天津地區(qū)巖土工程勘察中地震效應(yīng)重點(diǎn)問(wèn)題分析

高梓旺，黃艷萍，李亞飛

(1.天津市津勘巖土工程股份有限公司，天津300191;2.天津市地質(zhì)工程勘察院，天津300191)

0 引言

根據(jù)現(xiàn)行工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的要求，在進(jìn)行巖土工程勘察時(shí)，應(yīng)進(jìn)行場(chǎng)地和地基的地震效應(yīng)評(píng)價(jià)，具體包括:提出勘察場(chǎng)地的抗震設(shè)防烈度、設(shè)計(jì)基本地震加速度和設(shè)計(jì)特征周期分區(qū);劃分場(chǎng)地類(lèi)別;劃分對(duì)抗震有利、一般、不利和危險(xiǎn)地段;對(duì)飽和砂土、粉土進(jìn)行液化判別，對(duì)可液化土層，確定各孔的液化指數(shù)，并綜合確定場(chǎng)地液化等級(jí);對(duì)抗震烈度≥7度的厚層軟土分布區(qū)，判別軟土震陷的可能性和估算震陷量;對(duì)需采用時(shí)程分析法補(bǔ)充計(jì)算的建筑，尚應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)要求提供土層剖面、場(chǎng)地覆蓋層厚度、剪切波速等有關(guān)參數(shù)和有關(guān)的動(dòng)力參數(shù)。

在工程實(shí)踐過(guò)程中，由于對(duì)基礎(chǔ)理論的理解不深，對(duì)技術(shù)規(guī)范的要求不明確，對(duì)天津地區(qū)的區(qū)域地質(zhì)情況了解程度不夠，造成在巖土工程勘察中地震效應(yīng)評(píng)價(jià)時(shí)，還存在這樣那樣的問(wèn)題?，F(xiàn)筆者針對(duì)地震效應(yīng)評(píng)價(jià)的一些重點(diǎn)問(wèn)題進(jìn)行探討，希望能給業(yè)內(nèi)同仁以借鑒和參考。

1 抗震設(shè)防烈度的確定［1，2］

《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB 50011 －2010)1.0.5條規(guī)定:一般情況下，建筑的抗震設(shè)防烈度應(yīng)采用根據(jù)中國(guó)地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖確定的地震基本烈度(本規(guī)范設(shè)計(jì)基本地震加速度值所對(duì)應(yīng)的烈度值);同時(shí)3.2.4條規(guī)定:我國(guó)主要城鎮(zhèn)(縣級(jí)及縣級(jí)以上城鎮(zhèn))中心地區(qū)的抗震設(shè)防烈度、設(shè)計(jì)基本地震加速度值和所屬的設(shè)計(jì)地震分組，可按本規(guī)范附錄A采用。

由此可知，城鎮(zhèn)中心地區(qū)以外的鄉(xiāng)鎮(zhèn)和村鎮(zhèn)應(yīng)按《中國(guó)地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖》(GB 18306－2001)確定設(shè)防依據(jù)。但在位于地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃分界線(xiàn)附近的工程按照《中國(guó)地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖》(GB 18306－2001)的使用說(shuō)明和《中華人民共和國(guó)防震減災(zāi)法》及《地震安全性評(píng)價(jià)管理?xiàng)l例》的規(guī)定，需做專(zhuān)門(mén)研究，故位于地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃分界線(xiàn)附近的工程進(jìn)行地震效應(yīng)評(píng)價(jià)時(shí)，對(duì)重大建設(shè)工程和可能發(fā)生嚴(yán)重次生災(zāi)害的建設(shè)工程，應(yīng)根據(jù)工程地震安全性評(píng)價(jià)報(bào)告提供相應(yīng)參數(shù)。對(duì)一般工程，有地震小區(qū)劃的依據(jù)小區(qū)劃成果，沒(méi)有的可按就高不就低的原則提供相應(yīng)參數(shù)，并可提出需進(jìn)行地震安全性評(píng)價(jià)的建議。

2 場(chǎng)地類(lèi)別的劃分［1，3］

場(chǎng)地類(lèi)別的劃分直接關(guān)系著抗震設(shè)防投資，《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB 50011－2010)規(guī)定(4.1.2條)場(chǎng)地類(lèi)別劃分應(yīng)以土層等效剪切波速和場(chǎng)地覆蓋層厚度為準(zhǔn)?！短旖蚴忻裼媒ㄖ┕D設(shè)計(jì)審查要點(diǎn)(勘察篇)》(DBJT 29－183－2008)規(guī)定:(1)對(duì)需要時(shí)程分析或設(shè)計(jì)要求提供覆蓋層厚度的工程，應(yīng)提供覆蓋層厚度。確定覆蓋層厚度的波速孔深度應(yīng)不小于100 m;(2)對(duì)不需要實(shí)測(cè)覆蓋層厚度的工程，當(dāng)無(wú)實(shí)測(cè)資料時(shí)，天津市除薊縣縣城及北部山區(qū)外的平原地區(qū)，覆蓋層厚度均應(yīng)按大于80 m考慮。

