高层建筑岩土工程勘察规程执行中的问题(张旷成)2008、9.ppt

高层建筑岩土工程勘察规程执行中的问题 为河南省工程勘察学会所提问题的解答 高规 主要起草人张旷成 1 高规 4 2 4条的第一款 一般性勘探孔的深度应进入 预计桩端持力层 或 预计最大桩端入土深度以下不小于3m 两者深度不一致 解答 1 此条对摩擦型桩的规定 而摩擦型桩有两类 一为摩擦桩 一为端承摩擦桩 前者完全按桩长控制 即 预计最大桩端入土深度 而端承摩擦桩 则为 预计桩端持力层 的问题 两者是可能不一致 假若勘察前不知道是哪一种摩擦型桩 就应满足深者 2 有关3m值的具体规定 是因桩端不能只达持力层的表面 而应达持力层的临界深度 临界深度的经验值详见4 2 4和4 2 3 1条文说明 28 4 1条 复合地基 对勘察等级为甲级的高层建筑拟采用复合地基方案时 须进行专门研究 并经充分论证 论证的内容 注意事项 由谁组织论证 论证结果是否可作为设计依据 权威性 合法性如何认可 解答 本规程出于慎重 严谨 首先明确复合地基适用于3 0 1条所规定的 勘察等级为乙级的高层建筑 由于甲级高层建筑的复杂性 未列入本规程的适用范围之内 若甲级高层建筑要采用复合地基必须进行专门研究 并经充分论证 1 论证的内容 注意事项 主要是复合地基承载力和变形两大主要问题能否满足要求 再者是高层建筑主楼与裙房之间的差异沉降如何处理 2 由谁组织论证 论证结果是否可作为设计依据 其权威性 合法性如何认可 一般由设计院提出 由建设方组织专家论证 所提意见 并非设计法人一定要全部采纳 最后的决定权还是设计人 另该条的 并经充分论证 也可以是设计单位本身自己组织本院专家论证 3规范8 6 2条 场地抗浮设防水位的综合确定问题 上层滞水和城市内涝引发地下水位局部 临时上升 在确定抗浮设防水位如何考虑 1 场地坑浮设防水位 的提法 有不同意见 建筑抗浮设防水位应是建筑基础底板所在地下水层的最高水位 由于在多层地下水场地可能多个建筑物 而这些建筑工程中有自己的基础埋深 可能涉及不同地下水层 而有不同的抗浮设防水位 因此 并不存在统一的 场地抗浮设防水位 本人个人意见 并非规范组的统一意见 场地抗浮设防水位 应从较大范围的整个场地来考虑而不是以某个场地有不同建筑基础埋深 就有多个抗浮水位 在多层地下水条件下 应当首先弄清各层地下水的最高水位 场地抗浮设防水位应是各含水层最高水位之最高者 场地的最高水位与基础埋深无关 只是计算浮力才涉及基础埋深 1 当基础底面处于潜水位 层下h处时 图1a 基础底面所受之扬力为P wh2 当基础底面处于 层相对不透水层顶面下h处时 图1b P h1 h k w3 当基础底面处于层间潜水 层层顶下h处 图1c P h w4 当基础底面处于相对隔水层 顶面下h处时 图1d P h h3 k1 w H h4 h k2 w 这里 假设从 层底向下即向上贯通的空隙不是同一空隙 前者的空隙为k1 后者的空隙为k2 且k1 k2 k 当取n为k时 k1 k2 n 以策安全 此时 P h h3 k1 w H h4 h k2 w5 当基础底面处于承压水层 顶面下H处时 图1e P H h w 即不考虑上部静水压力作用 2 关于 上层滞水 的理解和认识 a它处于包气带中 有可能是处于非饱和土中 它直接与大气相通 是地表水和地下水相互转化的过渡带 b它是局部隔水层弱透水层上积聚的重力水 因而并没有明确的含水层 c它虽然具有自由水面 但受局部隔水层所支配 在整个场地往往不具备连续的自由水面 所量得的水位可能是高低不同 d由于上层滞水是处于包气带之中 因而其水压力总是小于大气压力 e受气候变化影响 具有季节性和暂时性 从上述上层滞水的定义和从理论上来看 上层滞水是可不考虑浮力的 李广信教授在 浮力计算与粘土中的有效应力原理 岩土工程技术 2003年第2期 一文中对滞水与浮力作了较详细的论述 认为 在许多城市中上部粘土层中的地下水位往往以滞水形态存在 它可能由天然降水和管道漏水等原因所形成 如图1所示 图1滞水和潜水中土的孔压与浮力 但在实际工程中 上层滞水问题是复杂的 广东省佛山市新城区有一条东西向的下穿式隧道 全长590m 在距隧道侧边30m左右有一条河 隧道下的砂层与河床下的砂层相通 该隧道主体工程已完成 路面尚未铺设 连续暴雨一直水位陡涨 导致东 西两侧的引道上浮 东侧引道最大上浮29 5cm 西侧最大上浮7 4cm 后采取压重17 56 4cm的砼和底板注浆处理 