地基承載力深度修正應注意的問題

杜 鋒

(悉地國際設計顧問(深圳)有限公司上海分公司，上海 200235)

0 引言

隨著城市化進程的加快，城市綜合體項目越來越多，很多項目基礎相互靠近且標高關系復雜。主體結構采用天然地基時，需要考慮的因素越來越多。

本文從天然地基承載力的原理出發(fā)，結合規(guī)范公式，對各種情況下的基礎埋置深度d的計算做了小結。根據作者對規(guī)范的理解和工程經驗，介紹深度修正中應注意的問題，供結構設計人員參考。

1 天然地基承載力的深度修正

1.1 天然地基承載力深度修正原理

地基承載力深度修正的基本概念，出自淺基礎下土體的破壞模式假定。太沙基(K.Terzaghi)等提出基礎下土體的三種主要剪切破壞模式，即整體剪切破壞、局部剪切破壞、刺入剪切破壞模式。一般來說，對于局部剪切破壞、刺入剪切破壞模式，仍然采用整體剪切破壞來解答，只不過考慮相應的折減系數。整體剪切破壞的特征是:有一個輪廓分明的破壞圖式，包括一個從基礎一側到地面的連續(xù)滑動面，見圖1。在大多數加荷過程中，在基礎兩側能夠記錄到鄰近土體有隆起的趨勢，當然土體的最終失穩(wěn)只在基礎的一側發(fā)生［1］。

圖1 地基整體剪切破壞示意圖

地基承載力深度修正的基本原理:隨著上部荷載的增加，基底壓力增大，基礎底面以下出現連續(xù)的剪切滑動面或塑性區(qū);而基礎底面以上的覆土，提供了限制滑動面發(fā)展或塑性區(qū)土體側向擠出的阻力，從而提高了地基的承載力。

基礎底面兩側的覆土是地基承載力深度修正的充分條件，所有可以限制土體剪切滑動面發(fā)展或為塑性區(qū)內土體側向擠出提供阻力的條件，都可以等效成基礎埋置深度d，對地基承載力進行深度修正。

1.2 規(guī)范關于深度修正的規(guī)定［2］

GB 50007-2011建筑地基基礎設計規(guī)范第5.2.4條規(guī)定:當基礎寬度大于3 m或埋置深度大于0.5 m時，從載荷試驗或其他原位測試、經驗值等方法確定的地基承載力特征值，尚應按下式修正:

其中，fa為修正后的地基承載力特征值;fak為地基承載力特征值，由勘探報告提供;b為基礎底面寬度;γm為基底以上土的平均重度，位于地下水位以下取有效重度;ηb，ηd為基礎寬度和埋深的地基承載力修正系數;d為基礎埋置深度，宜自室外地面標高算起。

在填方整平地區(qū)，可自填土標高算起，但填土在上部結構施工后完成時，應從天然地面標高算起。對于地下室，當采用箱形基礎或筏基時，基礎埋置深度自室外地面標高算起;當采用獨立基礎或條形基礎時，應從室內地面標高算起。

5.2.4 條文說明:目前建筑工程中大量存在主裙樓一體的結構，對于主體結構的地基承載力的深度修正，宜將基礎底面以上范圍內的荷載，按基礎兩側的超載考慮;當超載寬度大于基礎寬度兩倍時，可將超載折算成土層厚度作為基礎埋深，基礎兩側超載不等時，取小值。

2 基礎埋置深度的計算

規(guī)范深度修正公式中，基礎埋深d因基礎本身結構形式以及基礎周圍覆土厚度而不同。下面借鑒朱炳寅［3］圖例表達方式，對不同情況下基礎埋置深度計算予以分類講解。

2.1 無地下室基礎的埋置深度

無地下室天然淺基礎，基礎本身埋深不深，深度修正對地基承載力提高的貢獻不大，基礎埋置深度d如圖2所示。

圖2 基礎埋置深度計算示意圖（一）

2.2 有地下室基礎的埋置深度

獨立基礎或條基加防水板的地下室，防水板僅考慮承受水浮力。防水板較薄剛度差，沒有額外的承載力抵抗土體隆起的反力，基礎埋置深度d只能從室內地面算起，見圖3。

圖3 基礎埋置深度計算示意圖（二）

箱形、筏形基礎，整體剛度大、承載能力強，基礎底板能很好的約束下方地基土。一般情況下，基礎埋置深度d自室外地面算起，見圖4。因為基礎深埋，深度修正對地基承載力提高幅度大。

