地基基础设计等级:一个不该提出 更不该固守的概念

2015-10-26 08:39  来源:中国岩土网  阅读:3338
此文根据《工程建设标准化》2006年2期“关于地基基础设计等级及相关问题的讨论”和《建筑结构学报》2014年7期“地基基础设计等级若干问题探讨”二文综合而成

地基基础设计等级:一个不该提出 更不该固守的概念

方玉树

(后勤工程学院,重庆  400041)

(此文根据《工程建设标准化》2006年2期“关于地基基础设计等级及相关问题的讨论”和《建筑结构学报》2014年7期“地基基础设计等级若干问题探讨”二文综合而成)

摘要  近十余年来,划分地基基础设计等级成了我国建筑地基基础工程中一个基本的要求。按相关规范,不仅建筑物地基基础设计需要划分地基基础设计等级,而且建筑基坑工程、建筑边坡工程和影响建筑物安全的滑坡治理工程设计甚至工程勘察、工程检验和工程监测也需要划分地基基础设计等级。研究表明,在全国范围通用的两部国家标准在地基基础设计等级划分和应用方面存在着下列问题:(1)“地基基础设计等级”用词与用途不吻合;(2)地基基础设计等级内涵与划分依据模糊不清;(3)建筑物地基基础设计等级应用条款普遍不合理;(4)建筑物和边坡工程地基基础设计等级划分无意义。建议:(1)用工程重要性等级取代地基基础设计等级:(2)对实际应用地基基础设计等级的条款根据工程重要性等级及其它情况的不同重新进行表述,对形式上用到地基基础设计等级而实际上未用到的条款改用不涉及地基基础设计等级的表述。这些建议能弥补采用地基基础设计等级概念存在的不足。

0  引言

地基基础设计等级概念是《地基规范》02版的创造,在《地基规范》11版中继续使用。近十三年来,涉及建筑地基基础工程的其它国家标准以及行业标准和地方标准也采用地基基础设计等级的概念,对不同地基基础设计等级提出不同的要求。地基基础设计等级划分成为我国建筑地基基础工程中一个基本要求,没有地基基础设计等级,相关条款(包括强制性条文)便无法执行。修订后的地基基础设计等级划分如表1所示。

表1                      地基基础设计等级划分

表1                      地基基础设计等级划分

其实,地基基础设计等级是一个不该提出更不该固守的概念。本文指出地基基础设计等级在用词、内涵、划分依据、应用条款和划分意义等方面存在的问题,并提出建议。

为便于分析,将表1所列各情形视为独立;为节省篇幅,将地基基础设计等级为甲级、乙级和丙级的建筑物分别简称为甲级、乙级和丙级建筑物,并在不改变原意前提下采用转述方式介绍标准相关规定。

1  存在的问题

1.1  “地基基础设计等级”用词与用途不吻合

“地基基础设计等级”这一用词与其实际用途严重不吻合。首先,建筑物基础内部设计均未涉及地基基础设计等级(见《地基规范》11版第7.2节和第3.0.5条第4款、第5款);其次,不属于建筑物基础设计的基坑工程设计需要划分并应用地基基础设计等级(见表1和《地基规范》11版第9章);第三,不属于建筑物基础设计的滑坡治理设计需要应用建筑物地基基础设计等级(见《地基规范》11版第6.4.3条第5款);第四,不属于建筑物基础设计的边坡工程设计需要划分地基基础设计等级(见表1);第五,不属于工程设计的工程勘察、工程检验和工程监测需要应用地基基础设计等级(见《地基规范》11版第3.0.4条、第10.3.16条、第10.3.5条和第10.3.8条;《勘察规范》09版第4.1.20条、第4.9.6条和第9.4.1条;《验收规范》02版第5.1.5条和第5.1.6条)。

1.2  地基基础设计等级内涵和划分依据模糊不清

按表1所列具体情形和《地基规范》11版具体章节、条款,建筑物地基基础设计与基坑工程设计分开考虑,地基基础设计等级分为建筑物地基基础设计等级和基坑工程地基基础设计等级;按《地基规范》11版第3.0.1条“条文说明”中对大面积的多层地下建筑物和对原有工程有较大影响的新建建筑物列为甲级建筑物的解释(前者存在深基坑开挖的降水、支护和对邻近建筑物可能造成严重不良影响等问题;后者包括对新建建筑物旁边的原有工程有较大影响),建筑物地基基础设计包括了基坑工程设计,建筑物地基基础设计等级的划分已考虑基坑工程对地基基础设计的复杂性和技术难度的影响,不需要在建筑物地基基础设计等级之外单独划分基坑工程地基基础设计等级。

按表1所列具体情形,建筑物包含边坡工程,建筑物地基基础设计等级包含了边坡工程地基基础设计等级;按《地基规范》11版具体章节、条款,建筑物地基基础设计和边坡工程设计分开考虑,建筑物地基基础设计等级不包含边坡工程地基基础设计等级。

按《地基规范》11版第3.0.1条的文字叙述和表1栏目名称,地基基础设计等级的划分依据是建筑和地基情况;按该条“条文说明”和表1所列具体情形(含有场地情况、拟建物对原有工程的影响、周边环境这三个不属于建筑和地基情况的因素),划分依据是地基基础设计的复杂性和技术难度。

