的分析方法进行计算,考虑基础刚度对地基变形的调整作用和基础所受的内力进行设计。
3 对有机质含量较多的生活垃圾填土、对基础材料有腐蚀性的工业废料填土和尚未完成自重压密的新填土,不寅作为天然地基。
4 对湿陷性填土地基,应按现行国家标准《湿陷性黄土地区建筑规范》GB 50025的要求做好地面排水、加大建筑散水的宽度和防止上、下水管道漏水的措施。
5 建造在填土地基上的建筑物,必须进行沉降观测。沉降观测点应在建筑物的四角及突出部位设置。当建筑物的长度或宽度较大时,还应间隔15m左右设置一个沉降观测点。沉降观测应在基础完工后立即进行,施工期间至少半个月观测一次,工程全部竣工后的第一年观测4次,第二年观测2次,以后每年观测1次,直到沉降稳定后为止。
6 填土地基的填料,不得使用淤泥、膨胀土和耕植土, 以及有机质含量大于5% 的土。
7 在水田、池塘、沟渠等积水地带进行填方工程时,应在填方之前开沟放水,尽量疏干积水,清除淤泥及腐植土,并在底部铺填砂、卵石、矿渣等透水性较强的散粒材料,铺设厚度不宜小于200mm,并进行碾压处理。
8 压实填土地基应注意采取地面排水措施, 同时应防止填土区内上、下水道大量涌水或渗漏, 使填土颗粒流失,必要时应在填土坡的坡脚处设置反滤层。

9.1.5 填土地基常用的处理方法及地基基础设计见本措施第8章,可采用换填法、强夯法、砂石桩挤密法、灰土桩挤密处理、预压法、振冲法等方法进行处理。

9.1.6 压实填土地基
1 在平整场地前,根据结构类型、填料性能和现场条件等,对拟压实的填土提出质量要求。压实填土施工后, 经检验符合现行国家标准《建筑地基基础设计规范》GB 50007 规定的质量要求的压实填土, 可作为建筑工程的地基持力层, 其计算应遵照现行国家标准《建筑地基基础设计规范》GB 50007的规定进行。
2 压实填土的质量达不到现行国家标准《建筑地基基础设计规范》GB 50007的规定时,在采取必要的建筑、结构措施和地基处理后, 可作为地基持力层,其承载力特征值据现场载荷试验或原位测试确定。其变形值不应大于现行国家标准《建筑地基基础设计规范》GB 50007规定的高压缩性土地基上房屋和构筑物的地基变形允许值。变形计算可采取现行国家标准《建筑地基基础设计规范》GB 50007规定的方法,并遵守下列规定:
1 ) 计算土中应力时,应考虑填土时间的长短。当填土时间较长,地基已基本固结时填土可作为土的自重应力计算;当填土时间较短,填土应作为附加载荷考虑。
2 ) 填土的压缩模量Es值,应乘以下表9.1.6的水稳定系数η(E)地表水浸湿影响深度以下填土的Es值不需要修正。

表9.1.6 水稳定系数η(E)

ydkN/m³

1.60

1.65

1.70

η(E)=Ew/Es

0.50

0.80

1.00

注: Ew一浸水后土的压缩模量;yd一干重度。

3 ) 承载力验算符合下列要求:
当轴心荷载作用下,应符合下式要求:

Pkƒa    (9.1.6-1)

式中 Pk——标准组合下基础底面处的平均值(kPa) 。
     ƒa——修正后地基土承载力特征值(容许值) (kPa)。


当埋深大于0.5m 时, 地基土承载力可按下式修正:


ƒa+ƒak+ym(d-0.5)   (9.1.6-2)

式中 ƒak——填土地基土的承载力特征值(标准值) (kPa) ;
          d——基础的埋置深度(m) ;
       ym——基础底面以上土的加权平均重度(kN/m³)。


当偏心荷载作用时, 基础底面边缘的最大压应力pmax,尚应符合下式要求:


pmax≤1.1p  (9.1.6-3)

式中 p——基础底面平均压应力。


4 ) 当地基压缩层范围内有软弱下卧层时,应进行软弱下卧层验算。


9.2 湿陷性黄土地基


9.2.1 基本规定
1 湿陷性黄土地区的建筑物根据其重要性、地基受水浸湿可能性的大小和在使用期间对不均匀沉降限制的严格程度,分为甲、乙、丙、丁四类,并应符合表9.2.1的规定。

表9.2.1 建筑物的分类

建筑物分类

各类建筑物的划分

甲类

高度大于60m14层及14层以上体型复杂的建筑  

高度大于50m的构筑物  

高度大于100m的高耸结构  

特别重要的建筑  

地基受水泥浸湿可能性大的重要建筑物  

对不均匀沉降有严格限制的建筑

乙类

高度为24~60m的建筑  

高度为3~50m的构筑物  

高度为50~100m的高耸结构  

地基受水浸湿可能性大的重要建筑  

地基受水浸湿可能性大的一般建筑

丙类

除乙类以外的一般建筑和构筑物

丁类

次要建筑


当建筑物各单元的重要性不同时,可根据各单元的重要性划分为不同类别。具体可结合现行国家标准《湿陷性黄土地区建筑规范》GB 50025 — 2004 附录E 的规定确定。
2 防止或减小地基浸水湿陷的设计措施分为地基处理措施、防水措施和结构措施三种。应根据建筑物的分类和场地湿陷类型、地基湿陷等级采取以地基处理为主的综合措施。防水措施和结构措施一般用于地基不处理或用于消除地基部分湿陷量的建筑,以弥补地基处理(或不处理) 的不足。结构措施的目标是减小或调整建筑物的不均匀沉降或使结构适应地基的变形。
3 设计文件中应注明对甲类建筑和重要的乙类建筑的沉降观测点布置及在旗工和使用期间的沉降观测要求。
4 设计文件中应附有对场地、建筑物和管道的使用与维护说明。无特殊要求时,应注明按《湿陷性黄土地区建筑规范》G B 50025 — 2004的有关规定进行维护和检修。

9.2.2 勘察
1 湿陷性黄土地区的勘察除遵守本措施第1 、2 章的基本内容外,还应结合建筑物的特点和设计要求,对场地、地基作出评价,对地基处理措施提出建议。并应查明下列内容:
1 ) 黄土地层的时代、成因;
2 ) 湿陷性黄土层的厚度;
3 ) 湿陷系数、自重湿陷系数和湿陷起始压力随深度的变化;
4 ) 场地湿陷类型和地基湿陷等级的平面分布;
5 ) 变形参数和承载力;
6 ) 地下水及环境水的变化趋势;
7 ) 其他工程地质资料。
2 黄土湿陷性评价:
1 ) 黄土的湿陷性,应按室内浸水(饱和) 压缩试验,在一定压力下测定的湿陷系数δs进行判定,当δs< 0.015时定为非湿陷性黄土;当δs≥ 0.015时定为湿陷性黄土;
2 ) 湿陷性黄土的湿陷程度,可按下式判定:
0.015≤δs≤ 0.030湿陷性轻微;
0.030< δs≤ 0.070湿陷性中等;
δs> 0.070湿陷性强烈。
3 ) 湿陷性黄土场地的湿陷类型,应按自重湿陷量的实测值△’zs或计算值△zs判定(△zs的计算方法见9.2.3 ),并应符合下列规定:
①若△’zs或△zs≤70 mm时,应定为非自重湿陷性黄土场地;
②若△’zs或△zs>70mm 时,应定为自重湿陷性黄土场地;
③若自重湿陷量的实测值和计算值出现矛盾时,应按自重湿陷量的实测值判定。
4 ) 湿陷性黄土地基的湿陷等级,应根据湿陷量的计算值△zs和自重湿陷量的计算值△zs的大小按表9.2.2 分别判定。


表9.2.2 湿陷性黄土地基的湿陷等级

9.2.2表头.jpg

非自重湿陷性场地

自重湿陷性场地

zs≤70

70<△zs≤350

zs>350

zs≤300

Ⅰ(轻微)

Ⅱ(中等)

-

300<△zs≤700

Ⅱ(中等)

Ⅱ(中等)或Ⅲ(严重)

Ⅲ(严重)

zs>700

Ⅱ(中等)

Ⅲ(严重)

Ⅳ(很严重)

注: 当湿陷量的计算值△zs> 600mm、自重湿陷量的计算值△zs> 300mm时,可判为Ⅲ级,其他情况可判为Ⅱ级。


9.2.3 地基计算:
湿陷性黄土地基的计算,包括承载力、稳定性和变形计算。其中变形包含压缩变形和受水浸湿后的湿陷变形。
1 湿陷性黄土场地自重湿陷量的计算值和湿陷性黄土地基湿陷量的计算值应按以下规定分别进行计算。
1 ) 湿陷性黄土场地自重湿陷量的计算值zs应按下式计算:

9.2.3-1.jpg

式中 δzsi——第i层土的自重湿陷系数;
           hi——第i层土的厚度(mm) ;
         βo——因地区土质而异的修正系数,在缺乏实测资料时,可按下列规定取值:① 陇西地区取1.50;
②陇东一陕北一晋西地区取1.20;
③关中地区取0.90;
④其他地区取0.50。
自重湿陷量的计算值△zs应自天然地面( 当挖、填方的厚度和面积较大时,应自设计地面) 算起,至其下非湿陷性黄土层的顶面止,其中自重湿陷系数δzs值小于0.015的土层不累计。
2 ) 湿陷性黄土地基受水浸湿饱和,其湿陷量的计算值δs应符合下列规定:
①湿陷量的计算值△s应按下式计算:

9.2.3-2.jpg

式中  δsi——第i层土的湿陷系数;
          hi——第i层土的厚度(mm);
          β——考虑基底下地基土的受水浸湿可能性和侧向挤出等因素的修正系数,在缺乏实测资料时,可按下列规定取值: 基底下0~5m 深度内,取β =1.50;基底下5~10m 深度内,取β=1;基底下10m以下至非湿陷性黄土层顶面,在自重湿陷性黄土场地,可取工程所在地区的 βo值。
②湿陷量的计算值△s的计算深度,应自基础底面(如基底标高不确定时, 自地面下1.50m ) 算起;在非自重湿陷性黄土场地,累计至基底下10m (或地基压缩层) 深度止;在自重湿陷性黄土场地,累计至非湿陷黄土层的顶面止。其中湿陷系数δs(10m 以下为δzs)小于0.015 的土层不累计。

2 湿陷性黄土地基的承载力计算
地基承载力特征值应按下式修正:

4.jpg


式中参数的物理意义除深度修正的起始深度为1.5与现行国家标准《建筑地基基础设计规范》GB 50007中的起始深度为0.5 不同,其他基本一致,但在地基承载力宽度和深度修正时,基础宽度和深度的地基承载力修正系数ηb和ηd按表9.2.3-1取值。
3 湿陷性黄土地基的变形计算
湿陷性黄土地基的变形计算和变形允许值,应符合现行国家标准《建筑地基基础设计规范》GB 50007的有关规定。计算压缩变形时,沉降计算经验系数ψs按表9.2.3-2取值。
4 湿陷性黄土地基的稳定计算
除应符合现行国家标准《建筑地基基础设计规范》GB 50007的有关规定外,尚应符合下列规定:
1 ) 确定滑动面时应考虑湿陷性黄土地基中可能存在的竖向节理和裂隙;
2 ) 对有可能浸湿的湿陷性黄土地基,土的强度指标应按饱和状态的试验结果确定。

9.2.3-1 基础宽度和埋置深度的地基承载力修正系数

5.jpg


注:①只适用于Ip>10的饱和黄土;②饱和度Sr≥80%的晚更新世(Q3)、全新世黄土(Q14)。


表9.2.3-2 沉降计算经验系数

Es(MPa)

3.30

5.00

7.50

10.00

12.50

15.00

17.50

20.00

ψs

1.80

1.22

0.82

0.62

0.50

0.40

0.35

0.30

注:Es为变形计算深度范围内压缩模量的当量值,应按式(4.3.4-2) 计算。


9.2.4 湿陷性黄土地基的地基处理和设计措施要求:

1 湿陷性黄土地基的平面处理范围,应符合下列规定:

1 ) 当为局部处理时,其处理范围在非自重湿陷性黄土场地,每边应超出基础底面宽度的1/4 倍,并不应小于0.5 m;在自重湿陷性黄土场地,每边应超出基础底面宽度3/4 倍,并不应小于1m。

2 ) 当为整片处理时,其处理范围应大于建筑物底层平面的面积,超出建筑物外墙基础外缘的宽度: 每边不宜小于处理土层厚度的1/2,并不应小于2m。

2 甲类建筑应消除地基的全部湿陷量或采用桩基础穿透全部湿陷性黄土层, 或将基础设置在非湿陷性黄土层上, 防水措施和结构措施可按一般地区的规定设计。在湿陷性黄土层很厚的场地上,当上述措施实现确有困难时,应采取专门措施。

3 乙、丙类建筑应消除地基的部分湿陷量,最小处理厚度应分别符合表9.2.4-1、2 要求。并应采取结构措施和防水措施,以弥补地基处理的不足。


表9.2.4-1 乙类建筑地基处理厚度要求

非自重湿陷性黄土场地

自重湿陷性黄土场地

2/3层地基压缩层深度

且未处理土层的起始压力大于等于100KPa

不小于2/3湿陷性黄土层的深度,且未处理土层的剩余湿陷量应≤150mm

或整片处理并≥4m

且未处理土层的起始压力大于等于100KPa

或整片处理≥6m,且未处理土层的剩余湿陷量应≤150mm


表9.2.4-2 丙类建筑地基处理厚度要求

湿陷等级

层数

处理要求

未处理土层湿陷起始压力(KPa)

Ⅰ级

单层

可不处理


多层

≥1m

≥100

Ⅱ级非自重

单层

≥1m

≥80

多层

≥2m

≥100

注: 1 当为Ⅱ级自重湿陷性黄土场地时,处理厚度不应小于2 m,且下部未处理湿陷性黄土层的剩余湿陷量不应大于200 mm 。
        2 当地基湿陷性等级为Ⅲ级或Ⅳ级时,下部未处理土层的剩余湿陷量均不应大于200mm,对多层建筑宜采用整片处理,地基处理厚度分别不应小于3m或4m。

4 各级湿陷性黄土地基上的丁类建筑,其地基可不处理。但在I级湿陷性黄土地基上,应采取基本防水措施;在Ⅱ级湿陷性黄土地基上,应采取结构措施和基本防水措施;在Ⅲ 、Ⅳ级湿陷性黄土地基上,应采取结构措施和检漏防水措施。
5 水池类构筑物的地基处理,应采用整片土(或灰土) 垫层。在非自重湿陷性黄土场地,灰土垫层的厚度不宜小于0.30m,土垫层的厚度不应小于0.5 0m;在自重湿陷性黄土场地,对一般水池,应设1.00~2.50m 厚度的土(或灰土) 垫层,对特别重要的水池,宜消除地基的全部湿陷量。
6 对设备基础应根据其重要性与使用要求和场地的湿陷类型、地基湿陷等级及其受水浸湿可能性的大小确定设计措施。
7 在新近堆积黄土场地上,乙、丙类建筑的地基处理厚度小于新近堆积黄土层的厚度时,应进行下卧层承载力的验算和地基压缩变形的计算。
8 在自重湿陷性黄土场地,如室内设备和地面有严格要求时,应采取检漏防水措施或严格防水措施,必要时应采取地基处理措施。
9 各类建筑物的地基符合下列中的任一款,均可按非湿陷性黄土场地进行设计:
1 ) 地基湿陷量的计算值小于或等于50mm。
2 ) 在非自重湿陷性黄土场地,地基内各土层的湿陷起始压力值,均大于其附加压力与上覆土的饱和自重压力之和。

9.2.5 湿陷性黄土地基处理方法:
湿陷性黄土地基处理方法,应根据建筑物类别、湿陷性黄土的特性、施工条件、材料来源等综合考虑。可按表9.2.6-1选择其中一种或多种相结合的最佳处理方法。

9.2.6 表9.2.6-1中所列的地基处理方法除应遵循本措施第9.2. 4 条所述的规定外,尚应符合下列要求:
1 垫层法:
1 ) 湿陷性黄土地基采用垫层法主要是指素土垫层和灰土垫层,当仅要求消除地基下1~3m的湿陷性黄土的湿陷量时,宜采用局部(或整片) 素土垫层。当同时要求提高垫层土的承载力及增强水稳性时,宜采用整片灰土垫层。
2 ) 控制土(或灰土) 垫层的压实系数,不应小于表9.2.6-2中规定的数值。
3 ) 土(或灰土) 垫层的承载力特征值,应根据现场原位试验结果确定。当无试验资料时, 对土垫层不宜超过180KPa,对灰土垫层不宜超过250KPa。

表9.2.6-1 湿陷性黄土地基常用处理方法

名称

适用范围

可处理的湿陷性土层厚度

垫层法

地下水位以上,局部或整片处理

1~3m

强夯法

地下水位以上,Sr≤60%的湿陷性黄土,局部或整片处理

3~12m

挤密法

地下水位以上,Sr≤65%的湿陷性黄土

5~15m

预浸水法

自重湿陷性黄土场地,湿陷性等级为Ⅲ级或Ⅳ级,可消除地面6m以下湿陷性土层的全部湿陷性

6m以上,尚应采用垫层或其他方法处理

其他方法

经试验研究或工程实践证明行之有效

-


表9.2.6-2 控制土(或灰土) 垫层的压实系数

垫层填料

垫层厚度(m)

压实系数λc(轻型标准击实试验)

土(或灰土)

≤3

≥0.95

土(或灰土)

>3

≥0.97


2 强夯法:
1 ) 采用强夯法处理湿陷性黄土地基,土的天然含水量宜低于塑限含水量1%~3 % 。当天然含水量低于10% 时,宜对其增湿至接近最优含水量,当土的天然含水量大于塑限含水量3% 时,宜采取晾干或其他措施适当降低含水量。
2 ) 强夯法消除湿陷性黄土层的有效深度,应根据试夯测试结果确定。在有效深度内,土的湿陷系数δs,均应小于0.015 。当缺乏试验资料时,消除湿陷性黄土层的有效深度, 可按表9.2.6-3中所列的相应单击夯击能进行预估。

表9.2.6-3 采用强夯法消除湿陷性黄土层的有效深度预估值(m)

土的名称

单击夯击能(kN·m)

全新世(Q4)黄土

晚更新世(Q3)黄土

中更新世(Q2)黄土

1000~2000

3~5

-

2000~3000

5~6

-

3000~4000

6~7

-

4000~5000

7~8

-

5000~6000

8~9

7~8

7000~8500

9~12

8~10

注: 1 在同一栏内,单击夯击能小的取小值,单击夯击能大的取大值。

        2 消除湿陷性黄土层的有效深度,从起夯面算起。


3 ) 在强夯土表面以上宜设置300~500mm 厚度的灰土垫层。

4 ) 强夯法处理湿陷性黄土的检测,应包括强夯土的干密度、压缩系数、湿陷系数指标及承载力。

强夯土的承载力宜在强夯结束30d 左右,采用静载荷试验测定。

3 挤密法:

1 ) 挤密法适用于处理地下水位以上的湿陷性黄土,挤密孔的孔位,宜按正三角形布置,孔心距可按下式计算:


9.2.6.jpg

式中 S——孔心距(m);

        D——挤密后桩体直径(m);

        d——预钻孔直径(m);

    pdo——地基挤密前压缩层范围内各层土的平均干密度(g/cm³);

pdmax——击实试验确定的最大干密度(g/cm³);

  ηc——挤密填孔(达到D ) 后,3 个孔之间土的平均挤密系数,不宜小于0.93。


2 ) 当挤密处理深度不超过12m 时,不宜预钻孔,挤密孔直径宜为0.35~0.45m;当挤密处理深度超过12m时,可预钻孔,其直径(d) 宜为0.25~0.30m,挤密填料孔直径(D) 宜为0.50~0.60m。

3 ) 挤密填孔后,3 个孔之间土的最小挤密系数:甲、乙类建筑不宜小于0.88, 丙类建筑不宜小于0.84。

4 ) 孔底在填料前必须夯实, 孔内填料宜用素土或灰土,必要时可用强度高的水泥土等。当仅要求消除基底下湿陷性黄土的湿陷量时,宜填素土;当同时要求提高承载力时, 宜填灰土、水泥土等强度高的材料。填料压实系数不宜小于0.97。

5 ) 挤密地基,在基础下宜设置0.5m 厚灰土(或土) 垫层。

6 ) 挤密后地基土的承载力特征值,应根据现场原位试验结果确定。当无试验资料时,可按下列方法取值:孔内填料为素土时,地基土的承载力特征值可按天然地基承载力特征值的1.4 倍采用,但其值不宜超过200kPa;孔内填料为灰土时,地基土的承载力特征值可按天然地基承载力特征值的2倍采用,但其值不宜超过250kPa。


9.2.7 桩基础:

1 在湿陷性黄土场地采用桩基础,桩端必须穿透湿陷性黄土层, 并应符合下列要求:

1 ) 在非自重湿陷性黄土场地,桩端应支承在压缩性较低的非湿陷性黄土层中。

2 ) 在自重湿陷性黄土场地,桩端应支承在可靠的岩(或土) 层中。

2 在非自重湿陷性黄土场地,当自重湿陷量小于50mm时,单桩竖向承载力的计算应计人湿陷性黄土层内的桩长按饱和状态下的正侧阻力,当自重湿陷量的计算值等于或大于50mm时,可不计入湿陷性黄土层内的桩长按饱和状态下的正侧阻力;在自重湿陷性黄土场地,除不计湿陷性土层内的桩长按饱和状态下的正侧阻力,尚应扣除桩侧的负摩擦力。

3 在湿陷性黄土层厚度等于或大于10m的场地,对于采用桩基础的建筑,其单桩的竖向承载力特征值,应按《湿陷性黄土地区建筑规范》GB 50025-2004附录H 的试验要点, 在现场通过单桩竖向承载力静载荷浸水试验测定的结果确定。当单桩竖向承载力静载荷试验未进行浸水或浸水确有困难时,其单桩竖向承载力特征值可按有关经验公式进行估算。单桩水平承载力特征值,宜通过现场水平静载荷浸水试验的测试结果确定

4 自重湿陷性黄土场地,桩的纵向钢筋长度,不应小于自重湿陷性黄土层的厚度。


9.2.8 结构措施的具体要求

对需要采取结构措施的建筑物,结构设计应注意根据建筑物类别、地基湿陷等级或地基处理后下部未处理湿陷性黄土层的湿陷起始压力值或剩余湿陷量,采用适宜的结构体系和基础形式,加强结构的整体性与空间刚度,采用轻质墙体以减小对建筑物引起的不均匀沉降、倾斜和对构件不利情况发生等。注意预留适应沉降的净空。

1 当有地下管道或管沟穿越建筑物的基础或墙时,应按表9.2.8-1 预留孔洞或采取结构措施。


表9.2.8-1 对穿越建筑物基础或墙孔洞的要求

孔洞与周边最小距离的要求

不满足时采用的措施

洞边与承重外墙转角处外缘的距离不宜小于1m

可采用钢筋混凝土框加强

洞底距基础不应小于洞宽的1/2,并不宜小于400mm

应局部加深基础或在洞底设置钢筋混凝土梁

对地基的湿陷量已全部消除的建筑物,洞顶与管道及管沟间的净空高度宜不小于200mm

大于等于300mm

注: 1 洞边与管沟外壁必须脱离。

        2 圈梁的设置要求:


1 ) 乙、丙类建筑及Ⅲ 、Ⅳ级湿陷性地基上的丁类建筑的基础内和屋面檐口处,均应设置钢筋混凝土圈梁,同时还应按表9.2.8-2增设圈梁:


表9.2.8-2 乙、丙类建筑增设圈梁的要求

层数

结构状况

增设要求

单层

厂房与空旷房屋,当檐口高度大于6m

宜适当增设

多层

当地基的剩余湿陷量不大于150mm200mm

宜隔层设置且在第一楼盖处设置

当地基的剩余湿陷量大于150mm200mm

每层设置


2 ) 丁类建筑在Ⅱ级湿陷性黄土地基上时,应在基础内和屋面檐口处设置配筋砂浆带;Ⅲ 、Ⅳ级湿陷性黄土地基上时,应在基础内和屋面檐口处设置钢筋混凝土圈梁。

3 ) 对采用严格防水措施的多层建筑,应每层设置钢筋混凝土圈梁。

4 ) 各层圈梁均应设在外墙、内纵墙和对整体刚度起重要作用的内横墙上,横向圈梁的水平间距不宜大于16m。

5 ) 在纵、横圈梁交接处的墙体内,宜设置钢筋混凝土构造柱或芯柱。

3 砌体承重结构建筑的窗问墙应具有一定的宽度或采取一定的结构措施,可按表9.2.8-3进行设计。


表9.2.8-3 对承重窗间墙的要求及采用的措施

窗间墙的位置及宽度要求

不满足时采用的措施

在承受主梁处或开间轴线处,不应小于主梁或开间轴线间距的1/3,且大于等于1m

在孔洞周边采用钢筋混凝土框,或在转角及轴线处加设构造柱或芯柱

其他承重墙大于等于0.6m

门窗洞孔边缘至建筑物转角处(或变形缝)的距离大于等于1m


4 预制构件应具有一定的支承长度,宜满足表9.2.8-4的要求。


表9.2.8-4 预制构件的支承长度限值(mm)

预制构件的支承状况

支承长度

梁在砖墙、砖柱上不宜小于

240

板在砖墙上不宜小于

100

板在梁上不宜小于

80


5 其他还应注意的问题:

