《建筑地基基础设计方法及实例分析(第二版)》第1章

建筑地基基础设计方法及实例分析（第一章）2019年度注册结构师继续教育2第一章建筑工程地基勘察要求1）地基勘察相关规范《岩土工程勘察规范》GB50021《高层建筑岩土工程勘察规范》JGJ72《建筑地基基础设计规范》GB500072）结构工程师与勘察相关的工作场地勘察资料是建筑物基础设计的依据按不同设计阶段，向勘察单位提出选址勘察、初勘、详勘的技术要求，明确设计所需地质资料、钻探点和钻探深度，重要建筑物的复杂地基，必要时提补充勘察要求。勘察方案具体由注册岩土工程师根据场地条件布设并实施，设计或委托方提供的布孔图作为参考，不能“照打不误”结构设计应使用经过施工图审查合格的勘察报告。勘察主要任务是摸清主要受力层范围内的问题，承载力、变形。第一章建筑工程地基勘察要求《岩土工程勘察规范》的历史沿革20世纪50年代，我国工程程建设主要按前苏联规范的规定进行勘察设计，在引用前苏联规范的过程中我国的工程师积累了许多工程经验。60年代是我国岩土工程标准化的初创时期。虽然限于当时条件，内容比较朴实、简要，但毕竟是我国自己编制的最初的岩土工程标准，标志着我国岩土工程技术在大规模的工程建设中从无到有，并开始走向成熟，也反映了当时我国岩土工程技术队伍的水平。《岩土工程勘察规范》的历史沿革70年代前期和中期蕴育着一批岩土工程规范的诞生和修改。《工业与民用建筑工程地质勘察规范》(TJ21-77)就是其中一本重要规范，标志着我国开始有了岩土工程勘察的全国标准。《岩土工程勘察规范》的历史沿革《工业与民用建筑工程地质勘察规范》(TJ21-77)《工业与民用建筑工程地质勘察规范》(TJ21-77)时代局限性技术路线盲目排外：既企图消除前苏联技术的影响又排斥西方国家的技术对于当时国外的发展情况不甚了解，又很少研究，因此有些列入规范的内容不一定非常成熟和恰当，规范的总体思路仍然处于前苏联标准的影响之下。但无论如何，其终究是立足于我国自己的经验，是总结了建国后20多年的工程实践经验而编成的，其历史地位和价值是应当充分肯定的。《岩土工程勘察规范》的历史沿革《岩土工程勘察规范》(GB50021-94)1986年开始修订工作：前期专题研究成果，并调查总结当时国内的研究成果和工程实践经验，注意了采用国际通用的技术法则，尽量向国际通用标准靠拢，对规范TJ21-77作了根本性的修改。由于对岩土工程认识上的不一致和体制改革步履的艰难，这本规范从立项到颁布，花了整整8年的时间。1990年审查通过，1994年才批准颁布。《岩土工程勘察规范》的历史沿革《岩土工程勘察规范》(GB50021-2001)建设部1998年发文修订这本规范。1999年完成调研、专题研究报告初稿和修订初稿;2000年完成征求意见稿、征求意见和送审稿;2001年一季度开审查会，二季度完成报批稿，完成规范的修订工作。《岩土工程勘察规范》的历史沿革按标准化的体系，这本规范属于国家标准，又被称为是岩土工程勘察的母规范，这是从两个方面说明该规范的属性。国家标准是针对其与行业标准和地方标准的关系而言的，母规范是针对其与其他勘察规范的关系而言的。由于岩土土程具有极强的地区性和经验性，国家标准的内容只能是原则性的，应当在全国都能适用，使行业标准和地方标准能充分发挥其行业特色和地方特点。岩土工程勘察规范比较早地注意了这个问题。例如，对于已有行业标准的公路、铁路和港口等工程，在“各类工程的勘察基本要求”中就不再规定对这些工程的勘察要求；对于特殊性岩土，凡是区域性明显，已有地方标准或其他标准的一般就不作重复规定。《岩土工程勘察规范》(GB50021-2001)的性质和作用国家标准和母规范必须成为与国际通用标准接轨的指南与桥梁。由于我国长期实行计划经济体制，技术上采取先一一边倒和后封闭的政策，与国际通用标准存在非常大的差异，成为走向国际市场的重要障碍。国家标准有责任在引进与吸收国际通用的技术标准方面走在前面，为行业标准和地方标准提供前瞻性指导。