1.3  建筑物地基基础设计等级应用条款普遍不合理

1.3.1  (土质)地基变形计算的范围

《地基规范》第3.0.2条(强制性条文)规定:“设计等级为甲、乙级的建筑物均应按地基变形设计”;“表3.0.2(此处从略)所列范围内设计等级为丙级的建筑物可不作变形验算,有下列情况之一时,仍应作变形验算:1)地基承载力特征值小于130KPa且体型复杂的建筑;2)在基础上及其附近有地面堆载或相邻基础荷载差异较大,可能引起地基产生过大的不均匀沉降时;3)软弱地基上的建筑物存在偏心荷载时;4)相邻建筑距离过近,可能发生倾斜时;5)地基内有厚度较大或厚薄不均的填土,其自重固结未完成时。”

上述关于地基变形计算范围的规定存在着与桩基沉降验算范围的规定矛盾、设定的情况不存在和范围的划分不合理的问题。

1.与桩基沉降验算范围的规定矛盾

桩基沉降验算也属于地基变形验算,根据《地基规范》第8.5.14条的规定,部分设计等级为甲、乙级的建筑物桩基和所有设计等级为丙级的建筑物桩基可不进行沉降验算,因此第3.0.2条与第8.5.10条有矛盾。为避免矛盾,第3.0.2条应注明不包括桩基。

2.设定的情况不存在(无执行对象)

上述关于需作变形验算的设计等级为丙级的建筑物情况与89国标中需作变形验算的安全等级为二级的建筑物情况基本一致,仅略有变化,这些情况在按89国标划分安全等级为二级的建筑物中是存在的,但在设计等级为丙级的建筑物中除第四种情况外却不存在(如果这些情况是存在的,则本条规定与第3.0.4条第2款不要求丙级建筑物勘察提供变形参数的规定矛盾,因为未提供变形参数便不能进行变形验算)。

第一种情况具有“体型复杂”的条件,荷载分布不可能均匀,因而不会在设计等级为丙级的建筑物中出现。

第二种情况无论是“在基础上及其附近有地面堆载”,还是“相邻基础荷载差异较大”,由于都“可能引起地基产生过大的不均匀沉降”,荷载分布不可能均匀,因而也不会在设计等级为丙级的建筑物中出现。

第三种情况因“软弱地基”不属于岩土均匀良好的地基而不能列入简单地基的范畴(根据《地基规范》第3.0.1条条文说明,简单地基是岩土均匀良好的地基),因此,第三种情况也不会在设计等级为丙级的建筑物中出现。

第五种情况的地基因有“自重固结未完成”、“厚度较大或厚薄不均”的填土的地基不属于岩土均匀良好地基而不能划入简单地基的行列,因此第五种情况仍不会在设计等级为丙级的建筑物中出现。

3.范围的划分不合理

是否进行地基变形验算应根据地基变形是否有可能超过允许值来决定,地基变形有可能超过允许值时应进行地基变形验算,地基变形不可能超过允许值时可不进行验算。地基变形是否有可能超过允许值取决于地基变形的可能情况(是否可能有较大的变形或不均匀变形)和控制地基变形的严格程度,而地基变形的可能情况则取决于荷载情况(大小和分布)和地基情况(软硬程度和均匀程度)。因此,地基变形计算的范围应根据荷载情况,地基情况和控制地基变形的严格程度来划分。按照上述原则,比照可以不作地基变形验算的设计等级为丙级的建筑物,设计等级为甲、乙级的建筑物的下列部分通常是可以不作地基变形验算的:

1)简单地基上的“地下建筑物”。因为其荷载小,地基变形值小,可能存在的抗浮和不设专门基坑支护结构时的基坑稳定问题都属于稳定性问题。解决这些问题要么与地基变形计算无关,要么是地基变形计算工作的前提。

2)“场地条件复杂和中等复杂的一般建筑物”的一部分即可能受附近滑坡、危岩崩塌或泥石流影响但位于简单地基上且荷载小而均布的一般建筑物。因为对附近滑坡、危岩崩塌或泥石流的处治与地基变形计算工作无关。

3)“对原有工程影响较大的新建建筑物”中地基条件简单且荷载小而均布的那部分。因为为保证原有工程的稳定性和控制原有工程的附加变形所采取的措施不会导致新建建筑物本身地基变形增大。

4)“坡上建筑物”中地基条件简单且荷载小而均布的那部分。在工程界,建筑物建造在边坡上时,地基变形计算方法和地基变形允许值并未改变,侧向临空面对地基变形的影响需要控制时,是通过保持边坡稳定、控制边坡侧向位移、必要时按变形控制原则设计的边坡支护结构实现这种控制的。

1.3.2  桩基沉降验算的范围

《地基规范》第8.5.13条(强制性条文)规定:“对以下建筑物的桩基应进行沉降验算:1)设计等级为甲级的建筑物桩基;2)体型复杂、荷载不均匀或桩端以下存在软弱土层的设计等级为乙级的建筑物桩基;3)摩擦型桩基。”