根據(jù)天津地區(qū)工程地質(zhì)條件，在天津地區(qū)巖土工程勘察中，除濱海新區(qū)外的天津平原區(qū)土層等效剪切波速多大于150 m/s，覆蓋層厚度按大于50 m考慮，場(chǎng)地類(lèi)別為Ⅲ類(lèi)。在天津?yàn)I海新區(qū)，場(chǎng)地土層等效剪切波速多小于150 m/s，此時(shí)需要提供準(zhǔn)確的覆蓋層厚度，一方面滿(mǎn)足場(chǎng)地類(lèi)別(Ⅲ、Ⅳ類(lèi))的劃分，另一方面滿(mǎn)足按插值方法確定地震作用計(jì)算所用的設(shè)計(jì)特征周期。當(dāng)無(wú)實(shí)測(cè)剪切波速，需借鑒位于同一工程地質(zhì)單元鄰近場(chǎng)地波速孔資料時(shí)，距離應(yīng)小于1000 m，因?yàn)樽鳛榻ㄖ?chǎng)地的概念，是指工程群體所在地，具有相似的反應(yīng)譜特征，其范圍相當(dāng)于廠(chǎng)區(qū)、居民小區(qū)和自然村或不小于1.0 km2的平面面積。

3 抗震地段的劃分［1］

《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB 50011－2010)中以強(qiáng)條(4.1.9)的形式規(guī)定:場(chǎng)地巖土工程勘察，應(yīng)根據(jù)實(shí)際需要?jiǎng)澐謱?duì)建筑有利、一般、不利和危險(xiǎn)的地段。抗震地段的劃分是根據(jù)場(chǎng)地地質(zhì)、地形和地貌情況確定的(抗震規(guī)范表4.1.1)。一般天津地區(qū)工程建設(shè)集中的中心城區(qū)和濱海新區(qū)不存在有利地段和危險(xiǎn)地段，多屬抗震不利地段和抗震一般地段。當(dāng)場(chǎng)地土20 m以淺土層等效剪切波速≤150 m/s時(shí)為軟弱土(濱海新區(qū)多有存在)，應(yīng)劃為不利地段;當(dāng)其等效剪切波速在150～250 m/s之間時(shí)為中軟土(除濱海新區(qū)外的天津平原區(qū)多是如此)，當(dāng)不存在液化土和抗震規(guī)范表4.1.1中的地形地貌特征時(shí)，應(yīng)劃為一般場(chǎng)地;當(dāng)有液化土或存在抗震規(guī)范表4.1.1中不利地段的地形地貌特征時(shí)，應(yīng)劃為不利地段。

天津很多勘察報(bào)告在進(jìn)行抗震地段的劃分時(shí)將可進(jìn)行建設(shè)的一般場(chǎng)地錯(cuò)劃為不利地段，造成此問(wèn)題的原因主要是對(duì)規(guī)范的要求理解不深入，誤以為抗震規(guī)范表4.1.1中的土的類(lèi)型的劃分是根據(jù)抗震規(guī)范表4.1.3確定的，認(rèn)為如果場(chǎng)地埋深20 m以淺有軟弱土就是不利地段，實(shí)際上抗震規(guī)范表4.1.3是針對(duì)單層土而言的，而抗震規(guī)范表4.1.1中的土的類(lèi)型的劃分應(yīng)根據(jù)場(chǎng)地20 m以淺土層的等效剪切波速確定。另外，抗震地段劃分為一般場(chǎng)地應(yīng)是在排除了危險(xiǎn)地段、有利地段和不利地段的基礎(chǔ)上得出的，而有的巖土工程勘察報(bào)告僅僅是排除了危險(xiǎn)地段就說(shuō)是一般場(chǎng)地也是不妥的(盡管結(jié)論正確)。

4 液化判別［1，4］

天津地區(qū)地下水埋藏淺，在南部平原區(qū)以1～2 m分布面積最大，濱海地帶多小于1 m。20 m以淺地層分布有飽和粉土和飽和砂土，又以飽和粉土為主。所以在進(jìn)行巖土工程勘察時(shí)，應(yīng)進(jìn)行液化判別。根據(jù)天津地區(qū)巖土工程勘察現(xiàn)狀，在進(jìn)行液化判別時(shí)，對(duì)以下問(wèn)題應(yīng)引起重視。

(1)判別液化的勘探點(diǎn)不少于3個(gè)，每層土的試驗(yàn)點(diǎn)數(shù)不宜少于6個(gè)。

(2)飽和粉土標(biāo)貫后取擾樣應(yīng)做顆分，這是粉土定名的需要，也是飽和粉土液化初判的需要。

(3)對(duì)頂板埋深接近15 m或20 m界限的飽和粉土或砂土，勘察期間位于穩(wěn)定水位以上，但在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)年平均最高水位以下的砂土或粉土、在判別深度范圍內(nèi)存在的飽和砂土或粉土透鏡體均應(yīng)進(jìn)行液化判別。

