天津地區巖土工程勘察中地震效應重點問題分析

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.天津市地質工程勘察院，天津300191)

0 引言

根據現行工程技術標準的要求，在進行巖土工程勘察時，應進行場地和地基的地震效應評價，具體包括:提出勘察場地的抗震設防烈度、設計基本地震加速度和設計特征周期分區;劃分場地類別;劃分對抗震有利、一般、不利和危險地段;對飽和砂土、粉土進行液化判別，對可液化土層，確定各孔的液化指數，并綜合確定場地液化等級;對抗震烈度≥7度的厚層軟土分布區，判別軟土震陷的可能性和估算震陷量;對需采用時程分析法補充計算的建筑，尚應根據設計要求提供土層剖面、場地覆蓋層厚度、剪切波速等有關參數和有關的動力參數。

在工程實踐過程中，由于對基礎理論的理解不深，對技術規范的要求不明確，對天津地區的區域地質情況了解程度不夠，造成在巖土工程勘察中地震效應評價時，還存在這樣那樣的問題。現筆者針對地震效應評價的一些重點問題進行探討，希望能給業內同仁以借鑒和參考。

1 抗震設防烈度的確定［1，2］

《建筑抗震設計規范》(GB 50011 －2010)1.0.5條規定:一般情況下，建筑的抗震設防烈度應采用根據中國地震動參數區劃圖確定的地震基本烈度(本規范設計基本地震加速度值所對應的烈度值);同時3.2.4條規定:我國主要城鎮(縣級及縣級以上城鎮)中心地區的抗震設防烈度、設計基本地震加速度值和所屬的設計地震分組，可按本規范附錄A采用。

由此可知，城鎮中心地區以外的鄉鎮和村鎮應按《中國地震動參數區劃圖》(GB 18306－2001)確定設防依據。但在位于地震動參數區劃分界線附近的工程按照《中國地震動參數區劃圖》(GB 18306－2001)的使用說明和《中華人民共和國防震減災法》及《地震安全性評價管理條例》的規定，需做專門研究，故位于地震動參數區劃分界線附近的工程進行地震效應評價時，對重大建設工程和可能發生嚴重次生災害的建設工程，應根據工程地震安全性評價報告提供相應參數。對一般工程，有地震小區劃的依據小區劃成果，沒有的可按就高不就低的原則提供相應參數，并可提出需進行地震安全性評價的建議。

2 場地類別的劃分［1，3］

場地類別的劃分直接關系著抗震設防投資，《建筑抗震設計規范》(GB 50011－2010)規定(4.1.2條)場地類別劃分應以土層等效剪切波速和場地覆蓋層厚度為準?！短旖蚴忻裼媒ㄖ┕D設計審查要點(勘察篇)》(DBJT 29－183－2008)規定:(1)對需要時程分析或設計要求提供覆蓋層厚度的工程，應提供覆蓋層厚度。確定覆蓋層厚度的波速孔深度應不小于100 m;(2)對不需要實測覆蓋層厚度的工程，當無實測資料時，天津市除薊縣縣城及北部山區外的平原地區，覆蓋層厚度均應按大于80 m考慮。

根據天津地區工程地質條件，在天津地區巖土工程勘察中，除濱海新區外的天津平原區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，場地類別為Ⅲ類。在天津濱海新區，場地土層等效剪切波速多小于150 m/s，此時需要提供準確的覆蓋層厚度，一方面滿足場地類別(Ⅲ、Ⅳ類)的劃分，另一方面滿足按插值方法確定地震作用計算所用的設計特征周期。當無實測剪切波速，需借鑒位于同一工程地質單元鄰近場地波速孔資料時，距離應小于1000 m，因為作為建筑場地的概念，是指工程群體所在地，具有相似的反應譜特征，其范圍相當于廠區、居民小區和自然村或不小于1.0 km2的平面面積。

3 抗震地段的劃分［1］

《建筑抗震設計規范》(GB 50011－2010)中以強條(4.1.9)的形式規定:場地巖土工程勘察，應根據實際需要劃分對建筑有利、一般、不利和危險的地段?？拐鸬囟蔚膭澐质歉鶕龅氐刭|、地形和地貌情況確定的(抗震規范表4.1.1)。一般天津地區工程建設集中的中心城區和濱海新區不存在有利地段和危險地段，多屬抗震不利地段和抗震一般地段。當場地土20 m以淺土層等效剪切波速≤150 m/s時為軟弱土(濱海新區多有存在)，應劃為不利地段;當其等效剪切波速在150～250 m/s之間時為中軟土(除濱海新區外的天津平原區多是如此)，當不存在液化土和抗震規范表4.1.1中的地形地貌特征時，應劃為一般場地;當有液化土或存在抗震規范表4.1.1中不利地段的地形地貌特征時，應劃為不利地段。

