建筑地基处理技术规范的理解与应.ppt
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1、建筑地基基础设计规范GB 50007-2002的理解与应用,一 修订工作的基本情况 二 修订的基本原则 三 基本规定的理解与强制性条文四 地基岩土的分类及工程特性指标 五 地基计算 六 山区地基 七 软弱地基 八 基础 九 基坑工程 十 检验与监测 十一 规范体系及配套使用条件,一 修订工作的基本情况,根据建设部97建标字108号文,建筑地基基础设计规范GBJ7-89进行全面修订。参加修订工作的单位为:天津大学、浙江大学、同济大学、重庆建筑大学、太原理工大学、建设部建筑设计院、北京市建筑设计研究院、北京市勘察设计研究院、上海市建筑设计研究院、建设部综合勘察设计研究院、中南建筑设计院、广西建筑综
2、合设计研究院、辽宁省建筑设计研究院、云南省设计院、陕西省建筑科学研究院、天津市建筑科学研究院、湖北省建筑科研设计院、福建省建筑科学研究院、四川省建筑科学研究院、甘肃省建筑科学研究院。1998 年1月,由于修订工作需要,增加广州市建筑科学研究院、广东省基础工程公司两单位参加修订工作。修订组成员共27人。,修订工作三年以来,共召开修订组全体会议6次,大型研讨会2次,专题研讨会9次,与相关规范标准协调会四次。修订组对所有重要的修订内容进行了深入细致的反复讨论,并与相关标准规范取得基本一致的意见。1998年底,提出了建筑地基基础设计规范初稿,1999年底提出了建筑地基基础设计规范讨论稿,2000年6月
3、提出了建筑地基基础设计规范征求意见稿。规范征求意见稿发往全国132个单位(其中设计院62个,科研单位40个,高等院校26个,施工企业4个)广泛征求意见,共征集到43个单位和个人对规范修订的意见和建议441条。,2001年2月19日至21日,建筑地基基础设计规范GBJ7-89修订送审稿审查会在北京召开。会议由部标准定额司主持,由18位国内知名专家组成的审查组认真听取规范修订组工作汇报后,对规范逐章逐节逐条进行了讨论和审查,一致肯定了规范修订工作,认为3年来修订组通过广泛调查、分析研究,在完善规范内容,努力与国际标准接轨,保证工程质量方面作了大量的工作,修订后的建筑地基基础设计规范突出了地基基础变
4、形控制设计的原则,满足建筑物使用功能的要求;增订的基础工程、岩石边坡、复合地基、筏形基础等内容能满足工程实践的需要,增订的质量检验与施工监测内容,为信息法施工优化设计创造了条件;增订的有限压缩层地基变形计算、回弹变形计算、桩基沉降计算等内容,完善充实了原规范内容,使地基基础设计更加合理、便于操作。修订内容反映了我国地基基础设计的水平和技术先进性,基本实现了与国际先进标准规范的接轨,整体上达到了国际先进水平。,二 修订的基本原则,本次规范修订遵循以下原则:,1 参考国际上地基基础设计标准规范的现状和发展趋势,遵循国际惯例,逐步与先进国际标准规范接轨。2 反映近十年来地基基础领域科研方面成熟的成果
5、,反映原规范实施以来设计和工程实践的成功经验。3 补充原设计规范的空缺,完善充实原设计规范中的部分内容。4 强调按变形控制设计地基基础的重要性,提出相关勘察、设计、检验的方法和措施。,1参考国际上地基基础设计标准规范的现状和发展趋势,遵循国际惯例,逐步与先进国际标准规范接轨。我国89规范体系采用了国际先进的概率极限状态设计方法。对于地基基础设计,承载力极限状态和正常使用极限状态都存在,此次规范修订明确了两种极限状态的使用范围和荷载组合条件。地基基础设计两种极限状态大致可按下表区分:,规范修订组对国际上各国地基基础设计规范的制定情况进行了调研。既使采用概率极限状态设计较早国家(例如欧洲、美国等)
6、,对于基础设计采用不同分项安全系数(例如欧洲规范对永久荷载采用1.35,对可变荷载采用1.5;美国规范对永久荷载采用1.4,对可变荷载采用1.7的分项安全系数等),但对于地基设计永久荷载分项系数均采用1.0。本次规范修订对地基基础设计时所采用的荷载效应最不利组合与相应抗力值作如下规定:,(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或单桩承载力特征值。(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
