第三章 场地和地基

2020/1/291第三章场地和地基•3.1场地地段和场地类别的划分•不同场地上的建筑物震害的差异是十分明显的，场地条件对建筑物震害影响的主要因素是：场地土的刚性（即坚硬或密度程度）的大小和场地覆盖层厚度。•建筑物的地震破坏，在坚硬地基上，通常是结构破坏；在软弱地基上，则有时是由于地基失效所引起的，且在软弱地基上的建筑地震破坏一般比坚硬地基上较为严重。2020/1/292第三章场地和地基•3.1.1场地地段划分•合理选择建筑场地，对建筑物的抗震设计至关重要。划分出对建筑抗震有利、不利和危险地段，对不利及危险的地段提出合理的措施。•我国《抗震规范》对各类地段的划分见下表:2020/1/293第三章场地和地基地段类别地质、地形、地貌有利地段稳定基岩，坚硬土，开阔、平坦、密实、均匀的中硬土等不利地段软弱土，液化土，条状突出的山嘴，高耸孤立的山丘，非岩质的陡坡，河岸和边坡边缘，平面分布上成因、岩性、状态明显不均匀的土层危险地段地震是可能发生滑坡、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2020/1/294第三章场地和地基•3.1.2场地类别划分•建筑场地的类别划分，应以土层等效剪切波速和场地覆盖层厚度为准。•1.等效剪切波速•等效剪切波速即多层土与匀质土在剪切波速的传播时间上等效。2020/1/295第三章场地和地基•2.场地土覆盖层厚度•覆盖土层厚度是指从地面至剪切波速大于规定值的土层或坚硬土顶面的距离。•我国《抗震规范》规定，工程场地覆盖层厚度的确定应符合下列要求：2020/1/296第三章场地和地基•(1)一般情况下，应按地面至剪切波速大于500m/s的土层顶面的距离确定。•(2)当地面5m以下存在剪切波速大于相邻上层土剪切波速的2.5倍的土层，且其下卧岩土的剪切波速均不小于400m/s时，可取地面至该土层顶面的距离作为覆盖层厚度。•(3)剪切波速大于500m/s的孤石、透镜体，应视同周围土层。•(4)土层中的火山岩硬夹层应视为刚体，其厚度应从覆盖土层中扣除。2020/1/297第三章场地和地基•规范规定，建筑场地类别应根据土层等效剪切波速和场地覆盖层厚度划分为四类。sev各类建筑场地的覆盖层厚度(m)等效剪切波速m/s场地类别Ⅰ类Ⅱ类Ⅲ类Ⅳ类＞5000＞250＜5≥5＞140＜33～50＞50≤140＜33～15＞15～80＞802020/1/298第三章场地和地基•3.1.3主断裂带避让距离•发震断裂带附近地表，在地震时可能产生新的错动，使建筑物遭受较大的破坏，在场地选择时，应当尽量避开，其避让距离按下表采用。发震断裂的最小避让距离烈度建筑抗震设防类别甲乙丙丁8专门研究300m200m—9专门研究500m300m—2020/1/299第三章场地和地基当符合下列条件之一者，可忽略发震断裂带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，前第四纪基岩的隐伏断裂的土层覆盖厚度分别大于60m和90m。2020/1/2910第三章场地和地基•3.2液化土和软土•3.2.1地基土液化的原因及其危害•地下水位以下饱和砂土和饱和粉土在地震作用下，土颗粒之间有变密的趋势，但因孔隙水来不及排出，使土颗粒处于悬浮状态，形成如液体一样，这种现象就称为土的液化。2020/1/2911第三章场地和地基•根据液化的喷出物和地基土层资料分析，一般认为，饱和的松散粉细砂，当埋藏不深时最容易液化。我国近期地震，尤其是1976年唐山地震的震害调查，发现粉土也可以产生液化。在唐山地震时，离震中东南沿海地区曾发生过砂土液化现象，其中典型的现象是冒水喷砂高达2～3m，喷出的水流砂可冲走家具等物品，淹盖农田和沟渠，房屋产生不均匀下沉，还有个别的地下结构或半地下结构物上浮。1975年海城地震时，一座半地下排灌站发生了上浮。砂土液化还常常对河岸、边坡有严重影响，1964年美国阿拉斯加地震时安科雷奇市的大滑坡，使部分地基滑入海中。2020/1/2912第三章场地和地基•3.2.2液化等级及抗液化措施•《抗震规范》按初步判别和标准贯入实验判别法二个步骤，判别土层是否液化。•但是如果对地基土只判断是否液化，不能给出液化危害的程度，就无法做出满意的工程判断，一般讲在同一地震烈度下，液化层的厚度愈厚、埋藏愈浅、地下水位愈高、标准贯入锤击数实测值愈多，液化就愈严重，带来的危害性就愈大。液化指数比较全面地反映了上述各种因素的影响。2020/1/2913第三章场地和地基•3.2.3抗液化措施•地基抗液化措施，应根据建筑的抗震设防类别、地基的液化等级，结合具体情况综合确定。