對地基承載力特征值取值問題的探討

李蘊鐳 暢秀俊

(華北有色工程勘察院有限公司，河北石家莊 050021)

0 引言

目前在勘察、設計實際工作中，都是采用并進行深寬修正承載力設計值，很少利用抗剪強度指標進行計算承載力設計值，所以承載力特征值的確定尤為重要，由于對巖土工程勘察經驗、勘察質量、安全、經濟效益或認識理解的原因，往往會在勘察報告中提供一個比較小的承載力特征值。

1 承載力概念的變化和理解的偏差

20世紀70年代之前建筑地基基礎設計沒有國標，當時是引用的蘇聯標準。TJ 7-74工業與民用建筑地基基礎設計規范(試行)是我國第一部國標，采用的是容許承載力，定義為保證地基穩定的條件下，房屋和構筑物的沉降量不超過容許值的地基承載能力。對于一般建筑物和構筑物，按表4～表15查表即可，對于乙級建筑應進行沉積驗算。

GBJ 7-89建筑地基基礎設計規范是在《74規范》基礎上修訂的，承載力概念變更為承載力標準值，其地基承載力表中的數值基本沿用《74規范》，只作了局部調整。

GB 50007-2002，GB 50007-2011建筑地基基礎設計規范，均取消了承載力表，承載力概念改為承載力特征值，定義:由載荷試驗測定的地基土壓力變形曲線線性變形段內規定的變形所對應的壓力值，其最大值為比例界限值。

現行規范取消了承載力表，比例界限值是承載力特征值的最大值，規范或設計人員沒有要求提供承載力特征值最大值，是否意味著巖土工程勘察在承載力特征值最大值的范圍內提多少都是正確的。不仔細考慮看起來是對的，如果考慮了“規定的變形”，并不是說只要小于最大值都是正確的。從《74規范》到《2011規范》承載力的名稱雖然做了改變，但實質內容并未改變，如用載荷試驗確定承載力，均取比例界限點，各種規程規范承載力的經驗值(表格)都是和載荷試驗的比例界限值建立的，也就是說經驗值表是承載力特征值最大值。規范沉降計算經驗系數ψs的表5.3.5中的fak是從《89規范》繼承過來的，《建筑地基處理技術規范》中的fak應與《建筑地基基礎設計規范》相對應，也就是說應該是承載力特征值的最大值。

另外在勘察階段，設計人員不可能提出最終的基礎尺寸，承載力、基礎尺寸和變形需要反復試算才能最終確定;勘察人員也不可能在此階段提出符合“規定的變形所對應”的承載力值，而隨意給出小于最大值的承載力特征值對沉降變形估算是有影響的，甚至是不利的。

2 工程實例

某工程辦公樓1棟，地上26層，高度97.8 m;住宅樓2棟，呈“L”形布置，地上32層，高度99.8m，筏型基礎;商業樓為裙樓，地上4層，高度18.9 m，獨立基礎。所有建筑物均為地下2層，基礎尺寸及荷載待定，基礎埋深約為11.00 m。

勘察場地位于石家莊市內，屬于太行山東麓山前微傾斜平原，沖洪積扇群上部，滹沱河一級階地上。地基土層為晚更新統的粉質粘土、粉土、砂類土及碎石類土，強度較高，抗變形能力較好，無濕陷性。各地基土層的物理力學指標及設計參數見表1。

表1 地基土層的物理力學指標及設計參數一覽表

設計等級為甲級的建筑物應提載荷試驗、抗剪強度指標、變形參數指標和觸探資料。根據已有經驗該建筑高層部分不能采用天然地基，天然地基的承載力特征值可以不通過載荷試驗確定，可根據DB13(J)/T 48-2005河北省建筑地基承載力技術規程(試行)確定，按室內土工試驗物性指標承載力特征值最大值為220 kPa;原位測試承載力特征值最大值為320 kPa;綜合取承載力特征值最大值為220 kPa。

2.1 復合地基變形估算的影響

對于高層建筑天然地基強度不能滿足上部結構要求，需要進行地基處理，采用CFG樁復合地基，設計提出的要求是復合地基承載力特征值為540 kPa，沉降值不大于50 mm，整體傾斜允許值為0.001 5。按河北省地方標準DB13(J)31-2011長螺旋鉆孔泵壓混凝土樁復合地基技術規程復合地基承載力計算公式為:

其中，α為單樁承載力發揮系數，可取 α=0.7～1.0，實際計算取0.9;β 為樁間土承載力發揮系數，可取 β=0.9～1.0，實際計算取0.9;m為面積置換率;R為單樁承載力。

復合土層的壓縮模量計算公式為:

復合地基樁端持力層選擇⑨粗砂，計算單樁承載力特征值取850 kN，面積置換率6.9%，復合地基承載力特征值545 kPa;復合土層的壓縮模量提高系數為3.63。如果按同樣的單樁承載力特征值、面積置換率參數，而持力層承載力特征值采用最大值，則復合地基承載力特征值604 kPa;復合土層的壓縮模量提高系數為2.75;復合地基壓縮模量見表2。

表2 復合土層壓縮模量表 MPa

按《建筑地基基礎設計規范》進行沉降估算，其沉降變形結果見表3。

表3 角點、中心點估算沉降表 mm

從表3中計算可以看出，持力層承載力不采用最大值，復合地基的承載力變化不大，但是復合土層的壓縮模量變化很大，盡管沉降估算可以滿足設計的要求，但還是相差很多的。如果按照變形控制設計，勘察報告不提供承載力特征值最大值反而變得不安全。

2.2 天然地基沉降變形估算的影響

當多層建筑采用天然地基，獨立基礎，采用《建筑地基基礎設計規范》5.3.5 公式進行計算:

其中，ψs為沉降計算經驗系數，根據地區沉降觀測資料和經驗確定，無地區經驗時可根據變形計算深度內的壓縮模量的當量值、基底附加壓力按規范表4取值。

表4 沉降計算經驗系數ψs

石家莊市沒有成熟的地區經驗，只能按規范表5.3.5取值，當基底附加壓力:P0≥fak，P0≤0.75fak或在兩者之間均有不同的取值(當量值小于15 MPa)，該工程基底附加壓力不大于0.75×150 kPa或不小于220 kPa，沉降計算經驗系數是一致的，基底附加壓力在0.75×(150～220)kPa之間時沉降計算經驗系數是不一致的，沉降計算經驗系數ψs取值偏大，沉降估算值也相應的偏大。

3 結語

1)復合地基的沉降變形估算，其值小于按承載力特征值最大值估算的沉降變形值;

2)天然地基在一定條件下沉降變形估算，其值大于按承載力特征值最大值估算的沉降變形值;

3)巖土工程勘察宜向設計提供地基土層承載力特征值的最大值，設計人員可以在此基礎上反復試算以最終確定滿足變形要求的承載力特征值。

［1］JGJ 79-2002，建筑地基處理技術規范［S］.

［2］DB13(J)/T 48-2005，河北省建筑地基承載力技術規程［S］.

［3］GB 50007-2011，建筑地基基礎設計規范［S］.

［4］顧寶和.地基承載力的來龍去脈［J］.工程勘察，2004(3):9-12.