规范GB50021一2001较早注意了这个问题，为全国的技术进步发挥了作用。例如，取土质量是保证试验结果正确性的关键措施，为了提高我国的取土技术水平，在标准中列入了国外常用的取土器标准和对土样质量的评价标准。《岩土工程勘察规范》(GB50021-2001)的性质和作用规范修订的原则为:基本保持原规范的适用范围和总格局，作局部调整；加强和补充近年来发展的新技术、新经验；与已有的和正在修订的有关规范协调；按新的规范编写规定修改体例，改正和删除不适当和不正确的条款；将有些细节条款留给行业标准和地方标准。《岩土工程勘察规范》(GB50021-2001)修订原则与主要修订内容开展了9个方面的专题研究，根据专题报告对原规范条文进行了评述，针对有关技术的发展提出条文修订意见，根据这些报告对规范进行了修改。(1)岩石分类这次修订将《岩土工程勘察规范》、《建筑地基基础设计规范》和《工程岩体分级标准》关于岩石的分类标准原则统一起来。按岩石坚硬程度分为5类；按岩体完整程度分为5类；综合“坚硬程度”和“完整程度”进行岩体基本质量等级分类；但保留了地质学分类和风化程度分类，并仍然作为岩土定名的依据。在岩石描述指标中增加了岩石质量指标RQD；对于极软岩，考虑到饱和以后可能会崩解，规定可以采用天然湿度的抗压强度。《岩土工程勘察规范》(GB50021-2001)主要内容(2)高层建筑和桩基由于高层建筑在工程规模、建筑布局、结构类型和功能要求方面出现的一些新的发展而对勘察工作提出了新的要求；要吸收近年来取得的新经验；需要与正在进行修订的其他几本国家标准相互协调有关高层建筑的规定。修改重点内容:列出了详细勘察的主要工作，高层建筑详细勘察的勘探点布置要求，详细勘察勘探孔深度的确定原则，取土试样和原位测试数量要求等4条作为强制性条文；详细勘察勘探孔深度的确定，强调依据而不是规定具体的数值；地基承载力的确定更强调地区经验。当桩端持力层为基岩时，规定了对岩样试验的要求，饱和单轴抗压强度试验和软化试验;对软岩和极软岩，因风干和浸水都可使岩样破坏，无法试验，因此应封样保持天然湿度，做天然湿度的单轴抗压强度试验;无法取样时可做原位试验。《岩土工程勘察规范》(GB50021-2001)主要内容(3)地下洞室的勘察和评价地下洞室一节主要修改的内容为:改变岩体洞室和土体洞室分开写的体例；删除94规范附录中的洞室围岩质量分级，采用国标《工程岩体分级标准》和《地下铁道、轻轨交通岩土工程勘察规范》中的围岩分类；删除94规范附录中的围岩压力计算公式；将工程物探列入地下洞室的勘探；将基床系数、热物理指标的试验列入规范。《岩土工程勘察规范》(GB50021-2001)主要内容(4)深层平板载荷试验测定土的变形模量由于高层建筑变形计算的需要，提出了深层平板载荷试验的试验装置、试验方法和变形模量的计算方法。变形模量的计算公式是在Mindlin应力分布理论解基础上加以简化得到的。《岩土工程勘察规范》(GB50021-2001)主要内容(5)废弃物处理工程的勘察近年来我国工业和城市废弃物的处理问题日益突出，而其岩土工程勘察又有特殊性，因此补充这方面的内容非常必要。94规范已有一节“尾矿坝和贮灰坝”，这次在这一节基础上扩充内容，增加城市废弃物的处理，改名为“废弃物处理工程”。固体废弃物可以分为三类：工业废弃物、城市生活垃圾和危险性废弃物。危险性废弃物处理的要求特别高，应当有专门的规定，故规范CB50021-2001只包括前面两种。《岩土工程勘察规范》(GB50021-2001)主要内容(5)废弃物处理工程的勘察固体废弃物处理的主要岩土工程问题为:地质灾害的勘察、预防和治理，似土废弃物和非土废弃物性能的试验研究，稳定和变形分析，渗漏和污染物运移的预测，粘土和筑坝材料的调查。修订后这一节包括一一般规定、工业废渣堆场和垃圾填理场3个部分。对于工业废料，如尾矿、赤泥、灰渣等，性质不同，又分属不同的行业，技术要求有较大差别，故国标宜粗不宜细，将细节规定留给行业标准。