7、值应为地基变形允许值。(3)计算挡土墙压力、地基或斜坡稳定及滑坡推力时,荷载效应应按承载能力极限状态下荷载效应的基本组合,但其荷载分项系数均为1.0。,(4)在确定基础或桩台高度、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,应按承载能力极限状态下荷载效应的基本组合,采用相应的荷载分项系数。当需要验算基础裂缝宽度时,应按正常使用极限状态荷载效应标准组合。(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0不应小于1.0。,规范组经过大量工程试算工作,确定对于基础设计由永久荷载效应控制的基
8、本组合,可采用简化规则,荷载效应组合的设计值S可按下式确定:S=1.35SkR式中 R结构构件拉力的设计值,按有关建筑结构设计规范的规定确定。Sk荷载效应标准组合值(即分项安全系数为1.0的荷载组合值)。,2反映近十年来地基基础领域科研方面成熟的成果,反映原规范实施以来设计和工程实践的成功经验。89规范实施以来,随着我国建筑业和住宅产业的发展,我国地基基础工程也遇到了很好的发展机遇,超大、超深基坑,多塔楼大底盘整板基础,主裙楼一体结构基础、地下车库、地铁车站建设等,对这些工程的设计积累了一些经验,有些设计问题急待规范。此次规范修订考虑这些因素,把一些成熟的经验写入规范。本次修订增加基坑工程一章
9、,提出基坑工程设计一般规定,设计计算、地下连续墙及逆作法施工的设计原则;增加高层建筑筏形基础设计内容;增加复合地基处理设计内容;增加检验与监测一章,提出地基基础设计质量检验与施工监测的基本内容。,3补充原设计规范的空缺,完善充实原设计规范的内容。(1)关于岩石的分类 岩石的工程性质极为多样,差别很大,进行工程分类十分必要。89规范首先进行坚固性分类,再进行风化分类。按坚固性分为“硬质岩”和“软质岩”,列举了代表性岩石名称,以新鲜岩块的饱和单轴抗压强度30MPa为分界标准。问题在于,新鲜的未风化的岩块在现场很难取得,难以执行。另外,只分“硬质”和“软质”,也显得粗了些,而对工程最重要的是软岩和极
10、软岩。岩石的分类可以分为地质分类和工程分类。地质分类主要根据其地质成因,矿物成份、结构构造和风化程度,可以用地质名称加风化程度表达,如强风化花岗岩、微风化砂岩等。这对于工程的勘察设计确是十分必要的。工程分类主要根据岩体的工程性状,使工程师建立起明确的工程特性概念。地质分类是一种基本分类,工程分类应在地质分类的基础上进行,目的是为了较好地概括其工程性质,便于进行工程评价。,为此,本次修订除了规定应确定地质名称和风化程度外,增加了“岩块的坚硬程度”和“岩体的完整程度”的划分,并分别提出了定性和定量的划分标准和方法,对于可以取样试验的岩石,应尽量采用定量的方法,对于难以取样的破碎和极破碎岩石,可用附
11、录A的定性方法,可操作性较强。岩石的坚硬程度直接和地基的强度和变形性质有关,其重要性是无疑的。岩体的完整程度反映了它的裂隙性,而裂隙性是岩体十分重要的特性,破碎岩石的强度和稳定性较完整岩石大大削弱,尤其对边坡和基坑工程更为突出。本次修订将岩石的坚硬程度和岩体的完整程度各分五级。划分出极软岩十分重要,因为这类岩石不仅极软,而且常有特殊的工程性质,例如某些泥岩具有很高的膨胀性;泥质砂岩、全风化花岗岩等有很强的软化性(饱和单轴抗压强度可等于零);有的第三纪砂岩遇水崩解,有流砂性质。划分出极破碎岩体也很重要,有时开挖时很硬,暴露后逐渐崩解。片岩各向异性特别显著,作为边坡极易失稳。,(2)关于地基的冻胀
12、性 土的冻胀性分类基本上与GBJ789中的一致,仅对下列几个地方进行了修改。,1)增加了特强冻胀土一档,因原分类表中当冻胀率大于6时为强冻胀,在实际的冻胀性地基土中不小于20的并不少见,由不冻胀到强冻胀划分的很密,而强冻胀之后再不细分,显得太粗,有些在冻胀的过程中出现的力学指标如土的冻胀应力,切向冻胀力等,变化范围太大。因此,本规范作相应改动,增加了大于12特强冻胀土一档。,2)在粗颗粒土中的细粒土含量(填充土),超过某一定的数值时如 40,其冻胀性可按所填充之物的冻胀性考虑。当高塑性粘土如塑性指数p不小于22时,土的渗透性下降,影响其冻胀性的大小,所以考虑冻胀性下降一级。当土层中的粘粒(粒径