(4)判別方法以標(biāo)貫為主，結(jié)合波速、靜探綜合判別，特別是在標(biāo)貫判別離散性大時(shí)，更應(yīng)多種手段并用。

(5)評(píng)價(jià)液化等級(jí)時(shí)，應(yīng)按每個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)逐點(diǎn)判別，按照每個(gè)實(shí)驗(yàn)孔計(jì)算液化指數(shù)，綜合確定場(chǎng)地液化等級(jí)，必要時(shí)進(jìn)行場(chǎng)地液化分區(qū)。

(6)勘察報(bào)告對(duì)存在液化的地基，應(yīng)闡明各液化土層的深度、厚度，并提供抗液化強(qiáng)度比，以便設(shè)計(jì)。

5 軟土震陷［1，4］

在天津?yàn)I海新區(qū)有厚層軟土分布，進(jìn)行巖土工程勘察時(shí)，需進(jìn)行軟土震陷的評(píng)價(jià)。一方面是滿(mǎn)足規(guī)范要求，《巖土工程勘察規(guī)范》(GB 50021－2001)規(guī)定(5.7.11)抗震設(shè)防烈度≥7度的厚層軟土分布區(qū)，宜判別軟土震陷的可能性和估算震陷量;另一方面，軟土震陷在天津?yàn)I海新區(qū)也確實(shí)存在，如塘沽新港望海樓的3～4層住宅，采用筏型基礎(chǔ)，在唐山地震中發(fā)生震陷，震陷值達(dá)22 cm。綜合考慮《巖土工程勘察規(guī)范》(GB 50021－2001)(5.7.11)條文說(shuō)明和《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB 50011－2001)4.3.11的條文說(shuō)明，結(jié)合天津地區(qū)的具體工程地質(zhì)條件，可認(rèn)為當(dāng)軟土承載力特征值＜70 kPa或剪切波速＜90 m/s時(shí)，應(yīng)考慮震陷的可能性。

6 場(chǎng)地穩(wěn)定性、適宜性評(píng)價(jià)［4～6］

《巖土工程勘察規(guī)范》(GB 50021－2001)第14.3.3條第9款規(guī)定，巖土工程勘察報(bào)告應(yīng)包括“場(chǎng)地穩(wěn)定性和適宜性的評(píng)價(jià)”，但規(guī)范中并沒(méi)有明確規(guī)定具體的評(píng)價(jià)方法。結(jié)合《房屋建筑和市政基礎(chǔ)設(shè)施工程勘察文件編制深度規(guī)定》(2010年版)4.5.3條和《高層建筑巖土工程勘察規(guī)程》(JGJ 72－2004)8.1.3條規(guī)定，應(yīng)從3個(gè)方面進(jìn)行場(chǎng)地的穩(wěn)定性和適宜性評(píng)價(jià):

(1)不良地質(zhì)作用和地質(zhì)災(zāi)害、邊坡的影響;

(2)場(chǎng)地地震效應(yīng)影響;

(3)工程建設(shè)場(chǎng)地適宜性。

目前，天津地區(qū)的巖土工程勘察報(bào)告在進(jìn)行場(chǎng)地地震效應(yīng)影響的描述時(shí)，僅描述活動(dòng)斷裂的相關(guān)內(nèi)容不妥，尚應(yīng)包括場(chǎng)地類(lèi)別、抗震地段、液化等的地震效應(yīng)評(píng)價(jià)結(jié)論;在獲得工程建設(shè)場(chǎng)地適宜性結(jié)論時(shí)，在前2款評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)上，還應(yīng)將地基的穩(wěn)定性、均勻性評(píng)價(jià)結(jié)論作為論據(jù)(《巖土工程勘察規(guī)范》在4.1.11條第3款提出了“分析和評(píng)價(jià)地基的穩(wěn)定性、均勻性和承載力”的要求)。

7 結(jié)語(yǔ)

場(chǎng)地和地基的地震效應(yīng)評(píng)價(jià)是巖土工程勘察的一項(xiàng)重要內(nèi)容，它不僅關(guān)系著工程造價(jià)，也關(guān)系著建筑物的安全和正常使用，對(duì)場(chǎng)地和地基的地震效應(yīng)應(yīng)做到周密勘察，客觀(guān)評(píng)價(jià)。

［1］GB 50011－2010，建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.

［2］GB 18306－2001，中國(guó)地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖［S］.

［3］DBJT 29－183－2008，天津市民用建筑施工圖設(shè)計(jì)審查要點(diǎn)(勘察篇)［S］.

［4］GB 50021－2001，巖土工程勘察規(guī)范［S］.

［5］住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部工程質(zhì)量安全監(jiān)管司.房屋建筑和市政基礎(chǔ)設(shè)施工程勘察文件編制深度規(guī)定(2010年版)［M］.北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2010.

［6］JGJ 72－2004，高層建筑巖土工程勘察規(guī)程［S］.