地基基础规范的理解与应用

1第二章地基相关规范的理解与应用目前，有关地基基础工程的规范众多，有国家标准、行业标准、产品标准、地方标准，不完全统计，全国有关地基基础的规范超过100本，且每年还在增加。如此多的规范，给工程技术人员提供了方便。如不能正确理解和使用，则可能带来了一定的负担，更可能出现应用错误。本章介绍了规范应用中的一些注意事项。注：建设部相应规范，设计人掌握好‘度’（上海），保护好自己。禁忌2.1不能整体把握相关的地基基础规范地基基础相关规范是进行勘察、设计、施工、检测的依据，一定要正确的理解和掌握，而不是简单、教条抠表面文字，应从以下几方面对规范进行理解：1编制的目的毋庸置疑，规范编制的最终目的是确保拟建工程的安全，不同的规范从不同的角度去实现。如各种勘察规范，通过具体规定来达到准确的描述拟建场地的水文地质情况、场地的均匀性等，为后续设计、施工提供准确的资料，即从勘察的角度来保证拟建筑物安全的目的；各种地基基础的设计规范通过对具体设计的规定、参数选取、具体计算规定等，从设计的角度来保证拟建筑物的安全；施工规范的规定是通过对每种施工工艺的适用条件、施工控制要点等规定，使施工质量满足设计要求，来保证拟建筑物的安全；检测规范通过相应的规定，如检测数量、检测要求、检测标准等，使检测尽可能体现整体的安全情况，确保拟建筑物的安全。确保拟建筑物的安全和正常使用是规范编制的最终目的，规范的其它内容都是为实现此目的服务的。切记不能为满足规范而满足规范，而应为工程的安全合理利用规范。2编制的原则和指导思想编制原则和指导思想是规范的精髓，如《建筑地基基础设计规范》1.0.3条规定对编制原则和指导思想为“地基基础设计，应坚持因地制宜、就地取材、保护环境和节约资源的原则；根据岩土工程勘察资料，综合考虑结构类型、材料情况与施工条件等因素，精心设计”。《建筑桩基技术规范》1.0.3条也对编制原则和指导思想进行了类似的规定。如将规范的原则和指导思想合理的应用到实际工程中，则是对规范最好的理解和应用。3适用范围每一本规范都有其适用范围，如《建筑地基基础设计规范》1.04条规定“建筑地基基础的设计除应符合本规范的规定外，尚应符合国家现行有关标准的规定。《建筑基桩检测技术规范》的1.02条规定“本规范适用于建筑工程基桩的承载力和桩身完整性检测与评价”。因此，我们在选择规范时，一定要了解其适用范围。一些产品标准做了更详细的规定，如《预应力混凝土管桩》规定了预应力混凝土管桩的在高地震设防烈度、三、四场地条件的应用条件。（补充）4和其它规范的关系随着专业分工的细化，一本规范不可能解决所在专业的所有问题，需要其它规范配合。如地基基础设计中需考虑多本规范，如荷载、混凝土、抗震、耐久性等规范。禁忌2.2不注重理解规范条文规定的目的和要解决的问题规范的每条规定都是有一定目的和解决相关的问题，在使用规范时，应注意分析判断。只有了解了条文规定的目的，才能正确合理的应用各种方法来实现规范的目的，避免出现规范规定了就能设计，规范没规定就茫然无知，无从下手的情况，以利于提高设计水平。下通过几个例子分析：21沉降后浇带的设置如《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011中8.4.20条中第2条规定，“当高层与相连的裙房之间不设沉降缝时，宜在裙房一侧设置用于控制沉降差的后浇带，….”，此规定目的是解决主裙楼差异沉降过大，避免造成裙楼部分基础底板开裂。理解设沉降后浇带的目的，在具体工程中，可根据规范规定的目的，正确处理有关沉降后浇带问题，可从以下几方面考虑：1）主裙楼连体不是必设沉降后浇带从沉降后浇带设置目的可看出，主裙楼连体不一定设置沉降后浇带。如在主裙楼之间差异沉降很小，如主楼采用嵌岩桩、基础埋深大附加压力很小等情况，则没有必要设沉降后浇带。规范对应的用了‘宜’字也说明这一点。目前，主裙楼之间不设沉降后浇带的工程案例很多，只要设计很好的处理好主裙楼之间的地基变形协调，就能考虑取消沉降后浇带。