地下水在地基承載力深度修正中的理解與應(yīng)用

魏坤,楊勇

（青島北洋建筑設(shè)計有限公司，山東 青島 266101）

地下水在地基承載力深度修正中的理解與應(yīng)用

魏坤,楊勇

（青島北洋建筑設(shè)計有限公司，山東 青島 266101）

以地基承載力深度修正原理為依據(jù)，針對《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》（GB 5007—2011）中地基承載力深度修正公式及條文說明，用工程實例說明地下水在地基承載力深度修正中的應(yīng)用方法，并指出其在實際應(yīng)用過程中應(yīng)注意的問題，為今后的類似工程提供參考。

地基承載力；深度修正；地下水

【DOI】10.13616/j.cnki.gcjsysj.2016.06.017

1 引言

地基承載力系以保證地基強度和穩(wěn)定為前提，建筑物不產(chǎn)生過大沉降和不均勻沉降的地基承受荷載的能力，是工程設(shè)計人員進(jìn)行地基基礎(chǔ)設(shè)計的重要依據(jù)，其值是否合理將直接影響工程安全。隨著目前建筑工程的迅猛發(fā)展，出現(xiàn)了大量主裙樓一體的結(jié)構(gòu)，由于裙樓荷載在滿足一定條件下可以提高主樓的地基承載力，因此，為滿足工程設(shè)計的經(jīng)濟性，就出現(xiàn)了工程上稱作的“超載修正”，即考慮裙樓或土層荷載對主樓地基承載力的貢獻(xiàn)，對主樓地基承載力進(jìn)行深度修正。然而，在具體工程中，常遇到高地下水位的情況，地下水位于對地基承載力影響的最大影響深度[1]范圍內(nèi)，且位于基底及基底以上時，此時地基承載力深度修正，如何考慮地下水的影響及其合理的應(yīng)用，《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》[2]（后文簡稱“地基規(guī)范”）并沒有給出清晰明確的解釋，導(dǎo)致在實際工程應(yīng)用中，一些設(shè)計師存在理解與應(yīng)用的誤區(qū)，筆者就此問題給出幾點建議，并用實例說明地下水在地基承載力深度修正中的合理應(yīng)用。如有不妥，請讀者指正。

2 地下水在地基承載力深度修正中的理解與應(yīng)用

2.1 地基承載力深度修正原理及規(guī)范規(guī)定

當(dāng)基礎(chǔ)埋置在地面以下d處，如圖1所示，一方面基礎(chǔ)兩側(cè)基底平面以上的土體壓重q=γ0d（后文中簡稱“超載”）對基礎(chǔ)兩側(cè)的滑動土體向上滑動有抵抗作用，這種抵抗作用會推遲極限狀態(tài)的發(fā)生，即超載會使地基承載力有所提高；另一方面，在極限狀態(tài)下，滑裂面以上基礎(chǔ)底平面以上的土體的抗剪強度也會提高地基承載力，但實際應(yīng)用中常忽略其作用。

為考慮基礎(chǔ)兩側(cè)基底平面以上的超載對地基承載力的這種有利作用，就出現(xiàn)了地基承載力深度修正，“地基規(guī)范”公式5.2.4中第三項ηdγm（d-0.5）就是地基承載力深度修正值。但在實際工程中，常出現(xiàn)主裙樓一體的情況，即超載為裙樓壓重，此時“地基規(guī)范”5.2.4條文說明亦有相應(yīng)的解釋[2]。目前，建筑工程大量存在著主裙樓一體的結(jié)構(gòu)，對于主體結(jié)構(gòu)地基承載力的深度修正，宜將基礎(chǔ)底面以上范圍內(nèi)的荷載，按基礎(chǔ)兩側(cè)的超載考慮，當(dāng)超載寬度大于基礎(chǔ)寬度的兩倍時，可將超載折算成土層厚度作為基礎(chǔ)埋深，基礎(chǔ)兩側(cè)超載不等時，取小值。

圖1 超載作用示意圖

2.2 地下水在地基承載力深度修正中的應(yīng)用

當(dāng)超載部分為土層壓重時，地基承載力的深度修正可以直接采用“地基規(guī)范”5.2.4條進(jìn)行修正，其中基礎(chǔ)埋深的地基承載力修正系數(shù)ηd根據(jù)“地基規(guī)范”表5.2.4查得，計算基礎(chǔ)底面以上土的加權(quán)平均重度γm時，地下水位以下的土層取有效重度。

當(dāng)超載部分為裙樓壓重時，地基承載力的深度修正就可以應(yīng)用“地基規(guī)范”5.2.4條文說明進(jìn)行修正，但是在高地下水位時，由于地基規(guī)范并沒有給出實例，所以導(dǎo)致設(shè)計師們在實際應(yīng)用過程中存在理解的不同，問題主要集中當(dāng)?shù)叵滤挥诨滓陨蠒r：一是把裙樓壓重?fù)Q算為土層厚度作為基礎(chǔ)埋深時，基礎(chǔ)底面以上土的加權(quán)平均重度γm的取值問題；二是在采用修正后的地基承載力進(jìn)行地基承載力驗算時，“地基規(guī)范”5.2.1條及5.2.2條中基礎(chǔ)底面處的平均壓力值pk是否包含水浮力。筆者認(rèn)為，把裙樓壓重?fù)Q算為土層厚度作為基礎(chǔ)埋深時，基礎(chǔ)底面以上土的加權(quán)平均重度γm的計算按照地下水位以下的土層取有效重度的原則計算；基底壓力pk應(yīng)理解為基礎(chǔ)底面與地基之間產(chǎn)生的接觸壓力，是基礎(chǔ)作用于地基上時土顆粒之間產(chǎn)生的有效應(yīng)力，由于基礎(chǔ)同時受到地下水的浮力作用，所以基底壓力pk應(yīng)為基礎(chǔ)反力減去水浮力。

