建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范的地方特點及與國標(biāo)之對比分析

1、黑龍江省地方標(biāo)準(zhǔn)建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范的地方特點及與國標(biāo)之對比分析黑龍江省建設(shè)科技委地基基礎(chǔ)專家委員會內(nèi)容提要：綜合闡述黑龍江省地方標(biāo)準(zhǔn)建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范編制過程中，結(jié)合黑龍江省地方特點，在總結(jié)地方經(jīng)驗和收集地方資料基礎(chǔ)上，編制出大量適合我省實際情況的規(guī)范條文，并對部分與國標(biāo)不同的重點條文進(jìn)行對比分析，為規(guī)范的實施提供參考意見。關(guān)鍵詞：地方標(biāo)準(zhǔn) 地基基礎(chǔ) 設(shè)計規(guī)范 0 前言黑龍江省地方標(biāo)準(zhǔn)建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范由黑龍江省寒地建筑科學(xué)研究院，會同省內(nèi)8家設(shè)計、科研、教學(xué)、施工等單位共同編制，黑龍江省建設(shè)科技委地基基礎(chǔ)專家委員會的部分專家起草，經(jīng)過地基基礎(chǔ)專家委員會多次討論，征求省內(nèi)部分勘察、設(shè)計、

2、施工單位意見經(jīng)修改后完成，并與2004年12月13日通過黑龍江省質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局和黑龍江省建設(shè)廳的審查，擬于2005年3月1日開始實施。規(guī)范編制本著堅持技術(shù)先進(jìn)、安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理、方便適用的原則，綜合多項國標(biāo)主要、常用內(nèi)容，吸收省內(nèi)成熟經(jīng)驗，突出地方特點，力求方便、適用，在突出寒冷地區(qū)地方特色和提高結(jié)構(gòu)耐久性等方面很多條文嚴(yán)于國標(biāo)，技術(shù)指標(biāo)高于國標(biāo)，在地基勘察、凍土地基等方面比國標(biāo)更詳細(xì)、更具體，同時為方便使用，結(jié)合我省多年經(jīng)驗，給出了天然地基承載力特征值和樁基礎(chǔ)側(cè)阻、端阻值經(jīng)驗表格。本文針對地方規(guī)范的特點，結(jié)合國家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分析和對比，為使用者提供參考意見。1 省地基規(guī)范的主要地方特點1.1根

3、據(jù)我省地處嚴(yán)寒地區(qū)特點，為提高建筑基礎(chǔ)的耐久性，按砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范GB50003-2001要求，提高了我省基礎(chǔ)混凝土和砌體材料強(qiáng)度指標(biāo)，該部分規(guī)定嚴(yán)于國家標(biāo)準(zhǔn)建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范GB50007-2002，其對比結(jié)果見表1。 表1 混凝土及砌體材料強(qiáng)度指標(biāo)對比表混凝土及砌體材料強(qiáng)度要求國家標(biāo)準(zhǔn)（GB50007-2002）地方標(biāo)準(zhǔn)建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范素混凝土基礎(chǔ)混凝土強(qiáng)度C15C20鋼筋混凝土基礎(chǔ)混凝土強(qiáng)度C20C25磚砌體磚強(qiáng)度MU10MU10（地基土稍潮濕）MU15（地基土很潮濕）MU20（地基土含水飽和）磚砌體水泥砂漿強(qiáng)度M5M10樁基礎(chǔ)混凝土強(qiáng)度C20C25提高基礎(chǔ)混凝土和砌體材料強(qiáng)度指標(biāo)

4、，主要考慮提高基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)抗凍融耐久性問題。對于我省，磚砌基礎(chǔ)的抗凍融耐久性問題極為突出，對使用20年以上的磚砌基礎(chǔ)進(jìn)行檢查，經(jīng)常發(fā)現(xiàn)砌筑砂漿粉化、紅磚凍融剝蝕掉楞掉角現(xiàn)象，原因就是砌筑砂漿和紅磚吸水性強(qiáng)，抗凍融性能差，在多年反復(fù)凍融作用下材料出現(xiàn)凍融剝蝕，砌體強(qiáng)度降低，甚至喪失整體剛度或承載能力。1.2 在凍土地基勘察和凍土地基基礎(chǔ)設(shè)計方面，針對我省季節(jié)性凍土特點，新規(guī)定了如下內(nèi)容：規(guī)定了凍土地基勘察要求。對冬季和春季勘察提出對季節(jié)性凍土層進(jìn)行勘察和試驗，為準(zhǔn)確判斷地基土的凍土特性提供依據(jù)；在確定凍結(jié)深度、判斷地基土的凍脹性和確定基礎(chǔ)埋深方面，強(qiáng)調(diào)以地區(qū)經(jīng)驗為主，尤其在確定基礎(chǔ)底面下允許凍土層厚