对于施工来说，取消沉降后浇带将给施工带来很大的便利。本书第三章禁忌7介绍了一些设计方法。2）沉降后浇带不一定是解决差异沉降的最佳方法如设计不合理或错误造成主楼沉降量大且稳定时间很长，则后浇带也不一定解决问题，有可能造成后浇带钢筋的受拉屈服。也可能后浇带不能按期浇筑，影响建筑物的正常交付使用。3）后浇带的浇筑条件是主楼沉降基本稳定或后期沉降很小沉降后浇带浇筑时，一般需沉降稳定，或经计算后期沉降不足以造成基础底板或上部结构的开裂。一些设计人员常常在图纸上写明结构完工或建筑物竣工后浇筑沉降后浇带，这是典型的没有正确理解后浇带设置目的和作用的，是可能出现工程问题。2坡地岸边桩基设计原则《建筑桩基技术规范》JGJ94-2008在3.4.5规定如下：‘3.4.5坡地、岸边桩基的设计原则应符合下列规定：1对建于坡地岸边的桩基，不得将桩支承于边坡潜在的滑动体上。桩端进入潜在滑裂面以下稳定岩土层内的深度，应能保证桩基的稳定；2建筑桩基与边坡应保持一定的水平距离；建筑场地内的边坡必须是安全稳定的边坡，当有崩塌、滑坡等不良地质现象存在时，应按现行国家标准《建筑边坡工程技术规范》的规定进行整治，确保其稳定；3新建坡地、岸边桩基工程应与建筑边坡工程统一规划，同步设计，合理确定施工顺序；4不宜采用挤土桩；’。规范的以上规定，目的就是要避免建筑在坡地、岸边的桩基，由于滑坡或崩塌而破坏，进而造成整个建筑物的破坏。规范从桩进入稳定岩层的深度、建筑物距坡边保持一定距离、坡应是稳定的、施工顺序、成桩工艺等方面规定，实现坡稳定的目的。在实际工程中，影响边坡稳定的因素很多，对于规范没有规定的，而会影响边坡稳定的因素，如地震、洪水、泥石流等，我们在具体设计中，也应给予考虑，以实现规范的目的。对规范条文的阅读，我们会发现其规定都是有目的。如桩基规范3.4.4条3条规定‘当基岩面起伏很大且埋深较大时，宜采用摩擦型灌注桩。’，此条的目的，是避出现差异沉降。3框筒结构基础筏板的规定《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011在8.4.1条有关高层建筑筏形基础规定如下：‘8.4.1筏形基础分为梁板式和平板式两种类型，其选型应根据地基土质、上部结构体系、柱距、荷载大小、使用要求以及施工条件等因素确定。框架-核心筒结构和筒中筒结构宜采用平板式筏形基础。’地基规范对于框架-核心筒结构和筒中筒结构，规定宜采用平板式筏形基础。主要考虑框3架-核心筒结构和筒中筒结构一般层数高、荷载大、荷载分布不均，基础筏板容易出现整体挠曲。而平板式筏形基础相对于梁筏、承台基础，抵抗整体挠曲的能力强，且由于截面均匀，不会出现应力分布不均的情况，避免基础刚度变化处，如梁板交界、承台和板交界处，出现裂缝。规范规定的目的是增强整体性，避免由于整体挠曲和基础刚度变化出现局部开裂情况。4桩的分类的规定《建筑桩基技术规范》JGJ94-2008中3.3.1条，对于基桩的分类如下：‘1按承载性状分类1）摩擦型桩：摩擦桩：在承载力能力极限状态下，桩顶竖向荷载由桩侧阻力承受，桩端阻力小到可忽略不计；端承摩擦桩：在承载力能力极限状态下，桩顶竖向荷载主要由桩侧阻力承受。2）端承型桩：端承桩：在承载能力极限状态下，桩顶竖向荷载由桩端阻力承受，桩侧阻力小到可忽略不计；摩擦端承桩：在承载能力极限状态下，桩顶竖向荷载主要由桩端阻力承受。’桩基规范按承载力性状分类的目的，是在规范后面桩的构造配筋、桩基竖向承载力计算中复合桩基的应用条件、桩负摩阻力计算的有关规定，根据承载力性状分类不同而不同。5灌注桩钢筋笼加劲箍的规定《建筑桩基技术规范》JGJ94-2008中4.1.1条中4小条规定：‘当钢筋笼子长度超过4m时，应每隔2m设一道直径不小于12mm的焊接加劲箍筋，’。对于规范的规定，应首先理解规范规定设加劲箍的目的。在工程中，加劲箍的作用主要有两点：1）钢筋笼加工时，起到固定主筋的作用，对提高钢筋笼子的质量和加工速度有很大作用；2）对钢筋笼子的抗弯刚度有很大影响，间距越小，抗弯刚度越大。