地基承載力修正時(shí)基礎(chǔ)埋深的確定

摘 要：建筑由上部結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)組成，基礎(chǔ)作用在地基上，兩者相互作用，相互協(xié)調(diào)。承載力修正時(shí)基礎(chǔ)的埋深問題一直是困擾設(shè)計(jì)者的一大難題。之所以要對(duì)地基承載力進(jìn)行深度修正，這與地基破壞機(jī)理相關(guān)。在實(shí)際工程運(yùn)用中，地基承載力特征值修正時(shí)計(jì)算上的失誤，也會(huì)直接危及基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的安全?；诖?，本文主要分析地基承載力修正時(shí)基礎(chǔ)埋深的確定。

關(guān)鍵詞：地基承載力特征值;基礎(chǔ)埋深;超載

中圖分類號(hào)：TU470文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1003-5168（2020）13-0119-03

Determination of the Buried Depth of the Foundation as the

Amendment of Bearing Capacity of Subgrade

GAO Xifang

（Henan Qiushi Geotechnical Engineering Survey Co.， Ltd.，Zhoukou Henan 466000）

Abstract： The building is composed of superstructure and foundation. The foundation acts on the foundation. The two interact and coordinate with each other. The problem of the buried depth of the foundation when the bearing capacity is modified has always been a big problem for designers. The reason why the bearing capacity of the foundation should be modified is related to the failure mechanism of the foundation. In the practical engineering application， the errors in the calculation of the correction of the characteristic value of the bearing capacity of the foundation will also directly endanger the safety of the foundation design. Based on this， this paper mainly analyzes the determination of the buried depth of the foundation when the bearing capacity of the foundation was modified.

Keywords： characteristic value of subgrade bearing capacity;foundation buried depth;overload

在實(shí)際工程中，人們對(duì)承載力修正時(shí)基礎(chǔ)埋深的取值存在較大爭(zhēng)議。通過查閱多種資料可以發(fā)現(xiàn)，其對(duì)地基承載力的修正深度也有不同的解釋和說明?；诖?，本文主要分析地基承載力修正時(shí)基礎(chǔ)埋深的確定。

1 地基的破壞形式

地基的破壞形式包括整體剪切破壞、局部剪切破壞和沖剪破壞。其為豎直荷載作用下地基失穩(wěn)破壞的三個(gè)形式。在實(shí)際施工過程中，產(chǎn)生哪種破壞形式取決于多種因素，主要與地基土的性質(zhì)和基礎(chǔ)埋深有關(guān)。

太沙基承載力理論認(rèn)為，基礎(chǔ)底面以上基礎(chǔ)兩側(cè)的超載，會(huì)限制地基土體滑動(dòng)面的發(fā)展，從而提高地基的承載力。

2 基礎(chǔ)埋深的取值

2.1 一般情況

《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50007—2011）第5.2.4條規(guī)定：當(dāng)基礎(chǔ)寬度大于3 m或埋置深度大于0.5 m時(shí)，從載荷試驗(yàn)或其他原位測(cè)試、經(jīng)驗(yàn)值等方法確定的地基承載力特征值，尚應(yīng)按式（1）進(jìn)行修正[1]：

f_a=f_ak+η_bγ（b-3）+η_dγ_m（d-0.5）? ? ? ? ? ?（1）

其中，[f_a]為修正后的地基承內(nèi)載力特征值;[f_ak]為地基承載力特征值;[b]為基礎(chǔ)底面寬度;[γ_m]為基礎(chǔ)底面以上土的加權(quán)平均重度，地下水位以下取浮重度;[γ]為基礎(chǔ)底面以下土的重度，地下水位以下取浮重度;[ηb]、[ηd]分別為基礎(chǔ)寬度和埋深的地基承載力修正系數(shù);[ηdγmd-0.5]為基礎(chǔ)埋深對(duì)承載力深度修正項(xiàng)?！督ㄖ鼗A(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50007—2011）對(duì)埋深做出以下規(guī)定。基礎(chǔ)埋置深度[d]（m），一般自室外地面標(biāo)高算起。在填方整平地區(qū)，可自填土地面標(biāo)高算起，但填土在上部結(jié)構(gòu)施工后完成時(shí)，應(yīng)從天然地面標(biāo)高算起。對(duì)于地下室，如采用箱型基礎(chǔ)或筏基時(shí)，基礎(chǔ)埋置深度自室外地面標(biāo)高算起;當(dāng)采用獨(dú)立基礎(chǔ)或條形基礎(chǔ)時(shí)，應(yīng)從室內(nèi)地面標(biāo)高算起。

2.2 特殊情況

《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50007—2011）中對(duì)基礎(chǔ)埋深的修正規(guī)定較簡(jiǎn)單，包含了大部分的工程情況;但是，在實(shí)際工程運(yùn)用過程中，有可能出現(xiàn)與《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50007—2011）不同的地方。研究者結(jié)合實(shí)際工程，對(duì)基礎(chǔ)兩側(cè)埋深不一致的情況、地基存在填方情況以及主裙樓一體等特殊情況下的基礎(chǔ)埋置深度進(jìn)行分析。