1 ) 丙类建筑的基础埋置深度不应小于1m。

2 ) 多层砌体结构不得采用空斗墙和无筋过梁。

3 ) 对于跨度大于1m的过梁,当地基未经处理或未消除地基的全部湿陷量时,应采用钢筋混凝土过梁。

4 ) 厂房内吊车上的净空高度,对消除地基全部湿陷量的建筑,不宜小于200mm;对消除地基部分湿陷量或地基未经处理的建筑,不宜小于300mm。

5 ) 吊车梁应设计为简支,吊车梁与吊车轨之间应采用能调整的连接方式。

9.3 冻土地基


9.3.1 多年冻土地基
1 冻土的重要基本概念
1) 冻土:凡温度为负温或零温, 并含有冰的土均称为冻土。冻土按冻结状态持续时间,分为多年冻土和季节冻土。
2) 多年冻土:冻结状态持续两年及以上的土层称为多年冻土。分为衔接多年冻土(直接位于季节融化层下的冻土) 和不衔接多年冻土(季节冻结层的冻结深度浅于上限的多年冻土) 。
3) 多年冻土上限:夏季融化、冬季冻结的季节融化层底部深度为多年冻土上限。分为天然上限和人为上限。
4) 多年冻土下限:多年冻土层的底部称为多年冻土下限。下限处地温为零度。
5) 多年冻土厚度:上限和下限之间的距离。多年冻土厚度是多年冻土的重要标志之一,它反映着冻土的发育程度。冻土层的厚度对评价建筑物地基稳定性有着重要意义,是进行建筑地基基础设计不可缺少的依据。
6) 地温年振幅:某一深度处地温一年中变化幅度的一半称为地温年较差。
7) 年平均地温:地温年变化深度处的地温。
8) 地温年变化深度:地温年较差为零的深度。
2 工程地质勘察要求
1) 气象资料:年平均气温、融化指数(冻结指数) 、冬季月平均风速。
2) 地温资料:年平均地温、标准融深(标准冻深) 、秋末冬初地温沿深度的分布。
3) 冻土的物理参数:干密度、总含水量、相对含冰量、盐渍度、泥炭化程度以及冻土构造。
4) 冻土与未冻土的热物理参数:导热系数、容积热容量和导温系数。
5) 冻土的强度性质:冻结强度、承载力、抗剪强度和体积压缩系数。
6) 融化过程与融土的变形指标:融化下沉系数和融土体积压缩系数。
7) 冻胀指标: 冻胀率、冻切力和冻胀力(切向冻胀力、法向冻胀力和水平冻胀力)。
3 冻土的分区与形态
1) 按平面分布特征分区:
①零星冻土区:冻土面积仅占5%~30%;
②岛状冻土区:冻土面积占40%~60%:
③断续冻土区:冻土面积占70%~80%;
④整体冻土区:冻土面积>90%,厚度达30.0m以上。
2) 竖向形态:
①衔接的冻土:季节性冻层深度到达多年冻土顶面,如青藏高原的多年冻土属这类;
②不衔接的冻土:季节性冻层深度较浅,达不到多年冻土层顶面。两者之间存在一层未冻结的融土层。东北地区的部分多年冻土属这类。
4 冻土的融沉和冻胀作用
1) 融沉作用:地基融化后的下沉量超过建筑物的容许值时,建筑物基础和上部结构会发生融沉破坏。融沉作用有大有小,多年冻土按融化下沉系数分为五类:不融沉土(<1<.0%) 、弱融沉土(1.0%~3.0%)、融沉土(3.0% ~10.0%) 、强融沉土(10.0%~25.0%) 和融陷土(>25.0%)。
2) 冻胀作用:土中所含的水份在负温下结晶, 生成各种形状的冰浸入体,导致土体积增大,当体积膨胀受到约束时就会产生冻胀力,当建筑物恒载不能克服冻胀力时,建筑物将被隆起或破坏。冻胀作用有强有弱,季节冻土与多年冻土季节融化层土按平均冻胀率分为五级: 不冻胀土(<1.0%) 、弱冻胀土(1.0%~3.5%) 、冻胀土(3.5 %~6.0%) 、强冻胀土(6.0% ~12.0%)和特强冻胀土(>12.0%) 。
5 冻土地区地基设计的三个原则
1) 原则一:保持地基土冻结状态的原则。主要适用于年平均地温低于一1.0℃ 的场地,持力层范围内的地基土处于坚硬冻结状态,最大融化深度范围内存在融沉、强融沉和融陷性土及其夹层的地基,非采暖或采暖温度低且占地面积不大的建筑物。
2) 原则二:容许地基土逐年融化的原则。主要适用于年平均地温为一0.5℃~—1.0℃ 的场地,持力层范围内的地基土处于塑性冻结状态,最大融化深度范围内为不融沉冻土或弱融沉冻土,室温较高或占地面积较大的建筑,热管线或给排水管线对冻层产生热影响的地基。
3) 原则三:地基土预先融化的原则。主要适用于年平均地温不低于一0.5℃ 的场地,持力层范围内的地基土处于塑性冻结状态,最大融化深度范围内存在变形量超过允许值的融沉、强融沉及融陷土地基,室温较高且占地面积不大的建筑物。
6 冻土地基计算
1) 静力计算。包括承载力计算、变形计算和稳定性验算。保持地基土处于冻结状态时,对坚硬冻土应进行承载力计算和稳定性验算,对塑性冻土上超过7层的砌体或框架结构还应进行变形验算。多年冻土以逐渐融化和预先融化状态用做地基时,应进行最大融化深度的计算(有融化盘时),建筑物使用期间地基土逐渐融化时,应进行融化下沉和压缩沉降计算。
2) 热工计算。主要计算持力层内地温特征值(包括冻土中年平均地温、地温年变化深度、活动层底面以下的年平均地温、年最高地温和年最低地温的总称)。保持地基土处于冻结状态时,还应进行架空通风计算,以逐渐融化和预先融化状态用做地基时,应进行建筑物地基土的融化深度计算。
7 保证冻土地区地基上的基础的稳定性
1) 根据土的融沉类别选择地基处理方式或基础形式。不融沉土可不考虑融沉问题,弱融沉土当基底最大融深小于3.0m 时,一般建筑物不会遭受明显的变化。融沉土在基础设计时,应采用深基、保温和换填等。强融沉土应采用保持冻土的原则设计或采用桩基等。融陷土不能作为天然地基, 应进行人工处理, 如挖除换填或采用深基础。
2) 根据土的冻胀类别选择基础埋置深度。不冻胀土上的建筑物时可不考虑冻胀影响,基础埋置深度可不受季节冻深的限制。弱冻胀土基础埋置深度可按季节冻深的80% 计算。冻胀土和强冻胀土上基础埋置深度必须大于季节冻深,还应进行冻胀稳定性验算。
3) 根据不同的设计原则,选用恰当的基础形式和保温隔热措施。按原则一设计时,可采用架空通风基础、填土通风管基础、用粗颗粒土垫高的地基、桩基础或热桩基础、保温隔热地板、基础底面延伸至计算的最大融化深度之下,人工冷却降低土温。按原则二设计时,在建筑物使用过程中,不得人为加大地基土的融化深度,应加大基础埋深或选择低压缩性土作为持力层,应采用保温隔热地板,架空热管道及给排水系统,应设置地面排水系统。按原则三设计时,可用粗颗粒土置换细颗粒土或预压紧密,基础底面之下多年冻土的人为上限应保持相同,加大基础埋深,必要时采取结构措施适应变形要求,冻土层全部融化时应按季节冻土地基设计。含土冰层、盐渍化冻土与冻结泥炭化土地基的设计应按照规范的要求采取特殊措施。
4) 选择合理的基坑或基槽开挖时间。房屋基坑在夏季开挖是困难的,当含冰量大的地基土开挖时,基坑壁融化随挖随塌。所以冻土区基础旋工是有季节性的。采用条形基础的房屋,其地基土质条件较好,融沉较小,可在夏季地基土融化时开挖基槽;采用柱形基础的房屋,按原则一设计时,可在雨季后9 ~11 月开挖基坑。按原则二设计时,可在春融后冻结前的一段时间施工。采用桩基础的房屋, 需钻孔或将桩位冻土融化,才能使桩沉人冻土中。对于钻孔桩,施工时间选在4 ~11 月较好,当夏季融土层成孔困难和有水浸入钻孔中时,可在10~12月或2~6月施工。
5) 选择合适的建设场地。建设区的由先到后的选择顺序一般是季节冻土区、不融沉冻土区、岩石层区、弱融沉冻土区、土质覆盖基岩较浅(< 5.0m) 的冻土区、融沉冻土区。

9.3.2 季节性冻土地基
1 利用季节性冻土作为持力层时,可采用下列方法处理:
1) 挖除基底以下冻土,换填砂、砂石或毛石混凝土垫层;
2) 当仅考虑地基土冻胀和融陷影响时,基础可浅埋设计。
2 根据工程经验和科研成果,基础浅埋技术如下:
1) 基础埋置深度以基础中段为主,角段加深部分可用非冻胀性的砂、砂石换填夯实;
2) 当基础梁下为冻胀性土时,在基础梁下与地面之间予留50-200mm 的空隙,空隙两侧采用砌体封堵;
3) 当地基土为强冻胀或特强冻胀时,基础剖面宜为正梯形,且正梯形的斜面与铅垂面的夹角不小于9 度;
4) 室外散水坡下,根据地基土的冻胀性,应采用砂、砂石换填夯实。对于弱冻胀、冻胀性土换填深度为0.3-0.4m;对于强冻胀、特强冻胀性土换填深度为0.5-0.7m 。
5) 基础埋置深度参见表9.3.2-1;

表9.3.2-1 基础埋置深度表(m)

室内外高差

≤0.30m

0.45m

0.60m

≥0.75m

室内采暖状况

不采暖

采暖

不采暖

采暖

不采暖

采暖

不采暖

采暖

基础部位

全部

外墙

全部

外墙

全部

外墙

全部

外墙

中段

角段

中段

角段

中段

角段

中段

角段

冻胀性土

Zo=1.8

1.6

1.0

1.3

1.6

1.1

1.4

1.6

1.2

1.5

1.6

1.5

1.5

Zo=2.1

1.9

1.2

1.5

1.9

1.3

1.6

1.9

1.4

1.7

1.9

1.7

1.7

Zo=2.4

2.2

1.4

1.7

2.2

1.5

1.8

2.2

1.6

1.9

2.2

1.9

1.9

非冻胀性土

基础宽度≤1.0m时,取0.8m;基础宽度>1.0m时,取1.0m

注: 1 基础埋深系指室外设计地坪到基础底面的深度。
        2 外墙角段系指从外墙阳角顶点起两边各4.0m范围的基础,其余部分为外墙中段。
        3 Zo为标准冻深。
        4 标准冻深为其他值时,可用内插法取值。
        5 本表为大庆油田设计院的科研成果,经实践验证并一直沿用,设计中可参考使用。

6) 基础浅埋设计除满足规范要求外,建筑基底允许冻土层最大厚度尚应满足以下要求

表9.3.2-2 建筑基底允许冻土层最大厚度(m)

冻胀性

基础形式

采暖情况

基底平均压力(KPa)

110

130

150

170

190

210

弱冻胀土

方形基础

采暖

0.90

0.95

1.00

1.10

1.15

1.20

不采暖

0.70

0.80

0.95

1.00

1.05

1.10

条形基础

采暖

>2.50

>2.50

>2.50

>2.50

>2.50

>2.50

不采暖

2.20

>2.50

>2.50

>2.50

>2.50

>2.50

冻胀土

方形基础

采暖

0.65

0.70

0.75

0.80

0.85


不采暖

0.55

0.60

0.65

0.70

0.75


条形基础

采暖

1.55

1.80

2.00

2.20

2.50


不采暖

1.15

1.35

1.55

1.75

1.95

注: 本表为现行国家标准《建筑地基基础设计规范》GB 50007附表G.0.2。


3 建筑物的外门斗、室外门台阶、户外走廊等主体建筑的附属部分的基础应按主体结构的设计方法进行设计。
4 基础浅埋设计的建筑物,外墙转角3.0m 之内不宜设置门洞、楼梯间和不采暖的房间。
5 基础浅埋设计的建筑物,底层的阳台宜设计成悬挑式结构。
6 春融期浅埋基础设计施工时,应采取以下技术措施:
1) 内外墙基础底面应置于同一标高,预留基底可残留冻土厚度符合规范要求或工程实践经验;
2) 内外墙的基槽应同时、同深开挖;
3) 基槽挖至设计标高时, 应及时进行验槽,确认可残留冻土的厚度;
4) 对于场地复杂、地质条件特殊的情况,经地基验槽确认,应将全部冻层清除;
5) 基础砌筑第一阶高度应不小于0.4 m ,并应全槽同时砌筑,随砌随回填。
7 浅埋基础越冬时,应采取以下措施:
1) 对于非冻胀性地基土上的浅埋基础,应将基础两侧用原状土回填夯实;
2) 对于冻胀性地基土上的浅埋基础,除基础两侧用原状土回填夯实外,尚应对基础进行保温处理;
3 ) 对于冻胀性地基土上的底层已经具备封闭条件的采暖建筑,应将底层封闭取暖越冬。
8 对于7 层以下的砌体承重结构和框架结构的建筑,地基的融沉量应不大于10mm 。
9 季节性冻土地基上的桩基应符合国家现行标准《建筑桩基技术规范》JGJ 94 — 2008和《冻土地区建筑地基基础设计规范》JGJ118的有关规定。
10 季节性冻土冻胀性现场鉴别见表9.3.2-3。


表9.3.2 — 3 季节性冻土冻胀性现场鉴别表

冻胀等级

冻土构造

冰层结构及含量

周围环境特征

非冻胀

整体构造,密实,融化后不粘手

肉眼通常不能发现或可见少量粒状冰

地势较高,地表排水良好,轻型建筑物无冻害现象

弱冻胀

整体构造,融化后略显粘手

含粒状冰,仔细观察可发现冰透镜体,厚度一般不超过0.1mm,数量较少

地势较高,部分建筑周围散水、台阶有轻微裂缝

冻胀

仔细观察可见层状构造,融化后明显粘手

可见冰透镜体,沟渎一般不超过0.5mm分布稀疏

建筑散水、台阶明显开裂,附近围墙灯经常发生冻害

强冻胀

层状构造,局部有网状构造,融化时有水渗出,融化后略显鳞片状结构

可见冰透镜体,单个冰晶体厚度可达到1mm,分布较密集,土样中冰晶体总厚度超过土厚度的5%

地势低洼,建筑散水、台阶开裂,有翘曲现象,附近围墙破坏严重,附近道路出现翻浆现象

特强冻胀

层状构造或网状构造,融化时有较多水渗出,融化后明显鳞片状结构,极易破碎

含有大量冰透镜体,单个冰晶体厚度可达到2.0mm,分布较密集,土样中冰晶体总厚度超过土厚度的10%

地势低洼,建筑散水、台阶破碎翘曲,室外地面隆起明显,附近道路翻浆严重。甚至冒水冒泥



9.4 膨胀土地基


9.4.1 基本规定
1 膨胀土应根据土的自由膨胀率δef场地的工程地质特征和建筑物开裂破坏形态进行综合判定。必要时,尚应进行土的矿物成份(主要是蒙脱石含量) 和阳离子交换量等试验进行验证。当土的自由膨胀率δef,≥ 4 0 %,且具有下列工程地质特征和房屋开裂破坏形态时应判定为膨胀土场地。
1) 土的裂隙发育,常有光滑面和擦痕,有的裂隙中充填有灰白、灰绿色粘土条纹。在自然条件下常呈坚硬或硬塑状态;
2) 多出露于二级或二级以上阶地、山前和盆地边缘丘陵地带,地形平缓,无明显陡坎;
3) 常有浅层塑性滑坡、地裂,新开挖基槽(坑) 易发生崩解和坍塌等地质现象;
4) 低层砌体结构建筑物多呈“ 倒八字” 、“ x ” 型或水平裂缝,裂缝宽度随气候变化而张开和闭合。
2 膨胀土的膨胀潜势按表9.4.1.-1 分为三类。

表9.4.1-1 膨胀土的膨胀潜势分类

自由膨胀率(%

膨胀潜势

40δef65

65δef90

δef90


3建筑场地的地形地貌条件对膨胀土上轻型低层房屋的胀缩变形影响较为显著,可分为下列两类:
1)平坦场地:地形坡度小于5°或地形坡度大于5°小于14°,且距坡肩水平距离大于10m的坡顶地带;
2)坡地场地:地形坡度大于或等于5°;地形坡度虽小于5°,但同一建筑物范围内局部地形高差大于1m。
4 虽然按本条1款判定为膨胀土,当综合其荷载、场地条件等因素分析计算的地基胀缩变形量小于15mm时,可不按膨胀土地基设计。因此,膨胀地基应根据其膨胀、收缩变形对低层砖混结构房屋的影响程度按表9.4.1-2进行胀缩等级的评价。

表9.4.2-1胀缩土地基的胀缩等级

地基分级变形量Scmm

级别

15Sc35

35≤<70

Sc 70


地基分级变形量Sc应根据不同状况按本章公式(9.4.3-1) 、式(9.4.3-2) 和式(9.4.3-2)计算,式中的膨胀率δepi采用的压力为50kPa。


9.4.2 勘察
1 膨胀土地区的岩土工程勘察除遵守本措施第3 章的基本要求外,尚应根据膨胀土的工程特性、地基基础设计等级和设计要求,按不同设计阶段进行下列补充工作。
1) 在选址阶段以工程地质调查为主时应包括下列内容:
①布置少量的探坑和必要的钻探,了解地层分布,采取适量的扰动土样测定土的自由膨胀率δef,判定有无膨胀土及其膨胀潜势。对拟选场址的稳定性和适宜性作出工程评价;
②查明膨胀土的地质时代、成因类型和土层厚度;
③划分地貌单元,了解地形形态;
④查明场地内有无滑坡、地裂、冲沟和岩溶等不良地质作用;
⑤调查地表水排泄和聚集状况; 初步查明地下水的类型、水位和多年变化情况;
⑥ 收集当地的多年气象资料,包括降水量、蒸发力、气温和地温以及雨、旱季的持续时间,特别是特大丰水和干旱年等资料,并了解其变化特点,确定大气影响深度;
⑦调查当地房屋的开裂破坏状况并分析其原因,了解当地的建设经验。
2) 初步勘察阶段应确定膨胀土的胀缩性,对场地稳定性和工程地质条件作出评价。为确定建筑总平面布置、地基基础方案和不良地质作用的防治方案提供依据。
①查明场区内不良地质作用的成因、分布范围和危害程度, 确定地下水位和季节性变化幅度及其对地基土胀缩变形的影响;
②采取原状土样进行室内基本物理性质试验、收缩试验和膨胀力以及50kPa 压力下的膨胀率试验。
3) 详细勘察阶段应查明各建筑物地基土层及其物理力学性质和特性指标,确定地基的胀缩等级,为地基设计和处理以及边坡防护等不良地质作用的治理提供详细的地质和水文资料。
2 野外勘察及室内外的试验工作,除符合国家和地方现行岩土工程勘察规范规定的要求外, 尚应符合以下要求:
1) 取土勘探点应根据建筑类别、地貌单元及地基土的胀缩等级的分布选取。其数量在初步勘察阶
段应不少于勘探点总数的1/2;在详细勘察阶段每栋建筑物下不应少于3个勘探点,地基基础设计等级为甲级的建筑物不应少于勘探点总数的2/3;
2) 原状土样从地表下1m处开始采取,在深度1m至大气影响深度内每隔1m取土一件,当土层显著变化时应增加取土数量;
3 对于地基基础设计等级为甲级或有特殊要求的建筑场地,必要时应进行现场浸水载荷试验、基桩的胀拔力试验和地基水平膨胀力试验;当对膨胀土的判定有争议时应进行土的矿物分析和化学分析试验,进一步确定土的膨胀性能和承载力。
4 进行矿物分析和化学分析时应着重蒙脱石含量和阳离子交换量的确定,根据对我国多处膨胀土的分析,上述两种含量与土的自由膨胀率间有着较好的相关性,见表9 .4. 2。
5 地形、地质条件复杂或有成群建筑物开裂破坏的场地,应进行施工勘察或维护勘察。

表9.4.2 膨胀土的自由膨胀率与蒙脱石含量和阳离子交换量的关系

自由膨胀率δef%

蒙脱石含量(%

阳离子交换CEC(NH+4)(mmol/kg土)

膨胀潜势

40δef65

7~15

200~250

65δef90

15~25

250~350

δef90

25

350

注:1 表中蒙脱石含量为干土全重含量的百分数,采用次甲基兰吸附法测定;

       2 对不含碳酸盐的土样,采用醋酸铵法测定其阳离子交换量;对含碳酸盐的土样,采用氯化铵一醋酸铵法测定其阳离子交换量。


9.4.3 地基基础设计与计算
1 膨胀土场地上的建筑物,根据其重要性、规模、功能要求和工程地质特征以及由于土中水份变化可能造成建筑物破坏或影响正常使用的程度,将地基基础分为甲、乙、丙三个设计等级。设计时,应根据具体情况按表9.4.3-1选用。

表9.4.3-1 地基基础设计等级

设计等级

建筑物和地基类型

甲级

1)覆盖面积大,基础埋深位于大气影响急剧层内重要的工业与民用建筑物  

2)使用期间用水量较大的湿润车间、长期承受高温的烟囱、炉、窑乙级负温的冷库等建筑物  

3)对地基变形要求严格或对地基往复升降变形敏感的高温、高压、易燃、易爆的建筑物  

4)位于坡地上的重要建筑物  

5胀缩等级为Ⅲ级的膨胀土地基上的轻型建筑物  

6)深基坑工程或高度大于3m的挡土结构

乙级

除甲级、丙级以外的工业与民用建筑物

丙级

场地平坦、地基条件简单的胀缩等级为Ⅰ级的膨胀土地基上的建筑物,或次要的建筑物


2 根据建筑物地基基础的设计等级及长期荷载作用下地基的胀缩变形和压缩变形对上部结构的作用效应,地基基础设计应符合下列要求:

1) 所有建筑物的地基计算均应满足承载力要求;

2) 地基基础设计等级为甲级、乙级的建筑物,均应按地基变形进行设计;

3) 地基基础设计等级为丙级的建筑物,当采取防治措施时,可不作地基变形验算;

4) 建造在坡地或斜坡附近的建筑物以及经常受水平荷载作用的高层建筑、高耸构筑物和挡土结构、基坑支护等工程,尚应进行稳定性验算。验算时应考虑水平膨胀力的作用。

3 膨胀土场地上建筑物的设计应遵守预防为主、综合治理的原则。设计时,应根据场地的工程地质特征和水文气象条件以及地基基础的设计等级,结合地方经验,注重总平面和竖向布置, 采取消除或减小地基胀缩变形量以及适应地基不均匀变形能力的建筑和结构措施;并应在设计文件中明确施工和维护管理要求。

4 平坦场地上的建筑物地基设计,应根据建筑结构对地基不均匀变形的适应能力,采取相应的措施。木结构、钢和钢筋混凝土排架结构、地基分级变形量小于15mm以及建造在常年地下水位较高的低洼场地上的建筑物,可按一般地基设计。

5 设有地下室的建筑物,应考虑水平膨胀力对其外墙的作用,当基础埋深小于大气影响深度时,应同时计算其压缩和收缩变形量。反之,可只计算压缩变形量。

6 对烟囱、窑、炉等高温构筑物应主要考虑干缩变形的危害程度,采取适当的隔热措施。对冷库等低温建筑物应采取措施,防止水份向基底土中转移集聚引起的膨胀危害。

7 地基计算

膨胀土地基计算包括承载力、稳定性和变形计算,其中变形包含胀缩变形和压缩变形。

1) 膨胀土地基承载力特征值应考虑地基土吸水膨胀后强度衰减的可能性。三层及三层以下的轻型建筑物,可由地基主要受力层的膨胀力确定。对于高重建筑物,当其基底压力大于土的膨胀力时,地基承载力的取值应以地方经验为主,当无此项资料时,宜按现行国家标准《膨胀土地区建筑技术规范》GBJ 112中的要求以现场浸水载荷试验并结合其他室内外试验资料综合确定。

2) 对于建筑在平坦场地上基础埋深浅于大气影响深度的轻型建筑物,当地基承载力满足要求时,可根据土的初始含水量高低以及使用期间土中水份的变化趋势,按现行国家标准《膨胀土地区建筑技术规范》GBJ 112 中的有关规定分别计算其胀缩变形。

① 当地表下1m深处土的天然含水量等于或接近最小值或地面有覆盖且无蒸发可能以及在建筑物使用期间经常受水浸湿的地基,按下式计算其膨胀变形量Se


9.4.3-1.jpg


式中符号见现行国家标准《膨胀土地区建筑技术规范》 BJ112 ( 以下同)。
②当地表下1m深处土的天然含水量大于1.2倍塑限含水量或长期直接受高温作用的地基,可按下式计算其收缩变形量Ss

9.4.3-2.jpg


③ 其他情况可按下式计算其胀缩变形量Ses


9.4.3-3.jpg


3) 地基的计算变形量,不应大于地基变形容许值。地基变形容许值按表9.4.2-2采用。对于表中未包括的建筑物,其值应根据上部结构对地基变形的适应能力和使用要求确定。

表9.4.3-2建筑物的地基容许变形值

结构类型

相对变形

变形量

mm

种类

数值

砌体结构

局部倾斜

0.001

15

房屋长度三到四开间及四角有构造柱或配筋砌体承重结构

局部倾斜

0.0015

30

工业与民用建筑相邻柱基

1)框架结构无填充墙时

2)框架结构有填充墙时

3)当地基不均匀升降时,不产生附加应力的结构

  