5、度時，強(qiáng)調(diào)考慮地基土凍脹性的均勻性，避免不均勻凍脹發(fā)生；考慮凍土融化后的凍融軟化現(xiàn)象。對于凍脹性較強(qiáng)的地基土，經(jīng)凍融作用后，春融期融化后土的強(qiáng)度明顯低于凍結(jié)前，對于允許基底有凍土層的基礎(chǔ)，如果不考慮凍融軟化現(xiàn)象，容易造成基底土融沉量過大，導(dǎo)致融沉量和荷載作用下的沉降量之和超過基礎(chǔ)容許沉降量。 增加了切向凍脹力和水平凍脹力的計算方法。參考行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)凍土地區(qū)建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范JGJ118-98，將切向凍脹力和水平凍脹力的計算方法和設(shè)計取值列入有關(guān)條文中，對于非采暖建筑或越冬基礎(chǔ)，可根據(jù)規(guī)定計算切向凍脹力作用下的穩(wěn)定性，對于擋土結(jié)構(gòu)，可進(jìn)行水平凍脹力作用下的結(jié)構(gòu)計算。1.3 根據(jù)地方經(jīng)驗，參考舊規(guī)范

6、地基承載力表格，給出了黑龍江省天然地基承載力特征值。對于一般粘性土，在收集有關(guān)資料基礎(chǔ)上，采用了黑龍江省寒地建筑科學(xué)研究院的天然地基平板載荷試驗資料，通過該部分載荷試驗結(jié)果對舊規(guī)范地基承載力表進(jìn)行修正，給出了適合我省的一般粘性土地基承載力特征值表，詳見表2。表2 一般粘性土地基承載力特征值（kPa）ILe0.000.250.500.751.001.200.60(380)320250(200)(160)0.703102752151701401200.802602401901501251050.902202101701351101001.00190180150120100從表2 數(shù)值可以看出，地方

7、標(biāo)準(zhǔn)中給出的一般粘性土地基承載力特征值與舊國家標(biāo)準(zhǔn)建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范中的數(shù)值相比有較大不同，對于硬、可塑狀態(tài)土，承載力略低于舊規(guī)范數(shù)值，對于軟土，數(shù)值相差更大。其原因主要是該試驗資料采用的試驗方法執(zhí)行了新國家標(biāo)準(zhǔn)建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范50007-2002的試驗方法，既當(dāng)PS曲線沒有明顯拐點時，取S/b比值在0.010.015時對應(yīng)的荷載值，而舊規(guī)范規(guī)定的試驗方法規(guī)定粘性土取S/b比值為0.02對應(yīng)的荷載值，既試驗方法規(guī)定的變形控制值不同，導(dǎo)致試驗結(jié)果出現(xiàn)差異，變形較大的土差異更大。同時不排除舊規(guī)范承載力取值比我省地基土的實際承載力值偏高現(xiàn)象，實際上在執(zhí)行舊規(guī)范時，我省各勘察單位在使用舊規(guī)范承載

8、力表格時都考慮了一定的折減系數(shù)。對于其它類土，主要根據(jù)舊規(guī)范和基礎(chǔ)工程手冊中的承載力取值表在我省應(yīng)用情況，其適合我省的部分表格列入地方標(biāo)準(zhǔn)中。1.4 根據(jù)現(xiàn)行樁基礎(chǔ)技術(shù)規(guī)范，給出了樁基礎(chǔ)側(cè)阻力、端阻力特征值表。對于樁基礎(chǔ)的側(cè)阻值和端阻值，我們采用了現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)建筑樁基礎(chǔ)技術(shù)規(guī)范JGJ94-94的阻值表，并將極限側(cè)阻、端阻力標(biāo)準(zhǔn)值除以2后變換為側(cè)阻、端阻力特征值。地方標(biāo)準(zhǔn)直接采用現(xiàn)行樁基礎(chǔ)規(guī)范阻力數(shù)據(jù)的原因是現(xiàn)行樁基礎(chǔ)規(guī)范的阻值表在我省使用多年并為發(fā)現(xiàn)明顯的差異，且現(xiàn)行樁基礎(chǔ)規(guī)范并未廢止。將極限側(cè)阻、端阻力標(biāo)準(zhǔn)值除以2后變換為側(cè)阻、端阻力特征值的根據(jù)有二：一是樁基礎(chǔ)承載力特征值實際上就是容許值，