《地基规范》第8.5.14条规定:“嵌岩桩、设计等级为丙级的建筑物桩基、对沉降无特殊要求的条形基础下不超过两排桩的桩基、吊车工作级别A5及A5以下的单层工业厂房且桩端下为密实土层的桩基,可不进行沉降验算。当有可靠地区经验时,对地质条件不复杂、荷载均匀、对沉降无特殊要求的端承型桩基也可不进行沉降验算。”

上述关于桩基沉降验算范围的规定存在矛盾和不合理的问题。

1.范围的划分有矛盾

上述强制性条文和非强制性条文的规定是有矛盾的,表现在以下方面:

1)当设计等级为甲级的建筑物桩基和体型复杂、荷载不均匀的设计等级为乙级的建筑物桩基为嵌岩桩,设计等级为甲级的建筑物桩基和体型复杂、荷载不均匀或桩端以下存在较弱土层的设计等级为乙级的建筑物桩基为对沉降无特殊要求的条形基础以下不超过两排桩的桩基,设计等级为甲级的建筑物桩基为地质条件不复杂、荷载均匀、对沉降无特殊要求的端承型桩基时,按强制性条文应进行沉降验算,按非强制性条文如有可靠地区经验可不进行沉降验算。

2)当摩擦型桩基属于设计等级为丙级的建筑物桩基时,按强制性条文应进行沉降验算,按非强制性条文可不进行沉降验算。

为避免矛盾,强制性条文应注明不包括上述情形。

2.范围的划分不合理

强制性条文不包括上述情形时仍存在沉降验算范围不合理的问题。同地基变形验算范围一样,桩基沉降验算范围也应根据荷载情况、地基情况和控制地基变形的严格程度来划分。按照这一原则,比照可以不作桩基沉降验算的建筑物,设计等级为甲级的建筑物的下列部分即使没有可靠地区经验,通常也是可以不作桩基沉降验算的:1)简单地基上的“大面积的多层地下建筑物”;2)“场地条件复杂的一般建筑物”的一部分即可能受附近滑坡、危岩崩塌、泥石流影响但位于简单地基上且荷载小的一般建筑物;3)“对原有工程影响较大的新建建筑物”中地基条件简单且荷载小的那部分。

1.3.3  应计算岩石地基变形的建筑物范围

《地基规范》11版第6.5.1条第2款规定:对甲、乙级建筑物,当同一建筑物的地基中不同岩体变形模量差异不小于2倍时,应进行地基变形验算。

是否计算岩石地基变形应根据可能的地基变形差异来决定。对同一个变形模量差异达2倍及2倍以上的岩石地基,地基变形的差异取决于荷载大小及分布。荷载越大,分布越不均匀,地基变形的差异越大。因此,计算岩石地基变形的建筑物范围应根据荷载情况来划分。按照这个原则,对比不要求计算岩石地基变形的丙级建筑物,下列甲、乙级建筑物在荷载小且均布时也可不计算岩石地基变形:1)地下建筑物,因建筑物置于地下,没有增大地基变形的差异;2)场地条件因可能受附近滑坡、危岩崩塌或泥石流影响而复杂的一般建筑物,因对附近滑坡、危岩崩塌或泥石流的处治,不会导致建筑物自身地基变形差异的增大;3)对原有工程影响较大的新建建筑物,因为保证原有工程稳定性和控制原有工程附加变形所采取的措施,不会导致新建建筑物本身地基变形差异的增大;4)坡上建筑物,因为边坡侧向临空面对地基变形的影响需要控制时,是通过保持边坡稳定、控制边坡侧向位移(必要时按变形控制原则设计)的边坡支护结构进行控制的。

此外,两种或多种岩体变形模量差异达2倍及2倍以上的地基是否还属于简单地基,也是一个问题。如若不是简单地基,则建造在这种地基上的七层及七层以下民用建筑及一般工业建筑物不应是丙级建筑物。这样,本条规定亦可表述为:除次要的轻型建筑物外,同一建筑物的地基中不同岩体变形模量差异不小于2倍时,应进行地基变形验算。这与地基基础设计等级无关。

1.3.4  宜避开岩溶强发育地段的建筑物范围

在《地基规范》11版第6.6.3条中规定:甲、乙级建筑物主体宜避开岩溶强发育地段。

根据表1,除次要的轻型建筑物外,丙级建筑物场地和地基条件都简单。岩溶强发育地段不满足场地和地基条件简单的要求,故建造在岩溶强发育地段的建筑物均不是丙级建筑物。因此,本条规定可理解为:除次要的轻型建筑物外,建筑物主体宜避开岩溶强发育地段。也就是说,地基基础设计等级实际上并没有在上述规定中起作用。

1.3.5  可不考虑岩溶对地基稳定性影响的建筑物范围

《地基规范》11版第6.6.6条规定:荷载较小的丙级建筑物,当符合下列条件之一时,可不考虑岩溶对地基稳定性的影响:1)基底下土层厚度大于3倍独立基础宽或6倍条形基础宽;2)洞隙或岩溶漏斗被沉积物填满,其承载力特征值大于150kPa且无被水冲蚀可能性。

根据表1,除次要的轻型建筑物外,丙级建筑物地基条件简单。上述规定所列三个条件须全部满足,否则不是简单地基。因此,上述规定可理解为:除次要的轻型建筑物外,荷载较小的丙级建筑物可不考虑岩溶对地基稳定性的影响。次要的轻型建筑物,当符合前述条件之一时,也可不考虑岩溶对地基稳定性的影响。