圖4 基礎埋置深度計算示意圖（三）

2.3 等效土層厚度

如果基礎旁邊2b范圍內有采用整體筏板基礎的裙樓地下室、地下車庫。這時可以考慮整體筏板對地基土的約束作用，將筏板平均基底壓力Pe換算成等效土層厚度de=Pe/γm。圖5為帶裙樓的主樓基礎埋置深度計算示意圖，de1和de2為兩側裙樓基底壓力折算成的等效土層厚度。裙樓不為整體式筏板基礎時，不可等效成土層厚度。

圖5 帶裙樓的主樓基礎埋置深度計算示意圖

3 深度修正應注意的問題

當基礎兩側2b范圍土層厚度不同或者等效土層厚度不同時，應以較淺的埋深計算深度修正。基礎兩側覆土或等效土層厚度施加的時間也很關鍵，約束先于基礎荷載施加才可以考慮地基承載力的提高。采用深層平板載荷試驗提供深部地基土層承載力特征值時，由試驗給出的承載力特征值已反映地面超載的影響，不應再進行地基承載力深度修正［4］。

另外在實際工作中還遇到以下問題。

3.1 獨立基礎加防水板基礎的深度修正問題

獨立基礎加防水板或者條形基礎加防水板基礎與整體筏板不同。前者基底反力并不均勻，防水板沒有額外的能力約束獨立基礎或條形基礎兩側土體隆起;計算地基埋置深度時只能從室內地面(即防水板頂面)算起。整體筏板剛度大承載能力強，可以看作一個整體大基礎，基礎埋置深度僅考慮室外地面的高度。

3.2 地下水位較高時應注意的問題

如果地下水位較高，裙樓地下室本身存在抗浮問題，需要設置抗拔樁或錨桿抵抗水浮力。一般抗拔樁僅按抵抗水浮力的影響設置，沒有富裕的能力限制主樓地基側向隆起破壞的趨勢，主樓地基承載力不建議予以深度修正。這與普通天然基礎驗算基礎底面積時可忽略地下水的影響的工程經驗不同。

3.3 基礎附近有基坑開挖時應注意的問題

大型城市綜合體項目中，開發(fā)商為了控制成本，減小投資風險，一般先施工可出售的住宅、商業(yè)、辦公樓，后建獨立地下車庫、帶地下室裙樓等配套工程。主樓采用天然地基時應考慮兩種工況:第一種工況:地庫、裙樓完全建好，地基承載力可考慮等效埋置深度de予以修正;第二種工況:主樓旁地庫、裙樓基礎開挖階段，地基承載力不能考慮等效埋置深度de予以深度修正。

在地庫、裙樓基坑開挖階段，應根據未做深度修正的承載力限制主樓允許施工的層數。有些工程，主樓與裙樓施工間隔周期很長，裙樓施工前主樓已完工;主樓地基承載力特征值不建議考慮等效埋深de予以提高;否則應在裙樓施工階段采用圍護樁或地下連續(xù)墻對主樓地基予以保護，限制主樓地基的側向位移［1］。

4 結語

地基承載力深度修正的原理是基礎底面以上兩側的超載限制地基土的破壞變形，從而提高地基承載力。規(guī)范公式中，基礎埋深計算因基礎本身結構形式以及基礎周圍覆土高度而不同。獨立基礎加防水板和整體筏板基礎的埋置深度計算有區(qū)別。采用整體筏板基礎的裙樓結構，基底反力基本均勻，可以折算成土層厚度，地基承載力深度修正時予以考慮。地下水位較高時，由抗浮控制的帶地下室結構，沒有額外的能力約束基礎下土體向上隆起，因此不能對周邊基礎的天然地基承載力予以深度修正。周邊基坑開挖，會破壞深度修正的條件;主樓周邊存在基坑開挖時，應在基礎設計中予以考慮。

［1］楊 軍，彭芝平.地基承載力深度修正條件的結構補償［J］.建筑科學，2003，19(1):37-40.

［2］GB 50007-2011，建筑地基基礎設計規(guī)范［S］.

［3］朱炳寅，婁 宇，楊 琦.建筑地基基礎設計方法及實例分析［M］.北京:中國建筑工業(yè)出版社，2007:49-50.

［4］于海峰.基于整體剪切破壞分析的地基承載力深度修正［J］.建筑技術通訊，2007(11):5-6.