13、小于0.005mm)含量大于 60,可看成为不透水的土,此时的地基土为不冻胀土。3)冻结深度与冻层厚度两个概念容易混淆,对不冻胀土二者相同,但对冻胀土,尤其强冻胀以上的土,二者相差颇大。计算冻层厚度时,自然地面是随冻胀量的加大而逐渐上抬的,设计基础埋深时所需的冻深值是自冻前原自然地面算起的,它等于冻层厚度减去冻胀量,特此强调引起注意。,(3)增加有限压缩层地基变形和回弹变形计算内容 本次修订对于存在下卧硬层时,地基变形计算可以计算至硬层岩面: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,存在较厚的密实砂卵石层,其压缩模量大
14、于80MPa时,zn可取至该层土表面。,由于下卧硬层的存在,土中应力分布不同于Businesq解的分布,可参考叶戈罗夫给出的应力解计算(见表1),在带状基础下非压缩性地基上土层中的最大压应力数值(以对p的小数比表示)表1,应该指出高层建筑由于基础埋置较深,地基回弹再压缩变形往往在总沉降中占重要地位,甚至某些高层建筑设置34层(甚至更多层)地下室时,总荷载有可能等于或小于该深度的自重压力,这时高层建筑地基沉降变形将仅由地基回弹再压缩变形决定。规范公式(5.3.9)中,Eci应按土工试验方法标准GB/T50123-1999进行试验确定,计算时应按回弹曲线上相应的压力段计算。沉降计算经验系数c应按地
15、区经验采用,根据工程实测资料统计c小于或接近1.0。,(4)增加岩石边坡支护设计内容 由于公路、铁路及开山造地工程,岩石边坡的问题也暴露了许多,本次修订增加了这方面的内容,主要写入了关于岩石锚杆设计、岩石锚杆挡墙及整体稳定边坡的构造处理措施等。,4强调按变形控制设计地基基础的重要性,提出相关勘察、设计、检验的方法和措施。建筑物要满足正常使用功能的要求,必须控制其变形,最大沉降量不能超过沉降允许值,差异沉降和倾斜值不能超过允许值。已有的大量地基事故分析,绝大多数事故皆由地基变形过大而不均匀造成,故在规范中明确规定了按变形控制设计的原则方法。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
16、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)设计等级甲级、乙级的建筑物,均应按地基变形设计;(3)表所列范围内设计等级丙级的建筑物可不作变形验算,如有下列情况之一时,仍应作变形验算:1)地基承载力特征值小于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)相邻建筑如距离过近,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。,地基基础按变形控制设计的原则我国工程界早有共识,作了大量的科研和工程实
17、践工作,这些成果在本次修订工作在规范条文中已有体现,与地基和土的变形有关的例如考虑结构地基相互作用的设计、挡土墙土压力、天然地基承载力基本满足为减少沉降设置桩基等,这些成果写入规范为地基基础设计水平的提高起到积极的作用。今后我国岩土工程界的科研、设计、施工工作,仍要通过工程检验、监测积累经验,提高按变形控制设计的水平。,8513 以控制沉降为目的设置桩基时,应结合地区经验,并满足下列条件:,1 桩身强度应按桩顶荷载设计值验算;2 桩、土荷载分配应按上部结构与地基共同作用分析确定;3 桩端进入较好的土层,桩端平面处土层应满足下卧层承载力设计要求;4 桩距可采用4d6d(d为桩身直径)。,三 基本
18、规定理解与强制性条文,303 地基基础设计前应进行岩土工程勘察,并应符合下列规定:1 岩土工程勘察报告应提供下列资料:1)有无影响建筑场地稳定性的不良地质条件及其危害程度;2)建筑物范围内的地层结构及其均匀性,以及各岩土层的物理力学性质;3)地下水埋藏情况、类型和水位变化幅度及规律,以及对建筑材料的腐蚀性;4)在抗震设防区应划分场地土类型和场地类别,并对饱和砂土及粉土进行液化判别;5)对可供采用的地基基础设计方案进行论证分析,提出经济合理的设计方案建议;提供与设计要求相对应的地基承载力及变形计算参数,并对设计与施工应注意的问题提出建议;6)当工程需要时,尚应提供:(l)深基坑开挖的边坡稳定计算