天津很多勘察報告在進行抗震地段的劃分時將可進行建設的一般場地錯劃為不利地段，造成此問題的原因主要是對規范的要求理解不深入，誤以為抗震規范表4.1.1中的土的類型的劃分是根據抗震規范表4.1.3確定的，認為如果場地埋深20 m以淺有軟弱土就是不利地段，實際上抗震規范表4.1.3是針對單層土而言的，而抗震規范表4.1.1中的土的類型的劃分應根據場地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地應是在排除了危險地段、有利地段和不利地段的基礎上得出的，而有的巖土工程勘察報告僅僅是排除了危險地段就說是一般場地也是不妥的(盡管結論正確)。

4 液化判別［1，4］

天津地區地下水埋藏淺，在南部平原區以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。所以在進行巖土工程勘察時，應進行液化判別。根據天津地區巖土工程勘察現狀，在進行液化判別時，對以下問題應引起重視。

(1)判別液化的勘探點不少于3個，每層土的試驗點數不宜少于6個。

(2)飽和粉土標貫后取擾樣應做顆分，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，勘察期間位于穩定水位以上，但在設計基準期內年平均最高水位以下的砂土或粉土、在判別深度范圍內存在的飽和砂土或粉土透鏡體均應進行液化判別。

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

(5)評價液化等級時，應按每個試驗點逐點判別，按照每個實驗孔計算液化指數，綜合確定場地液化等級，必要時進行場地液化分區。

(6)勘察報告對存在液化的地基，應闡明各液化土層的深度、厚度，并提供抗液化強度比，以便設計。

5 軟土震陷［1，4］

在天津濱海新區有厚層軟土分布，進行巖土工程勘察時，需進行軟土震陷的評價。一方面是滿足規范要求，《巖土工程勘察規范》(GB 50021－2001)規定(5.7.11)抗震設防烈度≥7度的厚層軟土分布區，宜判別軟土震陷的可能性和估算震陷量;另一方面，軟土震陷在天津濱海新區也確實存在，如塘沽新港望海樓的3～4層住宅，采用筏型基礎，在唐山地震中發生震陷，震陷值達22 cm。綜合考慮《巖土工程勘察規范》(GB 50021－2001)(5.7.11)條文說明和《建筑抗震設計規范》(GB 50011－2001)4.3.11的條文說明，結合天津地區的具體工程地質條件，可認為當軟土承載力特征值＜70 kPa或剪切波速＜90 m/s時，應考慮震陷的可能性。

6 場地穩定性、適宜性評價［4～6］

《巖土工程勘察規范》(GB 50021－2001)第14.3.3條第9款規定，巖土工程勘察報告應包括“場地穩定性和適宜性的評價”，但規范中并沒有明確規定具體的評價方法。結合《房屋建筑和市政基礎設施工程勘察文件編制深度規定》(2010年版)4.5.3條和《高層建筑巖土工程勘察規程》(JGJ 72－2004)8.1.3條規定，應從3個方面進行場地的穩定性和適宜性評價:

(1)不良地質作用和地質災害、邊坡的影響;

(2)場地地震效應影響;

(3)工程建設場地適宜性。

目前，天津地區的巖土工程勘察報告在進行場地地震效應影響的描述時，僅描述活動斷裂的相關內容不妥，尚應包括場地類別、抗震地段、液化等的地震效應評價結論;在獲得工程建設場地適宜性結論時，在前2款評價的基礎上，還應將地基的穩定性、均勻性評價結論作為論據(《巖土工程勘察規范》在4.1.11條第3款提出了“分析和評價地基的穩定性、均勻性和承載力”的要求)。

7 結語

場地和地基的地震效應評價是巖土工程勘察的一項重要內容，它不僅關系著工程造價，也關系著建筑物的安全和正常使用，對場地和地基的地震效應應做到周密勘察，客觀評價。

［1］GB 50011－2010，建筑抗震設計規范［S］.

［2］GB 18306－2001，中國地震動參數區劃圖［S］.

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

［4］GB 50021－2001，巖土工程勘察規范［S］.

［5］住房和城鄉建設部工程質量安全監管司.房屋建筑和市政基礎設施工程勘察文件編制深度規定(2010年版)［M］.北京:中國建筑工業出版社，2010.

［6］JGJ 72－2004，高層建筑巖土工程勘察規程［S］.