变形差  

变形差  

变形差

  

0.001l  

0.0005l  

0.003l

  

30  

20  

40

注:l为相邻柱基的中心距离(m) 。


4) 位于坡地上或承受较大水平和偏心荷载的建筑物,必须进行地基的稳定性验算。鉴于膨胀土特殊的工程性质,验算时应充分考虑地基土含水量增大时其抗剪强度显著降低的特性并应遵守下列规定:
① 当土的性质较均匀且无明显的软弱结构面时,按圆弧滑动法进行验算;
② 当土层较薄且与下覆岩层问有软弱层时,取软弱层为滑动面进行验算;
③膨胀土呈层状分布且层面与坡面斜交角小于45°时,应验算其层面的稳定性;
④稳定性验算的安全系数应不小于1.2。

9.4.4 防治措施
1 总平面设计。膨胀土上低层砌体结构的建筑物之所以在较小的变形幅度(一般大于15mm) 时就导致开裂破坏与地基土随其含水量的变化产生往复升降变形有关。而不同的地形地貌单元具有各自的自然环境,对土中水分含量的变化有着显著的影响。因此,对成群的建筑做好如下的平面和竖向设计是预防建筑物产生过大升降变形的重要手段:
1) 建筑物的布置应避开浅层滑坡、地裂和岩溶发育以及地下水位变化剧烈的地段;
2) 竖向设计宜保持自然地形,尽量避免大挖大填,对于坡度小于14°的坡地优先随房屋布置低矮挡墙。对于挖方和填方地基上的房屋应考虑挖填部分土中水分变化所造成的危害。同一建筑物地基土的分级变形量之差不宜大于35mm;
3) 处理好场地地表水的排泄,防止场区内排水管道(沟) 的渗漏和堵塞对建筑物膨缩变形的影响。排水管道(沟) 应离开建筑物外墙不小于3m布置;
4) 场区内的绿化,应根据当地气候条件,膨胀土的胀缩等级,结合当地经验采取如下相应措施:
①在建筑物空地宜多种植草皮和绿篱;

②在距建筑物4m 以内可种植低矮易剪修的灌木以及蒸腾量较小的果树、花树或松、柏等针叶树;

③在湿度系数小于0.75或土的孔隙比大于0.9的膨胀土地区,种植桉树、本麻黄、滇杨等蒸腾量大的树种应设置石灰沟等隔离,沟与建筑物外墙的距离不应小于5m,沟深一般为1.5~2.0m,沟宽200mm左右,沟内充填石灰。

2 挡土墙采用挡土墙(或分级挡土墙) 是防止坡地产生塑性滑动而导致房屋产生过大变形的有效措施。挡土墙(图9.4.4一1) 宜按以下要求设计:


9.4.4-1.jpg


1) 挡土墙的高度不宜大于3m;

2) 挡土墙的基础埋深不宜小于1.5m且位于土层滑裂面以下不小于1.0m,基础底部的基坑应用混凝土封闭,墙顶面宜做成平台并设置混凝土防水层;

3) 长度过大的挡土墙应每隔6~10m设一道变形缝。每隔2~3m设直径不小于100mm的泄水孔,泄水孔的外斜坡度宜为5%;

4) 墙背应设置厚度不小于300mm的碎石或砂卵石滤水层,其后的分层压实填土宜选用非膨胀性及透水性较强的土料;

5) 对于符合上款要求的挡土墙,其主动土压力可采用楔形体试算法确定。计算时可不考虑土的水

平膨胀力,滑裂面上的抗剪强度应由饱和快剪试验确定。当土体中有明显通过墙趾的裂隙面或层理面时,尚应验算其整体稳定性,挡土墙设计计算时的各项安全系数可参照现行国家和地方规范的有关规定执行。

3 坡地上建筑物的地基设计,符合下列条件时,可按平坦场地上的地基进行设计:

1) 按本条第2 款要求设置了挡土墙,且建筑物基础外缘距挡土墙的距离大于5m;

2) 布置在挖方地段的建筑物,其外墙距后坡脚支挡结构的距离大于3m;距前坡肩的距离不小于5m。

4 基础埋深。基础埋深应根据场地类型,土的胀缩等级、大气影响深度等因素综合确定。

1) 基础埋深不应小于1m;

2) 平坦场地上的低层砌体结构房屋,当以深埋基础为主要防治措施时,基础埋深应不小于大气影

响急剧层深度,或通过变形计算确定;对于坡地,可按本款3 ) 项的要求确定。设置地下室的建筑物,其地下室外墙的设计应考虑水平膨胀力的影响。

3) 当坡地坡角小于14°,基础外边缘至坡肩的水平距离大于或等于5m时,基础埋深( 图9.4 .4 —2) 可按下式确定:


6.jpg

式中 d——基础埋置深度(m);
      da——大气影响深度(m);
        β——设计斜坡的坡角(°)

       lp——基础外边缘至坡肩的水平距离(m),当lp>10m时,取10m。

9.4.4-2.jpg


5 宽散水。宽散水的作用是防止房屋外墙处地表水的大量浸入和土中水份的蒸散,降低膨胀土地基的胀缩变形量。是较为经济的防治措施之一。使用时,要注意以下的两点:

1) 以宽散水作为主要防治措施时应与基础埋深配合使用。对于I级膨胀土地基其宽度应不小于2m,对于Ⅱ级膨胀土地基其宽度应不小于3m;

2) 散水的作法和构造应符合如下( 图9.4.4-3 ) 要求:


9.4.4-3.jpg


①散水面层采用强度等级不小于C15的混凝土或沥青混凝土,其厚度不小于100mm ;

②隔热的保温层宜采用1:3石灰焦渣,厚度为100~200mm;

③垫层可采用2:8灰土并夯实,厚度应不小于200mm;

④散水应每隔3m留一道伸缩缝并与水落管的位置错开,在伸缩缝以及外墙交接处应用柔性防水材料充填密实;

⑤散水应在房屋的室内地坪做好后立即施工。

6 建筑与结构措施:

1) 沉降缝在下列情况应设置沉降缝:

①挖填方交接处或地基土显著不均匀处;

②建筑物转折部位或高度(或荷重) 差异处;

③建筑结构(或基础) 类型不同部位。

2) 屋面排水应采用外排水。排水量较大时,应采用明沟或管道排水,并与场区内的排水系统相连接。

3) 室内地面膨胀土上建筑的室内地面当不采取有效措施时常发生鼓胀开裂。因此,室内地面下地基宜采用非膨胀土或经过改良的膨胀土进行换填,换填厚度应通过变形计算确定, 但不应小于300mm 。同时,应根据不同的使用要求分别采用以下措施:

①对使用要求不严格的工业与民用建筑的地面, 当面积较大时可做成长宽均不大于3m的分格体,其间用变形缝分开,对于面积较小的地面也可采用预制块砌筑。无论是分格体还是预制块问的变形缝均需用柔性防水材料充填密实;

②对于使用要求严格的地面, 可根据地基土的胀缩性按表9.4.4 和图.4. 4—4 的构造要求进行设计;


表9.4.4 混凝土地面构造要求

9.4.4表头.jpg

2δepo4

δepo4

混凝土垫层厚度(mm

换土层总厚度hmm

变形缓冲层材料最小粒径(mm

100  

300  

150

120  

300+δepo-4×100  

200

注:1表中δepo取膨胀试验卸荷到零时的膨胀率;

       2变形缓冲层材料可采用立砌漂石、块石, 要求小头朝下;

       3换土层总厚度h为室外地面标高至变形缓冲层底标高的距离。


9.4.4-4.jpg


③对于胀缩等级Ⅲ级的膨胀土地基和使用要求特别严格的地面可采用配筋混凝土或架空结构等措施。
4) 低层砌体结构房屋的结构措施旨在减小地基土的胀缩变形幅度或增强因地基土往复胀缩升降导致房屋开裂破坏的抵御能力。
①平坦场地土质较均匀的I 或Ⅱ级膨胀土的基础宜优先采用墩基。确定基底面积时,在确保地基承载力满足要求的前提下,以基底压力接近土的膨胀力为宜。建筑物的墙体应砌筑于下面脱空不小于100mm 的地基梁上,并做好防水处理。
②砖砌体应采用拉接}生较好的实心砖墙,不得采用空斗墙、小型砌块墙或无砂混凝土砌体。砌体所用砖和砂浆的强度等级应考虑地基土往复胀缩变形而产生较大的剪力和拉力对墙体的影响,并遵照现行国家标准《砌体结构设计规范》GB 50003的有关规定确定;
③房屋的顶层和基础顶部应设置圈梁(地基梁、承台梁可代替基础圈梁) ,多层房屋可隔层设置,必要时可层层设置。圈梁应布置在外墙、内纵墙以及对整体刚度起重要作用内横墙上, 并在同一平面内形成闭合;
④圈粱的高度不应小于240mm,宽度宜与墙体宽度一致。纵向钢筋一般为4Ф12,箍筋为Ф6,间距不大于200mm,混凝土的强度等级不低于C25。当采用钢筋砖圈梁时,其高度不应小于400mm,水平纵向钢筋不少于4Ф8,砂浆的强度等级宜为M5 。
⑤砌体结构房屋的门窗或其他孔洞,其宽度在Ⅱ、Ⅲ 级膨胀土上大于600mm 时,应采用钢筋混凝土过梁,不得采用砖拱。在底层窗台处应配置厚度不小于60mm的钢筋混凝土带,并与构造柱连接;
⑥钢筋混凝土梁、板(包括预制梁、板) 支承于砖墙(或柱) 上的长度分别不应小于240mm和120mm 。
⑦钢和钢筋混凝土排架结构的山墙和内隔墙应设置基础。围护墙应砌置于基础梁上。梁下预留不小于100mm的空隙,并做好防水处理。有吊车梁时,吊车梁与吊车轨道应采用便于调整的连接方式。
⑧砌体结构应设置构造柱,构造柱截面不小于240mm× 240mm,纵向钢筋不宜小于4Ф14,箍筋不宜小于Ф6 @200,混凝土的强度等级不低于C20。
⑨在抗震设防区所采取的结构措施应同时符合《建筑抗震设计规范》GB 50011 — 2010中有关的构造要求。
7 地基处理措施地基处理措施可根据地基土的胀缩等级、地方材料和施工工艺的可行性等进行技术经济比较,采用换土、砂石垫层和土性改良等方法。
1) 换土可采用非膨胀土或2:8 灰土。换土厚度可通过胀缩变形计算确定,但应不小于300mm,其宽度应满足基础底面应力扩散的要求,且应超出基础底边不小于300mm;
2) 砂石垫层较适用于I 、Ⅱ级膨胀土的处理,垫层的厚度应不小于300mm,材料宜选用中粗砂或最大粒径不大于30mm级配良好的砂石混合料,并分层压实和做好防水处理。
3) 土性改良较适用于填土地基。可用原地土料掺入重量比不少8% 的石灰搅拌均匀。土料的最大粒径不应大于15mm,有机质含量不应大于5 % 。施工工艺和参数参照灰土垫层的做法和要求。
4) 桩基础地基基础设计等级为甲级的建筑物,宜采用桩基础。设计时,基桩和承台的构造和设计计算除应符合现行国家标准《建筑地基基础设计规范》GB 50007的相关规定外,尚应符合下列规定:
①桩顶标高低于大气影响急剧层的高、重建筑物,可按一般桩基础进行设计;
②桩顶标高位于大气影响急剧层内的三层及三层以下的轻型建筑物,桩基础设计应符合下列要求:
a.按承载力计算时应考虑土中水份变化对其承载力的影响。单桩极限承载力可根据地方经验确定。无此项资料时,应通过现场载荷试验确定;
b.按变形计算时,桩基础升降变形应满足本章表9.4.— 2 地基容许变形值的要求。桩端进入大气影响急剧层以下或非膨胀土层中的长度应满足下列规定:
(a) 按膨胀变形计算时,应符合下式要求:

9.4.4-2公式.jpg


(b) 按收缩变形计算时,应符合下式要求:

9.4.4-3公式.jpg

式中 la——桩端进人大气影响急剧层以下或非膨胀土层中的长度(m);

       Ve——在大气影响急剧层内桩侧土的最大胀拔力,应由试验或地方经验确定。试验可按现行国家标准《膨胀土地区建筑技术规范》的相关规定进行桩的浸水胀拔力试验, 试桩数不小于3根,取其最大值(kN);
      Qk——对应于荷载效应标准组合下,作用于桩顶的竖向力(kN);
        u——桩身周长(m);
    λ——桩侧土的抗拨系数,应由试验或地方经验确定;当无此资料时,可按《建筑桩基技术规范》JGJ 94 — 2008的相关规定取值;
      Ap——桩端截面积(m²) ;
    qpk——桩的极限端阻力(kPa);
    qsk——桩的极限侧阻力(kPa)。
③ 当桩身承受胀拔力时,应进行桩身抗拉强度和裂缝宽度控制验算,并采取通长配筋,最小配筋率应符合受拉构件的要求;
④桩承台梁下应留有空隙,其值应大于土层浸水后的最大膨胀量,且不小于100mm 。承台梁两侧应采取措施,防止空隙堵塞。

9.4.5 施工和维护管理
1 膨胀土上房屋的施工应注意防止土中水份的大幅变化并保持地基的稳定。因此,基础施工前应完成土方的挖填、挡土墙、护坡和防洪沟、排水沟等工程。使场地排水通畅、地基稳定。
2 开挖基槽(坑) 时,如发现地裂、局部上层滞水或土性有较大变化应采取有效措施后方可继续施工。
3 基槽(坑) 开挖后应防止泡水和曝晒,并应迅速铺设混凝土垫层。工期较长时,基坑(槽) 的侧壁宜用1:3 水泥砂浆喷涂或采用分段施工。
4 灌注桩成孔过程中严禁向孔内注水,孔底虚土经处理后立即下钢筋笼和浇注混凝土。
5 基础施工出地面后应迅速采用非膨胀土分层压实,回填土的压实系数不应小于0.94 。
6 室外散水应在室内地坪做好后立即施工。
7 在设计文件中应标明维护管理的内容,房屋建成后应交于业主严格执行。维护管理应包括地面水和上、下水管道的检查和即时维修,以及绿化采用的植被和树种及修剪要求。
8 建筑地基基础设计等级为甲级的建筑物,应在施工开始时进行房屋的升降观测,并在峻工后交于业主继续观测,以便发现影响房屋安全和正常使用时,迅速采取措施维修和加固。

9.5 山区地基


9.5.1 山区(含丘陵地带) 地基的设计,应考虑下列因素:
1 建设场地内,在自然条件下,有无滑坡现象,有无影响场地稳定性的断层破碎带;
2 在建设场地周围,有无不稳定的边坡;
3 施工过程中,因挖方、填方、堆载和卸载等对山坡稳定性的影响;
4 地基内基岩面的起伏情况、厚度及空间分布情况、有无影响地基稳定性的临空面;
5 建筑地基的不均匀性;
6 岩溶、土洞的发育程度;
7 出现崩塌、泥石流等不良地质现象的可能性;
8 地面水、地下水对建筑地基和建设场区的影响。

9.5.2 在山区建设时应对场区作出必要的工程地质和水文地质评价,对建筑物有潜在威胁或直接危害的大滑坡、泥石流、崩塌以及岩溶、土洞强烈发育地段,不宜选作建设场地。当因特殊需要必须使用这类场地时, 应采取可靠的整治措施。

9 .5.3 山区建设工程的总体规划,应根据使用要求、地形地质条件合理布置。主体建筑宜设置在较好的地基上,使地基条件与上部结构的要求相适应。

9.5.4 山区建设中,应充分利用和保护天然排水系统和山地植被。当必须改变排水系统时,应在易于导流或拦截的部位将水引出场外。在受山洪影响的地段,应采取相随的排洪措施。

9.5.5 在山区或丘陵地区建设,为减少土方和地基处理,房屋纵向宜沿等高线布置。房屋建在半填半挖或不同土层上时,应采取有效措施。当上部结构基础兼作挡土墙时,应考虑静止土压力和坡地地震增大的作用。

9.5.6 对于岩石地基,当有可靠经验时,可采用原位载荷试验的方法确定地基极限承载力标准值,此时地基极限承载力特征值按下式确定:

ƒka=yf·ƒuk        (9.5.6 )

式中ƒka——地基承载力特征值(kPa ) ;

    ƒuk——地基极限承载力标准值(kPa),由勘察单位提供;

        yf——地基极限承载力分项系数:对土质地基取0.50;对岩质地基取0.33。


9.5.7 基础埋置深度对土质地基不宜小于0.5m,对岩质地基不宜小于0.2 m 。基础设置在倾斜的岩土层上时, 条形基础可在基础的长度方向设置台阶,土质地基每级台阶的高度不宜大于0.5m,台阶的宽度不应小于台阶高度的2 倍; 岩质地基每级台阶的高度不宜大于1.0m,台阶的高宽比不宜大于1.0。

9.5.8 岩质地基上的高层建筑,当满足抗滑、抗倾覆要求时可不设地下室。当岩石露头时。独立柱基、桩基可不设拉梁。

90.59 岩质地基的最终变形量可认为在建筑物施工期间已全部完成
采用下式计算:

9.5.9.jpg

式中 P——基础底面压力平均值(kPa) ;

        V——岩石的泊松比;

        E——岩石的弹性模量(MPa) ;

   Kcon——变形系数, 按表9.5.9 采用。


表9.5.9 变形系数表

L/b

圆形

1.0

1.5

2.0

3.0

4.0

5.0

≥10.0

Kcon

0.79

0.88

1.08

1.22

1.44

1.61

1.72

2.72

注: l、b 分别为矩形基础底面长度和宽度。


9.5.10 位于无外倾结构面的稳定岩质边坡上基础的布置应满足下列要求:
基础外边缘与坡脚连线的倾斜角θ(图9.5.10) 宜满足表9.5.10-1的要求, 否则应对边坡进行稳定性验算。

9.5.10.jpg


表9.5.10-1基础外边缘与坡脚连线的倾斜角θ取值

边坡岩体类别

θ(°)

70

62

50

注: 岩质边坡的岩体分类详《建筑边坡工程技术规范》GB 50330。


基础底面外边缘距坡面的水平距离。宜满足表9.5.10-2的要求,否则应对坡面采取防护措施。


表9.5.10-2 基础外边缘到坡面的水平距离α取值

边坡岩体类别

αm

1.5

2.0

2.5


对Ⅳ类或有外倾结构面的边坡,其上基础的布置应满足稳定性计算的要求。


9.5.11 土岩组合地基

1 在地基受力层范围内,遇有下列情况之一时,应按土岩组合地基设计:

1) 单体建筑物的地基,部分为岩质地基,另一部分为土质地基;

2) 下卧基岩表层坡度较大的地基;

3) 基岩起伏多变,土层厚度相差较大的地基;

4) 石芽密布并有部分出露的地基;

5) 风化残余岩块与残积土混杂堆积的地基;

6) 崩塌体堆积,或崩塌体与坡积土混杂堆积的地基。

2 土岩组合地基上的建筑物,宜选用简洁的建筑平面与体型,且选择刚度较大的结构体系与基础型式,应特别注意基础工程在土岩结合部位的构造处理。
3 高耸的或安全等级为一级的建(构) 筑物,有条件时应尽量避开下卧层基岩的陡坡地带。
4 当地基中下卧基岩面为单向倾斜、土体稳定、基底下的土层厚度大于或等于1.5 m时,同时基岩岩面坡度大于10%,应按下列规定进行设计:
1) 当结构类型和地质条件符合表9.5.11 的要求时,可不作地基变形验算。


表9.5.11下卧基岩表面允许坡度值

  地基承载力


ƒak(KPa)

四层及四层以下的砌体承重结构

三层及三层以下的框架结构

具有15t15t以下吊车的一般单层排架结构

带墙的边柱和山墙

无墙的中柱

150

15%

15%

30%

200

25%

30%

50%

300

40%

50%

70%


2) 当土岩组合地基位于山间坡地,山麓洼地或冲沟地带时, 应特别注意局部软弱土层的存在,必须验算软弱下卧层的强度及不均匀沉降。
3) 通过认真调查与研究,查明地基中的石芽或大型“ 孤石” 确系稳定可靠时,可作为支墩使用在其上设置带形基础或筏板基础,以支承上部结构。
4) 土岩组合地基上的建筑物施工时,宜先建土层较厚或荷载较大的部份,后建土层较薄或荷载较小的部分。
5) 对石芽比较密集,石芽间的土层厚度较小的土岩组合地基,可将石芽间的土体全部清除,换填压缩性较小的砂卵石或碎石垫层。若石芽间距较小,经验算确定石芽岩体有足够的承载力时,可将石芽顶部凿至一定高程处,其上设置承台梁以支承上部结构。
6) 在建筑物范围内的土岩组合地基,若压缩性较大的土质部分所占的比例较小,应对土质部分进行处理,以适应压缩性较低的岩质地基; 岩质部分新占的比例较小时,宜改造岩质部分。
——改造土质部份能用的方法有: 深挖换填、梁(拱) 板跨越、桩基承载等。
——改造岩质部份常用的方法是褥垫。
5 土岩组合地基上的地基基础设计,应考虑地基基础与上部结构的共同作用,加强上部结构的刚度来抵抗、调整不均匀变形。
6 土岩组合地基上建筑物应在下列部位设置沉降缝:
1)土层厚度有明显的差异处;
2)土岩在平面上的结合部位;
3)下卧基岩的驼峰顶部两侧。

9.5.12嵌入岩质地基内的基础顶面有弯矩和剪力作用时,当基础嵌入基岩的深度满足下式要求时可不考虑弯矩对基底压力的影响:


9.5.12.jpg

式中 hr——基础嵌入基岩中的有效深度,不得小于0.5 m;

   M、V——相应于荷载效应标准组合时,作用于基岩表面标高处的弯矩、剪力值;

         d—— 圆形基础嵌岩段的设计直径;

         b——垂直于弯矩作用方向的嵌岩段基础宽度。


9.5.13 当墙下条形基础嵌入中、微风化基岩深度不小于基础宽度时,地基承载力可考虑岩体对基础的嵌固作用, 地基竖向承载力特征值(容许值) 可按下式计算:


ƒa=(1+0.052n)ƒak    (9.5.13)

式中 n——嵌岩段深度与基础宽度之比。

注: 本节内容参考重庆市工程建设标准《建筑地基基础设计规范》DBJ 50-047-2006。

9.6 洞穴地基


9.6.1 洞穴地基主要有岩溶、士洞及人工洞室三种类型。对洞穴地基进行设计时, 除应取得工程地质勘察报告外,尚应取得洞室结构的竣工资料和预期的地下空间开发与利用等资料。

9.6.2 选择建筑场地时,宜避开岩溶、土洞发育及人工洞室密布的地区。在进行建筑场地的整体规划时,重要建筑物应放置在地下洞穴较少的位置,同时应注意地面排水系统的规划与设计,采取有效的疏导排泄措施。

9.6.3 洞穴地基上的基础,应尽量浅埋。位于洞穴地基上的一级建筑物,及对变形较敏感的二级建筑物, 应严格执行“ 动态设计、信息化施工” 。当为浅埋洞穴时,应验算洞穴地基承载力和洞穴地基变形,且应对浅埋洞穴围岩、支护结构及地面建筑物实施监测。监测时间应从施工开始直至建筑物投入正常使用后两年,中途不得间断。

9.6.4 洞穴围岩压力宜根据围岩的工程地质特性及岩体力学属性,相应采用弹性理论、弹塑性理论、或散体理论计算,并与经验类比相结合,经综合分析后确定。

9.6.5 洞穴地基的稳定性评价,应凭借常规的简化计算、数值分析、经验类比、监测反馈相结合的综合判断法来进行。

9.6.6 洞穴地基符合下列条件之一时,对二、三级建筑物,如有可靠经验,可不考虑地下洞穴对地基稳定性的影响:
1 洞穴围岩为微风化的完整硬质岩,且基础底面下洞穴顶板岩体的厚度大于洞跨,或与洞跨相当时。
2 洞穴体积较小,基础底面宽度大于洞穴跨度,且洞穴侧壁岩体较稳定时。
3 洞穴被密实的沉积物或堆积物全部填充,且不存在被水流冲蚀的可能性时。

9.6.7 应根据洞穴围岩岩体结构面与洞穴临空面的空间组合关系,对岩体结构面不利空间组合向洞穴临空面滑塌的可能性进行验算,并采取有效的防治措施。

9.6.8 根据洞穴形态及顶板完整程度,可将顶板岩体视作梁、板、拱、壳等自承重结构进行结构力学分析和验算。

9.6.9 对人工洞室的稳定性进行评价时,应考虑如下主要影响因素:
1 整体及块状结构岩体中,洞室围岩一般较稳定,但应注意结构面不利组合可能产生局部岩块坍塌。结构面水平或缓倾时,洞室侧壁较稳定,应注意洞顶围岩的稳定性。洞室轴线沿结构面倾向方向布置时,洞室一般较稳定;斜交时,应注意岩块沿结构面滑塌的可能性。
2 围岩属硬质岩时,一般稳定性较好,软质岩次之,极软质岩最差。围岩中含食盐或石膏等易溶于水的矿物时,对洞室的稳定很不利。
3 地下水在围岩裂隙中活动,可造成岩块崩塌、溶解岩层中的某些矿物,使岩体强度降低,削弱承载力。
4 完整而可靠的衬砌结构,对保证人工洞室地基的安全承载有利。