对相同的场地和地基条件以及基础条件,是否考虑岩溶对地基稳定性的影响取决于基础传递的荷载。根据表1,场地和地基条件简单、荷载分布均匀的七层及七层以下民用建筑及一般工业建筑物为丙级建筑物。若在荷载较小时这些建筑物可不考虑岩溶对地基稳定性的影响,则下列甲、乙级建筑物在场地和地基条件简单、荷载较小且均布时,也可不考虑岩溶对地基稳定性的影响:1)地下建筑物,因为建筑物建造于地下时,并未降低岩溶地基稳定性;2)场地条件因可能受附近滑坡、危岩崩塌或泥石流影响而复杂的一般建筑物,因为对附近滑坡、危岩崩塌或泥石流的处治未降低建筑物自身岩溶地基稳定性;3)对原有工程影响较大的新建建筑物,因为保证原有工程的稳定性和控制原有工程的附加变形所采取的措施,不会导致新建建筑物本身岩溶地基稳定性的降低。

1.3.6  勘察应提供的试验资料

关于勘察应提供的用于地基评价的试验资料,《地基规范》第3.0.4条第2款规定:“设计等级为甲级的建筑物应提供载荷试验指标、抗剪强度指标、变形参数指标和触探资料;设计等级为乙级的建筑物应提供抗剪强度指标变形参数指标和触探资料;设计等级为丙级的建筑物应提供触探及必要的钻探和土工试验资料”。

上述条款在载荷试验范围、抗剪强度试验范围、压缩试验范围和提供必要的钻探与土工试验资料的范围等方面的规定均欠妥当。

1.载荷试验的范围

载荷试验的主要目的是确定地基承载力。载荷试验的范围应根据建筑物破坏后果严重性和用其它方法代替载荷试验方法的可靠程度(与某类土载荷试验方法和其它方法对比结果的有无、多寡和相关程度有关)来决定。据此,比照不要求进行载荷试验的乙、丙级建筑物,设计等级为甲级的下列建筑物在用其它方法代替载荷试验方法较可靠时通常是可以不作载荷试验的:1)“体型复杂、层数相差超过10层的高低层连成一体的建筑物”;2)“大面积的多层地下建筑物”;3)“对地基变形有特殊要求的建筑物”;4)“对原有工程影响较大的新建建筑物”;5)“场地条件复杂的一般建筑物”。这些建筑物并没有因为各有特殊情况而导致破坏后果严重,原因是,地基变形计算不代替也不影响地基承载力确定,稳定问题要么与地基承载力确定方法无关,要么是地基承载力确定工作的前提;为保证原有工程的稳定性和控制原有工程的附加变形所采取的措施不会增加新建建筑物破坏后果严重性(新建建筑物对原有工程的影响系因地形、应力及其它环境因素改变造成)。

2.抗剪强度试验的范围

抗剪强度指标用于评价斜坡或地基稳定性及用理论公式计算地基承载力。不需要评价斜坡和地基稳定性及对地基承载力要求低的建筑物可不作抗剪强度试验。据此,比照不要求作抗剪强度试验的丙级建筑物,设计等级为甲、乙级的下列建筑物通常是可以不作抗剪强度试验的:1)有专门的基坑支护结构的“地下建筑物”;2)“对地基变形有特殊要求的建筑物”中荷载小的那部分;3)“对原有工程影响较大的新建建筑物”中荷载小的那部分。

3.压缩试验的范围

压缩试验用于确定地基土变形参数,变形参数用于评价地基土压缩性和计算地基变形。因软弱地基不属于简单地基,故软弱地基上的建筑物不属于丙级建筑物。根据《地基规范》第7.1.1条的规定,软弱地基是主要由高压缩性土层构成的地基,但某些压缩性较高的土是否为高压缩性土,不通过压缩试验而单凭观察并不能作出判断。只有在通过压缩试验判断这些土不属于高压缩性土时,由这些土构成的地基才不可能是软弱地基,在由这些土构成的地基上的建筑物才可能是丙级建筑物。这样,当判定由这些土构成的地基上的建筑物为丙级建筑物时,压缩试验已经做过了。因此,仅要求甲、乙级建筑物作压缩试验是不妥当的。

4.提供必要的钻探和土工试验资料的范围

试样仅是取样孔钻探成果的一部分,取样孔仅是钻孔中的一部分,抗剪强度试验资料和压缩试验资料也仅是土工试验资料的一部分。提供了抗剪强度指标和变形参数并不意味着提供了全部的必要的钻探和土工试验资料。因此,仅要求丙级建筑物提供必要的钻探和土工试验资料是不妥当的。

此外,上述规定与《勘察规范》09版不一致。《勘察规范》09版第14.1.5条根据岩土工程勘察等级对勘察应提供的试验资料提出不同要求。为避免矛盾,《地基规范》作为设计规范应取消关于勘察应提供的试验资料的规定。

1.3.7  滑坡推力安全系数

《地基规范》11版第6.4.3条第5款中规定:滑坡推力安全系数,对甲级建筑物宜取1.30,对乙级建筑物宜取1.20,对丙级建筑物宜取1.10。此规定存在的问题是:

1)滑坡推力安全系数宜取1.30的建筑物范围划分不合理。从可能受滑坡影响的建筑物方面来说,决定滑坡推力安全系数取值的应是受滑坡影响的建筑物破坏或不能正常使用后果的严重性。事实上,除《地基规范》11版外,几乎所有的相关规范在确定滑坡稳定安全系数时,都是以保护对象破坏或不能正常使用后果的严重性为主要依据的。对比滑坡推力安全系数宜取较低值的建筑物,下列甲级建筑物可能受滑坡影响时,滑坡推力安全系数宜取较低值:1)大面积的多层地下建筑物;2)对地基变形有特殊要求的建筑物;3)对原有工程影响较大的新建建筑物;4)场地和地基条件复杂的一般建筑物;5)复杂地质条件下的坡上建筑物;6)体型复杂、层数相差超过10层的高低层连成一体的建筑物。这些建筑物破坏或不能正常使用后果的严重性不会超过乙级。

2)滑坡推力安全系数宜取1.10的规定无执行对象。受滑坡影响的七层及七层以下民用建筑及一般工业建筑物,因其场地条件不简单而不是丙级建筑物。因此,对七层及七层以下民用建筑及一般工业建筑物而言,滑坡推力安全系数宜取1.10的规定无执行对象。

3)滑坡推力安全系数宜取1.20的建筑物范围划分不合理。滑坡推力安全系数宜取1.10的规定无执行对象这种现象造成滑坡推力安全系数只按两个层次取值。这说明乙级建筑物中应有一部分属于滑坡推力安全系数宜取1.10的建筑物范围。因此,对乙级建筑物滑坡推力安全系数宜取1.20的规定是不合理的。

顺便指出,滑坡推力安全系数的提法是不准确的,应改为滑坡稳定安全系数。

1.3.8  单桩竖向承载力确定方法

《地基规范》11版第8.5.6条同《地基规范》02版一样规定:单桩竖向承载力应通过单桩竖向静载荷试验确定,但丙级建筑物、桩端持力层为密实砂卵石或其它承载力类似的土层的大直径端承型桩、嵌入完整及较完整的硬质岩中的嵌岩桩可通过其它方法确定。

《勘察规范》09版第4.9.6条规定,确定单桩竖向承载力时,对甲级建筑物和缺乏经验的地区,应建议做静荷载试验。

上述规定存在的问题是:

1)《地基规范》11版和《勘察规范》09版的规定之间有矛盾,为避免矛盾,应只在一部规范中给出规定。

2)两部规范的规定自身均不合理。

《地基规范》11版的规定自身不合理:单桩竖向静载荷试验的范围应根据建筑物破坏结果严重性与用其它方法代替单桩竖向静载荷试验的可靠程度(与桩的类型有关)划分。按照这一原则,比照不要求作单桩竖向静载荷试验的那些建筑物,设计等级为甲、乙级的建筑物的下列部分通常是可以不作单桩竖向静载荷试验的(不包括《地基规范》已经说明可用其它方法代替的那些甲、乙级建筑物):1)简单地基上的“地下建筑物”;2)“场地条件复杂和中等复杂的一般建筑物”的一部分即可能受附近滑坡、危岩崩塌、泥石流影响但地基条件简单且荷载小的一般建筑物;3)“对原有工程影响较大的新建建筑物”中地基条件简单且荷载小的那部分;4)“坡上建筑物”中地基条件简单且荷载小的那部分;5)“对地基变形有特殊要求的建筑物”中地基条件简单且荷载小的那部分。这些建筑物破坏后果严重性和用其它方法代替单桩竖向静载荷试验的可靠程度均与丙级建筑物相当。

《勘察规范》09版的规定自身不合理:单桩竖向静载荷试验范围,应根据建筑物破坏或不能正常使用后果严重性与用其它方法代替单桩竖向静载荷试验的可靠程度(与桩的类型有关)划分。对比有地区经验时《勘察规范》09版不要求建议作静载荷试验的乙、丙级建筑物,下列甲级建筑物在地基条件简单、荷载小并有地区经验时也可不建议作静载荷试验:1)大面积的多层地下建筑;2)场地条件因可能受附近滑坡、危岩崩塌、泥石流影响而复杂的一般建筑物;3)对原有工程影响较大的新建建筑物;4)对地基变形有特殊要求的建筑物。这些建筑物破坏或不能正常使用后果严重性和用其它方法代替静载荷试验的可靠程度均与乙级、丙级建筑物相当。

1.3.9  岩石锚杆基础锚杆抗拔承载力确定方法

关于岩石锚杆基础中锚杆抗拔承载力确定方法,《地基规范》第8.6.3条规定:“对设计等级为甲级的建筑物,单根锚杆抗拔承载力特征值应通过现场试验确定”,对其它建筑物可根据岩石与砂浆粘结强度按公式(此处从略)计算。