19、和支护设计所需的岩土技术参数,论证其对周围已有建筑物和地下设施的影响:(2)基坑施工降水的有关技术参数及施工降水方法的建议;(3)提供用于计算地下水浮力的设计水位。,2 地基评价宜采用钻探取样、室内土工试验、触探、并结合其它原位测试方法进行。设计等级为甲级的建筑物应提供载荷试验指标、抗剪强度指标、变形参数指标和触探资料;设计等级为乙级的建筑物应提供抗剪强度指标、变形参数指标和触探资料;设计等级为丙级的建筑物应提供触探及必要的钻探和土工试验资料。3 建筑物地基均应进行施工验槽。如地基条件与原勘察报告不符时,应进行施工勘察。,3.0.4 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
20、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或单桩承载力特征值。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。3 计算挡土墙土压力、地基或斜坡稳定及滑坡推力时,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,
21、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。当需要验算基础裂缝宽度时,应按正常使用极限状态荷载效应标准组合。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0不应小于1.0。,3.0.2 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 表所列范围内设计等级为丙级的建筑物可不作变形验算,如有下列情况之一时,仍应作变形验算:l)地基承载力特征值小于130kPa,且体型复杂的
22、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 对经常受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。,305 正常使用极限状态下,荷载效应的标准组合值Sk应用下式表示:SkSGk+SQ1k+c2SQ2k+cnSQnk(3.0.5-1)式中 SG
23、k按永久荷载标准值Gk计算的荷载效应值;SQik按可变荷载标准值Qik计算的荷载效应值;ci可变荷载Qi的组合值系数,按现行建筑结构荷载规范GB 50009的规定取值。荷载效应的准永久组合值Sk应用下式表示:SkSGk+q1SQ1k+q2SQ2k+qnSQnk(3.0.5-2)式中 qi准永久值系数,按现行建筑结构荷载规范GB 50009的规定取值。,承载能力极限状态下,由可变荷载效应控制的基本组合设计值S,应用下式表达:S GSGk+Q1SQ1k+Q2c2SQ2k+QncnSQnk(3.0.5-3)式中 G永久荷载的分项系数,按现行建筑结构荷载规范GB 50009的规定取值;Qi第i个可变荷
24、载的分项系数,按现行建筑结构荷载规范GB 50009的规定取值。对由永久荷载效应控制的基本组合,也可采用简化规则,荷载效应组合的设计值S按下式确定:S 1.35SkR(3.0.5-4)式中 R结构构件抗力的设计值,按有关建筑结构设计规范的规定确定;Sk荷载效应的标准组合值。,四 地基岩土的分类及工程特性指标,412 岩石应为颗粒间牢固联结,呈整体或具有节理裂隙的岩体。作为建筑物地基,除应确定岩石的地质名称外,尚应按条划分其坚硬程度和完整程度。,5.2.6 岩石地基承载力特征值,可按本规范附录H岩基载荷试验方法确定。对完整、较完整和较破碎的岩石地基承载力特征值,可根据室内饱和单轴抗压强度按下式汁
25、算:fa=rfrk(5.2.6)式中 fa岩石地基承载力特征值(kPa);frk岩石饱和单轴抗压强度标准值(kPa),可按本规范附录J确定;r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,由地区经验确定。无经验时,对完整岩体可取0.5;对较完整岩体可取0.20.5;对较破碎岩体可取0.10.2。注:1上述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;2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。对破碎、极破碎的岩石地基承载力特征值,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。,4111 粉土为介于砂土与粘性土之
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