建筑场地和地基的稳定性评价

1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：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》(GB50021-2001)(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》(JGJ72-2004)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(GB50021-2001)(2009年版)论述较笼统，但在《高层建筑岩土工程勘察规程》(JGJ72-2004)“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(GB50021-2001)(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(GB50021-2001)(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、采空区、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地面沉降、地震液化、震陷、活动断裂、岸边河流冲刷等。按照(GB50021-2001)(2009年版)、(JGJ72-2004)和《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)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》(GB50007-2011)5.2和《高层建筑岩土工程勘察规程》(JGJ72-2004)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(GB50007-2011)5.3、(JGJ72-2004)8.2.9～12和《建筑地基处理技术规范》(JGJ79-2002)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(GB50007-2011)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》(GB50330-2002)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①山区应防止平整场地时大挖大填引起滑坡；②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①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；②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；③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(GB50021-2001)5.1.10～12和《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2011)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(GB50007-2011)第7章和《软土地区岩土工程勘察规程》(JGJ83-2011)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度的厚层软土分布区，应按照(JGJ83-2011)第6章判别软土震陷的可能性和估算震陷量。310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(GB50011-2010)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①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；②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。③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。④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：①基础边缘最大压力不超过地基承载力特征值20%；②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；③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≥FSMR——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≥FSE——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。五结束语现行国家标准涵盖区域多、建设工程种类多，对待不同的工程要结合实际工程地质条件和具体的设计及施工工况，进行有针对性的、相关性的分析和突出重点的详细评价，而不要去泛泛地，模板式地，断章取义地评价。参考文献：1.岩土工程勘察规范GB50021-2001中国建筑工业出版社2.建筑地基基础设计规范GB50007-2011中国建筑工业出版社3.高层建筑岩土工程勘察规程JGJ72-2004中国建筑工业出版社4.北京地区建筑地基基础勘察设计规范DBJ11-501-2009中国计划出版社