这样的规定也欠合理,锚杆抗拔试验的范围应根据建筑物破坏后果严重性划分。据此,比照可以不作锚杆抗拔试验的乙级及丙级建筑物,设计等级为甲级的建筑物的下列部分在设计岩石锚杆基础时通常是可以不作锚杆抗拔试验的:1)“对地基变形有特殊要求的建筑物”;2)“复杂地质条件下的坡上建筑物”;3)“对原有工程影响较大的新建建筑物”;4)“体型复杂、层数相差超过10层的高低层连成一体的建筑物”;5)“场地条件复杂的一般建筑物”。这些建筑物破坏后果严重性与乙、丙级建筑物相当。

1.3.9  工程桩检验的方法和数量

《地基规范》第10.2.16条规定,工程桩“竖向承载力检验的方法和数量可根据地基基础设计等级和现场条件结合当地可靠的经验和技术确定”(根据该规范用词说明,此处“可”取“宜”之义)。该条文除提出这一原则要求外,还对复杂地质条件下的工程桩和大直径嵌岩桩的竖向承载力检验作出了具体规定,但没有对如何根据设计等级确定竖向承载力检验的方法和数量作出具体规定。

国标《建筑地基基础工程施工质量验收规范》(GB50202-2002),对上述问题有所补充和延伸,不仅规定了如何根据设计等级确定工程桩承载力检验的方法和数量,而且规定了如何根据设计等级确定工程桩桩身质量检验的数量。关于工程桩承载力检验,该规范第5.1.5条规定:“对于地基基础设计等级为甲级或地质条件复杂、成桩质量可靠性低的灌注桩,应采用静载荷试验的方法进行检验,检验数量不应少于总数的1%且不应少于3根,当总桩数少于50根时不应少于2根。”关于桩身质量检验,该规范第5.1.6条规定:“对设计等级为甲级或地质条件复杂、成桩质量可靠性低的灌注桩,抽检数量不应少于总数的30%且不应少于20根;其它桩基工程的抽检数量不应少于总数的20%且不应少于10根;对混凝土预制桩及地下水位以上且终孔后经过核验的灌注桩,检验数量不应少于总桩数的10%且不得少于10根。每个桩子承台下不得少于1根。”

上述将工程桩检验的方法和数量与设计等级联系起来的规定是不合理的,工程桩检验的方法和数量应根据建筑物破坏后果严重性、地质条件复杂性和成桩质量可靠性来确定。按照这一原则,比照工程桩竖向承载力检验不要求采用静载荷试验方法、桩身质量检验数量要求较低的建筑物,设计等级为甲级的建筑物的下列部分,当地质条件不复杂、成桩质量可靠性不低时,其工程灌注桩竖向承载力检验可以不采用静载荷试验方法,桩身质量检验数量可以降档取值:1)“体型复杂、层数相差超过10层的高低层连成一体的建筑物”;2)“大面积的多层地下建筑物”;3)“对地基变形有特殊要求的建筑物”;4)“对原有工程影响较大的新建建筑物”;5)“场地条件复杂的一般建筑物”(场地条件系因建筑物可能受附近滑坡、危岩崩塌、泥石流影响而复杂)。这些建筑物破坏后果严重性与乙、丙级建筑物相当。

1.3.10  进行沉降观测的建筑物范围

同《地基规范》02版一样,《地基规范》11版第10.3.8条(强制性条文)规定:甲级建筑物和软弱地基上乙级建筑物,应在施工期间及使用期间进行沉降观测。

这种规定是不够合理的,建筑物沉降观测的范围应根据由荷载情况、地基情况和控制地基变形的严格程度决定的地基变形计算(或桩基沉降验算)范围、与同类条件建筑物地基变形计算经验丰富程度相联系的地基变形计算的可靠程度以及是否有特殊需要来划分。

按照这一原则,比照不要求作沉降观测的那些建筑物,设计等级为甲级的建筑物的下列部分在无特殊需要时通常是可以不作沉降观测的:1)简单场地、简单地基上的“大面积的多层地下建筑物”;2)“场地条件复杂的一般建筑物”的一部分即可能受附近滑坡、危岩崩塌或泥石流影响但场地其它条件及地基条件简单且荷载小而均布的一般建筑物;3)“对原有工程影响较大的新建建筑物”中场地及地基条件简单荷载小而均布的那部分。这些建筑物既不要求计算地基变形也不具备改变地基变形不会超过允许值这一结论的场地条件。

根据《地基规范》11版第3.0.1条的说明,简单地基是岩土均匀良好的地基,软弱地基不属于岩土均匀良好的地基,故不是简单地基,软弱地基上的七层及七层以下民用建筑及一般工业建筑物不是丙级建筑物。因此,软弱地基上的乙级建筑物应进行沉降观测的规定等同于软弱地基上的七层及七层以下民用建筑及一般工业建筑物应进行沉降观测的规定。也就是说,当地基软弱时,地基基础设计等级实际上在“应进行沉降观测的建筑物范围”的规定中没有发挥作用。显然,软弱地基上的七层及七层以下民用建筑及一般工业建筑物应进行沉降观测的规定过严,更不应列为强制性条文。可见,这个规定不仅不合理,而且实际上与地基基础设计等级无关。

