淺基礎常規設計探究

王蕾

(洪航建筑設計有限公司，江西 南昌 330024)

一、引言

在深、淺二大類基礎中，前者埋深較大，如果說其主要作用是把所承受的荷載相對集中地傳遞到基礎深部，那么淺基礎則是通過基礎地面，把荷載擴散分布于淺部地層。選擇地基基礎方案時，通常優先考慮天然地基上不大的或簡單的淺基礎，例如沿墻或逐柱設置的擴展基礎等。因為這類基礎埋置不深，用料較省，無需復雜的施工設備，在開挖基坑，必要時支護坑避和排水疏干后，地基不加處理即可修建，因而工期短、造價底。

二、淺基礎常規設計的條件

1、常用的淺基礎體型不大，結構簡單，在計算單個基礎時，一般遵循上部結構與基礎的變形協調條件，也不考慮地基的相互作用，這種簡化法也經常用于許多連續基礎的初步設計，特稱為常規設計。

2、由于淺基礎的埋置深度與基礎地面寬度相比較小，在確定淺基礎的地基承載力時，一般不考慮基礎地面標高以上基礎旁側土體抗剪強度的有側影響，這是由于旁側回填土強度較低，易受外界影響而變異的緣故；此外，在計算基礎深度時，可采用基底附加壓力來近似考慮埋置深度的影響。

三、淺基礎設計應注意的細節

1、地基基礎設計應滿足三項基本原則：

（1）對防止地基土剪切破壞和喪失穩定性方面，應具有足夠的安全度。

（2）應控制地基的特征變形量，是指不超過建筑物的地基特征變量允許值，以免引起基礎和上部結構的損壞，或影響建筑物的使用功能和外觀。

2、設計淺基礎須妥善處理如下問題：

（1）充分掌握擬建場地的工程地質條件和地基勘察資料。地基勘察的詳細程度應與建筑物的安全等級和場地的工程地質條件相適應。

（2）在研究地基勘察資料的基礎上，結合結構的類型，荷載的性質、大小和分布，建筑布置和使用要求以及擬建的基礎對原有建筑或設施的影響，從而考慮基礎類型和平面布置方案，并確定地基持力層和基礎埋置深度。

（3）以簡化的或考慮相互作用的計算方法進行基礎結構的內力分析和截面設計，以保證基礎具有足夠的強度、剛度和耐久性。

四、基礎埋置深度

基礎埋置深度要根據持力層承載力，通過計算選擇土層類別和設定埋置深度。下面所列為基礎埋置深度要符合的一般項目。

①基礎頂面或大放腳面一般低于室外設計地面100mm。

②外墻或外柱基礎底面一般低于室外設計地面500mm。

③基礎應盡量淺埋，但必須把松散的人工填土或耕作挖去；基礎底面放在未破壞的老土表面層下150mm，當遇到局部地基較弱時，可采用人工地基處理，局部落實到老土上。

④基礎宜埋在地下水位以上，如必須埋在地下水位以下時，則應采取措施，以保證地基土在施工時不受擾動。

⑤基礎埋深不宜深于相鄰原有基礎。當深于原有基礎時，兩相鄰基礎間應保持一定凈距 D，一般 D＝（1～2）C，C 為兩基礎底面高差。

五、地基承載力設計值

地基承載力設計值首先必須保證在荷載作用下的地基土體產生剪切破壞而失效，應具有足夠的安全度。因此，各級建筑物淺基礎的地基承載力驗算均應滿足p≤f。這里f即為地基豎向承載力設計值，簡稱承載力設計值。

現歸納了三種方法來確定f值：

1、根據土的抗剪強度指標以理論公式計算；2、按現場載荷試驗的p-s曲線確定；

3、種方法按規范提供的承載力表確定。

其中第三種方法在實際工程設計中運用最多、最廣泛。應為我國國家《建筑地基基礎設計規范》標準是以各地區靜載荷試驗資料為基礎，通過統計分析，對各類土建立了按野外鑒別結果、室內物理、力學指標或現場動力觸探試驗錘擊數查取地基承載力基本值f。或標準值fk的表格，使用便捷，節省時間。

地基承載力設計值的計算步驟如下：

1、按各類土承載力標準值表或載荷試驗的p-s曲線確定地基承載力的標準值fk或基本值f。如果時根據土的物理、力學性質指標確定的基本值，則應按下式折算為標準值：fk=Ψff。

2、當基礎寬度大于3m或埋置深度大于0.5m時，應按下式計算地基承載力設計值：f=fk+ηbr(b-3)+ηdr。（d-0.5）

當計算所得設計值f<1.1fk時，取f=1.1fk。

3、不滿足按2中公式計算的條件時，按f=1.1fk確定地基承載力設計值。

設計淺基礎時，一般先確定埋深d并初步選擇地面尺寸，求得基底以下持力層的承載力設計值f，再按p-f驗算并調整尺寸直至滿足設計要求。

下面例舉一受中心荷載作用下基礎設計的工程實例，以便能客觀的說明此方法的運用。條件如下：

柱基礎荷載設計值：FV=835KN，FH=14KN，M=57.7KN，持力層和下臥層承載力的回歸修正系數分別為0.952和0.977。持力層和下臥層是否滿足要求。計算步驟：

（1）下臥層承載力計算值fz

當 ω＝42%時，f＝86Kpa，

故承載力標準值fk=0.977×86＝84kpa

作深度修正求得fz

d應為從地面算起得下臥層頂面埋藏深度，即d=5.5m

γ。應為該深度范圍內土得加權平均重度，γ'為持力層得有效重度

當 fk≥50KPa 時，取修正系數 ηd＝1.1

（3）下臥層頂面處土得自重壓力σCZ

（2）地基壓力擴散角θ

Q按上下層土得壓縮模量比ES1/ES2＝7.5/2.5＝3，以及 Z/b=3.3/2.0>0.5，根據地基壓力擴散角 θ值，得 θ＝23°，tgθ＝0.424

（4）基底處得平均壓力p和土的自重壓力σC

P=（FV+G）/A=（825+20×2×2.5×2.2）（/2×2.5）＝211KPa

σC＝16×1.5+19.8×0.7＝38KPa

（5）下臥層頂面處的附加壓力σZ

σZ＝[2.5×2×(211-38)]/[(2.5+3.3×0.424)×(2+2×3.3×0.424)]

=34KPa

（6）驗算

σZ+σCZ＝34+70＝104KPa

滿足條件

結束語

以上只是對地基基礎的部分論述，在實際工程中應根據具體條件情況靈活處理。隨著科學技術的發展，地基基礎的設計和施工方法也在不斷的改進。理論和實踐相結合，再溶入先進的科學方法，設計工作的速度和效果正在不斷的完善。

[1]顧曉魯.地基與基礎[M].北京：中國建筑工業出版社，2003.

[2]GBJ7-89.建筑地基基礎設計規范[S].

[3]GB50021-94.巖土工程勘察規范[S].

[4]JGJ79-91.建筑地基處理技術規范[S].