看规范是咋个“拍脑袋”的?

声明:本文纯属作者个人技术观点,与其他单位无关。

作者简介:邱明兵

《建筑桩基技术规范》JGJ 94-2008编委

《建筑桩基技术规范应用手册》2010年,第三作者

《建筑地基沉降控制与工程实例》2011年

《建筑结构震害机理与概念设计 》2011年

国家一级注册结构工程师(2003年)

注册土木工程师(岩土)(2005年)

高级工程师

中国土木工程学会土力学及岩土工程分会桩基础学术委员会委员

中国工程建设标准化协会地基基础专业委员会委员


最近跟网友互动较多,说起规范,总有网友会说:规范“拍脑袋”的多,执行很困难。

但凡遇到这种质疑,我就会赶紧来个语音沟通。

经过沟通,每个网友,都意识到规范编制组的严谨,打消了质疑。


这里我以一个实例介绍一下规范是怎么“拍脑袋”的。关于“执行很困难”,下回分解。


建筑桩基技术规范 JGJ 94-2008 > 5 桩基计算 > 5.3 单桩竖向极限承载力

5.3.9  桩端置于完整、较完整基岩的嵌岩桩单桩竖向极限承载力,由桩周土总极限侧阻力和嵌岩段总极限阻力组成。当根据岩石单轴抗压强度确定单桩竖向极限承载力标准值时,可按下列公式计算:

式中

Qsk、Qrk——分别为土的总极限侧阻力、嵌岩段总极限阻力;

qsik——桩周第i层土的极限侧阻力,无当地经验时,可根据成桩工艺按本规范表5.3.5-1取值;

frk——岩石饱和单轴抗压强度标准值,黏土岩取天然湿度单轴抗压强度标准值;

ζr——嵌岩段侧阻和端阻综合系数,与嵌岩深径比hr/d、岩石软硬程度和成桩工艺有关,可按表5.3.9采用;表中数值适用于泥浆护壁成桩,对于干作业成桩(清底干净)和泥浆护壁成桩后注浆,应取表列数值的1.2倍。

注:

①极软岩、软岩指frk≤15MPa,较硬岩、坚硬岩指frk>30MPa,介于二者之间可内插取值。

②hr为桩身嵌岩深度,当岩面倾斜时,以坡下方嵌岩深度为准;当hr/d为非表列值时,ζr可内差取值。


同样是这一条,看看JGJ 94-94是怎么写的呢?


建筑桩基技术规范 JGJ 94-94 > 5 桩基计算 > 5.2 桩基竖向承载力计算> III 桩基竖向极限承载力标准值

5.2.11 嵌岩桩单桩竖向极限承载力标准值,由桩周土总侧阻、嵌岩段总侧阻和总端阻三部分组成。当根据室内试验结果确定单桩竖向极限承载力标准值时,可按下式计算: 

式中:

ζsi——覆盖层第i层土的侧阻力发挥系数;当桩的长径比不大(l/d<30),桩端置于新鲜或微风化硬质岩中且桩底无沉渣时,对于粘性土、粉土,取ζsi=0.8,对于砂类土及碎石土,取ζsi=0.7;对于其他情况,取ζsi=1;

其余参数解释略。


各位读者来看这个参数:侧阻发挥系数。

这个参数在2008版规范中取消了。

具体的说,就是这个参数对于任何持力层,都取1.0。


再强调一遍。

侧阻发挥系数。

94版规范根据持力层情况,取0.7;0.8;1.0;

到了2008版,均统一为1.0。


再强调一遍。

侧阻发挥系数。

94版规范根据持力层情况,越坚硬的持力层,侧阻越需要折减;

到了2008版,均统一为1.0。


这是为什么呢?

有人会说,这几个数,0.7,0.8,差别就那么大点儿,统一为1.0,这能算个啥呢?!

岩土工程,随随便便一个指标,可能误差就会达到50%~100%,何必纠缠这么个不丁点儿大的数儿呢?


现在,我们就来看看这个2008版的“1.0”是怎么“拍脑袋”拍出来的。


关于侧阻的发挥,建研院地基所刘金砺教授带领的团队持续研究了几十年。


还不知道刘金砺的,请百度:刘金砺。


最早的理论研究和部分试验资料看起来,大家认为侧阻要充分发挥,需要与桩侧土发生相对位移。这个相对位移越大,侧阻发挥越大。

所以94-94规范就使用了这个机理。桩端持力层刚度越大,侧阻发挥越小,这时就产生了一个小于1.0的折减系数。

因为早期的获得桩基侧阻试验,主要持力层都是土层,所以以土层为基准,作为1.0;越刚的土层越小。小于1.0。


自上世纪70年,北京市桩基研究小组在天坛小区做了一些对比试验。

如上图,同样桩,用稻草、虚土、混凝土模拟持力层,那时就有些神奇的发现。但是数据量少,不敢确定。

这样作为起点,陆陆续续的试验研究到2000年左右,刘金砺老先生带的博士生席宁中,对此开始做针对性科研。

最后验证:桩端土刚度对侧阻发挥有效果。桩端土越刚,侧阻发挥越高。

(有兴趣者,找找相关技术资料学习)


这就是机理的一个体现!


这意味着:以前的认知要调整。

在编制2008版规范的时候,根据这个认知,调整了这个侧阻发挥系数。


首先,持力层越刚,侧阻发挥越大,说明,嵌岩桩的这个系数不能比土质持力层更低,必须大于等于1.0;

如果取大于1.0的数,现阶段数据不足。

先取1.0用着。

具体大于1.0是多少,再研究看。


从机理上看,取1.0也是安全的。

取了1.0之后,我们自己的工程先按这个去做,去测侧阻。

最后落锤入规范。


回顾一下这个过程,规范是怎么“拍脑袋”的呢?

(1)十年以上如一日的试验,包括模型试验和原型试验;

(2)扎实的理论基础和机理研究;

(3)多个的工程实践应用、测试;

(4)敢于突破,从不盲目自以为是;

(5)长年阅读国内外专业期刊、年会报告等;

(6)最后,要到处宣讲取的程度,获取工程界共识。


这么高的标准,我都不敢接受。

但是总有这样的人,作为一种常态,在工作着。

你要能找到例外,我也不奇怪。这么多的编委总有人例外。但是这样的人肯定不是主流。因为编委首先要面对业内专家的质疑,然后才是面对用户的质疑。

能经过重重审核,必然有他的硬实力!


从这样一个机理上,我们能得到多少启示呢?

设计人员:做桩基础要找好持力层;找好持力层,侧阻还会高。即使计算不用,安全系数也提高了。

施工人员:干到好的持力层,心理就踏实。

设备研发:一定要整出动力强劲的设备,干到基岩;最好能挖开花岗岩这种硬质岩。只要有了这种设备和工艺,何愁没有市场。


我们来复习这8个大字:


概念为先,机理为本!