建筑场地和地基的稳定性评价

1 摘要 摘要 场地和地基的稳定性分析评价是现行 规范 规程强条规定的内容 本文从地质环境条 件和岩土工程条件两方面对需要进行稳定性分析 评价的内容进行了论述 关键词 关键词 场地稳定性 地基稳定性 地质环 境条件 岩土工程条件 在 岩土工程勘察规范 GB 50021 2001 2009 年版 4 1 11 第 3 款规定应 分析和评价地 基的稳定性 14 3 3 第 9 款规定进行 场 地稳定性和适宜性评价 高层建筑岩土工程 勘察规程 JGJ 72 2004 8 2 天然地基评价 中规 定应分析评价的内容包括 场地 地基稳定性和 处理措施的建议 房屋建筑和市政基础设施 工程勘察文件编制深度规定 2010 年版 4 6 2 第 1 款 场地稳定性评价 对 地基稳定性评 价 提及很少 各位同行在编写岩土工程勘察报 告时 往往感到需要论证的内容不是太多就是无 从下笔 本人根据多年来的工作实践 对这一问 题在济南地区常见的几种情况进行了总结归纳 由于我国地域广阔 新型的建构筑物 岩土工程 地质条件和环境条件多样 该文观点和阐述仅是 一管之见 不当之处 望不吝赐教 一一 场地稳定性评价场地稳定性评价 场地稳定性评价主要是指对各种不良地质作 用 包括 断裂 地裂缝 滑坡 崩塌 岩溶 土洞塌陷 建筑边坡等影响场地整体稳定性的岩 土工程问题进行评价 场地稳定性评价是岩土工程勘察可行性研究 阶段的基本任务 是初勘阶段的主要任务 详勘 阶段应进行 地基稳定性 分析评价 在 GB 50021 2001 2009 年版 论述较笼统 但在 高 层建筑岩土工程勘察规程 JGJ 72 2004 8 岩土 工程评价 中明确了分析评价的内容 场地稳定性评价内容主要包括以下几个方面 的岩土工程问题 1 区域地质构造稳定性 针对拟建场地及附 近是否存在活动性断裂 2 场地地震效应 主要针对场地所处的基本 地震烈度区划 划分出场地地段 3 是否发育直接危害场地稳定的不良地质作 用 包括 岩溶 滑坡 危岩和崩塌 泥石流 采空区 地面沉降和活动断裂等 4 建筑边坡稳定稳定性的影响等 按照 GB 50021 2001 2009 年版 14 1 3 规 定 可仅作定性分析 确定场地稳定性 工程建 设的适宜性 必要时应建议进行地震安全性评价 或地质灾害危险性评估 由此影响到地基稳定性 的工程要进行地基稳定性分析评价 二二 地基稳定性评价地基稳定性评价 地基稳定性主要是指由于地形 地貌 设计 方案造成建筑地基侧限削弱或不均衡 而可能导 致基础整体失稳 或软弱地基 局部软弱地基 如暗浜 暗塘等 超过承载能力极限状态的地基 失稳 其含义包含以下几个方面 1 地基在外部荷载 包括基础重量在内的建 筑物所有的荷载 作用下抵抗剪切破坏的稳定安 全程度 承载力特征值的确定 2 各类工程在施工和使用过程中 地基承受 荷载的稳定程度 变形验算 3 与地基岩土体在承受建筑荷载条件下的沉 降变形 深层滑动等对工程建设安全稳定的影响 程度 与岩土工程条件和地质环境条件的关联 度 评价的目的是为了避免由于建 构 筑物的 兴建可能引起地基产生过大的变形 侧向破坏 滑移造成地基破坏从而影响正常使用 按照 GB 50021 2001 2009 年版 14 1 3 规定 应在定性 分析的基础上进行定量分析 评价地基稳定性问 题时按承载力极限状态计算 评价岩土体的变形 时按正常使用极限状态的要求进行验算 三三 地基稳定性评价内容地基稳定性评价内容 影响地基稳定性的因素 主要的是场地的岩 土工程条件 地质环境条件 建 构 筑物特征 等 一般情况下 需要对以下建 构 筑物进行 地基稳定性评价 经常受水平力或倾覆力矩的高 层建筑 高耸结构 高压线塔 锚拉基础 挡墙 水坝 堤坝和桥台等 通常涉及到岩土工程方面的内容主要有 1 岩土工程条件包括组成地基的岩 土物理 力学性质 