1.3.11  土试样质量等级

在《勘察规范》09版第9.4.1条中规定:用于强度和固结试验的土试样质量等级,对甲级工程应为Ⅰ级,在工程技术要求允许的情况下对乙、丙级工程可为Ⅱ级。

采用Ⅰ级土试样进行强度和固结试验是为了保证试验结果(强度指标和变形指标)的准确性,以保证地基承载能力和抗变形能力符合要求。是采用Ⅰ级试样还是采用Ⅱ级试样,应取决于建筑物破坏或不能正常使用后果严重性和对地基变形是否有特殊要求。对比在工程技术要求允许的情况下可采用Ⅱ级试样的乙、丙级建筑物,下列甲级建筑物在工程技术要求允许的情况下也可采用Ⅱ级试样:1)大面积的多层地下建筑物[6];2)复杂地质条件下的坡上建筑物;3)场地条件复杂的一般建筑物。

1.3.12  详勘阶段采取土试样和进行原位测试的勘探点数量

《勘察规范》09版第4.1.20条(强制性条文)第1款中规定:详勘阶段采取土试样和进行原位测试的勘探点数量,对甲级建筑物每栋不应少于3个。

要求每栋建筑物采取土试样和进行原位测试的勘探点不应少于3个是为了保证试验结果在一定程度上能反映一栋建筑物地基土的工程特性。何种建筑物需满足这一要求与其重要性、占地面积和地基土的变异性有关。对比无此要求的乙、丙级建筑物,下列甲级建筑物在占地面积不大且地基条件简单时也可无此要求:1)场地条件因可能受附近滑坡、危岩崩塌或泥石流影响而复杂的一般建筑物,因为建筑物重要性并未提高,而地质灾害治理工程勘察另有要求;2)因开挖或基底附加压力扩散而对附近原有地面建筑有较大影响的新建地面建筑物,因为当形成基坑时基坑工程勘察另有要求,当不形成基坑时增加新建地面建筑物本身的采取土试样和进行原位测试的勘探点数量对分析和控制新建地面建筑物对附近原有地面建筑的影响并无助益。

1.4  建筑物和边坡工程地基基础设计等级的划分无意义

1.4.1  建筑物地基基础设计等级

对建筑物而言,《地基规范》11版、《勘察规范》09版和《验收规范》02版三部规范中应用地基基础设计等级的规定分两种情况:

一种是形式上用到地基基础设计等级,实际上没有用到地基基础设计等级,宜避开岩溶强发育地段的建筑物范围的规定和进行沉降观测的软弱地基上建筑物范围的规定属于这种情况。

一种是实际上用到地基基础设计等级,但在相同情况下对同样的地基基础设计等级提出同样的要求不合理,除了宜避开岩溶强发育地段的建筑物范围的规定和软弱地基上进行沉降观测的建筑物范围的规定外,其它规定均属于这种情况。共性的问题是衡量尺度不一致,将那些要求本应较不严格的建筑物也划入要求较严格的建筑物行列。问题的症结在于:划分地基基础设计等级时,实际上以地基基础设计的复杂性和技术难度为依据;应用地基基础设计等级时,将地基基础设计等级看作工程重要性等级。

由此可见,对建筑物而言,按地基基础设计等级区别对待是不可行的,因此,划分建筑物地基基础设计等级没有意义。

1.4.2  边坡工程地基基础设计等级

在《地基规范》11版中,甲级工程包含高边坡,丙级工程不包含边坡,因此,乙级工程包含除高边坡外的所有边坡。但是,该规范中边坡工程设计的规定(见第6.7节、第6.8节和第3.0.5条)未涉及地基基础设计等级,故划分边坡工程的地基基础设计等级无意义。事实上,专为边坡工程而编制的GB50330—2002《建筑边坡工程技术规范》和GB50330—2013《建筑边坡工程技术规范》并没有进行地基基础设计等级的划分。

2  建议

根据上述情况,建议:对建筑基础工程、基坑工程和边坡工程均用工程重要性等级取代地基基础设计等级,工程重要性等级由工程破坏或不能正常使用的后果严重性(包括工程破坏或不能正常使用造成邻近工程破坏或不能正常使用的后果严重性)决定;对实际用到地基基础设计等级的条款根据工程重要性等级及其它情况的不同重新进行表述(如:对建筑物安全有影响的滑坡稳定安全系数根据建筑物重要性确定;计算土质地基变形的建筑物范围的确定采用《地基规范》89版的规定),对形式上用到但实际上未用到地基基础设计等级的条款改用不涉及地基基础设计等级的表述。提出这一建议系基于以下考虑:

1)工程重要性等级与建筑基础工程、基坑工程和边坡工程勘察设计和质量验收密切相关。表现在以下几方面:1)建筑物基础内部设计和基坑工程、边坡工程支护结构内部设计均用到工程重要性等级(见《地基规范》11版第3.0.5条第4款和第5款);2)对建筑物而言,根据本文1.3节的分析,在规范中所有实际应用地基基础设计等级的规定均应涉及(有的还应只涉及)建筑物重要性等级;3)根据《勘察规范》09版,确定工程勘察等级和建筑物初步勘察勘探孔深度要确定工程重要性等级。

2)根据JGJ120-2012《建筑基坑支护技术规程》,基坑工程可以用工程重要性等级(该标准称工程安全等级)取代地基基础设计等级。

3)用工程重要性等级取代地基基础设计等级能使“地基基础设计等级”用词与用途不吻合、地基基础设计等级内涵与划分依据模糊不清、建筑物地基基础设计等级应用条款普遍不合理、建筑物和边坡工程地基基础设计等级划分无意义等四个问题均不再存在。