当液化土层较平坦且均匀时，宜按表3-5选用抗液化措施；尚可考虑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。2020/1/2914第三章场地和地基不宜将未经处理的液化土层作为天然地基持力层。表3-5抗液化措施建筑抗震设防类别地基土的液化等级轻微中等严重乙类部分消除液化成沉陷，或对基础和上部结构处理全部消除液化成沉陷，或部分消除液化成沉陷且对基础和上部结构处理全部消除液化成沉陷丙类基础和上部结构处理，亦可不采取措施基础和上部结构处理或采取更高要求的措施全部消除液化成沉陷，或部分消除液化成沉陷且对基础和上部结构进行处理丁类可不采取措施可不采取措施基础和上部结构处理，或其他经济的措施2020/1/2915第三章场地和地基•1.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不应小于0.5m，对其他非岩石土尚不宜小于1.5m。•(2)采用深基础时，基础底面应埋人液化深度以下的稳定土层中，其深度不应小于0.5m。2020/1/2916第三章场地和地基•(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，桩间土的标准贯入锤击数不宜小于液化标准贯人锤击数临界值。•(4)用非液化土替换全部液化土层。•(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。2020/1/2917第三章场地和地基•2.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，当判别深度为15m时，其值不宜大于4，当判别深度为20m时其值不宜大于5；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较大值。•(2)采用振冲或挤密碎石桩加固后，桩间土的标准贯入锤击数不宜小于标准贯人锤击数临界值。•(3)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。2020/1/2918第三章场地和地基•3.为了减轻液化影响，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。2020/1/2919第三章场地和地基•(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。•对于液化等级为中等液化和严重液化的故河道、现代河滨、海滨、自然或人工边坡，当有液化侧向扩展或流滑可能时，在距常时水线约100m以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。2020/1/2920第三章场地和地基•3.2.4软土地基抗震措施•软弱粘性土的特点是地基承载力低、压缩性大，所以房屋的沉降和不均匀沉降较大。如设计不周，施工质量不好，就会使房屋大量下沉，造成上部结构开裂。这样，在地震时就会加剧房屋的震害。如1976年唐山地震时，天津市望海楼住宅群的震害就说明了这一点。该住宅群中有16栋3层、10栋4层建筑，采用筏板基础，基础埋置深度为0.6m，地基承载力为30-40kPa，而实际采用57kPa，于1974年建成。其中4层建筑震后总沉降量为253-540mm，震前震后沉降差为141-203mm。震前倾斜为l‰～3‰，震后为3‰～6‰，3层建筑震后总沉降量为288-852mm，震前震后沉降差为146～325mm,震前倾斜0.7‰～19.8‰，震后为0.7‰～45.l‰o。2020/1/2921第三章场地和地基•由此可见，对于软弱粘性土地基上的建筑，在正常荷载作用下，就要采取有效措施，做到减小房屋的沉降，避免在地震时产生过大的附加沉降（震陷）或不均匀沉降，而使上部结构破坏。一般应结合具体情况综合考虑，主要措施是：采用桩基或其他人工地基。其他人工地基如换土垫层，是将基础底面下一定范围内的软弱土层挖去，换以低压缩性材料，分层夯实作为基础下的垫层（垫层材料可以是砂、碎石、灰土、矿渣等）,借以提高持力层的承载力，并通过垫层将应力扩散，以减少垫层下天然土层所承受的压力，减少地基的沉陷量。2020/1/2922第三章场地和地基•也可采用化学加固法，即在粘性土中，用高压旋喷法向四周土体喷射水泥浆、硅酸钠等化学浆液，形成旋喷桩。也可以用电硅化法，借助于电渗作用，使注入软土中的硅酸钠（水玻璃）和氯化钙溶液顺利进入土的孔隙中，形成硅胶，将土粒胶结起来，加固后的地基强度提高，压缩性降低。2020/1/2923第三章场地和地基