原设计抗浮设防水位高程取4 0m 修复设计引道U形槽改取为4 7m 或天然地面下0 5m 框架结构隧道段抗浮设防水位 即最高水位 即按6 0m设计 在 高规 的征求意见第一稿中 曾提出确定抗浮设防水位及浮力计算不考虑 上层滞水 但后来北京地区有的专家提出 在北京有的上层滞水分布面积很大 遍布整个场地 不考虑可能不行 后来考虑上层滞水的复杂性 将此条取消 4关于标贯成果 静探成果确定预制桩 预应力管桩的设计参数时 用标贯成果对粘性土 粉土确定侧阻力qs与静探确定的侧阻力qs差别较大 解答 1 考虑标准贯入试验在国内应用广泛 特别是广东省应用较广 对一些含砾粘性土和砂土中 静力触探有困难时 用标贯或动力触探是一个好的手段 高规 根据广东省标准 大直径锤击沉管混凝土管注桩技术规程DBJ T15 17 96 等资料 提出了附录D 用标准贯入试验成果估算单桩竖向极限承载力的两张表 该表的基础是47根打入式预应力管桩或预制桩静载试验对比获得总的极限侧限力 按试桩的p s曲线取3 7mm所对应荷载作为总的极限侧阻力 极限端阻力 单桩极限承载力 实测值 计算值比值的标准值分别为0 983 1 111和1 042说明总的来看是可行的 详见8 3 11条文说明 2 用实测标贯击数N与粘性土状态 坚硬 硬塑 硬可塑 软可塑 软塑 流塑 的关系是根据 工程地质手册 第三版P238的N 手 与粘性土液性指数IL的关系经调整获得的 N 手 与粘性土IL的关系表1 原表注 1 适用于冲积 洪积的一般性粘性土 2 N 手 是用于手拉绳方式测得 N 机 是自动落锤方法测得 后者较前者为低 3 换算关系为N 手 0 74 1 12N 机 适用范围2 N 机 23表中N 机 是根据原表注3换算得出 即N 机 3 经试算发现 按 高规 附表D 0 1 1极限侧阻力qsis中 按实测标贯击数N对粘性土极限侧阻力的分档所算得的极限侧阻力偏低很多 尤其是修定后的 建筑桩基技术规范 JGJ94 2008的极限侧阻力又有所提高 经初步论证分析建议调整如下表 粘性土按标贯N与极限侧阻力标准值qsis对比 预制桩 表2 表中未包括淤泥及淤泥质土 其值亦需调整 初步建议 对淤泥和淤泥质土不再以N值分档 按现行桩规直接提qsuk值 现随机抽出三个工程6组一般粘性土既作了土分析 又作了标贯试验的IL和N标准值 严格按插入法 求出以现行桩基规范 高规 表D 0 1 1 调整后状态分挡和极限侧阻力qsuk 并附了原勘察报告最后建议的qs值 2 以资对比如表3 粘性土IL按和按N值所得极限侧阻力对比表3 注 1 n1为物性指标的频数 n2为标贯N的频数 均为标准值 2 原报告所提qs均为特征值 乘以2后 变为极限值 从表3的对比可以出 按 高规 表D 0 1 1所求得极限侧阻力qsuk较按现行桩基规范以IL所示得的qsuk普遍偏低 有的偏低很多 需要修改 按本人初步建议N值状态分档及相应qsuk 表2 与现行桩基规范所示得qsuk基本接近 但还需更多资料加以校核 目前勘察报告所提侧阻力建议值 普遍偏低 值得注意 第5组系淤泥质粘土 若按淤泥质土查表D 0 1为18 26kpa 4 关于粉土的侧阻力 按现行勘察规范或桩基规范 均是以孔隙e来划分密实度 由于粉土取土保持原状困难 现行广东省地基规范 DBJ15 31 2003 规定 按标准贯入试验击数N划分密实度 划分标准极限侧阻力对照如下表 有关规范粉土密实度划分标准及极限侧阻力对照表表4 注 1 建筑桩基技术规范2 广东省标建筑地基技术规范3 高层建筑岩土工程勘察规程 4广东省标准大直径锤击沉管混凝土灌注桩技术规程 5 表中qsuk带有括号者为修定后的 建筑桩基规范 JGJ94 2008的数值 从表4可看出 标准1对粉土密实度分三档提出相应极限承载力 表中2 3 4三本标准按实测标贯击数划分为三档所规定的qsuk与标准1基本一致 而按标贯实测击数N划分粉土密实度的标准 2 3标准相同 标准4有所不同 现以一个工程实例来验证分析 见表5 粉土按e和按N所得极限侧阻力对比表5 注 表中土的物理力学指标中 除 与Ip为平均值外 其余均为标准值 初步建议按标贯实测击数划分粉土密实度和极限侧阻力的标准修定如下表 修定N qsu初步建议表6 以上述工程实例N 4 5 按初步建议表6计算其极限侧阻力为48 3kPa 与按标准1以孔隙比e计算结果47 3kPa 极为接近 河南省同行对一般性粘性土 粉土 有大量工程实测资料 经验丰富 