2.2.1 基礎(chǔ)兩側(cè)埋深不一致的情況。當(dāng)基礎(chǔ)兩邊埋置深度不同時(shí)，地基破壞時(shí)滑動(dòng)破壞面會(huì)先到達(dá)基礎(chǔ)埋深較淺的一邊，較淺的一邊首先到達(dá)破壞狀態(tài)。基于安全考慮，基礎(chǔ)埋深修正時(shí)應(yīng)該選擇較小的值。

2.2.2 地基存在填方情況。如果地基存在填方情況，基礎(chǔ)埋深的選擇應(yīng)該考慮填方的時(shí)間。若是基礎(chǔ)剛施工完成就在上部填土方，此時(shí)基底土層尚未達(dá)到承載力設(shè)計(jì)值，填土產(chǎn)生的超載對(duì)基礎(chǔ)是有利的;如果填土在上部結(jié)構(gòu)施工后完成時(shí)，基礎(chǔ)兩側(cè)的回填土此時(shí)對(duì)地基的修正基本沒什么貢獻(xiàn)，基礎(chǔ)埋深應(yīng)該按天然地面取值[2]。

2.3 主裙樓一體

2.3.1 若主樓采用筏形基礎(chǔ)，裙樓采用獨(dú)立基礎(chǔ)或條形基礎(chǔ)。在這種情況下，主樓的承載力修正時(shí)，基礎(chǔ)埋深的取值應(yīng)該從裙樓的室內(nèi)地面標(biāo)高算至主樓筏板底面標(biāo)高;裙樓獨(dú)立基礎(chǔ)或條形基礎(chǔ)，地基承載力深度修正時(shí)，基礎(chǔ)埋深的取值應(yīng)從裙樓室內(nèi)地面標(biāo)高算至獨(dú)立基礎(chǔ)或條形基礎(chǔ)的底面標(biāo)高。

2.3.2 若主樓與裙樓一體，采用筏基。主樓承載力修正深度為：

d=F/γ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （2）

式中，F(xiàn)為裙房基礎(chǔ)面上所有豎向荷載（不計(jì)活荷）標(biāo)準(zhǔn)值;γ為土重度。

在工程實(shí)際中，為了減小主裙樓的差異沉降，設(shè)計(jì)一般要求在主樓施工完成后再進(jìn)行裙樓的施工，這種情況下不應(yīng)考慮裙房荷載的折算土層厚度。這種情況是設(shè)計(jì)者比較容易忽略的，施工中的先后順序?qū)Τ休d力的修正具有較大影響。

2.3.3 主裙樓為一體，主體采用筏形基礎(chǔ)，裙樓采用獨(dú)立基礎(chǔ)加防水底板。主樓承載力修正深度介于2.3.1與2.3.2之間，按2.3.1取值偏安全。當(dāng)柱距較小而防水板較厚（應(yīng)按整體筏板計(jì)算控制變形差并滿足規(guī)范要求）、土質(zhì)也較好時(shí)，可以考慮防水底板的作用，理論上應(yīng)按防水底板的地基反力，計(jì)算出折算深度后，用于深度修正。

3 實(shí)際應(yīng)用

工程實(shí)際：河南某辦公樓地上28層，地下3層，裙樓地上3層，地下3層。辦公樓采用筏型基礎(chǔ)，裙樓采用獨(dú)立基礎(chǔ)。擬建場(chǎng)地地貌單元屬于沖積平原，地形較平坦。

本次鉆探揭露地層上部由人工填土組成，下部由寒武紀(jì)的泥巖和寒武紀(jì)灰?guī)r層組成。據(jù)其成因時(shí)代、巖性及力學(xué)性質(zhì)不同，自上而下分為7個(gè)工程地質(zhì)單元層。

第①層是雜填土（Q4ml）：雜色，松散，主要成分為黏性土，含磚石灰渣等建筑垃圾及生活垃圾。層厚1.00～4.50 m，平均厚1.59 m。

第②-1層是粉質(zhì)黏土（Q4al）：褐黃色，硬塑，含鐵錳質(zhì)氧化物。無搖振反應(yīng)，干強(qiáng)度及韌性均為中等。該層分布不普遍，層位不穩(wěn)定。層厚0.90～1.50 m，平均厚度1.18 m，層底埋深2.20～4.60 m[3]。

第②層為全風(fēng)化泥巖（∈）：全風(fēng)化，磚紅色～褐紅色，局部夾灰綠色。致密，堅(jiān)硬。該層為極軟巖，巖體基本質(zhì)量等級(jí)為Ⅴ級(jí)，巖石質(zhì)量（RQD=20%）為極差。該層分布普遍，層位穩(wěn)定。層厚0.40～6.60 m，平均厚度2.66 m，層底埋深3.90～6.20 m。