4)用工程重要性等级取代地基基础设计等级能避免在建筑地基基础工程、建筑基坑工程和建筑边坡工程勘察设计和质量验收中同时确定地基基础设计等级和工程重要性等级。

3  结语

1)《地基规范》11版和《勘察规范》09版同《地基规范》02版、《勘察规范》01版、《验收规范》02版一样存在着“地基基础设计等级”用词与用途不吻合、地基基础设计等级内涵与划分依据模糊不清、建筑物地基基础设计等级应用条款普遍不合理、建筑物和边坡工程地基基础设计等级划分无意义的问题。

2)上述规范中用到建筑物地基基础设计等级的十三个方面的规定中,宜避开岩溶强发育地段的建筑物范围和应进行沉降观测的软弱地基上建筑物范围的条款,形式上用到地基基础设计等级,实际上未用到地基基础设计等级;其它条款均存在问题,共性的问题是衡量尺度不一致,将那些要求本应较不严格的建筑物也划入要求较严格的建筑物行列。造成这种局面的主要原因是:划分地基基础设计等级时,实际上以地基基础设计的复杂性和技术难度为依据;应用地基基础设计等级时,将地基基础设计等级看作工程重要性等级。

3)建议用工程重要性等级取代地基基础设计等级。

4)建议对上述规范中实际应用地基基础设计等级的条款根据工程重要性等级及其它情况的不同重新进行表述,对形式上用到地基基础设计等级而实际上未用到的条款,改用不涉及地基基础设计等级的表述。

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我有话说

全部评论(12)

  • wustone发表于 03月01日 16:40我相信因为土地永远呼吸所以有风,你的心跳即使平静也将随风鼓动永不停息;我相信因为天空永远多情所以有雨,你的眼睛即使苍老也将被雨淋湿清澈透明。
  • 欧洲标准是根据工程风险程度来划分岩土工程等级(勘察与设计采用相同等级),间接取决于工程的重要程度和地基的复杂程度。
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  • hjtung发表于 07月18日 00:32衣带渐宽终不悔,为伊消得人憔悴。
  • 个人认为勘察等级划分也没有必要,勘察是手段,是设计的触角,等级跟随主体建筑物安全性等级和经济影响性即可,也没必要化分,场地简单或者复杂会影响工程造价,但不会改变主体工程的安全等级和经济影响性,勘察单独分级完全是马后炮一一多余
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  • fangligao发表于 03月26日 21:41这家伙很懒,没有个性签名!
  • 未在这里发布的文章见我的公众微信号:冬天里的岩土
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  • 沙漠小白杨发表于 11月25日 14:58这家伙很懒,没有个性签名!
  • 知识丰富啊,赞赞赞
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  • jszjzlx发表于 11月10日 10:43这家伙很懒,没有个性签名!
  • 有理论,有经验!
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  • 659504309发表于 11月04日 08:47这家伙很懒,没有个性签名!
  • 真是独特的见解啊
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  • zmj3246805发表于 10月30日 18:51风无阻
  • 看得出来方教授对规范是相当熟悉的,实践经验也是很丰富的
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  • 大地658发表于 10月30日 06:05其实地上本没有路,走的人多了也就有了路
  • 总体感觉方教授讲的有道理。对技术工作就要刨根问底。向方教授严谨的学风致敬
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  • 龙兴关外发表于 10月28日 20:33天地人时,四维一絷。 望闻问切,综合判断。 辨证施治,随时调整。 天人合一,博约圆通。
  • 对有关问题分门别类,区别对待,突出重点。这个基本原则没有错。具体的分类不当可以修改。不能把孩子也当脏水泼出去。
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  • yuanzhulin发表于 10月28日 08:12这家伙很懒,没有个性签名!
  • 个别地方我觉得笔者是否存在理解问题?比如基础设计包含基坑设计、边坡设计的,地基基础设计等级按不利来应该是合理的,不需要单独份基础设计等级和基坑设计等级了,基坑、边坡在评价时还有个安全等级,并不冲突
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  • cbc391发表于 10月27日 11:01这家伙很懒,没有个性签名!
  • 怎样让规范改变啊??规范不变,就无法实行, 且你的观点对载荷试验的规定是不对的,载荷试验做为承载力确定的最权威手段,应该加强才对。 特别是勘察规范中应严格规定一些必要工程进行载荷试验。
fangligao发表于10月27日 11:16

载荷试验做为承载力确定的最权威手段,应该加强才对。本人同意你的看法。文章在讲载荷试验时是讲无法按地基基础设计等级区别对待,比照不要求进行载荷试验的乙、丙级建筑物,一些设计等级为甲级的建筑物在用其它方法代替载荷试验方法较可靠时通常是可以不作载荷试验的(文章有列举)。也就是说,如果前者可以不做,后者也可以不做

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  • hdumail发表于 10月26日 13:45这家伙很懒,没有个性签名!
  • 这种文章就是必须多来点,开眼界 年轻人,敢作敢为,爱拼才会赢……
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方玉树

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