9.6.10 浅埋人工洞室地基上的一、二级建筑建筑物,应考虑地面建筑物和地下洞室的相互影响,且应对安全进行专门论证。论证时,一般应按以下内容进行:
1 按地面建筑的荷载性质、大小、分布等作用在洞室地基上,采用理论分析与经验类比相结合的方法,对洞室地基整体稳定性进行综合分析评价。必要时,也可按地面建筑与浅埋洞室相互作用与经验类比相结合的方法进行深入分析。
2 验算洞室地基承载力和洞室地基变形。洞室地基的应力,应小于或等于地基承载力和洞室结构的承载力。建筑物的洞室地基变形,应小于或等于地基规范规定的相应变形允许值; 地下洞室的周边变形,应小于或等于洞室允许变形值,且不得侵入洞室建筑限界。
3 对洞室围岩岩体结构面的不利组合,进行局部稳定性验算,并采取措施避免洞室因局部岩体的失稳而危及洞室地基的整体稳定性。
4 按“ 动态设计、信息化施工” 进行设计时,对洞室地基和地面建筑物在施工过程中设点实施监测、及时反馈。必要时,为修改初拟的设计参数进行反分析。

9.6.11 当人工洞室地基反力分布较均匀且分布范围较大时,若符合以下条件:
1 洞室覆盖层厚度H ≥ 2hq。( I~Ⅲ级围岩),或H ≥ 2.5hq(Ⅳ~Ⅵ级围岩) ;

9.6.11-1-2.jpg

式中s——洞室围岩类别,共分I 、Ⅱ 、Ⅲ 、Ⅳ 、V 、Ⅵ 类, s 分别对应等于1 、2 、3 、4 、5 、6;
       i——围岩压力增减率,B< 5 m 时,i=0.2; B = 5 ~15m时,i =0.1;B >15m时,可参照i=0.1;
      B——洞室宽度。
2 洞室跨度为10m以内(含10m ):
3 地面建筑为10层以内(含10层) 。
可按下述方法验算洞室地基的承载力;当洞顶地基反力分布范围较小(如独立基础) 时,除按下述方法验算洞室地基的承载力外,尚应验算洞室顶板岩体的抗冲切承载力。
若不满足条件1 时,应将洞室地基视为沟堑;不满足条件2 或3 时,宜用下述方法(或其他方法)与数值计算、经验类比相结合的综合分析法来确定洞室地基的承载力。
1) 地面建筑地基反力传至洞顶上的附加荷载:

9.6.11.jpg


计算简图见图9.6.11,此时的地面建筑地基反力传至洞顶上的附加荷载Q,按下式计算(以下取单位厚度t=1m计算):

Q=W-2(Ff+Fc)       (9.6.11-3)

式中 W——洞顶岩柱自重及地面建筑地基反力产生的总下滑力(kN);

        Ff——洞顶岩柱侧面的摩阻力(kN);

     Fc——洞顶岩柱侧面的粘结阻力(kN)。

7.jpg

8.jpg


此时的洞顶附加荷载标准值可简化为均布垂直压力作用在洞顶上,即:


9.6.11-4.jpg

式中  q1——洞顶附加荷载标准值(kN/m²);

           B——洞室毛洞跨度(m) ;


上式q1需与洞顶岩石塌落高度当量荷载砂yhqt (y为洞顶岩石重度,hq为洞顶岩石塌落高度) 比较,取大值对洞室结构进行验算,此即为洞室地基承载力验算。

验算洞室结构承载力时,洞顶附加荷载设计值为yqq1 (yq为附加荷载分项系数,宜取yq=125)。

结构重要性系数yo按建筑结构安全等级取值。

2) 洞顶岩柱自重及地面建筑地基反力产生的总下滑力:


W=Fs(BHy+qB1)t      (9.6.11-5)

式中 Fs——洞顶岩柱下滑安全系数, 宜取1.15;

        y——洞顶岩柱重度(kN/m³)

        q——洞室毛洞跨度范围内地面建筑地基反力标准值(kN/m²) ;

        B1——地面建筑地基反力在洞室毛洞跨度范围内的作用宽度(m) ,当满跨作用时B1= B;

         H——洞顶覆盖层厚度(m),为基础底面至毛洞顶的距离。

                 基础底面以上岩土层厚度的重量视为地表荷载。


3) 洞顶岩柱侧面的摩阻力:


9.6.11-6-7.jpg

式中 φ——岩体内摩擦角标准值(°) ;

        h——洞室毛洞底板至地面建筑基础底面的高度(m)。


4) 洞顶岩柱侧面的粘结阻力:


      Fc=c(H-hq)t    (9.6.11-8)

式中 c——岩体粘结力标准值(kN/m²)。


9.6.12 地面建筑与开洞地基相互作用时的数值分析要点:

1 确定计算参数和计算模型(计算简图) ;

2 确定本构模型(例如: 弹性、弹塑性、粘弹塑性等模型) ;

3 施加初始应力(算出的初始位移是地质历史形成的,不应计人后续影响) ;

4 开挖地下洞室,计算第一次围岩应力重分布;

5 如洞室有衬砌结构,计算第二次围岩应力重分布和地下结构内力重分布;

6 修建地面建筑并加载,计算第三次围岩应力重分布,以及地下结构再次内力重分布和建筑结构内力重分布;

7 分析各次计算结果,对其应力场(含塑性区分布) ,位移场,基础沉降,及洞室或地下结构承载力及变形等, 进行稳定性和承载力评价;

8 结合经验类比和其他计算方法所得结果,进行综合判断,提出稳定性,承载力和变形对安全影响程度的结论和建议(含需设点监测的内容、监测位置及监测时间等要求)。


9.6.13 对地基承载力、变形及稳定性有不利影响的人工洞室,经综合分析后,可依据具体情况采取如下加固措施:

1 封填加固。对于已经废弃的人工洞室,可采用块石填筑、混凝土灌注堵塞封闭。对于大型洞室,当条件允许时,可按照基础工程所在位置设置刚性横墙。

2 衬砌加固。对于未设置衬砌结构的人工洞室,加设衬砌结构。对于原有衬砌结构不能安全承载时,应予加强。

3 贯穿式顶撑。当顶板上作用有较大的集中荷载,且条件允许时, 可采用贯穿顶板的桩,或在洞室内没置钢筋混凝土柱,将顶板荷载直接传递到洞底。

4 当围岩裂隙发育, 局部岩块可能发生滑塌时,宜采用灌浆、锚杆锚固或锚喷支护。

5 洞室围岩侧壁岩体有良好的支承条件时,宜采用梁、板、拱等跨越结构体系承载。否则, 应对洞室围岩进行相应加固,或用桩基作支承深入到可靠的岩层后,再采用跨越结构体系承载。


9.6.14 岩溶洞穴地基上不宜采用挤土式桩基础,宜采用挖(钻) 孔灌注桩,桩端下洞穴的顶板厚度不得少于3 倍桩径,且不得小于5m。当桩端下洞穴顶板厚度小于6倍桩径时,应验算顶板岩体的抗冲切承载力。验算嵌岩桩桩端洞穴顶板岩体抗冲切承载力时,洞穴顶板厚度应从嵌岩桩的嵌岩标高处起算。

9.7 岩溶地基


9.7.1 地质勘察要求:
1 岩溶场地的地质勘察应按设计阶段进行;
2 详勘时要求查明岩溶、洞(裂) 隙和土洞的位置、埋深、填充物的性状和地下水特性,以确定基础设计方案和岩溶的处理措施;
3 当采用大直径嵌岩桩时,尚应进行专门的桩基施工勘察,钻孔深度满足桩尖以下≥3D (机械成孔时D为桩身直径,人工挖孔扩底桩时,D为扩底直径)。

9.7.2 基础方案选择:
1 当基岩上覆土层厚度较小且均匀,强度较高能满足设计要求时,可作天然地基,由于岩溶地区往往会有土洞出现,宜选用条形基础或筏形基础;
2 当基岩上覆土层厚度较厚且分层较均匀时,宜选择小直径的桩基,桩尖宜在岩面以上2 米;也可采用复合地基方案。
3 当基础岩上覆土层厚度很不均匀(甚至基岩局部出露)、上述两种方案不能实现时,可选择大直径嵌岩桩。此时,应根据需要作施工勘察。

9.7.3 溶洞的处理措施:
1 对地下水应积极疏导,切忌堵截。
2 对岩溶洞体进行稳定性分析与评价,在洞体稳定满足要求的前提下, 尽量采用浅基础,充分利用上覆性能较好的土层作为持力层或使基底与洞体保留相当厚度的完好岩体。
3 对外露的浅埋洞体,可将其挖填置换,清理洞体后以块石、碎石或混凝土分层填实; 对有地下水活动的洞体,回填反滤层并留有排水通道。
4 当洞体的顶板跨度大时,可在洞底设置附加支撑以减小洞跨, 或加固洞顶,用浆砌块石嵌补洞顶岩体及洞隙边坡。
5 对洞口较小的竖向洞穴或落水洞,宜采用镶补、嵌塞、跨盖等方法处理。开挖清理困难时,采用注浆法向洞内灌水泥砂浆或低强度等级的混凝土将其填塞。
6 对顶板不稳定的浅埋洞体,可采取清除覆盖土、爆开顶板、挖除松软填充物、采用块石及碎石回填等处理方法。
7 对个别跨度不大,洞壁坚固、完整、强度较高的裂隙状深溶洞可在顶部做跨越处理或调整柱距避让溶洞。
8 洞体围岩裂隙比较发育时,宜先清除岩屑,然后进行灌浆或混凝土镶补,对可能产生滑塌的岩块进行锚固。
9 对洞跨较大或顶板较破碎的洞体,如果围岩侧壁比较完整且强度较高时,宜采用梁、板、拱跨越。在条件允许时,可适当调整柱距,或改变结构方式。
10 对规模较大的岩溶洞体,可采用洞底支撑柱(墙),或贯穿式灌注桩。
11 在洞体部位对基础进行局部加深,将桩基础穿越洞体,落至下部完好的岩体。

9.7.4 土洞的处理措施:
1 对土洞地基进行设计时,应根据工程地质勘察报告,对地基受力层范围内的土洞性状、分布规律、形态与尺寸、发育程度,水文地质条件,地下水位变化规律等, 综合分析塌陷的可能性, 预估对地基稳定性的影响。根据地基中土洞的成因、分布、形态、规模、埋藏深度等采取防治与加固措施。
2 对埋藏较浅的土洞及所形成的地表塌陷,应清除土洞内的松软堆积物,然后抛填块石,再于块石上面铺垫一定厚度的砂作滤导层,面层采用当地的粘性土进行夯实。
3 对埋藏较深的土洞,宜采用砂、砾石或细石混凝土灌填, 或用水泥砂浆、粘土拌水泥等材料灌注,还可采用梁、板、拱等结构跨越。
4 对于重要的建筑物,宜采用桩基础。
5 对浅埋而密集的土洞群体,可采用强夯或重锤夯实处理。
6 对埋藏深、洞径大的土洞,可采用灌砂法进行处理, 在洞体范围内的顶板面上打两个或更多的钻孔,其中直径较小的孔(直径为50mm)作排气用,直径较大的孔(直径大于100mm )作灌砂用。当洞内有水,灌注困难时,可用细石混凝土、水泥、砾石等进行灌注。
7 对地表水形成的土洞,应根据场地的水文地质资料,对地表水采取相应的分流、疏导、防渗、堵漏等措施,杜绝地表水对土洞的继续冲蚀,制止其继续发展。

9.7.5 岩溶地区桩基础的处理措施:
1 对桩承载力或长期稳定有较大影响时,可满堂注浆处理。
2 桩未直接穿越溶洞,但在距桩一定区域内存在溶洞且对桩身摩阻力有影响时,采取注浆处理。
3 桩上部穿越溶洞时,应视溶洞具体情况采用注浆、充填片石、碎石和砂浆措施(洞室较大且无充填物时)。
4 桩下部有溶洞时,可分两种情况:
1) 溶洞顶板较薄时,可采用跨越或注浆处理;
2) 溶洞顶板较厚,经验算顶板能承受桩传的荷载,可将桩端置于洞顶上。

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10.1 建筑基坑支护结构设计与构造一般规定


10.1.1 建筑基坑支护结构设计需掌握的资料:
1 建筑场地及其周边、地表至基坑底面下一定深度范围内地层结构、土(岩) 的物理力学性质,地下水分布、含水层性质、渗透系数和施工期地下水位可能的变化等资料;
2 标有建筑红线、施工红线的总平面图及基础结构设计图;
3 建筑场地内及周边的地下管线、地下设施的位置、深度、结构形式、埋设时间及使用现状;
4 邻近已有建筑的位置、层数、高度、结构类型、完好程度、已建时间、基础类型、埋置深度、主要尺寸、既有基础距基坑侧壁的净距等;
5基坑周围的地面排水情况, 地面雨水、污水、上下水管线排人或漏入基坑的可能性及其管理控制体系资料;
6 施工期间基坑周边的地面堆载及车辆、设备的动、静载情况等;
7 已有类似支护工程的经验性资料;
8 施工场地条件及施工季节;
9 相关技术规范、地方法律法规。

10.1.2 基坑支护结构应按下列两种极限状态进行设计:
1 承载能力极限状态:对应于支护结构达到最大承载能力或土体失稳、过大变形导致支护结构或基坑周边环境破坏。主要表现在:
1) 护坡桩或地下连续墙的受弯、受剪承载力;
2) 支撑和支撑立柱的承载力;
3) 锚杆或土钉的抗拔承载力;
4) 腰梁或受力冠梁的受弯、受剪承载力;
5) 结构各连接件的受拉、受压、受剪承载力;
6) 支护结构及坑外土体的整体滑动失稳;
7) 基底土的隆起失稳;
8) 重力式支护结构的抗倾覆或抗滑移稳定性;
9) 地下水引起的抗渗透稳定性、基底突涌稳定性。
2 正常使用极限状态:对应于支护结构的变形已妨碍地下结构施工或影响基坑周边环境的正常使用功能。主要表现在:
1) 影响基坑周边建筑物、道路及地下管线等环境正常使用的支护结构、土体的变形;
2) 影响主体地下结构正常施工的支护结构变形;
3) 影响地下结构正常施工的地下水。

10.1.3 基坑支护结构的设计使用年限
支护结构可按临时l生结构设计。一般情况下,从基坑开挖至主体地下结构完成,元支撑基坑工程的暴露时间不宜超过1 年; 有支撑基坑工程的暴露时间不宜超过2年。如支护结构兼做永久地下结构时,设计使用年限需满足永久结构的要求。

10.1.4 基坑支护结构选型:
1 基坑支护结构选型需考虑的因素:
1) 基坑深度;
2) 土的性状及地下水条件;
3) 基坑周边环境对基坑变形的承受能力及支护结构一旦失效可能产生的后果;
4) 主体地下结构及其基础形式、基坑平面尺寸及形状;
5) 支护结构施工工艺的可行性;
6) 施工场地条件及施工季节;
7) 经济指标、环保性能和施工工期;
8) 当地工程经验。
2 基坑支护结构选型原则:
1) 支护结构的安全等级为一级时,应采用排桩、地下连续墙结构形式。支护结构的安全等级为二、三级时,可根据上述选型因素选择排桩(地下连续墙) 结构、土钉墙或重力式水泥土墙等结构形式。
2) 当基坑不同部位的周边环境条件、土层性状、基坑深度等不同时, 可在不同部位分别采用不同的支护形式。不同支护形式的结合处,应考虑相邻支护结构的相互影响,其过渡段应有可靠的连接措施。
3) 支护结构可采用上、下部以不同结构类型组合的形式。如基坑上部采用土钉墙下部采用排桩结构,基坑上部采用放坡下部采用复合土钉墙等。
4 ) 当坑底以下为软土时,可采用水泥土搅拌桩、高压喷射注浆等方法对坑底土体进行局部或整体加固。

10.1.5 支护结构荷载计算:
1 支护结构的荷载包括土压力、水压力、基坑周边临近既有建筑物的荷载、地面施工荷载、冻胀影响以及作为永久结构时的相关荷载。
2 支护结构水平荷载应按当地可靠经验确定,当无经验时可采用以朗肯土压力理论为基础的土压力计算方法。当需要严格限制支护结构的水平位移时,应采用静止土压力。
3 当按照经典土压力理论计算水平荷载时,对不同土层类别,应按下列规定分别选用水土合算或水土分算方法:
1) 对粘性土和地下水位以上的粉土、砂土、碎石土, 按水土合算方法计算;
2) 对地下水位以下的砂土、碎石土,应按水土分算方法;
3) 对地下水位以下的粉土,可根据地区经验或规定确定计算方法。

10.2 支挡式支护结构设计要点及构造措施


10.2.1 支挡式支护结构
支挡式支护结构是指以钢筋混凝土桩、地下连续墙、型钢水泥土搅拌墙、钢桩等为受力构件的悬臂式或支点式支护结构。支挡式结构应根据基坑深度、土的性质、基坑周边环境条件及施工场地条件等因素,选择锚杆一排桩、锚杆一地下连续墙、内支撑一排桩、内支撑一地下连续墙、悬臂式排桩、悬臂式地下连续墙或双排桩等结构形式。基坑较深或基坑周边环境对支护结构位移的限制严格时,宜采用锚拉式结构或支撑式结构。基坑较浅且基坑周边环境对支护结构位移的限制不严格时,可采用悬臂式结构。

10.2.2 结构受力及变形计算要点:
1 支挡式支护结构按照受力条件分段按平面问题计算,排桩可取l 根桩作为计算单元,荷载计算宽度为排桩中心距,地下连续墙取单位宽度或一个墙段。
2 结构受力及变形计算应根据基坑开挖及地下结构施工过程的不同工况进行,即在计算时要考虑上一工况支护结构受力和变形对下一工况的影响,计算出每个工况下的内力和变形。
3 支护结构应计算的内容见表10.2.2 。

表10.2.2 支挡式支护结构计算内容

受力型式

计算内容

计算方法

悬臂式结构

弯矩、剪力、位移

弹性支点法、极限平衡法

(不能计算位移)

单支点结构

弯矩、剪力、支点力、位移

弹性支点法、等值梁法

(不能计算位移)

多支点结构

弯矩、剪力、支点力、位移

弹性支点法


4 结构计算首先要根据工程实际情况假定以下参数: 排桩直径或连续墙厚度或型钢型号、混凝土强度等级、支点数量、支点位置、支点倾角、支点刚度及预加力等, 计算后需考察计算结果是否满足工程要求, 判断计算结果的合理性、可操作性, 否则, 需调整假定的参数重新进行计算, 直到计算结果满意为止。
5 以上计算项目随着计算的工况的不同发生变化, 在进行支点设计、截面设计时, 应按照每一项目的最不利情况进行设计, 保证在任何工况下支护结构的安全性。

10.2.3 支挡式支护结构的稳定性验算(表10.2.3 )。

表10.2.3 支挡式支护结构的稳定性验算

验算内容

控制条件

计算方法

嵌固稳定性

倾覆

极限平衡法

整体稳定性

整体滑动

圆弧滑动简单条分法

抗隆起稳定性

地基承载力

普朗德尔地基极限承载方法

渗透稳定性

渗透变形

水力梯度法或渗透力法


10.2.4 锚杆设计
1 锚杆轴向受拉承载力的确定及检验见表10.2.4 。


表10.2.4 锚杆轴向受拉承载力的确定及检验方法

基坑安全等级

承载力的确定方法

承载力检验

一级

锚杆基本  

试验

验收试验  

锚杆总数的5%,≥3

二级

缺乏地区经验时

有地区经验时

经验公式

验收试验

三级

经验公式

-


2 锚杆位置(标高) 的设计
锚杆位置的设计一般需考虑以下因素:
1) 施工的可行性:
2) 尽量使锚杆锚固段位于强度相对较高的土层,以提高锚杆的工作效力;
3) 尽量使支护结构的受力、变形合理,充分发挥材料性能;
4) 如果锚杆需要拆除,需考虑与替换锚杆的结构的高程关系。
一般在设计计算时,通过调整各参数,经过多次试算得到最优化的计算结果。
3 锚杆长度设计
锚杆的长度与锚杆所在土层的强度及锚杆的施工工艺有关,主要体现在锚杆锚固体与周围土体之间的粘结强度,《建筑基坑支护技术规程》JGJ 120给出了直孔一次常压注浆的参考值,实际工程中,为了充分发挥锚杆的作用及节约工程投资,往往采用压力灌浆、多次高压灌浆等工艺提高锚固体与土体间的粘结强度,以提高锚杆的工作效率。这种情况下,锚杆试验、工程经验对确定锚杆承载力尤为重要。


10.2.4-1.jpg


锚杆的自由段长度根据潜在滑裂面的位置确定,一般情况,设计的锚杆自由段长度不能小于锚杆位于滑裂面内的长度。
锚杆的锚固段存在一个合理、经济的长度范围,如果锚固段长度超过一定范围,土体与锚固体的粘结强度将不能在锚固段长度范围内同时发挥,此时增加锚杆长度不能明显提高锚杆的承载力。从经济合理角度上讲,一般认为锚固段长度不宜超过15m 。
4 锚杆预加力的确定
桩墙一锚杆支护结构一般采用预应力锚杆,锚杆预加轴力取值大小对支护结构水。平位移有较明显的影响,预加轴力大时位移小,预加轴力小时位移大。按《建筑基坑支护技术规程》JGJ 120,锚杆预加轴力宜为锚杆受拉承载力设计值的0.50~0.65倍。
虽然加大锚杆预加轴力能减小支护结构水平位移, 但并不是越六越好, 应结合支护结构的预计位移来决定。因为预加轴力增加,会使在基坑开挖后的实际拉力增加,当超过设计的拉力时,其安全度会降低而造成不安全的因素。
5 锚杆腰梁设计
锚杆一排桩支护结构中,一般需设置腰梁将锚杆拉力传递到支护桩上,腰梁一般采用型钢或钢筋混凝土,腰梁的内力可按照两端支承在相邻支护桩上简支梁计算,梁的跨度为两支承桩的间距,梁上的荷载为锚杆传递到梁上拉力(图10.2.4-2) 。对于不进行验收试验的锚杆腰梁,作用在腰梁上荷载可取锚杆拉力设计值,对于需进行验收试验的锚杆腰梁,作用在腰梁上荷载需根据验收试验的最大荷载及考虑适当的安全度确定。对于由2 根型钢组成的腰梁,计算腰梁时需考虑2 根型钢可能分担荷载不均的不利因素。


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锚杆腰梁与支护桩之间需有可靠的连接措施,腰梁计算示意图通常采用桩内植筋焊接垫板或钢筋拉接等方法。
6 锚杆选择时需考虑对地下环境的影响
随着城市建设理念的转变,城市将更多的利用地下空间,城市交通、公共设施、人居空间、资源存储等等将大量转入地下。锚杆的大量使用, 使得城市地下变成“ 蜘蛛网” 或“ 蜜蜂窝”,变成了地下空间开发的‘‘绊马索” 。因此,在需要开发地下空间的地段,必须使用锚杆时,宜采用可拆芯式锚杆。可拆芯式锚杆可参考《岩土锚杆(索) 技术规程》CECS 22:2005。
7 构造要求:
1) 锚杆自由段长度不宜小于5m,土层锚杆锚固段长度不宜小于4m 。
2) 锚杆杆体下料长度应考虑在锚孔外的外露长度,外露长度需满足锚杆张拉作业的要求。
3) 锚杆沿轴线方向每隔1.5~2.0m 设置一个定位支架,保证锚杆杆体具有足够的保护层。
4) 锚杆锚固体上覆土层厚度不宜小于4m,锚杆倾角宜为15°~25°,最大不应超过45°。
5) 多排锚杆上下排间距不宜小于2m,水平间距不宜小于1.5m,当锚杆间距不满足该要求时,相邻锚杆应采用不同的入射角度,以使相邻锚杆的锚固段保持一定距离,避免群锚效应。

10.2.5 内支撑形式的选择
1 支撑平面选型
选择内支撑的结构形式应根据基坑的形状、尺寸、深度、土质条件、基坑挖土的施工条件和要求,周边环境对支护结构位移的要求等因素综合考虑后进行方案的优选。

对于窄长条形基坑,一般可采用简单对撑的形式,对撑受力明确,设计条件简单。当支撑轴力较大压杆计算长度较大时,应在支撑下设置立柱以减小支撑垂直方向的计算长度。但立柱对水平方向的受压稳定性影响极小,一般不予考虑。可采用支撑两端设斜向压杆形成燕尾形支撑来增加水平向的受压稳定性。

当基坑尺寸较大、支撑较长时,可沿支撑设置多个立柱,形成多跨的支撑,同时对撑可设计成桁架式,增加水平方向的受压稳定性。
基坑的角部可采用水平斜撑形式。
当基坑形状为圆形、正方形或拟正方形时,可考虑采用圆环形或椭圆形支撑。圆形内支撑将作用在圆径向的荷载转变为切向的压力,能充分利用混凝土的受压强度高的特性, 一般圆环支撑与桩墙间用压杆连接以传递荷载。圆环内支撑中心形成一个较大的空间,对基坑土方的开挖创造了方便的条件。
2 支撑标高的确定
支撑布置形式、支点位置和尺寸应根据工程的具体条件、施工经验和通过计算来决定,其中支撑的标高应考虑下面几个因素:
1) 单层或多层支撑应通过调整支撑点标高,使支撑的断面设计合理,桩墙的弯矩分布比较均匀,避免出现过大的支撑力和弯矩。
2) 要结合实际挖土的需要,如机械挖土时,应满足挖土机的活动范围并使运土车顺利通过。
3) 应考虑地下室各层楼板施工时,每层支撑拆除的方便,不影响地下室施工。避免当楼板替换支撑时,支护结构桩墙内力和上层支撑轴力产生突然的增长,影响支护结构的安全或增大设计截面和配筋。
考虑以上因素后,可优化方案,使之可行、受力合理。