第③層為強(qiáng)風(fēng)化泥巖（∈）：強(qiáng)風(fēng)化，磚紅～褐紅色，泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，節(jié)理強(qiáng)烈發(fā)育。該層為軟巖，巖體基本質(zhì)量等級(jí)為Ⅴ級(jí)，巖石質(zhì)量（RQD=30%）為差。該層分布普遍，層位穩(wěn)定。層厚11.00～13.60 m，平均厚度12.44 m，層底埋深16.10～17.80 m。

第④層為強(qiáng)風(fēng)化灰?guī)r（∈）：灰色，強(qiáng)風(fēng)化，節(jié)理強(qiáng)烈發(fā)育，隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)，層狀構(gòu)造，傾向340°左右，傾角15°左右。該層為軟巖，巖體基本質(zhì)量等級(jí)為Ⅴ級(jí)，巖石質(zhì)量（RQD=30%）為差。該層分布普遍，層位穩(wěn)定。層厚4.80～6.20 m，平均厚度5.66 m，層底埋深22.00～22.90 m。

第⑤層為中風(fēng)化泥巖（∈）：磚紅～青灰色，泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，厚層狀構(gòu)造，節(jié)理較發(fā)育。該層為軟巖，巖體基本質(zhì)量等級(jí)為Ⅴ級(jí)，巖石質(zhì)量（RQD=30%）為差。該層分布普遍，層位穩(wěn)定。層厚8.40～9.90 m，平均厚度9.00 m，層底埋深31.20～31.90 m。

第⑥層為中風(fēng)化灰?guī)r（∈）：灰色，中風(fēng)化，節(jié)理較發(fā)育，隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)，厚層狀構(gòu)造，傾向340°左右，傾角15°左右。該層為較硬巖，巖體基本質(zhì)量等級(jí)為Ⅲ級(jí)，巖石質(zhì)量（RQD=85%）為較好。該層分布普遍，層位穩(wěn)定。本次勘察深度內(nèi)未揭穿該層，最大揭露厚度8.80 m。

根據(jù)設(shè)計(jì)部門的提供：擬建建筑物裙房單柱荷載3 920kN，獨(dú)立基礎(chǔ)。[fak]=410 kPa，ηb=0.3，ηd=1.6，b=3.0 m，γ=20.0 kN/m3，γm=19.4 kN/m3，d=1.5 m，將數(shù)據(jù)帶入式（1）得出[fa]為441.0kPa，則基礎(chǔ)底面積為：A=3920/（441.0-20×1.5）=9.54m2。

擬建建筑物裙房可采用天然地基，獨(dú)立基礎(chǔ)擬建辦公樓地上28層，地下3層，基底壓力取490 kPa。按照《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50007—2011）規(guī)定第5.2.4、5.2.5對(duì)天然地基持力層強(qiáng)度進(jìn)行驗(yàn)算，擬建建筑物基礎(chǔ)埋深為12.85 m，持力層為第③層，地基土承載力特征值[fak]=410 kPa，ηb=0.3，ηd=1.6，b=6.0 m，γ=20.0 kN/m3，γm=20.0 kN/m3，d=2.7 m，將數(shù)據(jù)帶入式（1）得出[fa]為498.4kPa。

基礎(chǔ)底面的平均應(yīng)壓力值小于天然地基持力層強(qiáng)度，能滿足設(shè)計(jì)要求，采用天然地基，筏形基礎(chǔ)。當(dāng)采用筏板時(shí)應(yīng)進(jìn)行載荷試驗(yàn)確定地基承載力。

本工程屬于第3類情況。

4 結(jié)論

在承載力修正時(shí)，應(yīng)當(dāng)理解承載力深度修正的原理，知道實(shí)質(zhì)意義，基礎(chǔ)總是有埋置深度的，基礎(chǔ)埋深范圍內(nèi)的土體重量就相當(dāng)于作用在基礎(chǔ)兩側(cè)地基旁邊的邊載，地基土的破壞是向基礎(chǔ)側(cè)面的圓弧滑動(dòng)剪切破壞（太沙基承載力理論），邊載（基礎(chǔ)埋深）的存在，起到約束作用，阻止地基土向側(cè)面滑動(dòng)，從而增大了地基土抗剪能力，就表現(xiàn)為地基承載能力的提高。同時(shí)，允許塑性區(qū)深度開展至[B4]，表現(xiàn)為允許地基土承擔(dān)更大的剪應(yīng)力。簡(jiǎn)單地說，深度修正的原因?yàn)檫呡d約束效應(yīng)和允許地基土塑性工作。

參考文獻(xiàn)：

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收稿日期：2020-04-01

作者簡(jiǎn)介：高西芳（1984—），女，本科，工程師，研究方向：巖土勘測(cè)。