地层结构 特别是有特殊性岩土 隐 伏的破碎或断裂带 地下水渗流等特殊情况 2 地质环境条件包括是否建造在斜坡上 边 坡附近 山区地基上 建 构 筑物与不良地质 作用 特殊地貌的关联度和可能引起地基破坏失 稳的各种自然因素或组合 如岩溶 滑坡 崩塌 建筑场地和地基的稳定性评价建筑场地和地基的稳定性评价 济南市建设工程勘察设计质量监督站郜宪存 2 采空区 地面沉降 地震液化 震陷 活动断裂 岸边河流冲刷等 按照 GB 50021 2001 2009 年版 JGJ72 2004 和 建筑抗震设计规范 GB 50011 2010 规定要求 通常需要分析评价的内容总结如下 1 地基承载力特征值确定 验算地基稳定性实质上就是验算地基极限承 载能力是否满足要求 现行规范在地基承载力特 征值的确定过程中强调变形控制 特征值不再是 单一的强度概念 而是一个满足正常使用要求 及变形控制相关 的岩土的综合特征指标 其 涵义即为在发挥正常使用功能时所允许采用的抗 力设计值 由此可见 这一计算过程的本身 就 涵盖着进行了地基稳定性分析评价的部分内容 在验算地基承载能力时 不但持力层承载力特征 值应满足荷载要求 而且要考虑到下卧层 特别 是软弱下卧层承载力特征值是否满足 地基特征 值计算和确定时 应严格按照 建筑地基基础设 计规范 GB 50007 2011 5 2 和 高层建筑岩土 工程勘察规程 JGJ 72 2004 8 2 6 8 等条款执 行 2 地基变形验算 建筑物的地基变形计算值 不应大于建筑物 地基允许变形值 在勘察阶段往往建筑物特征参 数不明确 一味要求勘察报告中能有准确的结论 也勉为其难 但在岩土工程勘察报告中应提供符 合规范要求的岩土变形参数 供上部结构计算条 件具备时 按照 GB 50007 2011 5 3 JGJ 72 2004 8 2 9 12 和 建筑地基处理技术规范 JGJ 79 2002 有关条款计算 3 基础埋置深度的确定 对高层建筑和高耸构筑物基础的埋置深度 应满足地基承载力 变形和稳定性要求 位于岩 石地基上的高层建筑 其基础埋深应满足抗滑稳 定性要求 天然地基上的箱形或筏形基础埋置深 度不宜小于 1 15H 桩箱或桩筏基础不宜小于 1 18H H 为建筑物高度 4 位于稳定土坡坡顶上的建筑 该类建 构 筑物应根据其基础形式 按照 GB 50007 2011 5 4 1 2 有关规定确定基础距坡 顶边缘的距离和基础埋深 需要时 还应按照 建筑边坡工程技术规范 GB 50330 2002 5 1 3 有关规定验算坡体的稳定性 验算方法对 均质土可采用圆弧滑动条分法 发育软弱结构面 软弱夹层及层状膨胀岩土时 应按最不利的滑动 面验算 当坡体中分布膨胀岩土时应考虑坡体含 水量变化的影响 具有胀缩裂缝和地裂缝的膨胀 土边坡 应进行沿裂缝滑动的验算 5 受水平力作用的建 构 筑物 山区应防止平整场地时大挖大填引起滑坡 岸边工程应考虑冲刷 因建筑物兴建及堆 载引起地基失稳 6 土岩组合地基 该类地基下卧基岩面为单向倾斜时 应描述 岩面坡度 基底下的土层厚度 岩土界面上是否 存在软弱层 如泥化带 7 岩石地基 地基基础设计等级为甲 乙级的建筑物 同一建筑物的地基存在坚硬程度不同 两种或多 种岩体变形模量差异达 2 倍及 2 倍以上 应进行 地基变形验算 地基主要受力层深度内存在软弱下卧岩层 时 应考虑软弱下卧岩层的影响进行地基稳定性 验算 当基础附近有临空面时 应验算向临空面 倾覆和滑移稳定性 岩土工程勘察报告中 应提供岩层产状 岩 石坚硬程度 岩体完整程度 岩体基本质量等级 以及软弱结构面特征等 8 岩溶和土洞 在碳酸盐岩为主的可溶性岩石地区 当存在 岩溶 溶洞 溶蚀裂隙等 土洞等现象时 应 考虑其对地基稳定的影响 按照 GB 50021 2001 5 1 10 12 和 建筑地基基础设计规范 GB 50007 2011 