10.2.6 内支撑设计计算要点:
1 基坑周边地层差异较大、平面复杂的支撑体系应按支撑体系与排桩、地下连续墙的空间作用协同分析方法,计算支撑体系及支挡式结构的内力与变形。
2 基坑周边条件相近、平面比较简单的支撑体系,水平平面内的受力计算,可按水平平面内的平面结构进行计算(支撑构件的结点根据实际连接情况取剐接或铰接),支点水平荷载可沿腰梁、冠梁长度方向分段简化为均布荷载,水平荷载设计值按第10.1.5 条支点水平力设计值确定;支撑体系竖向平面内的受力计算,可按多跨连续梁计算支撑构件的弯矩、剪力,计算跨度取相邻立柱中心距,竖向荷载设计值应包括构件自重及施工荷载。
3 当基坑形状接近矩形且基坑对边条件相近采用网格对撑时, 支撑构件轴向力可近似取水平荷载设计值乘以支撑点中心距,具体方法同本条第2 款。
4 一般情况,支撑构件为双向偏心受压构件,应在水平方向和垂直方面都满足受压稳定的要求,受压稳定应根据支撑轴力的大小按钢结构或混凝土结构规范的相关要求进行设计。受压构件计算长度的取值按《建筑基坑支护技术规程》JGJ 120。
5 支撑构件在竖向平面内的跨度较大时,应在支撑构件下设置立柱。一般情况,立柱为偏心受压构件,按照国家相关标准进行截面设计。受压构件计算长度的取值按《建筑基坑支护技术规程》JGJ 120 。
6 支撑体系的节点必须具有足够的承载力,并且应该采用受力合理、传力明确、施工方便的节点型式,节点必须按照有关规范进行承载力计算。当采用斜支撑时,不能忽视支撑端部的受剪承载力验算。钢支撑应验算其焊缝的抗剪强度并严格保证焊接施工质量,钢筋混凝土支撑应验算截面的受剪承载力。


10.2.7 截面设计
1 截面内力设计值的确定
确定临时支挡式结构的截面时,截面弯距设计值M 、截面剪力设计值V立按下列公式计算:


M=1.25ηMk           (10.2. 7 一1 )

V=1.25Vk               (10.2.7 — 2 )

式中M、V——截面弯距、剪力设计值;

   M kVk——截面弯距、剪力标准值,按第10.2. 2 条规定计算;

      η——弯矩折减系数,应根据地区经验确定。如北京市地方标准《建筑基坑支护技术规程》DB11/489规定, 当采用截水帷幕或悬臂式桩墙时,η取0.9,其它情况η取0.8。


2 截面配筋及承载力计算
护坡桩、地下连续墙的截面设计按照现行国家相关技术标准进行。护坡桩、地下连续墙仅作为lf缶时支护结构时,需进行正截面、斜截面设计计算,如果地下连续墙同时作为永久地下结构时,在满足临时支护的同时,尚需按照满足永久结构的要求根据有关规定进行抗裂、抗渗以及耐久性等方面的设计。

10.3 水泥土墙支护结构设计要点及构造措施


10.3.1 嵌固深度的确定
水泥土墙一般为重力式挡土墙,嵌固深度由整体稳定和抗渗透稳定条件控制,设计时先假定水泥土墙的嵌固深度,再验算水泥土墙的整体稳定性和抗渗透稳定性,一般情况下,在满足此两项稳定要求的条件下,尽量采用较小的嵌固深度。

表10.3.1 水泥土墙支护结构嵌固深度确定方法

受力型式

控制条件

嵌固深度计算方法

嵌固深度最小限值

重力式

支护结构整体稳定性

圆弧滑动简单条分法

0.4h

注: 表中h为基坑开挖深度。


当基坑底为碎石土及砂土、基坑内排水且作用有渗透水压力时,侧向截水的排桩、地下连续墙的嵌固深度设计值尚应满足抗渗透稳定条件。

10.3.2 墙体厚度的确定
水泥土墙的厚度一般由支护结构抗倾覆稳定条件控制,对于横断面为矩形的水泥土墙,设计时可根据《建筑基坑支护技术规程》JGJ 120 方法直接计算墙体厚度; 对于横断面为非矩形的水泥土墙,应先根据设计意图假定断面尺寸,再验算抗倾覆稳定性。特殊情况下(如各土层性质变化较大),需进一步验算抗滑移稳定性及抗隆起稳定性。以上稳定性验算均需满足要求,否则,调整水泥土墙断面,重新进行验算。

10.3.3 水泥土墙的内力和变形计算
一般情况下,水泥土墙厚度较大( ≥0.4h) ,水泥土墙在不发生强度破坏时,其变形特征表现为刚体的平移或转动。因此,基坑被动侧土体的变形对水泥土墙变形的影响很大, 基坑被动侧土层变形参数的选取非常重要。水泥土墙的内力及变形计算根据地区经验确定。

10.3.4 正截面承载力验算
水泥土墙断面形状、尺寸确定后,需进行受弯、受剪承载力验算, 对于横断面为矩形的水泥土墙,验算内力最大截面; 对于横断面为非矩形的水泥土墙,应验算内力最大截面、墙体厚度变化处等截面。总之,任意截面的承载力均需满足要求,否则,需调整断面,重新进行验算。

10.4 土钉墙支护结构设计要点及构造措施


10.4.1 设计步骤
土钉墙支护技术是一种原位土体加固技术,由原位土体、设置在土中的土钉与喷射混凝土面层组成。土钉墙的设计计算包括局部稳定性验算和整体稳定性验算,每项验算均与土钉的长度、数量、锚固体直径、土钉钢筋直径等参数有关,因此,在进行以上验算之前,应先根据类似工程经验初步确定这些参数,然后再进行各项稳定性验算。

10.4.2 局部稳定性验算
土钉的局部稳定验算保证单根土钉不被拔出或拉断,土钉的受拉荷载由土钉位置处的平均土压力强度及该土钉承担的面积确定,当土钉墙坡面不是垂直坡面时, 受拉荷载可根据坡面坡度进行折减。局部稳定的计算方法见《建筑基坑支护技术规程》JGJ 120 。

10.4.3 整体稳定性验算
土钉墙整体稳定验算采用圆弧滑动面条分法,抗滑力矩由土体抗滑力矩和土钉抗滑力矩组成,计算时通过试算找出最危险滑动面圆弧,最危险滑动面圆弧的总抗滑力矩和滑动力矩应满足《建筑基坑支护技术规程》JGJ 120的要求。

10.4.4 土钉抗拉承载力的确定
土钉墙的局部稳定和整体稳定与土钉的抗拉承载力密切相关,因此,准确选取土钉的抗拉承载力对土钉墙支护的安全性、合理性至关重要,确定土钉抗拉承载力最可靠的方法是现场抗拉试验,但是,一般情况下,进行基坑支护设计时难以进行现场试验,因此,通常的作法是,有类似工程经验时根据工程经验确定,或根据有关规范建议的锚固体与土体的摩阻力计算确定。采用这些方法确定土钉抗拉承载力, 又与土钉的注浆工艺密切相关,因此,设计时一定要明确土钉的注浆方法及有关参数。此外,设计时根据工程经验或规范确定的土钉抗拉承载力,在土钉墙施工时,应进行土钉抗拉承载力检测,同一条件下,检测数量不宜少于土钉总数的1%,并不少于3根。若检测的土钉抗拉承载力不满足设计要求,应分析原因,研究对策,必要时进行设计修改。

10.4.5 复合土钉墙
1 复合土钉墙常用形式:
1) 土钉墙、水泥土桩及预应力锚杆的组合[图10.4.5(a)];
2) 土钉墙、微型桩及预应力锚杆的组合[图10.4.5 (a)];
3) 土钉墙、水泥土桩、微型桩及预应力锚杆的组合[图10.4.5(a)];
4) 土钉墙、预应力锚杆的组合[图10.4.5(b)]。
2 复合土钉墙设计要点:
1) 复合土钉墙的设计步骤、验算内容同普通土钉墙;
2) 复合土钉墙中的预应力锚杆宜设置在基坑侧壁的中上部,长度不小于按常规设计土钉长度的1.35倍。当设置两排及以上预应力锚杆时,其竖向间距宜为原土钉间距的2~3倍;
3 ) 复合土钉墙中的预应力锚杆应设腰梁,腰梁截面尺寸由施加的预应力锚杆的抗拔力等确定;
4 ) 复合土钉墙中的微型桩的直径宜取100~300mm,间距宜为500~1000mm,嵌固深度不小于0.2h (h为基坑深度)。

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5) 复合土钉墙内设置截水帷幕时,土钉、锚杆宜避开粉土、砂土等含水层。

10.4. 6 构造要求
1 土钉钢筋与面层的连接方式土钉钢筋需与面层连接牢固,才能保证支护结构及被加固土体的整体性,目前常用的连接方式大致有图10.4.6几种。

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2 土钉的排距需根据所在土层无支护自稳能力确定,在较坚硬的粘性土地层,排距可稍大一些,较软的粘性土地层或粉土地层,排距宜稍小一些,当土中含水量较大,排距宜小一些,一般情况, 土钉排距宜取1.0~2.0m 。
3 土钉墙的安全稳定性对地下水非常敏感, 土钉墙支护对地下水的控制提出了更高的要求,因此,除保证降水系统能有效的工作外,尚应采取其他有效的排水措施,土钉墙坡顶应作混凝土地面,坡顶、坡底作排水措施,严禁雨水、污水等地表水渗入坡体。在坡面上,根据土层的含水情况设置卸水孔。

10.5 基坑支护结构与主体结构相结合设计要点


10.5.1 支护结构与主体结构可采用下列结合方式:
1 支护结构的地下连续墙与主体地下结构外墙相结合;
2 支护结构的水平支撑与主体地下结构水平构件相结合;
3 支护结构的竖向支承立柱与主体地下结构竖向构件相结合。

10.5.2 支护结构与主体结构相结合时,应考虑基坑支护阶段各状况与主体结构阶段各状况,并应考虑两个阶段的叠加。与主体结构相关的构件之间的结点连接、变形协调与防水构造应满足主体结构的设计要求。

10.5.3 地下连续墙与主体地下结构外墙相结合时,可采用单一墙、复合墙或叠合墙结构形式(图10.5.3 ):
1 单一墙
地下连续墙应独立作为主体结构外墙,永久使用阶段应按地下连续墙承担全部外墙荷载进行设计;
2 复合墙
地下连续墙应作为主体结构外墙的一部分,其内侧应设置混凝土衬墙; 二者之间的结合面应按不承受剪力进行构造设计,永久使用阶段水平荷载作用下的墙体内力宜按地下连续墙与衬墙的刚度比例进行分配;
3 叠合墙
地下连续墙应作为主体结构外墙的一部分,其内侧应设置混凝土衬墙; 二者之间的结合面应按承受剪力进行连接构造设计,永久使用阶段地下连续墙与衬墙应按整体考虑, 外墙厚度应取地下连续墙与衬墙厚度之和。

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10.5.4 地下连续墙与地下结构外墙相结合时,主体结构各设计状况下地下连续墙的计算分析应符合下列规定:
1 水平荷载作用下,地下连续墙应按以主体地下楼盖结构为支承的连续板或连续梁进行计算, 结构分析尚应考虑与支护阶段地下连续墙内力、变形的叠加的工况,此时,作用在主体地下结构外墙上的土压力宜采用静止土压力;
2地下连续墙应进行裂缝宽度验算。除特殊要求外, 应按现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB 50010的规定, 按环境类别选用不同的裂缝控制等级及最大裂缝宽度限值;
3 墙体作为主要竖向承重构件时,应分别按承载能力极限状态和正常使用极限状态验算地下连续墙的竖向承载力和沉降量。地下连续墙的竖向承载力宜通过现场静载荷试验确定。无试验条件时,可按钻孔灌注桩的竖向承载力计算公式进行估算, 墙身截面有效周长应取与周边土体接触部分的长度,计算侧阻力时的墙体长度应取基底以下的嵌固深度。地下连续墙采用刚性接头时,应对刚性接头进行抗剪验算;
4 地下连续墙承受竖向荷载时,应按偏心受压构件计算正截面承载力;
5 墙顶冠梁与墙体及上部结构的连接处应验算截面受剪承载力。

10.5.5 当地下连续墙作为主体结构的主要竖向承重构件时,可采取下列协调地下连续墙与内部结构之间差异沉降的措施:
1 宜选择压缩性较低的土层作为地下连续墙的持力层;
2 宜采取对地下连续墙墙底注浆加固的措施;
3 宜在地下连续墙附近的基础底板下设置基础桩。

10.5.6 用作主体结构的地下连续墙与内部结构的连接及防水构造应符合下列规定:
1 地下连续墙与主体地下结构的连接可采用墙内预埋弯起钢筋、钢筋接驳器、钢板等,预埋钢筋直径不宜大于20 mm;连接钢筋直径大于20mm时,宜采用钢筋接驳器连接。无法预埋钢筋或留设精度无法满足设计要求时, 可采用预埋钢板的方式;
2 地下连续墙墙段间的竖向接缝宜设置防渗和止水构造。有条件时,可在墙体内侧接缝处设扶壁式构造柱或框架柱。当地下连续墙内侧设有构造衬墙时,应在地下连续墙与衬墙间设置排水通道;
3 地下连续墙与主体地下结构顶板、底板的连接接缝处,应按地下结构的防水等级要求,设置刚性止水片、遇水膨胀橡胶止水条或预埋注浆管等构造措施。

10.5.7 支护结构的水平支撑与地下结构水平构件相结合时,支护阶段用作支撑的主体结构楼盖的计算分析应符合下列规定:
1 应符合相关技术标准及本措施第10.2 节的有关规定;
2 当主体地下楼盖结构兼作为施工平台时, 应按水平和竖向荷载同时作用进行计算;
3 同层楼板面存在高差的部位,应验算该部位构件的抗弯、抗剪、抗扭承载能力;必要时,应设置可靠的水平向转换结构或临时支撑等措施; .
4 对结构楼板的洞口及车道开口部位,当洞口两侧的梁板不能满足传力要求时,应在缺少结构楼板处采用设置临时支撑等措施;
5 各层楼盖设结构分缝或后浇带处,应设置水平传力构件,其承载力应通过计算确定。

10.5.8 支护结构的水平支撑与地下结构水平构件相结合时,主体结构各设计状况下主体结构楼盖的计算分析尚应考虑与支护阶段楼盖内力、变形叠加的工况。

10.5.9 当主体地下结构的楼盖采用梁板结构体系时,框架梁截面的宽度,应根据梁柱节点位置框架梁主筋穿过的要求,适当大于竖向支承立柱的截面宽度。当框架梁宽度在梁柱节点位置不能满足主筋穿过的要求时,在梁柱节点位置应采取梁端宽度方向加腋、环梁节点、连接环板等措施。

10.5.10支护结构的竖向支承立柱与地下结构竖向构件相结合时,支护阶段立柱和立柱桩的计算分析除应符合相关技术标准及本措施第10.2节的规定外,尚应符合下列规定:
1 立柱及立柱桩的承载力与沉降计算时,立柱及立柱桩的荷载应包括支护阶段施工的主体结构自重及其所承受的施工荷载,并应按其安装的垂直度允许偏差计人竖向荷载偏心的影响;
2 在主体结构底板施工前,立柱基础之间及立柱与地下连续墙之间的差异沉降不宜大于20mm,也不宜大于柱距的1/400。立柱桩采用钻孔灌注桩时,可采用后注浆措施减小立柱桩的沉降。

10.5.11 在主体结构的短暂与持久设计状况下,宜考虑立柱基础之间的差异沉降及立柱与地下连续墙之间的差异沉降引起的结构次应力,并应采取防止裂缝产生的措施。

10.5.12 支护结构的竖向支承立柱与地下结构竖向构件相结合时,一根结构柱位置宜布置一根立柱及立柱桩。当一根立柱无法满足逆作施工阶段的承载力与沉降要求时,也可采用一根结构柱位置布置多根立柱和立柱桩的形式。

10.5.13 与主体结构竖向构件结合的立柱的构造应符合下列规定:
1 立柱应根据支护阶段承受的荷载要求及主体结构设计要求,采用格构式钢立柱、H 型钢立柱或钢管混凝土立柱等形式; 立柱桩宜采用灌注桩,并应尽量利用主体结构的基础桩;
2 立柱采用角钢格构柱时,其边长不宜小于420mm;采用钢管混凝土柱时,钢管直径不宜小于500mm;
3 需要外包混凝土形成主体结构框架柱的立柱,其形式与截面应与地下结构梁板和柱的截面与钢筋配置相协调,其节点构造应保证结构整体受力与节点连接可靠性;立柱应在地下结构底板混凝土浇筑完后,逐层在立柱外侧浇筑混凝土形成地下结构框架柱;
4 立柱与水平构件连接节点的抗剪钢筋、栓钉或钢牛腿等抗剪构造应根据计算确定;
5 采用钢管混凝土立柱时,插入立柱桩的钢管的混凝土保护层厚度不应小于100mm。

10.5.14 主体地下结构采用逆作法施工时,应在地下各层楼板上设置用于垂直运输施工的孔洞。楼板的孔洞应符合下列规定:
1 同层楼板上需要设置多个孔洞时,孔洞的位置应考虑楼板作为内支撑的受力和变形要求,并应满足合理布置施工运输的要求;
2 施工孔洞宜尽量利用主体结构的楼梯间、电梯井或无楼板处等结构开口;孔洞的尺寸应满足土方、设备、材料等垂直运输的施工要求;
3 地下结构楼板上的临时运输预留iL洞、立柱预留孔洞部位,应验算水平支撑力和施工荷载作用下洞口的应力和变形,并应采取设置边梁或增强洞口的钢筋配置等加强措施;
4对主体地下结构逆作施工后需要封闭的临时孔洞,应根据主体结构对孔洞处二次浇筑混凝土的结构连接要求,预先在洞口周边设置连接钢筋或抗剪预埋件等结构连接措施; 对有防水要求的洞口应设置刚性止水片、遇水膨胀橡胶止水条或预埋注浆管等止水构造措施。

10.6 基坑支护设计对基坑施工的要求


10.6.1 基坑的施工程序需满足基坑支护结构设计计算的工况,不能满足设计工况时,必须由设计人员复核设计并认可。

10.6.2 基坑支护设计人员应配合施工,发现施工中有与设计条件不符的情况时,应及时复核设计,必要时进行设计变更。

10.6.3 基坑支护设计人员应及时了解基坑监测结果,分析基坑监测成果,判断支护结构的工作状态。

10.6.4 根据支护结构设计计算情况,对基坑不同施工阶段支护结构的养护龄期提出明确要求;对支撑或锚杆的拆除(如果需要拆除) 时间、注意事项提出明确要求。

10.6.5 根据支护结构设计计算情况,对基坑周边支护结构影响范围内的材料堆载、车辆荷载等施工荷载提出明确要求。

10.6.6 对基坑土方开挖有要求时,应明确提出。

10.6.7 对支护结构的试验、检测(如锚杆、土钉墙、水泥土强度等) 提出要求。

10.7 基坑监控


10.7.1 基坑开挖过程与支护结构使用期内,应对支护结构的安全状况和基坑开挖影响范围内受保护建筑物、地下管线、道路等的变形状况进行监测。一、二级安全等级的基坑支护结构必须进行支护结构水平位移的监测和受保护建筑物沉降的监测。

10.7.2 基坑支护设计应根据支护结构类型和地下水控制方法,按表10.7.2 选择基坑监测项目, 并应根据支护结构构件、基坑周边环境的重要性及地质条件的复杂性确定监测点部位及数量。选用的监测项目及其监测部位应能够反映支护结构的安全状态和基坑周边环境受影响的程度。

表10.7.2 基坑监测项目选择

  

监测项目

  

基坑支护安全等级

一级

二级

三级

支护结构顶部水平位移

应测

应测

应测

基坑周边建(构)筑物、地下管线、道路沉降

应测

应测

应测

坑边地面沉降

应测

应测

宜测

支护结构深部水平位移

应测

应测

选测

锚杆拉力

应测

应测

选测

支撑轴力

应测

宜测

选测

挡土构件内力

应测

宜测

选测

支撑立柱沉降

应测

宜测

选测

支护结构沉降

应测

宜测

选测

地下水位

应测

应测

选测

土压力

应测

选测

选测

孔隙水压力

应测

选测

选测

注: 表内各监测项目中仅选择基坑支护设计中所含有的内容。


10.7.3 支挡式结构顶部水平位移监测点的间距不宜大于20m,土钉墙、重力式挡墙顶部水平位移监测点的间距不宜大于15m,且基坑各边的监测点不应少于3个。基坑周边受保护建筑物部位、基坑各边中部及地质条件较差的部位应设置监测点。

10.7.4 基坑周边建筑物沉降监测点应设置在建筑物的结构墙、柱上,并应分别沿平行、垂直于坑边的方向上布设。在建筑物邻基坑一侧,平行于坑边方向上的测点间距不宜大于15m 。垂直于坑边方向上的测点,宜设置在柱、隔墙与结构缝部位。垂直于坑边方向上的布点范围应能反映建筑物基础的沉降差。必要时,可在建筑物内部布设测点。

10.7.5 地下管线沉降监测,当采用测量地面沉降的间接方法时,其测点应布设在管线正上方。当管线上方为刚性路面时,宜将测点设置于刚性路面下。对直埋的刚性管线, 应在管线节点、竖井及其两侧等易破裂处设置测点。测点水平间距不宜大于20m。

10.7.6 道路沉降监测点的间距不宜大于30m,且每条道路的监测点不应少于3个。必要时,沿道路方向可布设多排测点。

10.7.7 对坑边地面沉降、支护结构深部水平位移、锚杆拉力、支撑轴力、立柱沉降、支护结构沉降、挡土构件内力、地下水位、土压力、孔隙水压力进行监测时,监测点应布设在邻近建筑物、基坑各边中部及地质条件较差的部位, 监测点或监测面不宜少于3个。

10.7.8 坑边地面沉降监测点应设置在支护结构外侧的土层表面或柔性地面上。与支护结构的水平距离宜在基坑深度的0.2 倍范围以内。有条件时,宜沿坑边垂直方向在基坑深度的1~2倍范围内设置多测点的监测面,每个监测面的测点不宜少于5 个。

10.7.9 采用测斜管监测支护结构深部水平位移时,对现浇混凝土挡土构件,测斜管应设置在挡土构件内,测斜管深度不应小于挡土构件的深度;对土钉墙、重力式挡墙,测斜管应设置在紧邻支护结构的土体内,测斜管深度不宜小于基坑深度的1 5 倍。测斜管顶部尚应设置用作基准值的水平位移监测点。

10.7.10 锚杆拉力监测宜采用测量锚头处的锚杆杆体总拉力的方式。对多层锚杆支护结构,宜在同一竖向平面内的每层锚杆上设置测点。

10.7.11 支撑轴力监测点宜设置在主要支撑构件、受力复杂和影响支撑结构整体稳定性的支撑构件上。对多层支撑支护结构,宜在同一竖向平面的每层支撑上设置测点。

10.7.12 挡土构件内力监测点应设置在最大弯距截面处的纵向受拉钢筋上。当挡土构件采用沿竖向分段配置钢筋时,应在钢筋截面面积减小且弯距较大部位的纵向受拉钢筋上设置测点。

10.7.13 支撑立柱沉降监测点宜设置在基坑中部、支撑交汇处及地质条件较差的立柱上。

10.7.14 当挡土构件下部为软弱持力土层,或采用大倾角锚杆时,宜在挡土构件顶部设置沉降监测点。

10.7.15 基坑内地下水位的监测点可设置在基坑内或相邻降水井之间。当监测地下水位下降对基坑周边建筑物、道路、地面等沉降的影响时,地下水位监测点应没置在降水井或截水帷幕外侧且宜尽量靠近被保护对象。当有回灌井时,地下水位监测点应设置在回灌井外侧。水位观测管的滤管应设置在所测含水层内。

10.7.16 各类水平位移观测、沉降观测的基准点应设置在变形影响范围外,且基准点数量不应少于两个。

10.7.17 基坑各监测项目采用的监测仪器的精度、分辨率及测量精度应能反映监测对象的实际状况,并应满足基坑监控的要求。

10.7.18 各监测项目应在基坑开挖前或测点安装后测得稳定的初始值,且次数不应少于两次。

10.7.19 支护结构顶部水平位移的监测频次应符合下列要求:
1 基坑向下开挖期间,监测不应少于每天一次,直至开挖停止后连续三天的监测数值稳定;
2 当地面、支护结构或周边建筑物出现裂缝、沉降,遇到降雨、降雪、气温骤变,基坑出现异常的渗水或漏水,坑外地面荷载增加等各种环境条件变化或异常情况时,应立即进行连续监测,直至连续三天的监测数值稳定;
3 当位移速率大于或等于前次监测的位移速率时,则应进行连续监测;
4 在监测数值稳定期间,尚应根据水平位移稳定值的大小及工程实际情况定期进行监测。

10.7.20 支护结构顶部水平位移之外的其他监测项目,除应根据支护结构施工和基坑开挖情况进行定期监测外,尚应在出现下列情况时进行监测:
1 支护结构水平位移增长时;
2出现本措施第10.7.19条第1 、2 款的情况时;
3 锚杆、土钉或挡土构件施工时,或降水井抽水等引起地下水位下降时,应进行相邻受保护建筑物、地下管线、道路的沉降观测。
当监测数值比前次数值增长时,应进行连续监测,直至数值稳定。