9、現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范GB50007-2002在試驗方法要點中明確規(guī)定，將靜載荷試驗得到的單樁豎向極限承載力除以2為單樁豎向承載力特征值，而樁基礎(chǔ)技術(shù)規(guī)范給出的阻值表應(yīng)該和靜載荷試驗結(jié)果是相吻合的，將樁基礎(chǔ)規(guī)范中的極限側(cè)阻、極限端阻力除以2的安全系數(shù)作為樁的側(cè)阻力、端阻力特征值是合理的，其差異應(yīng)該是某一根樁的試驗結(jié)果和在大量試驗結(jié)果基礎(chǔ)上進(jìn)行統(tǒng)計分析后給出的經(jīng)驗值之間的差異；二是根據(jù)現(xiàn)行樁基礎(chǔ)技術(shù)規(guī)范和地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范，將樁基礎(chǔ)極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值和樁基礎(chǔ)承載力特征值進(jìn)行換算，換算結(jié)果也是比較接近的。樁基礎(chǔ)規(guī)范采用了以概率理論為基礎(chǔ)、以分項系數(shù)表達(dá)的極限狀態(tài)設(shè)計法，所定義的單樁承載力標(biāo)準(zhǔn)值所

10、對應(yīng)的荷載是正常使用極限狀態(tài)下荷載效應(yīng)的基本組合，所采用的荷載已經(jīng)考慮了作用分項系數(shù)，既將永久荷載和可變荷載分別乘以1.2和1.4的分項系數(shù)，通常情況下可取綜合分項系數(shù)1.25，在計算樁承載力設(shè)計值時，將極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值除以抗力分項系數(shù)，對于預(yù)制樁取1.60?，F(xiàn)行地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范所定義的承載力特征值所對應(yīng)的荷載是正常使用極限狀態(tài)下荷載效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)組合，既荷載沒有乘以作用分項系數(shù)，在計算樁基承載力特征值時，將樁基極限承載力除以2的安全系數(shù)，我們假設(shè)單樁極限承載力為2000kN，按地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范計算，單樁承載力特征值為2000÷2=1000kN，該承載力對應(yīng)的上部荷載是正常使用極限狀態(tài)下

11、荷載效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)組合。按樁基礎(chǔ)規(guī)范計算，單樁的承載力設(shè)計值為2000÷1.6（抗力分項系數(shù)）=1250 kN，此時對應(yīng)的上部荷載是荷載效應(yīng)的基本組合，將其折算成標(biāo)準(zhǔn)組合時除以作用綜合分項系數(shù)1.25恰好等于單樁承載力特征值1000。通過上述分析可知，將樁基礎(chǔ)規(guī)范中的極限端阻力、極限側(cè)阻力除以2的安全系數(shù)后作為樁基礎(chǔ)側(cè)阻力、端阻力特征值，計算結(jié)果與樁基礎(chǔ)技術(shù)規(guī)范的計算結(jié)果差別不大，差別只是樁基礎(chǔ)規(guī)范中樁型不同時抗力分項系數(shù)不同所產(chǎn)生的差別。2 省地基規(guī)范與國家標(biāo)準(zhǔn)的幾點主要不同2.1地基軟弱下臥層驗算時考慮上下層土壓縮模量比小于3的情況。在驗算地基軟弱下臥層時，要根據(jù)基底持力層土與軟弱下

12、臥層土的壓縮模量的比值確定地基壓力擴(kuò)散角，國家標(biāo)準(zhǔn)地基規(guī)范給出的擴(kuò)散角沒有壓縮模量比小于3的數(shù)值，而我省地基土的軟弱層與上覆土層的壓縮模量比通常情況下都小于3，具體壓力擴(kuò)散角數(shù)值很少有經(jīng)驗資料可供參考，所以在設(shè)計時通常無法驗算軟弱下臥層。為方便使用，考慮到我省的實際情況，我們參考浙江省地方標(biāo)準(zhǔn)建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范DB33/1001-2003的數(shù)據(jù)，給出了壓縮模量比等于1時的擴(kuò)散角，供設(shè)計時內(nèi)插用（見表3）。這一規(guī)定使我省設(shè)計人員在驗算軟弱下臥層承載力時有了依據(jù)。 表3 地基壓力擴(kuò)散角0.250.501（4°）（12°）36°23°510°25&

13、#176;1020°30°2.2直接給出附加應(yīng)力系數(shù)沿土層厚度積分值的近似計算方法。國家標(biāo)準(zhǔn)地基規(guī)范在確定沉降計算經(jīng)驗系數(shù)，計算壓縮模量當(dāng)量值時，將土層附加應(yīng)力圖形面積經(jīng)簡化后表達(dá)為附加應(yīng)力系數(shù)圖形面積，即附加應(yīng)力系數(shù)沿土層厚度的積分值，但在設(shè)計者進(jìn)行手工計算時，無法直接對附加應(yīng)力系數(shù)進(jìn)行積分計算，通常都是通過平均附加應(yīng)力系數(shù)來計算附加應(yīng)力系數(shù)圖形面積。所以，本規(guī)范直接給出附加應(yīng)力系數(shù)沿土層厚度的積分值計算方法，見圖一： 圖一 基礎(chǔ)沉降計算的分層示意基底角點下深度Z處附加應(yīng)力，該點應(yīng)變在作用下，從基底至地基任意深度內(nèi)土層的壓縮量為式中 土層壓縮量； 深度Z處的應(yīng)變值； 深度