垃圾填理场除满足一般规定外还包括了收集资料、勘探测试、评价和勘察报告等4个方面的特殊规定。《岩土工程勘察规范》(GB50021-2001)主要内容(6)核电岩土工程勘察核电厂的岩土工程包括地震地质、工程地质、水文地质及环境地质等方面，在不同的勘察阶段有不同的要求。核电厂的勘察阶段分为：初步可行性研究、可行性研究、初步设计、施工图设计和工程建造5个阶段。核电是各类工业建筑中安全性要求最高、技术条件最为复杂的工业设施。规范在总结已有核电厂勘察经验的基础上，遵照核电厂安全法规和导则的有关规定，参考国外核电厂前期.。工作的经验制定，适用于各种核反应堆型的陆上商用核电厂的岩土工程勘察。《岩土工程勘察规范》(GB50021-2001)主要内容(7)基坑工程94规范编制时，我国高层建筑项口不多，深基坑工程的实践经验其少，大多参照国外资料撰写。现在国内的情况已有很大变化，有关的行业标准和地方标准相继颁布。作为国家标准，必须尽快反映这些实践经验，才能更好地发挥指导作用。几个大城市的基坑工程都是按照地方标准实施的，而各地的具体规定又很不统一。作为国家标准，很难面面俱到地照顾到各地的千差万别，其规定应当是共性的原则，不能过于具休，否则会造成矛盾，或者给行业标准和地方标准的贯彻造成困难，或者使国家标准自身被置于不顾，失去其权威性。因此在修订时充分吸收了实践经验，在内容上以勘察为主，特别是岩土参数的测试、周边环境的调查、水文地质条件的查明和对于岩土工程分析评价的规定。对地下水的治理和专门水文地质勘察是这节中唯一的强制性条文。《岩土工程勘察规范》(GB50021-2001)主要内容(8)地下水增加了地下水勘察的要求；删除了工程降水一节；提出了抗浮设防水位的问题。(9)侧胀试验扁铲侧胀试验(DMT)(DilatomelerlesD)20世纪70年代在意大利开始研究应用，美国ASTM和欧洲规范都已经先后列入。侧胀试验可用于判别土类、确定粘性土的状态、测定土的静止侧压力系数和基床系数等，在我国已有产品，并已经过工程试用。《岩土工程勘察规范》(GB50021-2001)主要内容其他若干条文的修改(1)关于岩土工程勘察分级曾考虑过是否删除，因为在后面的条文中对应的应用比较少，但最后还是在简化修改后保留了这一内容。因为分级处理的方法是一种很好的思路，在国际标准和欧洲规范中都有类似的规定；在勘察收费标准中，也规定了按不同的等级收费。94规范采用穷举法划分勘察等级，但不实用；新规范采用与欧洲规范相类似的方法，定义如下:甲级：在工程重要性、场地复杂程度和地基复杂程度等级中有一项或多项为一级;乙级：除勘察等级为甲级和丙级以外的勘察项目;丙级：工程重要性、场地复杂程度和地基复杂程度等级均为三级。建筑在岩基上的一级工程，当场地复杂程度等级和地基复杂程度等级均为三级时，岩土工程的勘察等级可定为乙级。《岩土工程勘察规范》(GB50021-2001)主要内容(2)碎石土的密实度分类94规范只有野外鉴别划分碎石土的密实度的定性标准，不易掌握。修订时列入了用重型动力触探和超重型动力触探的锤击数划分密实度的标准。重型动力触探划分碎石土密实度的标准根据铁道部第二勘测设计院的成果，超重型动力触探划分碎石土密实度的标准根据中国西南勘察研究院的成果。采用重型触探和超重型触探划分碎石土的密实度时，其锤击数都应当进行杆长修正。《岩土工程勘察规范》(GB50021-2001)主要内容(3)砂土密实度按标准贯入锤击数划分时，锤击数是否需进行修正规范在术语中规定的标准贯入击数N为实测值。标准贯入锤击数的修正包括杆长修正和上覆压力修正，这是两个不同的修正概念。杆长修正反映杆长对能量传递的影响，以牛顿弹性碰撞理论为基础计算得到的修正系数反映随着杆长的增加，杆件系统受锤击碰撞后可用于贯入土中的有效能量逐渐变小。按弹性波动理论，随着杆长的增加，有效能量却是逐渐增大的，超过一定杆长后，有效能量趋于稳定。通过对标准贯入试验有效能量的实测，发现弹性波动理论是符合实际的，而碰撞理论与实际情