10.7.21 对基坑监测有特殊要求时,各监测项目的测点布置、量测精度、监测频度等应根据实际情况确定。

10.7.22 在支护结构施工、基坑开挖期间以及支护结构使用期内,应对支护结构和周边环境的状况随时进行巡查,现场巡查时应检查有无下列现象及其发展情况:
1 基坑外地面和道路开裂、沉陷;
2 基坑周边建筑物开裂、倾斜;
3 基坑周边水管漏水、破裂, 燃气管漏气;
4 挡土构件表面开裂;
5 锚杆锚头松动,锚杆杆体滑动,腰梁和锚杆支座变形,连接破损等;
6 支撑构件变形、开裂;
7 土钉墙土钉滑脱,土钉墙面层开裂和错动;
8 基坑侧壁和截水帷幕渗水、漏水、流砂等;
9 降水井抽水不正常,基坑排水不通畅。

10.7.23 基坑监测数据、现场巡查结果应及时整理和反馈。当出现下列危险征兆时应立即报警:
1 支护结构位移达到设计规定的位移限值,且有继续增长的趋势;
2 支护结构位移速率增长且不收敛;
3 支护结构内力超过其设计值;
4 基坑周边受保护的建筑物、道路、地面的沉降达到设计规定的沉降限值,且有继续增长的趋势; 基坑周边受保护的建筑物、道路、地面出现裂缝,或其沉降、倾斜达到相关规范的变形允许值;
5 支护结构构件出现影响整体结构安全性的损坏;
6 基坑出现局部坍塌;
7 开挖面出现隆起现象;
8 基坑出现流土、管涌现象。


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11.1 试验检验与监测一般规定


11.1.1 工程建设场地现场试验按照测试目的分为基本试验和验收检验。

11.1.2 基本试验是指为设计提供依据的试验, 应在设计之前进行。基本试验的主要内容:
1 通过现场试验, 校核岩土工程的设计参数; 试验桩的静载荷试验及抗拔试验、地基的平板载荷试验及试验锚杆的抗拔试验等应加载至极限或破坏, 即试验应进行到能够判定极限承载力为止。必要时, 试验桩的静载荷试验过程中应分别测试桩侧阻力和桩端阻力。试验桩数量在每个场地不应少于3根, 极差超过平均值的30% 时, 宜增加试桩数量并分析离差过大的原因, 结合工程具体情况确定极限承载力。
注: 试验桩的静载荷试验是指竖向抗压承载力试验、竖向抗拔承载力试验和水平承载力试验。地基的平板载荷试验是指对天然地基岩土以及对处理地基的载荷试验。
2 通过试打或试钻, 检验岩土条件与勘察报告是否一致, 确定沉桩或成孔的可能性, 确定施工机械、施工工艺的适用性以及质量控制指标。试打或试钻的数量在每个场地不得少于3根。对有经验的工程场地, 试打或试钻可结合工程桩的施工进行。
3 对初步选定的地基处理方法, 在代表性场地内进行相应的现场试验或实验性施工, 以核定设计参数和处理效果。

11.1.3 验收检验是指为质量验收提供依据的试验, 应在施工之后进行。验收检验是针对工程桩、工程锚杆等进行试验。现场检验的主要内容:
1 根据施工揭露的岩土工程条件检验勘察成果, 对勘察成果作必要的补充和修正:
2 对施工中出现的岩土工程问题提出处理意见;
3 对地基基础工程施工进行质量控制和技术检验。验收检验的最大加载量应不小于承载力特征值设计取值的2倍, 对于抗拔(抗浮) 工程桩和抗拔(抗浮) 工程锚杆则应控制裂缝宽度, 满足耐久性设计要求。

11.1.4 现场监测的主要内容:
1 对岩土体的应力和位移进行监测:
2 对成桩施工过程进行监测;
3 对基础结构、支护结构的内力进行监测;
4 对拟建建(构) 筑物, 相邻的既有建(构) 筑物、地下设施以及相关周边环境进行变形观测;
5 对施工引起的工程地质与水文地质条件的变化进行监测。
6 工程需要时, 尚应进行土体深层沉降变形观测、深基坑的回弹变形量测、土压力或岩体应力量测、洞室或岩石边坡的收敛量测等观测项目。
注: 本条规定是为了积累工程实测数据, 提高沉降预测精度和地基基础设计水平, 推动更多观测项目的开展。

11.1.5 应委托具备资质的专业化单位作为第三方进行施工质量的验收检验和施工监测。
注: 从事地基基础工程检测及见证试验的单位, 必须具备省级以上(含省、自治区、直辖市) 建设行政主管部门颁发的资质证书和计量行政主管部门颁发的计量认证合格证书。

11.1.6 应根据工程的具体情况和实际需要, 明确检验与监测的要求和内容。应合理确定现场检验与监测的时间和周期, 使检验和监测数据能及时、有效地指导设计和施工。当监测数据接近危及工程和环境安全的临界值时, 必须及时通报, 加密监测。

11.1.7 采用天然地基的浅基础、采用桩基、进行地基处理的工程, 基槽(基坑) 开挖到设计深度时,应由建设单位组织并会同勘察、监理、施工和设计以及建设工程质量监督部门进行基槽(基坑) 检验,检验记录、相关处理措施及其实施记录等资料均应存档。

11.1. 8 当检验发现地基处理的效果、桩身或地下连续墙质量、工程桩或抗拔(抗浮) 工程锚杆承载力不满足设计要求时, 应结合工程场地地质和施工情况综合分析, 必要时应扩大检验数量, 对出现的问题进行分析评价, 提出处理意见。必要时应委托具有实际工程经验的岩土工程师、结构工程师进行专门的分析评价。

11.2 地基岩土性状检验


11.2.1 基槽开挖后, 应检验下列内容:
1 核对基槽的施工位置、平面尺寸、槽底标高, 是否符合勘察、设计文件;
2 核查地下水情况;
3 核查地基岩土性状;
4 检查冬、雨期施工时基槽底的防护措施。

11.2.2 地基岩土性状检验内容和方法:
1 检验内容:
天然地基持力层的岩土分布及其性质是必须检验的常规内容。下列情况应着重检验:
1) 持力层的岩性、厚度变化较大时;
2) 持力层的顶面标高起伏较大时; ’
3) 基础平面范围内存在两种或两种以上不同地层时;
4) 基础平面范围内存在异常土质, 或有坑穴、古墓、古遗址、古井、旧基础时;
5) 场地存在破碎带、岩脉以及湮废的河、湖、沟、浜时;
6) 在雨期、冬期等不良气候条件下施工, 土质可能受到影响时, 如因施工不当而使土质扰动、因排水不及时而使土质软化、因保护不当而使土体受冻、浸泡和冲刷、干裂等情况。
2 检验方法:
1) 基槽开挖后, 对新鲜的未扰动的岩土直接观察, 并与勘察报告核对。在进行直接观察时, 可用袖珍贯人仪作为辅助手段。
2) 对地基土, 应在基槽底普遍用轻型圆锥动力触探进行检验, 轻型圆锥动力触探的规格及操作应符合现行国家标准《岩土工程勘察规范》GB 50021 的规定。
注: 采用轻型圆锥动力触探可以检验地基持力土层的承载力和均匀性, 是否有浅部埋藏的软弱下卧层, 是否有浅部埋藏直接观察难以发现的异常土质等情况。
3 基槽底部以下有承压含水层, 轻型圆锥动力触探可能造成冒水涌砂时, 不宜进行轻型圆锥动力触探。当基底土质确认为密实的碎石土时, 可不进行轻型圆锥动力触探。

11.2.3 当发现地质条件与勘察报告和设计文件不一致、或遇到异常情况时, 应查明其范围、深度及影响程度, 结合地质条件及实际情况提出处理意见, 必要时进行补充勘察。勘察单位应提出对勘察成果的修正意见及处理措施的建议。

11.2.4 根据检验结果, 需要时由勘察单位提出对勘察成果的修正意见, 并对设计和施工处理提出建议。

11.2.5 当地质条件与原勘察报告有较大出入时, 或原勘察报告所依据的设计条件与实际情况有较大出入时, 应进行补充勘察。

11.2.6 基槽开挖后, 为防止地基土的松动或软化, 应采取下列保护措施:
1 严防基坑积水;
2 用机械开挖时, 应在设计基坑底标高以上保留300~500mm 厚的保护层, 保护层用人工开挖清除, 严禁局部超挖后用虚土回填;
3 很湿及饱和的粘性土不宜拍打, 不宜将砖石等材料直接抛人, 采取防护措施防止地基土受到踩踏;
4 当气温低于O ℃ 时, 应及时对地基土采取保温措施, 严防地基土受冻。

11.3 桩与基础工程检验


11.3.1 应对桩基的设计参数、施工工艺、控制指标、岩土条件、桩的数量和位置、垂直度、材质、桩身质量等进行符合性检验。

11.3.2 预制桩施工时, 宜控制桩端持力层与最终贯人度同时满足设计要求。桩端持力层情况与设计文件出入较大或贯入度不能满足要求时, 应根据实际情况进行处理。

11.3.3 对打入桩、静力压桩, 应提供经确认的施工过程有关参数, 并应形成文件资料。打人桩, 每根桩均应有完整的施工记录, 包括贯人度记录、桩位图、桩的编号、截面尺寸、长度、入土深度、桩位偏差、接桩间歇时间、施工机械型号与参数(包括锤重及落距等) 和成桩日期等有关资料。静力压桩,每根桩均应有完整的施工记录, 包括压桩压力、桩位图、桩的编号、截面尺寸、长度、入土深度、桩位偏差、接桩间歇时间、施工机械型号与参数和成桩日期等有关资料。

11.3.4 钻孔灌注桩施工应检验下列内容:
1 桩数、桩位偏差、成孔过程中有否缩径和塌孔、桩顶标高、成孔垂直度、孔底沉渣、孔底土扰动厚度以及持力层情况是否符合设计文件要求;
2钢筋规格与钢筋笼制作是否符合设计要求;
3 混凝土原材料的力学性能检验报告, 混凝± 的配合比、坍落度、制作方法等是否符合要求, 是否按规定留置试件, 试件试验结果是否符合设计文件要求;
4 灌注混凝土时, 孔内混凝土灌注高度与导管管口位置控制是否适当, 混凝土灌人量是否符合设计文件要求。

11.3.5 人工挖孔桩终孔时, 每桩均应进行桩端持力层检验, 并对开挖尺寸进行检验, 并应形成桩端持力层检验报告。单柱单桩的大直径嵌岩桩, 应视岩性检验桩孔底之下3 d 或5 m 深度范围内有无土洞、溶洞、破碎带或软弱夹层等不良地质条件。嵌岩桩必须有桩端持力层的岩性报告。

11.3.6 桩基施工过程中, 当发现实际地质情况与勘察报告差异较大时, 应及时进行补充勘察。

11.3.7 施工完成后的工程桩应进行桩身质量检验和承载力检验。

11.3.8 桩身质量检验宜采用两种或多种合适的检验方法进行。桩身质量检验的方法和数量应符合以下要求:
1 设计等级为甲级, 或地质条件复杂、成桩质量可靠性较低的灌注桩, 桩身完整性抽检数量不应少于总桩数的30% , 且不得少于2 0 根; 其他桩基工程的桩身完整性抽检数量不应少于总桩数的2 0 % ,且不得少于10根。柱下三桩或三桩以下的承台抽检桩数不得少于1 根。
2 直径大于800mm 的混凝土嵌岩桩应采用钻芯法或声波透射法检测, 检测桩数不得少于同条件总桩数的10% , 且不得少于10根, 且每柱下承台的抽检桩数不应少于1 根。
3 直径不大于800 mm 的桩, 以及直径大于800mm 的非嵌岩桩, 可根据桩径和桩长的大小, 结合桩的类型和当地经验, 采用钻芯法、声波透射法或可靠的动测法进行检测。检测的桩数不应少于同条件总桩数的10 % , 且不得少于10根。
注: 对端承型大直径灌注桩, 应选用钻芯法或声波透射法对受检桩进行桩身完整性进行检验, 抽检数量应不少于总桩数的10% 。地下水位以上且终孔后桩端持力层已通过核验的人工挖孔桩, 以及单节混凝土预制桩, 抽检数量可适当减少。检验与检测的要求尚应符合《建筑基桩检测技术规范》JG J 106的规定。

11.3.9 竖向承载力检验方法和数量可根据设计等级和现场条件确定。复杂地质条件的工程桩, 应采用静载荷试验进行竖向承载力检验。大直径嵌岩桩的承载力可根据终孔时桩端持力层岩性报告结合桩身质量检验报告核验。受检桩数不得少于同条件下总桩数的1 % , 且不得少于3 根。工程总桩数在50根以内时, 受检桩数应不少于2 根。

11.3.10 承受水平力较大及地震时有可能承受较大水平力的工程桩, 应采用水平载荷试验进行承载力检验。受检桩数不得少于同条件下总桩数的1 % , 且不得少于3 根。工程总桩数在50根以内时, 受检桩数应不少于2 根。

11.3.11 抗拔工程桩完成后应采用静载荷试验进行抗拔承载力检验。受检桩数不得少于同条件抗拔工程桩总数的1 % , 且不得少于3 根。工程总桩数在5 0 根以内时, 受检桩数应不少于2 根。抗拔工程桩应进行桩身完整性检验, 检验要求应符合《建筑基桩检测技术规范》JG J 106 的规定。

11.3.12 对挤土桩, 应根据工程的要求, 对其沉桩过程中造成的土体侧移和隆起、相邻桩的上浮与偏位、孔隙水压力、桩身应力以及沉桩对相邻建筑与环境设施的影响等进行监测。必要时应监测震动、噪音等对周边环境的影响。

11.3.13 抗拔(抗浮) 工程锚杆完成后应采用静载荷试验进行抗拔承载力检验。检验数量不得少于同条件抗拔(抗浮) 工程锚杆总数的5 % , 且不得少于6 根。抗拔(抗浮) 锚杆的静载荷试验方法可按《建筑地基基础设计规范》GB 50007及《高层建筑岩土工程勘察规程》JG J 72 的有关内容。

11.3.14 地下连续墙应提交经确认的有关成墙记录和施工报告。地下连续墙完成后应进行墙体质量检验。检验方法可采用钻孔抽芯法(钻芯法) 或声波透射法, 非承重地下连续墙检验槽段数量不得少于同条件下槽段总数的10 % , 承重地下连续墙检验槽段数量不得少于同条件下槽段总数的20% 。

11.4 地基处理效果检验与施工监测


11.4.1 地基处理的效果检验应符合下列规定:
1 地基处理后载荷试验的数量, 应根据场地复杂程度和建筑物重要性确定。对于简单场地上的一般建筑物, 每个单体工程载荷试验点数不宜少于3 处; 对复杂场地或重要建筑物应增加试验点数; 对于大型工程则应按单体工程的数量或工程的面积确定检验点数。
2 处理地基的均匀性检验深度不应小于设计处理深度。
3 对回填风化岩、山坯土、建筑垃圾等特殊土, 应采用波速、超重型动力触探、重型动力触探、深层载荷试验等多种方法综合评价。
4 对遇水软化、崩解的风化岩、膨胀性土等特殊岩土层, 除根据试验数据评价承载力外, 尚应评价由于试验条件与实际条件的差异对检测结果的影响。
5 复合地基除应进行静载荷试验外, 尚应进行竖向增强体及周边土的质量检验。
6 条形基础和独立基础复合地基载荷试验的压板宽度宜按基础宽度确定。

11.4.2 复合地基应进行桩身完整性和承载力检验。复合地基的承载力检验应进行单桩承载力载荷试验和复合地基载荷试验。
注: 复合地基是指由地基土体和竖向增强体共同承担荷载的人工地基, 国内习惯上把“ 竖向增强体” 称作“ 桩” ,故亦有“ 桩体复合地基” 的提法。

11.4.3 复合地基承载力特征值确定方法:
1 采用增强体承载力载荷试验结果和其周边地基土的承载力特征值结合经验确定。施工工艺对桩间土承载力有影响时, 还应进行桩间土承载力检验。
2 通过单个增强体或多个增强体的现场复合地基载荷试验确定。

11.4.4在填土压实的过程中, 应分层取样检验土的干密度和含水率, 每50-10m 。面积内应有一个检验点, 并在每层的压实系数检验合格后方可铺填上层土。压实系数可采用环刀法、灌砂法或其他方法检验。采用静载荷试验检验压实填土地基承载力时, 每个单体工程不宜少于3 点, 对于大型工程则应按单体工程的数量和施工的面积确定检验点数。

11.4.5 预压处理的软弱地基, 在预压前后应分别进行原位十字板剪切试验和室内土工试验。预压处理的地基, 应通过现场载荷试验进行承载力检验。

11.4.6 强夯地基的处理效果应采用静载荷试验并结合其他原位测试和室内土工试验方法进行检验。强夯置换的地基承载力检验除应采用单墩载荷试验检验外, 尚应采用动力触探等方法查明施工后土层密度随深度的变化。强夯地基或强夯置换地基载荷试验的压板面积应按处理深度确定。

11.4.7 对于采用强夯、挤密工艺处理的地基, 可采用综合物探方法检测地基的加固深度和处理效果。

11.4.8 砂石桩、振冲桩的处理效果应采用复合地基载荷试验方法检验。大型工程及重要建筑应采用多桩复合地基载荷试验方法进行检验。桩间土应在处理后采用动力触探、标准贯人、静力触探等原位测试方法进行检验。砂石桩、振冲碎石桩的桩体密实度可采用动力触探方法进行检验。

11.4.9 水泥搅拌桩成桩后可进行轻便动力触探和标准贯人试验结合钻取芯样、分段钻取芯样进行抗压强度试验评价桩身强度。

11.4.10 大面积填方、填海等地基处理工程, 应对地面沉降进行长期监测, 直到沉降达到稳定标准;施工过程中还应对土体变形、孔隙水压力等进行监测。

11.5 建筑物沉降变形观测


11.5.1 建筑物沉降变形的实测资料是地基基础工程质量检查的重要依据。下列建筑物均应在施工期间及使用期间进行沉降变形观测直到沉降达到稳定标准:
1 地基基础设计等级为甲级的建筑物;
2 软弱地基上的设计等级为乙级的建筑物;
3 处理地基上的建筑物;
4 加层、扩建、抗震加固的建筑物, 荷载增加较多时;
5 受邻近深基坑开挖施工影响或受场地地下水等环境因素变化影响的建筑物;
6受邻近地铁隧道等地下工程施工影响的建筑物;
7周边或内部有堆载的建筑物, 可能产生较大附加沉降时;
8 采用新型地基处理或桩基施工工法、新型基础或新型结构的建筑物。

11.5.2 对新建的建筑物, 沉降变形观测应从浇注基础开始或从完成基础底板施工时开始, 进行连续、长期、系统的观测。

11.5.3 需要积累建筑物沉降经验或进行工程反分析的工程, 应设分层沉降监测点。

11.5.4 沉降观测的周期和观测时间, 应符合行业标准《建筑变形测量规范》JG J 8 的规定, 并应符合地区规范要求。
注: 1 上海市工程建设规范《地基基础设计规范》DGJ08 -11-2010规定: “ 沉降观测应在浇筑基础时开始观测,施工期间观测应随施工进度及时进行, 使用阶段观测应视地基基础类型和沉降速率大小而定, 一般情况下,第一年内每隔2 ~ 3 个月观测一次, 以后每隔4 ~ 6 个月观测一次。沉降停测标准可采用连续两次半年沉降量不超过2mm。当出现基础附近地面堆载突然增减情况或建筑物突然发生大量沉降、不均匀沉降或严重裂缝时应及时增加观测次数; 当工程有特殊要求时, 应根据要求进行观测。”
        2《北京地区建筑地基基础勘察设计规范》DBJ11-501-2009: 施工阶段建筑物每一次加载就会产生一定的沉降, 所以在沉降观测开始后, 施工期间的观测次数可根据施工进度确定, 宜按每增加1 ~ 2 层(增加一级荷载) 观测一次。竣工后, 第一年每隔2 ~ 3 个月观测一次, 以后每隔4 ~ 6 个月观测一次。

11.5.5 建筑物沉降变形观测在达到设计要求的沉降变形稳定标准后方可停止。沉降变形的稳定标准应按照《建筑变形测量规范》JG J 8 的规定, 并应结合地基岩土条件、建筑物的体型、结构形式、基础类型、结构刚度和荷载分布以及差异沉降变形的协调与控制要求等因素综合考虑确定。
注: 《北京地区建筑地基基础勘察设计规范》DBJ11-501-2009规定: 沉降观测应从完成基础底板施工时开始, 一般至沉降基本稳定(1mm/100d ) 终止。

11.5.6 沉降变形观测的水准基点, 每一测区不应少于3 个; 对于小测区, 当确认点位稳定可靠时可少于3 个, 但连同工作基点不得少于3 个。水准基点的埋设及其他变形观测点的设置应符合《建筑变形测量规范》JGJ 8 的规定。

11.5.7 建筑物沉降变形观测等级分为特级、一级、二级、三级。应在建筑物沉降观测前, 根据建筑物的重要性、使用要求、环境的影响及预估沉降量等因素, 按《建筑变形测量规程》JG J/T 8 确定等级及精度要求。

11.5.8 沉降观测可用精密水准或静力水准的方法进行。观测的仪器、方法、次数、限差等应符合《建筑变形测量规范》JG J 8 的规定。

11.5.9 沉降变形观测点的位置、数量和观测频次, 应综合考虑岩土工程条件、变形特征、便于观测和不易遭到损坏等确定, 并主要考虑下列因素:
1 建筑物的体型、结构形式、基础类型、结构刚度和荷载分布;
2 地基土质条件及其水平方向的变化;
3 可能发生差异沉降位置的两侧。

11.5.10观测点的设置应符合下列要求:
1 观测点可设置在地面以下或地面以上。
2 初始沉降观测点应埋设在基础底板上, 随施工逐层向上引测至地面以上。引测点在基础底板上的投影位置宜与初始沉降观测点重合。
3 观测点的埋设高度应方便观测, 并应考虑沉降的影响(不要因沉降而看不到观测点)。
4 应采取可靠保护措施, 保证观测点在施工和使用期间不受到损坏或破坏。
5 对要求长期观测的建筑物, 观测点宜设置在地面以下, 以便于长期观测和保护。
图11.5.10是常用各种类型观测点的参考构造。

11.5.11 沉降观测点位宜选设在下列位置:
1 建筑的四角、核心筒四角、大转角处及沿外墙每1 0 ~ 2 0 m 处或每隔2 — 3 根柱基上;
2 高低层建筑、新旧建筑、纵横墙等交接处的两侧;
3 不同结构的分界处、建筑裂缝、后浇带和沉降缝的两侧、基础埋深相差悬殊处;
4 地质条件或地基条件有变化处, 人工地基与天然地基分界处, 地基局部加固处理处, 填挖方分界处, 及基础下掩埋的河、湖、沟、坑塘、暗浜等处的两侧;
5 对于宽度大于等于1 5 m 或小于1 5 m 而地质复杂以及膨胀土地区的建筑, 应在承重内墙中部设内墙点, 并在室内地面中心及四周设地面点;
6 框架结构建筑的每个或部分柱基上或沿纵横轴线上;
7 邻近堆置重物处、受振动有显著影响的部位;
8 筏形基础、箱形基础底板或接近基础的结构部分之四角处及其中部位置;
9 设计人员认为有必要监测的部位。
注: 《北京地区建筑地基基础勘察设计规范》DBJ11-501-2009: 沉降观测点的数量应满足对建(构) 筑物的控制要求。在高低层连接处、不同基础类型、沉降缝或荷载有明显差异部位、新老建筑物连接处及地基土变化处,一般是沉降量变化的转折处, 因此须布置沉降观测点。沉降观测点布置可按下列位置考虑: ①一般在建筑物的角点、中点及沿周边每隔l10一15 m 设一点, 或每隔2 ~ 3 根柱基上设一点, 当建筑物宽度大于15m时, 尚宜在内部承重墙(柱) 上布点; ② 圆形、多边形的构筑物宜按纵横轴线对称布点; ③基础类型、埋深和荷载有明显不同处及沉降缝、新老建筑物连接处的两侧, 伸缩缝的任一侧, 宜布点; ④工业厂房各轴线的独立柱基上, 宜布点; ⑤重型设备基础和动力基础的四角, 宜布点; ⑥箱型基础底板, 除四角布点外还宜在中部设点; ⑦基础下有回填土或地基局部加固处, 宜布点。

11.5.10.jpg


11.5.12 设计时应遵照工程所在地区规范的规定提出沉降观测的要求。


11.6 不良地质作用和地质灾害的监测


11.6.1 下列情况应进行不良地质作用和地质灾害的监测:
1 场地及其附近有不良地质作用或地质灾害, 并可能危及工程的安全或正常使用时;
2 工程建设和运行, 可能加速不良地质作用的发展或引发地质灾害时;
3 工程建设和运行, 对附近环境可能产生显著不良影响时。

11.6. 2 不良地质作用和地质灾害的监测, 应根据场地及其附近的地质条件和工程实际需要编制监测纲要, 按纲要进行。纲要内容包括: 监测目的和要求、监测项目、测点布置、观测时间间隔和期限、观测仪器、方法和精度、应提交的数据、图件等, 并及时提出灾害预报和采取措施的建议。