14、Z處的附加應(yīng)力； 基底附加應(yīng)力； 附加應(yīng)力系數(shù)。上式中，附加應(yīng)力系數(shù)沿土層厚度的積分值即為附加應(yīng)力系數(shù)圖形面積，用代表附加應(yīng)力系數(shù)圖形面積，則根據(jù)平均附加應(yīng)力系數(shù)定義， ，則即：附加應(yīng)力系數(shù)沿土層厚度的積分值等于平均附加應(yīng)力系數(shù)與土層厚度的乘積。對于成層地基中的第層土，附加應(yīng)力系數(shù)圖形面積為=至此得出，第層土附加應(yīng)力系數(shù)沿土層厚度的積分值等于。壓縮模量當(dāng)量值為 2.3地基承載力深度修正時，考慮地下室防水底板對土剪切滑移的約束作用。在進(jìn)行地基承載力深度修正時，對于有地下室的情況，應(yīng)根據(jù)基礎(chǔ)類型確定基礎(chǔ)埋置深度值。國家標(biāo)準(zhǔn)地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范規(guī)定，當(dāng)基礎(chǔ)為箱形基礎(chǔ)或片筏基礎(chǔ)時，基礎(chǔ)埋置深度從室外自然地

15、面算起，當(dāng)基礎(chǔ)為條形基礎(chǔ)或獨立基礎(chǔ)時，基礎(chǔ)埋置深度從地下室地面算起。該項規(guī)定主要是考慮基底土在上部荷載作用下產(chǎn)生剪切滑移時，滑動土體受到基礎(chǔ)周圍土自重壓力的約束作用，對于有地下室的獨立基礎(chǔ)或條形基礎(chǔ)，基礎(chǔ)周圍土的自重壓力只有地下室地面以下的土體產(chǎn)生的自重壓力，但當(dāng)設(shè)有鋼筋混凝土防水底板時，由于該底板具有一定的剛度，并且與基礎(chǔ)相連接，當(dāng)基礎(chǔ)底面土體產(chǎn)生滑移時，該底板對土的側(cè)向滑移和擠出能起到一定的約束作用，即起到一定厚度土體的自重作用。這種作用的大小與防水底板的厚度、剛度、配筋情況、基礎(chǔ)之間的凈距離、防水底板與基礎(chǔ)之間的連接構(gòu)造等因素有關(guān)。對此國內(nèi)有關(guān)資料建議按防水底板能夠完全起到約束土體滑移的

16、作用，即深度修正時基礎(chǔ)埋深從室外自然地面算起。為安全可靠起見，本規(guī)范規(guī)定，當(dāng)?shù)叵率曳浪装搴穸炔恍∮?50mm且配置雙層鋼筋網(wǎng)時，進(jìn)行承載力深度修正確定基礎(chǔ)埋置深度可考慮該防水底板的作用，基礎(chǔ)埋置深度可從室外地面和地下室地面平均標(biāo)高算起。這一規(guī)定對于有地下室的獨立基礎(chǔ)和條形基礎(chǔ)，相當(dāng)于提高了地基承載力，在安全可靠的前提下，減小了基礎(chǔ)尺寸，使一些按國家標(biāo)準(zhǔn)計算不能采用獨立基礎(chǔ)或條形基礎(chǔ)而必須采用片筏基礎(chǔ)或箱形基礎(chǔ)的建筑，可以采用獨立基礎(chǔ)或條形基礎(chǔ)，在安全可靠的前提下，可大幅度降低工程造價。2.4樁基礎(chǔ)強(qiáng)度計算時混凝土工藝系數(shù)按行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)建筑樁基礎(chǔ)技術(shù)規(guī)范取值。 國家標(biāo)準(zhǔn)建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范在規(guī)定樁基礎(chǔ)混凝土工藝系數(shù)時，在現(xiàn)行建筑樁基礎(chǔ)技術(shù)規(guī)范基礎(chǔ)上降低了混凝土工藝系數(shù)值，這主要考慮國內(nèi)一些軟土地區(qū)樁的入土深度較大，成樁質(zhì)量可靠性偏低，為保證樁身強(qiáng)度能滿足承載力要求，采取了降低混凝土工藝系數(shù)的方法，提高了設(shè)計安全度。在編制我省地基規(guī)范時，考慮到