请帮助校核本人初步建议的标准是否合理 可行 并与静力触探进行对比 5规范8 3 12条嵌岩灌注桩Qu的确定与94 94规范5 2 11的嵌岩桩Quk确定有些差别 特别是94 94规范中嵌岩段侧阻修正问题 表5 2 11 在高规公式8 3 12中没有体现 解答 1 关于嵌岩桩极限承载力的计算 高规 与新出版的行业标准 建筑桩基技术规范 JGJ94 2008 是一致的 都是规定嵌岩桩的单桩竖向极限承载力由三部分抗力组成 即 Quk Qsk Qrk Qsk Qrs Qrp u qsikli sfrk dhr pfrk d2 4 2 上式在不计第1项土层侧阻力时可简化为 侧阻修正系数 s 端阻修正系数 p和 r表7 原表注 表中极软岩 软岩指frk 15Mpa 较硬岩坚硬岩frk 30Mpa 介于二者之间可内插取值 3 现设定桩径d 2 0m 以 高规 和 桩规 两种方法进行对比 按 高规 计算时Quk urqsrhr qprAp当frk 5Mpa时 查表qsir 300kPaqpk 3000kPa当frk 15Mpa时 查表qsir 800kPaqpk 9000kPa当frk 30Mpa时 查表qsir 1200kPaqpk 1800kPa按 桩规 计算时 按上述简比后的公式Qrk frk d2 4 r对比计算如表8 桩规 与 高规 当d 2 0m时Quk计算对比表8 6表3 0 1中甲级高层建筑30层以上 是指地面以上30层 还是包含地下室的层数 高低层连体建筑 设后浇带的建筑是否是连体建筑 高低层层数差 高层与纯地下车库只设后浇带是否要考虑 解答 表3 0 1中甲级勘察等级的1 2 3款均是引用现行国家标准 建筑地基基础设计规范 GB5007 2002的1 2 4款 按我的理解作如下解答 1 按GB50007 2002表5 3 4注3 Hg为自室外地面起算的建筑高度 30层以上的高层建筑 应是指地面以上的层数 不包括地下室层数 2 按GB50007 2002 8 4 15条第2款 当高层建筑与相连的裙房之间不设沉降缝时 宜在裙房一侧设置后浇带 后浇带宜设在距主楼边柱的第二跨内 设后浇带的建筑应算连体建筑 3 层数相差超过10层的高低层的高低层连成一体建筑物 是指地面以上建筑层数相差超过10层 但假若纯地下车库的基础底板与高层建筑基础底板连在一起 此时可将纯地下车库看成 零层 为避免差异沉降 需设后浇带 此应属此条范围 当然若纯地下车库与高层建筑基础底板没有连在一起 则不属此条范围 7规范8 3 2条第4款对沉 成 可能性评价 是否有量化的评价方法 因为这条是黑体字 属强制性条文 一般勘察单位很难有效 正确的评价 解答 沉桩 系指打入或压入的预制桩 包括预应力管桩 成桩 系指灌注桩 1 关于预制桩沉桩可能性的评价在条文说明中附了一张表18锤重选择系数表 可供评价沉桩可能性的参考 2 关于灌注桩成桩可能性的评价 主要是指有软弱的流塑或流动状淤泥 淤泥质土造成钻孔灌注桩缩径和成桩困难 甚至不可能成桩 另在深圳花岗岩地区有 风化球 对钻孔灌注桩及打入 压入预制桩造成困难 3 成桩 沉桩可能性的判断的确比较困难 复杂 没有定型 定量的判断模式 但只有我们勘察人员最了解地下情况 故应由勘察人员对此作出判断 4 由于沉桩可能性评价比较复杂有时难以判断 高规 8 3 6条规定 当无法准确判断时 宜在工程桩施工前进行沉桩试验 根据试验结果评定沉桩可能性 8规范8 2 7条条文说明第4款 多层地下水时的土层重度计算问题 如果一律按表层地下水考虑 计算的地基承载力可能偏小 地基沉降偏大 造成结论不合理 是否可以举例说明 解答 在附录A天然地基极限承载力估算 A 0 1条天然地基极限承载力的估算公式为 fu Nr rb Nq q 0d Nc cCk中 对式中 0 的解释 分别为基底以上和基底组合持力层的土休平均重力密度 位于地下水位以下且不属于隔水层的土层取浮重力密度 当基底土层位于地下水位以下 但属于隔水层时 可取天然重力密度 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 0时 可取天然重力密度 若用天然重度时 显然fu值较按浮重度计算为高 由于计算沉降是按附加压力p0计算 而p0 p r0d r0取值越大 p0越小 计算沉降越小 9规范8 2 7条条文说明第4款 多层土组合选用C 时 综合考虑剪切面所经过各土层的情况 取合理的代表值问题 如何具体取值 解答 此说明主要是提醒