11.6.3 岩溶土洞发育区应着重监测下列内容:
1 地面变形;
2 地下水位的动态变化;
3 场区及其附近的抽水情况;
4 地下水位变化对土洞发育和塌陷发生的影响。
注: 岩溶对工程的最大危害是土洞和塌陷。而土洞和塌陷的发生和发展又与地下水的运动密切相关, 特别是人工抽取地下水, 使地下水位急剧下降时, 常常引发大面积的地面塌陷。故本条规定, 岩溶土洞区监测工作的内容中, 除了地面变形外, 特别强调对地下水的监测。

11.6.4 滑坡监测应包括下列内容:
1 滑坡体的位移;
2 滑面位置及错动;
3 滑坡裂缝的发生和发展:
4 滑坡体内外地下水位、流向、泉水流量和滑带孔隙水压力;
5 支挡结构及其他工程设施的位移、变形、裂缝的发生和发展。

11.6.5 当需判定崩塌剥离体或危岩的稳定性时, 应对张裂缝进行监测。对可能造成较大危害的崩塌,应进行系统监测, 并根据监测结果, 对可能发生崩塌的时间、规模、塌落方向和途径、影响范围等做出预报。

11.6. 6 对现采空区, 应进行地表移动和建筑物变形的观测, 并应符合下列规定:
1 观测线宜平行和垂直矿层走向布置, 其长度应超过移动盆地的范围;
2 观测点的间距可根据开采深度确定, 并大致相等;
3 观测周期应根据地表变形速度和开采深度确定。
注: 现采空区的地表移动和建筑物变形观测工作, 一般由矿产开采单位进行, 可向其搜集资料。

11.6.7 因城市或工业区抽水而引起区域性地面沉降, 应进行区域性的地面沉降监测, 监测要求和方法应按有关标准进行。

11.7 地下水监测


11.7.1 下列情况应进行地下水监测:
1 地下水位变化可能影响岩土工程性质, 如可能使岩土产生软化、湿陷、胀缩等;
2 地下水位变化可能影响岩土稳定时;
3 地下水位变化对建筑物抗浮或地下室外墙水压力有较大影响时;
4 地下水位变化对拟建工程的施工产生较大影响时;
5 施工降水对拟建工程、相邻或临近工程、设施和周边环境有较大影响时;
6 施工或环境条件改变, 造成的孔隙水压力、地下水压力变化, 对工程设计或施工有较大影响时;
7 地下水位的下降造成区域性地面沉降时;
8 需要进行污染物运移对环境影口向的评价时。

11.7.2 地下水监测方案应根据监测目的、场地条件、工程需要和水文地质条件确定。

11.7.3 地下水监测方法应符合下列规定:
1 地下水位的观测应设置专门的观测孔, 当工程受多层地下水影响时应分层进行观测。
2 水位观测孔的布置应根据水文地质条件和工程需要进行。观测孔的深度应满足监测目的的需要。
3 观测孔的数量, 对于平原地区的潜水和层间水, 应根据场地条件和工程需要确定, 且每个场地不宜少于3 个; 对于上层滞水和裂隙水, 应按具体情况加密。
4 孔隙水压力、地下水压力监测应根据工程需要确定, 并可采用fL隙水压力计、测压计进行。
5 用化学分析法监测水质时, 采样并进行相关项目的分析, 采样次数每年不应少于4 次, 原则上可以每季度一次。

11.7.4 地下水监测时间应满足下列要求:
1 为工程需要进行的地下水位监测, 其开始时间、终止条件、观测周期等, 应根据工程需要确定;
2 动态监测时间不应少于1 个水文年, 每周观测1 次, 雨季应加密;
3 孔隙水压力的监测应在孔隙水压力降至安全值后方可停止监测;
4 对受地下水浮托力作用的工程, 地下水压力监测应进行至工程荷载大于浮托力时方可停止监测。

11.7.5 地下水监测数据应逐次整理, 绘成图表, 有问题时及时分析原因并提出处理意见。

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A.1 北京市标准《北京地区建筑地基基础勘察设计规范》(DBJ11-501-2009) 的规定


A.1.1 凡属下列情况之一者, 应计算地基变形:
1 地基基础设计等级为一级的建筑物, 或荷载条件复杂及对地基变形有较高要求的其他建筑。
2 经判定为不均匀地基时。
3 在既有建筑基础侧旁接建新基础或在既有建筑上加建新楼层时; 相邻建筑距离过近, 或基础周边有大面积回填或堆载时。
A.1.2 符合下列情况之一者, 应判别为不均匀地基。经判定属于不均匀的地基, 应进行沉降、差异沉降、倾斜等地基变形特征的验算和分析, 并应采取相应的结构和地基处理措施。
1 基础底面不同部位的地基变形计算深度内的土层属于不同工程地质单元或属于不同成因年代;
2 地基变形计算深度内的土层虽属于同一工程地质单元或相同成因年代, 但基础底面下不同部位的地基土压缩性和土层厚度差异较大, 当地基不均匀性系数J8 大于表A . 1 . 2 中规定的界限值时, 可按不均匀地基考虑。

A.1.2 地基不超均匀数界限值

同一建筑场地压缩模量当量值Es的平均值(MPa

4

7.5

15

>20

地基不均匀系数界限值

1.3

1.5

1.8

2.5


压缩模量当量值Es按第4 章的式(4.3.4-2) 计算。

地基不均匀系数β按下式计算:

A.1.2a.jpg

A.1.2.jpg


3 在北京, 严重不均匀地基有:
1 ) 建筑物基础部分落在一般沉积土上, 部分落在新近沉积土上;
2 ) 建筑物地基的部分地段有埋藏的河、湖、沟、坑、塘;
3 ) 基岩顶面标高差别较大, 覆盖层厚薄不均;
4 ) 杂填土地基。
注: 新近沉积土(recently deposited soil) 是第四纪全新世(Q4) 中、晚期形成的土, 与一般第四纪沉积土相比,其地基承载力偏低, 地基变形量偏大。进行新近沉积土甄别界定时要注意与其形成有关的地质年代、文化时代、地貌类型、沉积环境和地貌形态演变5个方面的问题, 更为重要的是要在其物理、力学性质方面做详细的工作, 同时还要加强目力鉴别、原位测试和室内试验等多种方法的综合运用。

A.1.3 在同一整体基础底盘上建有高层、低层、大面积纯地下建筑的建筑物, 宜按照上部结构、基础与地基的协同作用条件进行变形计算。
注: 为充分利用土地资源、开发地下空间, 越来越多的建筑项目采用在同一广场式大基础底盘上布置有不同高度、荷载、结构体系建筑物的设计方案, 并且基础底板除预留施工后浇带外, 一般都不设永久性的沉降缝。此外基础形式既有全部采用天然地基, 还有“ 部分天然地基、部分桩基” 或“ 部分天然地基、部分复合地基” 或“ 部分复合地基部分桩基” 或应用复合桩基等很复杂的地基基础方案。因此, 地基、基础与结构相互作用条件下的变形特征比较复杂, 需要从技术、经济、安全可靠性等方面进行综合比选分析和优化设计, 强调按照考虑上部结构、基础和地基之间相互作用条件进行变形的计算与分析。


A.2 上海市标准《地基基础设计规范》(DGJ08-11-2O10)的规定


A.2.1 天然地基应按承载力极限状态验算地基承载力, 同时应按正常使用极限状态验算地基变形。

A.2.2 桩基应同时按承载能力极限状态和正常使用极限状态进行设计计算。按正常使用极限状态进行设计计算的内容包括: 桩基的最终沉降量计算、有特殊要求的基础结构的变形计算以及抗裂或裂缝宽度计算。

A.2.3 工程中可通过在上部建筑结构、地基基础设计和使用等方面采取措施(减少地基变形的措施、使建筑物适应地基变形的措施、井点降水对周围环境影响及防治措施、基坑开挖对周围环境影响及防治措施) 来控制建筑物的沉降和差异沉降或者在预估变形较大的情况下, 使建筑物适应这种变形, 以改善、保证其使用条件。

A.3 天津市标准《岩土工程技术规范》DB29-20-2000的规定


A.3.1 地基设计应满足承载力和变形的要求, 必要时验算地基的稳定性。

A.3.2 一般建筑地基按承载力计算。下列建筑尚应进行地基变形计算:
1 建筑各单元的高度、荷载、刚度或基础埋深相差悬殊者;
2 在基础上或附近有地面堆载或相邻基础影响引起地基过大的不均匀变形
3 对地基不均匀变形敏感的建筑;
4 在基础底下有填筑不满十年的填土;
5 受压层范围内地基土平均压缩模量小于4MPa ;
6 地基受力层内土层厚度及性质不均匀。

A.3.3 对一级及二级岩土工程均应进行地基变形验算。

A.3.4 经地基处理的工程应进行地基变形验算。

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B.1 北京市标准《北京地区建筑地基基础勘察设计规范》(DBJ11-501-2009)的规定


B.1.1 建筑物的地基变形允许值应根据上部结构、基础类型、对地基变形的适应能力及使用要求确定。对于荷载分布无显著不均匀的一般多层建筑物, 当基础置于相同成因年代、基本均匀的土层上时,地基变形允许值用建筑物长期最大沉降量Smax表示, 并应符合表B.1.1 的要求。

表B.1.1 多层建筑物地基变形允许值

结构类型

基础类型

地基土类别

长期最大沉降量Smax(mm)

框架结构

排架结构

砌体承重结构

独立基础  

条形基础

一般第四纪砂质粉土及粉、细砂,新近沉积砂质粉土及粉、细砂

30

一般第四纪粘性土及粘质粉土

50

均匀的一般第四纪粘性土及粘质粉土,中密的新近沉积粘性土及粘质粉土

80

均匀的新近沉积软粘性土

120

注: 对于地基土类别为一般第四纪砂质粉土及粉、细砂, 新近沉积砂质粉士及粉、细砂, 并且上部结构类型为钢筋混凝土结构的多层建筑物, 当分析确认或有工程经验时, Smax可以适当放宽。


B.1.2 对于荷载分布无显著不均匀的高层建筑箱形基础或筏形基础, 当基础宽度大于10m 、基础埋深大于5 m , 置于相同成因年代、基本均匀的土层时, 地基变形允许值应符合表B.1.2 的要求。


B.1.2 高层建筑地基变形允许值

  结构类型

基础类型

变形特征

建筑物高宽比或地基土类别

变形允许值

框架

框剪

框筒

剪力墙

箱形基础  

筏型基础

倾斜

B.1.2-1.jpg

0.0020

B.1.2-2.jpg

0.0015

长期最大沉降量  

S(mm)

一般第四纪粘性土与粉土  

一般第四纪粘性土、粉土与砂、卵石互层  

一般第四纪砂、卵石

160  

100  

60

注:倾斜指其出宽度方向两端点的沉降差与基础宽度之乡。Hg为室外地面算起的建筑物高度,bo为建筑物宽度。

B.2 上海市标准《地基基础设计规范》(DGJ08-11-2010)的规定


B.2.1 地基容许变形值, 应根据建筑结构和基础类型及使用要求, 按表B.2.1 取用。相对变形值(指倾斜、局部倾斜和相对弯曲) 宜通过满足基础中心计算容许沉降量并采用该规范规定的有关减少变形的措施予以控制。

表B.2.1 建筑物地基容许变形值

建筑结构和基础类型

容许变形值

基础中心计算沉降量(mm)

沉降差或倾斜

砌体承重结构

150~200

0.004

单层排架结构

200~250

-

多层框架结构

独立基础

200~250

0.003l

条形基础和筏板基础

150~200

0.004

桩基

150~200

高层建筑

桩基

24≤Hg<100

100~200

0.002~0.004

Hg≥100

0.001~0.002

高耸构筑物

20<Hg≤100

400

0.005~0.006

100<Hg≤200

300

0.003~0.004

200<Hg≤300

200

0.0015~0.002

300<Hg≤400

150

0.001

注:1   基础中心计算沉降量与实际的基础平均沉降量相当。

       2   l为相邻柱基的中心距离(mm) ;Hg为室外地面算起的建筑物高度(m) 。

       3   工业厂房桥式吊车轨面倾斜容许值(按不调整轨道计) : 纵向0.004,横向,0.003。

B.3 天津市标准《岩土工程技术规范》DB29-20-2000的规定


B.3.1 建筑物的地基变形容许值根据上部结构对地基变形的适应能力和使用上要求确定, 也可按表B.3.1采用。

表B.3.1 建筑地基容许变形值

  

砖混承重结构

  

建筑物长高比

2

3

4

沉降(mm

240

200

160

倾斜

0.003

多层框架结构

现浇(沉降值mm

200

预制(沉降值mm

150

相邻柱基沉降差

0.003l

单层工业厂房排架结构

沉降值(mm

200

桥式吊车轨面倾斜(按不调整轨道考虑)

纵向

0.004

横向

0.003

高层建筑倾斜

Hg100

0.002~0.003

Hg100

0.0015

注:1   Hg为室外地面算起建筑物高度(m) 。

     2   l为相邻柱基中心距离(mm)。

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C.1 北京市标准《北京地区建筑地基基础勘察设计规范》(DBJ11 -501-2009)


C.1.1北京市平原区多层及高层建筑主体结构完工时的沉降量占最终沉降量的比值, 即时间下沉系数λt,可分别按表C.1.1及式(C.1.2) 估算。

表C.1.1 多层建筑时间下沉系数λt

  

土类

  

人工填土

新近沉积土

一般第四纪沉积土

素填土

变质炉灰

粘性土

及粉土  

粉、细砂

粘性土及粉土

粉、细砂

时间下沉系数

0.55

0.40

0.40~0.55

0.85

0.55~0.70

0.85


C.1.2 高层建筑的时间下沉系数按下式计算:


C.1.2.jpg

式中 a——SGR0.5b有关的常数, 按表C.1.2 取值;
      Po——相应于荷载效应准永久组合时, 基础底面处的附加压力值(kPa)。


表C.1. 2 高层建筑时间下沉系数的计算常数a

SGR0.5b

0

0.3

0.5

0.8

1

a

2.0

2.1

2.2

2.7

3.2

注: SGR0.5b系指在基础底面以下相当于0.5倍基础底面宽度深度范围内的砂、卵石层总厚度与0.5倍基础底面宽度之比, 此范围内其余土层为一般第四纪粘性土及粉土层。

C.1.3 由于样本的限制, 上述时间下沉系数的表格和公式不适用于软土地基。

C.2 上海市标准《地基基础设计规范》(DGJ08-11-2010)


C.2.1 上海地区长桩基础在施工期间的沉降量约占最终沉降量的1/3 ~ 1/2 。

C.3 浙江省标准《建筑地基基础设计规范》DB33/001-2003


C.3.1 施工期间和使用期间的地基变形值应按本地区的经验预估。当缺乏经验时, 对于一般多层建筑物在施工期间完成的沉降量, 可按以下比例确定: 砂土已完成最终沉降量的80% 以上, 其他低压缩性土完成50%~80%, 中压缩性土完成20%~50% , 高压缩性土完成5%~20%。

C.4 南京市标准《南京地区建筑地基基础设计规范》DB32/J12-2005


C.4.1 一般多层建筑物在施工期间完成的沉降量, 对于砂土可认为其最终沉降量已完成80% 以上,对于其他低压缩性土可认为已完成最终沉降量的50%~80%, 对于中压缩性土可认为已完成20%~50%,对于高压缩性土可认为已完成5%~20%。

.

D.1 深度修正系数ηd和宽度修正系数ηd计算公式


从本措施第4 章的地基承载力计算公式和深宽修正计算公式的推导看, 在公式的建立过程和基本原理上, 深度、宽度修正系数有明确的物理力学意义, 根据推导和验算, 深度、宽度修正系数的计算值与地基规范的修正系数表是符合的。为了方便工程师进行地基承载力的计算分析, 本措施给出深度修正系数和宽度修正系数的计算公式。
深度修正系数可按下列各式计算:

C1.jpg


宽度修正系数ηb可按下列各式计算:
粘性土、粉土、填土:

C2.jpg


砂土、碎石土:

C3.jpg

安全系数K=3


式中φ——地基土的内摩擦角, 可取为基底下一倍基础短边宽度的深度内土的内摩擦角标准值φk

需要注意的是, 当φ值小于22°时,ηb计算值小于1, 从安全角度考虑, 可令ηb=0; 也可按照计算结果取值, 但应进行地基变形验算。

D.2 北京市标准《北京地区建筑地基基础勘察设计规范》


D.2.1根据室内试验、原位测试和载荷试验结果, 采用查表方法确定地基承载力标准值ƒka 可按表D.2.1 — 1~表D.2.1 — 6 确定, 并按D.2.2 条的规定, 经过深宽修正求得深宽修正后的地基承载力标准值ƒka

表 D.2.1—1  一般第四纪粘性土及粉土地基承载力标准值ƒka

压缩模量Es(MPa)

4

6

8

10

12

14

16

18

20

22

24

轻型圆锥洞动力触探锤击数N10

10

17

22

29

39

50

60

70

80

90

100

比贯入阻力Ps(MPa)

1.0

1.3

2.0

3.1

4.6

6.2

7.7

9.2

11.0

12.5

14.0

下沉1cm时的附加压力k0.08(kPa)

162

200

237

275

312

350

387

425

462

499

536

承载力标准值ƒka(kPa)

120

160

190

210

230

250

270

290

310

330

350

注: 1 对饱和软粘性土, 不宜单一采用轻型圆锥动力触探锤击数N10。确定地基承载力标准值ƒka, 应和其他原位测试方法(如静力触探、旁压试验) 综合确定;

        2 粉土指粘质粉土和塑性指数大于或等于5的砂质粉土; 塑性指数小于5 的砂质粉土按粉砂考虑;

        3 Ps为单桥静力触探比贯人阻力标准值;

        4 k0.08雌系压板面积为50cm×50cm的平板载荷试验, 当沉降量为1cm时的附加压力(简称“ 下沉1cm时的附加压力” ) 。


表D.2.1 —2 新近沉积粘性土及粉土地基承载力标准值ƒka

压缩模量Es(MPa)

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

轻型圆锥洞动力触探锤击数N10

6

8

10

12

14

16

18

20

23

25

比贯入阻力Ps(MPa)

0.4

0.6

0.9

1.2

1.5

1.8

2.1

2.5

2.9

3.3

下沉1cm时的附加压力K0.08(kPa)

57

71

85

98

112

125

139

153

166

180

承载力标准值ƒka(kPa)

50

80

100

110

120

130

150

160

180

190


表D.2.1 —3 一般第四纪粉砂、细砂地基承载力标准值ƒka

标准贯入试验锤击数校正值

15

20

25

30

35

40

比贯入阻力Ps(MPa)

12

15

18

21

24

27.5

下沉1cm时的附加压力k0.08(kPa)

378

471

565

658

752

845

承载力标准值ƒka(kPa)

180

230

280

330

380

420


表D.2.1 —4 新近沉积粉砂、细砂地基承载力标准值ƒka

标准贯入试验锤击数校正值

4

6

9

11

14

比贯入阻力Ps(MPa)

3.3

4.6

6.5

7.7

10

轻型圆锥洞动力触探锤击数N10

22

32

48

59

75

下沉1cm时的附加压力k0.08(kPa)

128

177

249

295

370

承载力标准值ƒka(kPa)

90

110

140

160

180


表D.2.1 —5 卵石、圆砾地基承载力标准值ƒka

剪切波速Vs(m/s)

250~300

300~400

400~500

密实度

稍密

中密

密实

承载力标准值ƒka(kPa)

卵石

300~400

400~600

600~800

圆砾

200~300

300~400

400~600

注: 本表适用于一般第四纪及新近沉积卵石和圆砾。


表D.2.1 —6 素填土和变质炉灰地基承载力标准值ƒka

压缩模量Es(MPa)

1.5

3.0

5.0

7.0

9.0

11.0

比贯入阻力Ps(MPa)

0.5

0.9

1.4

2.0

2.6

3.1

轻型圆锥洞动力触探锤击数N10

5

9

14

20

26

31

下沉1cm时的附加压力k0.08(kPa)

74

94

122

149

177

205

承载力标准值ƒka(kPa)

素填土

60~80

75~100

90~120

105~135

120~155

135~170

变质炉灰

50~70

65~85

80~100

85~120

95~135

105~150

注: 本表适用于自重固结完成后饱和度为0.60~0.90的均匀素填土和变质炉灰, 饱和度高的取低值。


D.2.2 深宽修正后的地基承载力标准值ƒka可按下式计算:


9.jpg

式中:ƒka—— 地基承载力标准值(KPa);
ηbηd—— 基础宽度及深度的承载力修正系数, 按表D.2.2 采用, 当有充分依据时, 也可按照实际情况及已有建筑经验另行确定;
   yo、y —— 基础底面以上和以下土的平均重度, 地下水位以下为浮重度(KN/m ³) ;
            b —— 基础底面宽度(m ) , 小于3m时按3m考虑, 大于6m时按6m考虑;
            d —— 基础埋置深度(m ) , 小于1.5m时按1.5m考虑。

表 D.2.2 地基承载力修正系数

土类及岩性

ηb

ηd

一般第四纪沉积土

中、粗砂、砾砂与碎石土

3.0

4.5

粉砂、细砂

2.0

2.8~3.2*

砂质粉土

0.8~1.0*

2.5

粘质粉土

0.8

2.2

粉质粘土

0.5

1.6

重粉质粘土、粘土

0.3

1.5

新近沉积土及人工填土

粉砂、细砂

0.3

1.5

粘性土、松砂、人工填土

0

1.0

注:*土的内摩擦角高的取大值。

D.3 上海市标准《地基基础设计规范》DGJ08 一11一201O


D.3.1 地基基础(含地下工程支护结构) 设汁应采用以分项系数表达的极限状态设计方法, 分项系数按以概率理论为基础的可靠性分析结果取值或根据可靠的工程经验确定。

D.3.2 地基基础极限状态分为以下两类:
1 承载能力极限状态: 对应于地基基础达到最大承载能力或发生不适于继续承载的变形;
2 正常使用极限状态: 对应于地基基础达到正常使用所规定的容许变形值或达到耐久性要求的某项限值。

D.3.3 各种类型的地基基础设计, 应按承载能力极限状态和正常使用极限状态进行计算和验算。

D.3.4 当采用经载荷试验确定天然地基竖向承载力时, 应按下式计算:

D.3.4-1-2.jpg

式中  ƒk—— 天然地基极限承载力标准值(KPa );
    ƒkt—— 按该规范16.2 节浅层平板载荷试验得到的天然地基极限承载力试验统计值(KPa)
       ƒd——天然地基承载力设计值;
     yo ——基础底面以上土层厚度的加权平均重度(KN/m³), 地下水位以下取浮重度;
        d——基础埋置深度(m) ;
       yo——天然地基承载力抗力分项系数, 可取2.0.