6 6 的规定分析评价地基稳定性 9 软弱地基 地基主要受力层主要由淤泥 淤泥质土 冲 填土 杂填土或其他高压缩性土层构成的地基称 为软弱地基 首先 应判定地基产生失稳和不均 匀变形的可能性 当工程位于池塘 河岸 边坡 附近时 应验算其稳定性 其次 其承载力特征 值应根据室内试验 原位测试 当地经验结合地 层物理力学特征和建 构 筑物特征以及施工方 法和程序等多因素综合确定 该类地基应按照 GB 50007 2011 第 7 章和 软土地区岩土工程 勘察规程 JGJ 83 2011 7 2 4 有关规定分析评 价其稳定性 抗震设防烈度等于或大于 7 度的厚 3 层软土分布区 应按照 JGJ 83 2011 第 6 章判别 软土震陷的可能性和估算震陷量 10 存在液化土层的地基 地面下存在饱和砂土和饱和粉土时 除 6 度 外 应进行液化判别 根据液化震陷量的估计适 当调整抗液化措施 按照 GB 50011 2010 4 3 3 6 规定进行 11 桩土复合地基 对需验算复合地基稳定性的工程 提供桩间 土 桩身的抗剪强度 12 填土地基 当地基主要受力层中有填土分布时 如填土 底面的天然坡度大于 20 时 应验算其稳定性 13 桩基 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 粉土不宜 小于 2d 砂土不宜小于 1 5d 碎石类土不宜小 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 嵌岩桩深度应综合荷载 上覆土层 基岩 桩径 桩长诸因素确定 对于嵌入倾斜的完整和 较完整岩的全断面深度不宜小于 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入深度 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 不应小于 0 2m 嵌岩灌注桩桩端以下 3 倍桩径且不小于 5m 范围内应无软弱夹层 断裂破碎带和洞穴分 布 且桩底应力扩散范围内应无临空面 当基桩持力层为倾斜地层 基岩面凹凸不 平或岩土中有洞穴时 应评价桩基的稳定性 并 提出处理措施的建议 14 箱形基础 箱形基础地基的破坏形式 除地基内饱和松 砂在地震液化和局部软弱夹层侧向的问题外 它 的破坏形式主要表现在偏心时水平荷载下的整体 倾斜或倾覆 一般情况下 该类基础形式均匀地基同时满 足以下条件时 可不进行地基稳定性分析评价 基础边缘最大压力不超过地基承载力特征 值 20 在抗震设防区 考虑了瞬时作用的地震力 同时基础埋置深度不小于 1 10H 偏心距小于或等于 1 6b 特殊条件下 应根据地基岩土条件和地质环 境条件进行分析评价 15 地下水的影响 当场地内地下水位升降时 应考虑可能引起 地基土的回弹 附加沉降和附加的托浮力对地基 的影响 对软质岩石 强风化岩石 残积土 湿 陷土 膨胀岩土和盐渍土 应评价地下水的聚集 和散失所产生的软化 崩解 湿陷 胀缩和潜蚀 的有害作用 四四 地基稳定性验算方法地基稳定性验算方法 1 地基整体稳定性验算方法 位于稳定斜坡上的建 构 筑物或当地基有 可能整体滑动时 应进行稳定性验算 在竖向和 水平荷载共同作用下 当不能确定最危险滑动面 时 对于均匀地基 一般采用极限平衡理论的圆 弧滑动条分法 应满足下式要求 MR MS FS MR 抗滑力矩 kN m MS 滑动力矩 kN m FS 抗滑稳定安全系数 当滑动面为圆弧 时 取 1 2 当滑动面为平面时取 1 3 2 抗水平滑动验算 对于承受较大水平推力 地基可能发生侧向 滑动的建 构 筑物 应满足下式要求 E H FS E 水平抗力 kN H 作用于基础底面的水平推力 kN FS 抗滑稳定安全系数 当滑动面为圆弧 时 取 1 2 1 3 五五 结束语结束语