我国是地震多发国家,建筑抗震设防是保障人民生命财产安全的核心底线,而地基作为建筑受力的基础,其抗震性能直接决定了建筑整体的抗震能力。对于既有建筑尤其是老旧建筑来说,原有地基往往达不到现行抗震设防要求,必须通过加固满足标准;新建建筑软弱地基也需要按照抗震要求进行加固处理,因此明确抗震设防要求下的地基加固技术标准,是保证加固质量、达到抗震目标的核心前提。本文结合现行国家抗震规范,梳理抗震设防对地基加固的核心要求,总结不同场景下的技术标准要点,为地基抗震加固工程提供参考。
抗震设防对地基加固的核心目标与基本要求
抗震设防要求下的地基加固,核心目标不是让地基完全不发生变形,而是满足“小震不坏、中震可修、大震不倒”的抗震设防总体目标,具体到地基加固,有三个基本要求: 第一,地基承载力满足抗震设计要求,能够承受地震作用下的附加荷载,不会发生剪切破坏;第二,地基变形控制在允许范围内,地震作用下的不均匀沉降不会导致建筑结构坍塌,也不会影响震后修复;第三,地基稳定性满足要求,不会发生液化、滑移等地震灾害,避免地基整体失稳。
根据现行《建筑抗震设计规范》GB50011-2010(2016年版),不同抗震设防类别的建筑,地基加固要求不同:甲类特殊设防类建筑,要按照高于本地区抗震设防烈度一度的要求加固;乙类重点设防类建筑,要按照本地区抗震设防烈度提高一度的要求满足承载力;丙类标准设防类民用建筑,按照本地区抗震设防烈度对应的要求加固,只要满足地震作用下的承载力和变形要求即可。所有抗震加固工程,都必须先对原有地基进行抗震安全性鉴定,根据鉴定结果确定加固方案,不能盲目施工。
抗震设防要求下不同类型地基加固的技术标准
不同类型的地基,抗震薄弱点不同,加固技术标准也不同,核心要针对薄弱点进行处理:
1. 液化土层地基:消除液化,提高地基稳定性
饱和粉土、砂土液化是地震中地基失稳的主要原因之一,液化会导致地基承载力大幅下降,引发建筑倾斜坍塌。按照抗震规范要求,对于抗震设防烈度7度及以上地区的液化土层地基,必须进行加固处理,技术标准要点: 第一,全部消除液化沉陷要求:加固深度要达到液化土层底面以下至少0.5m,处理后液化指数要小于0,标准贯入锤击数不低于液化判别标准贯入锤击数临界值,承载力特征值满足设计要求;部分消除液化沉陷要求:处理后液化指数不大于4,对于丙类建筑,加固深度不小于10m。 第二,常用加固方法的技术要求:采用注浆法加固液化土层时,注浆压力要控制在0.3-1.0MPa,浆液扩散半径不小于设计值,加固后土体的压缩模量要提高20%以上;采用挤密桩法加固时,桩间距要满足挤密后桩间土的标准贯入锤击数达到临界值要求,桩体承载力特征值不低于设计值。
2. 不均匀软弱地基:提高承载力,控制不均匀变形
不均匀软弱地基承载力低,压缩性大,地震作用下容易产生较大的不均匀沉降,导致结构开裂破坏。抗震设防要求下的技术标准要点: 第一,加固后地基承载力特征值要大于地震作用组合下的地基压力,修正后的地基承载力要满足抗震验算要求,对于高压缩性软弱地基,承载力要提高至少30%,满足抗震附加荷载要求。 第二,地基变形控制标准:地震作用下的地基倾斜率,对于多层建筑不超过1/250,高层建筑不超过1/350,不均匀沉降差不超过规范允许值,震后残余变形不会影响结构正常使用。 第三,采用复合地基加固时,桩体要进入下方稳定持力层至少50cm,复合地基承载力特征值要通过现场静载荷试验确定,满足设计要求,桩间土挤密后的密实度不低于设计要求。
3. 既有建筑老旧地基:补足抗震短板,适配上部结构加固
很多既有老旧建筑建造时没有按照现行抗震标准设计,地基普遍存在承载力不足、稳定性不够的问题,抗震加固时地基加固要和上部结构加固匹配,技术标准要点: 第一,先检测后加固:必须先对原有地基进行勘察检测,查明地基土质、承载力、 existing沉降情况,结合上部结构的抗震鉴定结果,确定加固标准,不能直接按照新建工程标准套用。 第二,尽量采用微创加固工艺:既有建筑抗震加固,场地狭小,不宜大规模开挖,采用注浆加固、微型桩加固等微创工艺时,要控制施工扰动,加固过程中原有建筑的附加沉降不超过5mm,避免施工对原有结构造成二次损伤。 第三,加固后的地基,要满足上部结构提高后的抗震荷载要求,对于需要提高抗震设防烈度的建筑,地基承载力要按照提高后的烈度重新验算,满足要求。
4. 山区不均匀地基:防范地震诱发滑坡滑移
山区建筑地基很多存在斜坡、临空面,地震作用下容易发生滑移,抗震加固的核心是提高地基抗滑稳定性,技术标准要点:地基抗滑安全系数要满足规范要求,对于抗震设防烈度7度地区,抗滑安全系数不小于1.2,8度及以上地区不小于1.3,加固后要通过稳定性验算,满足要求,对于存在潜在滑移面的地基,要采用锚杆、微型桩等进行加固,提高滑移面抗剪强度。
抗震加固质量验收的核心标准要求
地基抗震加固完工后,验收必须满足三个核心标准: 第一,施工材料质量验收:所有加固材料都要符合设计要求,水泥、钢筋、注浆材料都要有质量检测报告,强度指标符合标准,严禁使用不合格材料。 第二,加固效果检测:对于注浆加固,要通过标准贯入试验、静力触探检测加固后的土体密实度和承载力,检测点数量不少于总孔数的2%,且不少于3个点,检测结果满足设计要求才算合格;对于桩体加固,要通过静载荷试验检测桩体承载力,合格率要达到100%。 第三,变形观测验收:既有建筑加固后要进行至少三个月的沉降观测,沉降速率连续半个月小于0.1mm/天,才算稳定,满足抗震变形控制要求。
当前执行抗震加固技术标准存在的常见问题
很多工程在抗震设防地基加固中,容易出现两个常见问题:一是降低标准,比如对于液化土层只做部分处理,不满足全部消除液化的要求,对于重要建筑没有提高设防标准,留下抗震隐患;二是过度加固,不管什么类型的地基都用最高标准,造成成本浪费。要避免这两个问题,核心是先鉴定后设计,根据建筑的抗震设防类别和地基实际情况,确定对应的加固标准,既不降低要求,也不过度加固。
结语
抗震设防要求下的地基加固技术标准,核心是围绕抗震设防目标,针对不同类型地基的抗震薄弱点,明确承载力、稳定性、变形控制的具体要求,只要严格按照现行国家规范,结合建筑实际设防类别确定标准,施工后严格验收,就能保证地基加固满足抗震要求,提高建筑整体抗震能力,保障地震中建筑安全。随着我国老旧小区改造和城市更新的推进,抗震地基加固的需求会越来越大,严格执行技术标准,是保障工程质量,守住建筑安全底线的核心前提。