D.3.5 该规范修订除收集上海地区各单位以往在天然地基极限承载力方面所进行的研究成果和试验资料外, 选取了上海地区有代表性场地, 对浅层几种代表性土层(褐黄色粘性土、浅层粉土、江滩土等) , 进行了一批天然地基平板载荷试验, 以了解和掌握上海软土地区地基极限承载力的总体情况, 在此基础上进行天然地基极限承载力计算公式的研究和相关可靠性分析研究。


D.4 广东省标准《建筑地基基础设计规范》DBJ15-31-2003


D.4.1 较破碎、破碎、极破碎的岩石地基承载力特征值可根据平板载荷试验确定; 当试验难以进行时, 也可按表D.4.1确定。

表D.4.1 较破碎、破碎、极破碎岩石地基承载力特征值ƒa (kPa)

D.4.1.jpg

强风化

中风化

微风化

硬质岩石

700~1500

1500~4000

≥4000

软质岩石

600~1500

1000~2000

≥2000

注: 强风化岩石的实测标准贯入试验锤击数N'≥5 0 。


D.4.2 碎石土地基承载力特征值, 见表D.4.2 。


表D.4.2 碎石土地基承载力特征值ƒak(KPa)

D.4.2.jpg

稍密

中密

密实

卵石

300~500

500~800

800~1000

碎石

200~400

400~700

700~900

圆砾

200~300

300~500

500~700

角砾

150~200

200~400

400~600


D.4.3 砂土地基承载力特征值, 见表D.4.3-1~表D.4.3-3。

表D.4.3-1 砂土地基承载力特征值ƒak(KPa)

D.4.3.jpg

稍密

中密

密实

砾砂、粗砂、中砂

300~500

500~800

800~1000

细砂、粉砂

稍湿

200~400

400~700

700~900

很湿

200~300

300~500

500~700


表D.4.3-2 砂土承载力特征值ƒak的经验值(KPa)

D.4.4.jpg

15

20

25

30

中砂、粗砂

180

250

340

500

粉砂、细砂

140

180

250

340


表D.4.3-3 砂土承载力特征值ƒak的经验值(KPa)

D.4.5.jpg

3

4

5

6

7

8

9

10

中砂、粗砂

120

160

200

240

280

320

360

400

粉砂、细砂

75

100

125

150

175

200

225

250


D.4.4 粉土地基承载力特征值也可按表D.4.4-1和表D.4.4-2确定。


表D.4.4-1 粉土地基承载力特征值ƒak(KPa)

D.4.6.jpg

0

0.25

0.50

0.75

1.00

1.20

0.5

350

330

310

290

280

-

0.6

300

280

260

240

230

-

0.7

250

230

210

200

190

150

0.8

200

180

170

160

150

120

0.9

160

150

140

130

120

100

1.0

-

130

120

110

100

-

1.1

-

-

100

90

80

-

注: 在湖、塘、沟、谷与河漫滩地段新近沉积的粉土, 其工程性质较差, 地基承载力特征值应根据当地实践经验取值。

表D.4.4-2 粉土承载力特征值ƒak的经验值(KPa)

标准贯入试验锤击

数校正值N´

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

ƒak

105

125

145

165

185

205

225

245

265

285

305

325

345


D.4.5 粘性土地基承载力特征值也可按表D.4.5 -1~表D.4.5 -1确定。


表D.4.5-1一般粘性土承载力特征值ƒak(KPa)

D.4.7.jpg

0

0.25

0.50

0.75

1.0

1.20

0.5

450

4.10

370

(340)

-

-

0.6

380

340

310

280

(250)

-

0.7

310

280

250

230

190

160

0.8

260

230

210

190

160

130

0.9

220

200

180

160

130

100

1.0

190

170

150

130

110

-

1.1

-

150

130

110

100

-

注:1 在湖、塘、沟、谷与河漫滩地段新近沉积的粘性土, 其工程性能一般较差; 第四纪晚更新世(毡) 及其以前沉积的老粘性土, 其工程性能通常较好。这些土的地基承载力特征值均应根据当地实践经验取值。

       2 有括号者仅供内插用。


表D.4.5-2 一般粘性土和花岗岩残积土承载力特征值ƒak的经验值(KPa)

标准贯入试验锤击数校正值N´

3

5

7

9

11

13

15

17

19

21

23

ƒak

100

150

200

240

280

320

360

420

500

580

660


表D.4.5-3 粘性土承载力特征值ƒak的经验值(KPa)

重型动力触探锤击数修正值N´63.5

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

ƒak

120

150

180

210

240

265

290

320

350

375

400


表D.4.5-4 粘性土承载力特征值ƒak的经验值(KPa)

轻型动力触探锤击数正修值N´10

15

20

25

30

ƒak

100

140

180

220


D.4. 6 沿海地区淤泥和淤泥质土地基承载力特征值见表D.4. 6。

表D.4.6 沿海地区淤泥和淤泥质土地基特征值ƒak的经验值(KPa)

天然含水量w(%)

36

40

45

50

55

65

75

承载力特征值 ƒak

100

90

80

70

60

50

40


D.4.7 红粘土地基承载力特征值见表D.4.7 。


表D.4.7 红粘土承载力基本值ƒak(KPa)

土的名称

D.4.8.jpg

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1.0

红粘土

≤1.7

350

260

210

170

130

110

≥2.3

260

190

160

120

100

80

次生红粘土

230

180

150

120

100

80

注: 液塑比lr=WL/WP

D.4.8 粘性素填土地基承载力特征值见表D.4.8-1和表D.4.8-2。


表D.4.8-1 粘性素填土承载力基本值ƒak(KPa)

压缩模量Esl-2

7

5

4

3

2

ƒak

150

130

110

80

60


表D.4.8-2 粘性素填土承载力基本值ƒak(KPa)

轻型动力触探锤击数修正值N´10

10

20

30

40

ƒak

80

110

130

150

D.5 福建省标准《建筑地基基础技术规范》DBJ13-07-2006


表D.5-1 粉土承载力特征值(KPa)

D.5.1.jpg

10

15

20

25

30

35

40

0.5

410

390

(365)

-

-

-

-

0.6

310

300

280

(270)

-

-

-

0.7

250

240

225

215

(205)

-

-

0.8

200

190

180

170

(165)

-

-

0.9

160

150

145

140

130

(125)

-

1.0

130

125

120

115

110

105

(100)

注:1 按上表查取承载力时, 对于粘质粉土, 应再乘以0.90, 对于砂质粉土乘以1.1;

       2 有括号者仅供内插用;

       3 折减系数ξ= 0 。


表D.5-2 粘性土承载力特征值(KPa)

D.5.1.jpg

0

0.25

0.50

0.75

1.00

1.20

0.5

475

430

390

(360)

-

-

0.6

400

360

325

295

(260)

-

0.7

325

295

265

240

210

170

0.8

275

240

220

200

170

135

0.9

230

210

190

170

135

105

1.0

200

180

160

135

115

-

1.1

160

135

115

105

-

-

注:1 按上表查取承载力时, 对于砾质粉土, 应再乘以0.90, 对于砂质粉土乘以1.05;

       2 有括号者仅供内插用;
       3 折减系数ξ= 0.1。

表D.5-3 碎石土地基承载力特征值(KPa)

D.5.2.jpg

稍密

中密

密实

卵石

300~500

500~800

800~1000

碎石

200~400

400~700

700~900

圆砾

200~300

300~500

500~700

角砾

150~200

200~400

400~600


表D.5-4 岩石地基承载力特征值ƒak(KPa)

D.5.3.jpg

强风化

中风化

微风化

硬质岩石

1000~1500

3000~4000

≥5000

软质岩石

200~700

1000~1800

2000~2500



表D.5-5 砂土承载力特征值(KPa)

D.5.4.jpg

10

15

20

25

30

40

50

中、粗砂

180

220

260

300

340

420

500

粉、细砂

140

160

200

230

250

300

340



表D.5-6 淤泥和淤泥质土土地基承载力特征值(KPa)

天然含水量w(%)

36

40

45

50

55

65

75

承载力特征值

90

80

70

60

50

40

35

注: 本表适用于一般工程, 同时应进行地基变形验算。


附录E 地基承载力极限值ƒu计算方法


地基承受荷载的能力称为地基承载力。通常区分为两种承载力, 一种称为极限承载力, 另一种称为容许承载力。地基极限承载力是指地基即将丧失稳定性时的承载力。容许承载力是指地基稳定有足够的安全度并且变形控制在建筑物容许范围内时的承载力。本附录给出了两个地基极限承载力的计算方法,设计时应结合实际工况条件选用, 必要时应采取多种方法进行验算校核。
E.O.1 《高层建筑岩土工程勘察规程》JGJ72—2004 的地基承载力极限值工计算公式:

E.0.1-1.jpg

                  (E.0.1-1
式中:ƒu——地基承载力极限值;
NcNqNy——地基承载力系数, 根据地基持力层代表性内摩擦角标准值φk,分别按(E.0.1-2~4 ) 计算, 也可按表E.0.1 — 1 确定;
     

      E.0.1-2-3-4.jpg

  ζy、ζq、ζc——基础形状修正系数, 按表E.0.1 — 2 确定;
                     b——基础(包括箱形基础和筏形基础) 底面的宽度; 当基础宽度大于6m时, 取6= 6m;
        yoy——分别为基底以上和基底组合持力层的土体平均重度(KN/m³)。位于地下水位以下且不属于隔水层的土层取浮重度; 当基底土层位于地下水位以下但属于隔水层时, y 可取天然重度; 如基底以上的地下水与基底高程处的地下水之间有隔水层, 基底以上土层在计算yo时可取天然重度;
                    d——基础埋置深度(m) , 应根据不同情况按下列规定选取:

(1 ) 一般自室外地面高程算起。对于地下室采用箱形或筏形基础时, 自室外天然地面起算, 采用独立柱基或条形基础时, 从室内地面起算;
(2 ) 有填方整平时, 可自填土地面起算; 但若填方在上部结构施工后完成时, 自填方前的天然地面起算;
(3 ) 当高层建筑周边附属建筑为超补偿基础时, 宜分析和考虑周边附属建筑基底压力低于土层自重压力的影响;
                 Ck——地基持力层代表性粘聚力标准值(KPa)。

表E.0.1-1 极限承载力NcNqNy系数表

φk(°)

Nc

Nq

Ny

φk

Nc

Nq

Ny

0

  

1

  

2

  

3

  

4

  

5

  

6

  

7

  

8

  

9

  

10

  

11

  

12

  

13

  

14

  

15

  

16

  

17

  

18

  

19

  

20

  

21

  

22

  

23

  

24

  

25

5.14

  

5.84

  

5.64

  

5.90

  

6.19

  

6.49

  

6.81

  

7.16

  

7.53

  

7.92

  

8.35

  

8.80

  

9.28

  

9.81

  

10.37

  

10.98

  

11.63

  

12.34

  

13.10

  

13.93

  

14.83

  

15.82

  

16.88

  

18.05

  

19.32

  

20.72

1.00

  

1.09

  

1.20

  

1.31

  

1.43

  

1.54

  

1.72

  

1.88

  

2.06

  

2.25

  

2.47

  

2.71

  

2.97

  

3.26

  

3.59

  

3.94

  

4.34

  

4.77

  

5.26

  

5.80

  

6.40

  

7.07

  

7.82

  

8.66

  

9.60

  

10.66

0.00

  

0.77

  

0.15

  

0.24

  

0.34

  

0.45

  

0.57

  

0.71

  

0.86

  

1.03

  

1.22

  

1.44

  

1.69

  

1.97

  

2.29

  

2.65

  

3.06

  

3.53

  

4.07

  

4.68

  

5.39

  

6.20

  

7.13

  

8.20

  

9.44

  

10.88

26

  

27

  

28

  

29

  

30


   

31

  

32

  

33

  

34

  

35

  

36

  

37

  

38

  

39

  

40

  

41

  

42

  

43

  

44

  

45

  

46

  

47

  

48

  

49

  

50

22.95

  

23.94

  

25.80

  

27.86

  

30.14


   

32.767

  

35.49

  

38.64

  

42.16

  

46.12

  

50.59

  

55.63

  

61.35

  

67.87

  

75.31

  

83.86

  

93.71

  

105.11

  

118.37

  

133.88

  

152.10

  

173.64

  

199.26

  

229.93

  

266.89

11.85

  

13.20

  

14.72

  

16.44

  

18.40


   

20.63

  

23.18

  

26.09

  

29.44

  

33.30

  

37.75

  

42.92

  

48.93

  

55.95

  

64.20

  

73.90

  

85.38

  

99.02

  

115.31

  

134.88

  

158.51

  

187.21

  

222.31

  

265.51

  

319.07

12.54

  

14.47

  

16.72

  

19.34

  

22.40


   

25.90

  

30.22

  

35.19

  

41.06

  

48.03

  

56.31

  

66.19

  

78.03

  

92.25

  

109.41

  

130.22

  

155.55

  

186.54

  

224.64

  

271.76

  

330.35

  

403.67

  

496.01

  

613.16

  

762.86


E.0.1-2.jpg

注:1 b 、l 分别是基础实际的宽度、长度。

               2 地基土层的代表性内摩擦角标准值φk


E.0.2 汉森(Hansen)地基极限承载力计算公式:


E.0.2-1.jpg

                 (E.0.2-1)

式中:   ƒu——地基承载力极限值;

Nc、Nq、Ny——地基承载力系数;

sy、sq、sc——相应于基础形状修正的修正系数

dc、dq、dy——相应于考虑埋深范围内地基土强度的深度修正系数

ic、iq、iy——相应于荷载倾斜的修正系数

gc、gq、gy——相应于地面倾斜的修正系数

bc、bq、by——相应于基础底面倾斜的修正系数


上述各系数的计算方法参见相关文献。

考虑到通常工况条件, 按基础中心受压、基底水平且地面为平面, 简化的汉森地基极限承载力计算公式:


E.0.2-2.jpg

                             (E.0.2-2)
式中:   ƒu——地基承载力极限值;
Nc、Nq、Ny——地基承载力系数, 根据地基持力层代表性内摩擦角标准值,分别按(E.0.2-3~5 ) 计算确定;

E.0.2-3-4-5.jpg


sysqsc——基础形状修正的修正系数,按式E.0.2-6~8确定;

E.0.2-6-7-8.jpg

          b、l——分别为基础底面的宽度的宽度; 当基础宽度大于6m时, 取6= 6m;
    yoy——分别为基底以上和基底以下土的重度(KN/m³);
dcdqdy——深度系数, 按式(E.0.2 — 9 ~11 ) 计算:

E.0.2-9-10-11.jpg

       d——基础埋置深度(m);
     Ck——地基持力层代表性粘聚力标准值(KPa)。
    φk——地基土层的代表性内摩擦角标准值(°) 。

E.0.3 应根据地层组合条件并结合地区经验综合确定地基土层的代表性粘聚力标准值 Ck和代表性内摩擦角标准值φk、若地基各土层的抗剪强度相差不太悬殊, 则可按式(E.0. 3 — 1、2 ) 确定, 即取Ck=Ckm取φk= φkm

E.0.3-1-2.jpg


附录F 地基土体整体滑动时的滑动力矩和抗滑动力距的计算方法


F.0.1 地基土体整体滑动时, 滑动力矩Ms。和抗滑动力矩MR。可采用圆弧滑动条分法进行计算。计算简图如图F.0.1 所示。基础位于坡顶上的圆弧滑动体条分法计算简图如图F.0.1 所示。假定滑动土层为均质土, 最危险的滑动面为通过基础底边外侧点的圆弧面(坡趾圆) , 其圆心0 即为滑动中心, 也就是抗滑力矩和滑动力矩的旋转中心。

计算时, 如图图F.0.1 所示, 将滑动土体等分为竖向土条, 宽度为bi , 不计土条间的作用力对整体稳定性影响。

F.0.1.jpg


F.0.2 滑动力矩Ms的计算。如图所示, 每个土条重力Qi。对滑动圆心的滑动力矩为QisinβiR;建筑基础底面附加压力对滑弧面圆心的滑动力矩为(p-yd)bx, 总滑动力矩为:


F.0.2.jpg

式中p——基础底面平均压力(KPa ) ;
       y——土的重度(KN/m³) ;
       d——基础埋深(m) ;
       x——基础中心线到滑弧圆心O的水平距离(m ) ;
        i——通过i 土条Ni作用线与滑弧交点的半径R和垂直线的夹角;
      Qi——土条i 的重力荷载, Qi=yA(kN/㎡) ;
       A——土条面积(㎡) ;
       R——滑弧半径(m ) 。

F.0.3 抗滑力矩MR的计算。抗滑力矩包括滑动体Qi在滑动圆弧面上的法向应力和滑动圆弧上的综合粘聚力合并产生的力矩, 按下列公式计算:


F.0.3.jpg

式中Фi——第i 层土条的内摩擦角(°) , 根据现场试验确定;
       Ci——第i 土条的粘聚力(KPa );      

       Li——第i 土条的滑弧长度(m)。

附录G 桩型与成桩工艺选择


G.0.1 桩型与成桩工艺应根据建筑结构类型、荷载性质、桩的使用功能、穿越土层、桩端持力层、地下水位、施工设备、施工环境、施工经验、制桩材料供应等条件选择。可按表G.O.1 进行。

表G.0.1 桩型与成桩工艺选择

G.jpg



附录H 挖孔桩基础


H. 0.1 一般规定:
1 采用挖7 L桩需满足下列要求:
1) 有中硬以上的粘土、中密以上砂土、卵石层、岩层等作为持力层;
2) 持力层在地下水位以上或地下水降水不很困难;
3) 所穿越的土层不含淤泥层、流砂层, 或淤泥层、流砂层厚度不大, 并经降水后, 在适当调整护壁高度及壁厚前提下挖进中不会造成垮塌。

2 挖孔桩地基的勘察要求:
1) 查明场地有无不良地质构造, 判断危害程度;
2) 场区各地层结构及均匀性, 提出各土层侧阻特征值及可能作持力层的各土层端阻特征值;
3) 地下水埋藏情况、类型、水位变化幅度、降水难易及对混凝土的腐蚀性;
4) 勘察深度为预估桩端下5—10m[岩层为5m (当为微风岩时, 可适当减小) 、土层为10m], 若有断层、破碎带、古墓、溶洞等, 与设计部门研究后确定补勘深度; 复杂地质条件下的一柱一桩, 应按一柱一孔进行勘察;
5) 查明场区地层内是否含有毒或有害气体。
6) 详细要求见现行国家标准《岩土工程勘察规范》GB50021 。

3 由挖孔桩受力特性决定, 应优先采用端承桩, 其次是摩擦端承桩, 不应采用摩擦桩。
4 桩径一般为Ф800~Ф2000,不宜大于2500mm, 扩底直径D与桩身直径d 之比宜小于3.O , 扩底宜挖成锅底形, 锅底比四周低200mm或(0.15~0.2) D 。在满足桩身强度的前提下, 直径应尽量取小值, 依靠扩底来提高单桩承载力特征值。
5 人工挖孔桩的桩长不宜大于30m 。桩长少于6m及L/DJ ≤ 3 时按墩基础设计。
6 应选择较硬土层作为桩端持力层。桩端全断面进入持力层的深度, 对于粘性土不宜小于2d, 砂土不宜小于1.5d , 碎石类土不宜小于1d 。
7 挖孔桩桩端以下3 倍桩端直径范围内应无软弱层、断裂破碎带和洞穴, 并应在桩底6 倍桩端直径范围内无岩体临空面, 若不满足6 倍时, 应专题研究。
8 对柱基宜采用一柱一桩, 变形缝处亦可二柱合用一桩。
9 挖孔桩必须在无水情况下挖进, 人工降水深度应始终控制在桩底标高以下大于等于500mm。

H.O.2 挖孔桩桩基计算:
1 计算原则:
1 ) 作用于桩上的荷载应按正常使用极限状态下的荷载效应的标准组合, 进行单桩地基承载力计算。
2 ) 计算单桩承载力时, 桩侧阻力可按混凝土护壁外直径计算, 计算桩端阻力和桩身强度时, 仅取内径d 为桩身计算直径。单桩承载力的计算见本措施第6 章。
3 ) 支承在微风化岩上长径比L/d ≤ 5 的端承桩, 只计端阻, 不计侧阻, 支承于其他土层或中风化岩、强风化岩上的桩, 按摩擦端承桩计, 即计入摩擦力, 但有扩大头的桩其扩大部分及以上1~2m 范围内不计桩周侧阻力。
4 ) 作用于桩顶的弯矩, 可按桩和连梁的抗弯线刚度进行分配, 当梁的抗弯线刚度大于桩的抗弯线刚度5 倍以上时, 桩顶可只考虑轴向力和水平力的作用。
注: 本款参见《自贡市建筑地基基础设计规范》D B 51/5006— 93 。
5 ) 作用于桩顶的水平力, 可由与连梁相连的各柱水平力的平均值计算, 当水平力较大, 可设置联合承台, 水平力可由左右各一跨范围内的桩(或联合承台内的桩) 共同承担。
2 桩身混凝土强度应满足桩的承载力设计要求。
桩轴心受压时:

                       Q≤0.7Apƒc         (H.0.2 )

式中 ƒc—— 混凝土轴心抗压强度设计值, 按现行国家标准《混凝土结构设计规范》取值;
         Q——相应于荷载效应基本组合时的单桩竖向力设计值;
        Ap——桩身横截面积(不计护壁截面)。

H.0.3 挖孔桩构造要求:
1 挖孔桩混凝土强度等级不应低于C25 。
2 保护层厚度不小于:
无地下水、有混凝土护壁: 4Omm;
有地下水、有混凝土护壁: 5Omm。
3 桩帽每边应大于桩边200mm , 桩帽高大于1000mm , 并上下配以不少于Ф12@150的双向钢筋。
桩顶嵌入承台长度不宜小于75-100mm, 当桩嵌入承台大于等于100mm。

4 挖孔桩的配筋要求:
1 ) 主筋应经计算确定。配筋长度不少于4/α,α为桩的水平变形系数。桩长小于1 5 m 及端承桩、抗拔桩与地震区及基本风压大于0.4kN/m²。地区的挖孔桩钢筋应通长配置, 其他情况亦不小于桩长的2 /3 , 并应伸过淤泥层及液化土层后进入稳定土层不少于ιa。膨胀土上的挖孔桩的纵向钢筋宜通长设置。
2 ) 挖孔桩的护壁混凝土强度等级不应低于C20, 通常每段浇捣高度为0.8~1m, 遇淤泥、流砂则采用0.3 ~0 .5 m。上下节护壁搭接长度不得小于5Omm 。壁厚:当桩径≤ 1 .4 m 时, 上口为100mm,下口为50mm; 当桩径≥ 1.4m时, 上口为150 mm, 下口为100mm ; 当桩径> 2 .O m 时, 上口为200mm, 下口为150mm 。护壁中应配Ф6~Ф8@200双向钢筋网, 可分3~4 片弧形制作, 搭接长为200~250mm。
3 ) 箍筋: 桩帽下1.0~1.5m 范围用引Ф10@100, 其他处为Ф8~Ф10@200~300可用环形焊接箍或螺旋箍, 每隔2 m 设一道Ф12~Ф18焊接加劲箍筋, 当桩身直径≥1600mm 时, 在加劲箍内增加相应钢筋直径的三角加劲箍筋, 并与主筋焊接。

5 当桩落在斜面基岩上的做法可参考图H.0 .3 — 1 。

H.0.3-1.jpg


6 当桩底位于已胶结良好的破碎带时可视为风化岩, 但扩大头处应铺底筋, 视扩大头尺寸双向布置不小于由Ф12~Ф16@150, 且扩头范围混凝土强度等级不低于C30。
7 特殊情况下, 只要持力层相同且承载力特征值≥ 200 kPa 及控制住沉降差及桩底的高差时, 允许挖孔桩与独立墩基混用, 见图H.0.3 — 2 。
对粘性土L=2△H;
对砂土、砂石类土L≥△HctgФ。
式中Ф——砂土的内摩擦角;
     △H——相邻基础底面高差。

H.0.3-2.jpg


H.0.4 人工挖7L灌注桩的施工应注意安全防护, 具体措施见《建筑桩基技术规范》JGJ94 — 2008第6.6.5 ~ 6.6.14 条。

附录J 高层建筑与地基基础共同作用


J.0.1 高层建筑与地基基础共同作用的基本概念
上部结构通过墙、柱与基础相连接,基础底面与地基相接触,三者组成一个完整的体系,在接触处既传递荷载,又相互约束和相互作用。
常规设计方法是先把上部结构隔离出来,并用固定支座来代替基础,求得上部结构的内力、变形和支座反力,这时支座视为无变形;接着将支座反力作用在基础上,用材料力学方法求得地基反力,视地基反力为线性分布,求得基础内力和变形;再把地基反力作用在地基或桩上来设计桩数或校核地基强度和变形。该方法忽略了基础的变形和位移, 人为地将基础和上部结构分开计算。工程实践表明,上部结构实际内力往往与常规设计理论值有很大差异,底层梁柱和边跨梁柱尤为明显,甚至出现严重开裂。相反,基础内力则比常规设计理论值小得多。

2002年之后颁布的一系列新的建筑规范,如《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3、《建筑地基基础设计规范》GB50007,均提出考虑地基基础与上部结构的共同作用影响,对同一整体大面积基础上建有多栋高层和低层建筑,按照上部结构、基础与地基的共同作用进行变形计算。

高层建筑与地基基础共同作用是指把高层建筑、基础和地基(有桩基础时包括桩) 三者看成一个整体,并要满足地基、基础与上部结构三者在接触部位的变形协调条件。利用结构与地基的相互作用来分析内力和变形的方法称为共同作用方法。

高层建筑与地基基础共同作用主要包括两个方面:高层建筑筏形(或箱形) 基础与地基的共同作用,高层建筑桩筏(或桩箱) 基础与地基的协同作用。

有研究成果表明,高层建筑与地基基础共同作用分析符合实际工程,计算结果与现场实测结果比较一致;对于无桩的高层建筑基础底板设计,共同作用分析比较合理;对于有桩的高层建筑底板设计,共同作用分析可以充分利用桩间土的承载力,减少桩数。

J.0.2 高层建筑桩筏(桩箱)基础与地基共同作用的机理和设计建议
1 高层建筑桩筏(桩箱)基础的工作性状,对于常规设计(s/d=3~4 )基本上接近于在弹性地基上刚性基础的工作性状。
2 桩对减少基础的沉降有明显的效果,并使高层建筑的整体横向倾斜大为改善,建筑物均匀沉降。即使是短桩基础,对建筑物沉降和整体横向倾斜的减小作用依然存在,但对高层建筑短桩基础的桩尖下的软弱下卧层的存在以及建筑物的整体稳定性必须引起充分的注意。另外,桩长达到一定长度时再增加桩长对减少沉降的作用不明显。故增加桩长需综合考虑各种因素。可以采用灌注桩后注浆工艺提高桩基承载力、减小沉降。
3 当基础刚度相对较大,底板荷载可以假定为满布时,常规设计桩顶反力分布通常总是角桩反力最大,边桩次之,内桩最小,因此,内桩的桩间距可以考虑适当加大。
4 为了充分发挥筏(箱)底桩间土的承载力,可适当加大桩间距,减少桩数。目前广泛应用的减少沉降桩或疏桩均为利用共同作用设计的实例。
5 高层建筑桩箱基础尽可能采用轴线桩,高层建筑桩筏基础尽可能采用柱对桩的排列方式,较之桩满堂布置可大大减少底板的厚度。无论采用满堂桩还是轴线桩,筏(箱)底板钢筋应力均很小,说明桩的刚度对筏(箱)基础的刚度是有贡献的。
6 带裙房高层建筑桩筏(桩箱)基础整体设计建议采用主楼桩数多,裙房桩数少的布桩形式;或采用主楼桩长些,裙房桩短些的布桩形式。主楼底板厚,裙房底板薄可有效地减少基础整体没计的差异沉降。裙房基础不布桩,作为主楼基础的悬臂部分可有效减少整体基础的差异沉降。
7 建议高层建筑桩筏(桩箱)基础的设计采用变形设计理论。高层建筑桩筏(桩箱)基础的变形控制设计理论有别于高层建筑桩筏(桩箱)基础的强度控制设计理论,它的理论基础是高层建筑地基基础共同作用理论。
注:本附录收录了部分工程经验总结,供设计时参考,应结合实际工况条件,正确理解与使用。

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