加劲箍的作用类似于连续梁的支座，在相同截面情况下，支座间距越小，梁的抗弯刚度越大。当钢筋笼较长、纵向钢筋配置较低时，钢筋笼在起吊过程中，由于钢筋笼抗弯刚度低，常出现挠曲。挠曲严重时，影响钢筋笼的垂直度，造成向孔内置入困难，影响桩的质量。注：注浆笼子不到底处理方法禁忌2.3不注重理解具体规定所含的基本概念规范条文的具体应用时应理解条文所包含的基本概念，这样在规范条文没有作具体规定时，可根据基本概念进行判断，以下举例说明。1大直径桩的尺寸效应注：为什么讲这个？如《建筑桩基技术规范》JGJ94-2008中5.3.6条对大直径桩承载力计算时，规定应考虑尺寸效应，即对于大直径桩（桩径不小于800mm）和中小直径桩相比，其最大的区别是极限侧阻力标准值、极限端阻力标准值随桩径的增大而降低。但规范表5.3.6-1没有给出桩端为岩石时，桩的端阻力是否折减，相关条文也没有说明。很多设计人员对此不知如何处理。如能理解基本概念，则能帮助解决这样的问题。桩侧摩阻力和端阻力折减的基本概念是，桩成孔使桩侧和桩端土受力状态发生改变，造成孔壁土出现松弛变形，导致侧阻力有所降低，成孔卸载造成孔底土的回弹，类似于深基坑的回弹，造成端阻力的降低。这些不利影响都和桩径有关，桩径越大，不利影响越大。如了解此基本原理，技术人员就能很好的理解规范的具体规定，及规范没做规定的情况下如何处理工程实际问题。以下就基本概念的应用做一些解释：1）承载力折减系数随桩径增大而增大从概念上讲，桩径越大，桩侧土和桩端土的松弛效应越大，承载力折减的越多。现行桩基规范5.3.6-2规定，对于黏性土和粉土桩侧摩阻力、端阻力的折减系数为（0.8/d）1/5和（0.8/D）41/4，从上式可看出，随桩径d和桩端直径D的增大，承载力折减的越多。规范的规定反映了以上基本概念。2）土颗粒越大，折减系数越大从概念分析，土颗粒越大，松弛效应越明显，因此对于黏性土和粉土桩侧摩阻力、端阻力的折减系数，应小于砂土和碎石土。桩基规范规定黏性土和粉土侧阻力和端阻力的折减系数分别为（0.8/d）1/5和（0.8/D）1/4，砂土和碎石土，桩侧摩阻力、端阻力的折减系数为（0.8/d）1/3，规范的规定反映了上述概念。3）当桩端为基岩时承载力计算不需折减一般岩石强度很高，桩成孔过程中不会出现回弹而影响承载力，因此不需要折减。注：地基设计规范表5.2.4注的规定。2天然地基承载力的深度修正《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011有关承载力计算部分，5.2.4条规定：‘5.2.4当基础宽度大于3m或埋置深度大于0.5m时，从载荷试验或其他原位测试、经验值等方法确定的地基承载力特征值，尚应按下式修正：(3)(0.5)aakbdmffbd’式中第一项akf为地基承载力特征值，第二项(3)bb为宽度修正部分，第三项(0.5)dmd为深度修正部分。注：地基规范5.2.5不修正这里应首先理解深宽度修正的基本概念，地基承载力特征值akf的深、宽修正概念，是根据弹性半无限体地基承载力理论得出的。从图2.3.1可看出，地基达到极限承载力产生的滑动面和土的黏聚力、基础两侧边载、滑动土体的重量有关。滑动土体的重量和基础宽度与地基土的重度有关,基础宽度增加，滑动面增大,地基承载力设计取值可以提高；基础埋深增加，基础两侧边载增加,地基承载力设计取值增加。这就是承载力进行深宽修正的基本原理。计算公式反映了基本原理，如深度修正部分(0.5)dmd，式中m为基底下土的加权平均重度，d为基础的埋深。对于目前应用很多的主裙楼连体建筑的深度修正问题，规范条文没有直接规定。在条文说明中解释如下：‘目前建筑工程大量存在着主裙楼一体的结构，对于主体结构地基承载力的深度修正，宜将基础底面以上范围内的荷载，按基础两侧的超载考虑，当超载宽度大于基础宽度两倍时，可将超载折算成土层厚度作为基础埋深，基础两侧超载不等时，取小值。’这里采用荷载折算成土的深度进行深度修正，从基本概念上讲是正确的。但规范没有明确说是什么荷载组合。从基本概念上讲，