黑龍江省地方標準
《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》的地方特點及與國標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準《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，并對部分與國標不同的重點條文進行對比分析，為規(guī)范的實施
提供參考意見。
關(guān)鍵詞：地方標準地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范
0 前言
黑龍江省地方標準《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》由黑龍江省寒地建筑科學研究院，會同省內(nèi)8家設(shè)計、科研、教學、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、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、安全可靠、經(jīng)濟合理、方便適用的原則，綜合多項國標主要、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于國標，技術(shù)指標高于國標，在地基勘察、凍土地基等方面比國標更詳細、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)合國家標準進行分析和對比，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根據(jù)我省地處嚴寒地區(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度指標，該部分規(guī)定嚴于國家標準《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》GB50007-2002，其對比結(jié)果見表1。
提高基礎(chǔ)混凝土和砌體材料強度指標，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，抗凍融性能差，在多年反復凍融作用下材料出現(xiàn)凍融剝蝕，砌體強度降低，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：
①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)性凍土層進行
勘察和試驗，為準確判斷地基土的凍土特性提供依據(jù)；
②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度時，強調(diào)考慮地基土凍脹性的均
勻性，避免不均勻凍脹發(fā)生；
③考慮凍土融化后的凍融軟化現(xiàn)象。對于凍脹性較強的地基土，經(jīng)凍融作用后，春融期
融化后土的強度明顯低于凍結(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。
④增加了切向凍脹力和水平凍脹力的計算方法。參考行業(yè)標準《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。
從表 2 數(shù)值可以看出，地方標準中給出的一般粘性土地基承載力特征值與舊國家標準《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)行了新國家標準《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》
50007-2002的試驗方法，既當P~S曲線沒有明顯拐點時，取S/b比值在0.01~0.015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準中。
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)標準《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、端阻力標準值除以2后變換為側(cè)阻、端阻力特征值。地方標準直接采用現(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、端阻力標準值除以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，現(xiàn)行標準《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)極限承載力標準值和樁基礎(chǔ)承載力特征值進行換算，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)表達的極限狀態(tài)設(shè)計法，所定義的單樁承載力標準值所對應(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，將極限承載力標準值除以抗力分項系數(shù)，對于預制樁取1.60。現(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)的標準組合，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)下荷載效應(yīng)的標準組合。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，將其折算成標準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)范與國家標準的幾點主要不同
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臥層土的壓縮模量的比值確定地基壓力擴散角，國家標準地基規(guī)范給出的擴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準《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)。
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。
國家標準地基規(guī)范在確定沉降計算經(jīng)驗系數(shù)，計算壓縮模量當量值時，將土層附加應(yīng)力圖形面積經(jīng)簡化后表達為附加應(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)計者進行手工計算時，無法直接對附加應(yīng)力系數(shù)進行積分計算，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ασ0p Z =，該點應(yīng)變S
Z
E σε=
在0p 作用下，從基底至地基任意深度內(nèi)土層的壓縮量為
???===Z Z S Z S Z dz E p dz E dz S 0000/1ασε 式中 /S ——土層壓縮量；
ε——深度Z 處的應(yīng)變值；
Z σ——深度Z 處的附加應(yīng)力；
0P ——基底附加應(yīng)力；
α——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?Z
dz 0
α即為附加應(yīng)力系數(shù)圖形面
積，用A 代表附加應(yīng)力系數(shù)圖形面積，則
?=Z dz A 0
α 根據(jù)平均附加應(yīng)力系數(shù))(α定義， z A =
α，則
?=Z dz z 0
αα
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。