為了更好的理解，下面將通過工程實例來說明超載為裙房壓重時地下水在地基承載力深度修正中的應(yīng)用方法。

3 工程實例

3.1 工程概況

擬建建筑物為6棟30層的高層住宅，4棟與高層連體的2層網(wǎng)點及2層地下車庫，車庫柱網(wǎng)為8.4m伊8.4m，高層住宅采用平板式筏基，地下車庫及網(wǎng)點采用獨立基礎(chǔ)加防水板，防水板厚度400mm，車庫內(nèi)覆土0.5m。

3.2 設(shè)計基本參數(shù)

主樓正負(fù)零絕對標(biāo)高12.500m，基礎(chǔ)底標(biāo)高2.000m，基礎(chǔ)持力層為粗礫砂，fak=240kPa，室內(nèi)外高差300mm，工程設(shè)計使用年限50a，地面粗糙度C類，設(shè)計基本風(fēng)壓0.6kN/m2，抗震設(shè)防烈度為6度，設(shè)計基本地震加速度為0.05g，Ⅱ類場地土，抗浮設(shè)防水位4.400m，

地基土工程性能見表1。

表1 地基土工程性能

本工程以帶網(wǎng)點1#樓為例進(jìn)行地基承載力的深度修正，1#樓及車庫基礎(chǔ)埋深為10m，根據(jù)地基規(guī)范5.2.4條：ηb=3.0，ηd=4.4，γ=10kN/m2（浮重度），b>6m，取b=6m，寬度修正ηbγ （b-3）=90kPa。

下面進(jìn)行地基承載力的深度修正，裙樓采用鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，僅考慮恒載作用，一般每層樓荷重約為9～10kN/m2，每層裙樓約折算為0.5m土體厚度，折算后，裙房超載折算土體厚度d=3.3m<主樓另一側(cè)土層厚度d'=10.2m，本工程主樓兩邊的超載范圍均大于兩倍主樓基礎(chǔ)寬度，基礎(chǔ)兩側(cè)超載不等時，取小值。折算后基礎(chǔ)埋深h=5.3m>抗浮設(shè)防水位4.4m，則γm=（2.4伊8+0.9伊18）/3.3=10.7kN/m2，因此深度修正值為ηdγm（d-0.5）=131.8kPa，經(jīng)深寬修正后的地基承載力為461.8kPa。

經(jīng)PKPM豎向?qū)Ш傻贸觯?#樓基礎(chǔ)反力平均值472kPa，基礎(chǔ)反力最大值 547kPa，則基底壓力平均值 pk=472-24=448kPa，基底壓力最大值pkmax=547-24=523kPa，滿足pk

4 結(jié)語

本文通過理論分析與工程實例明確了地下水在地基承載80力深度修正過程中的合理應(yīng)用方法，為今后的類似工程提供了參考，但在具體應(yīng)用過程中，還應(yīng)注意一下幾點：

1）當(dāng)超載為土層時，基礎(chǔ)底面以上土的加權(quán)平均重度γm的取值按照“地基規(guī)范”5.2.4條。

2）當(dāng)超載為裙樓時，裙樓荷載折算成土層厚度作為基礎(chǔ)埋深，折算后計算基礎(chǔ)底面以上土的加權(quán)平均重度γm時，地下水位以下的土層取有效重度。

3）在地基承載力驗算過程中，主樓的基底壓力應(yīng)扣除水浮力。

4）由于近年來環(huán)境因素的惡化，地下水受環(huán)境因素的影響越來越嚴(yán)重，當(dāng)?shù)刭|(zhì)條件復(fù)雜，地下水分布規(guī)律不明確時，建議以深層平板載荷試驗確定地基承載力為主，而不進(jìn)行地基承載力的深度修正遙

【1】周健,屠洪權(quán),繆俊發(fā).地下水位與環(huán)境巖土工程[M].上海:同濟大學(xué)出版社, 1995.

【2】GB 50007—2011建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范[S].

TheUnderstanding and Application about Groundwater in theProcess of Depth Correction on BearingCapacity of Foundation

WEI Kun,YANG Yong
（QingdaoNorthernArchitecturalDesignCo.Ltd.,Qingdao 266101,China）

Base on the depth correction principle for bearingcapacityof foundation,contraryto depth correction formula about bearing capacity of foundation and its provisions in the code for design of building foundation （GB5007-2011）,the application method of groundwaterondepthcorrectvalueinbearingcapacityoffoundationisexplainedbyaproject,andtheproblemsinactualapplicationprocess arepointedout,thenareferenceforfuturesimilarprojectsisprovided.

bearingcapacityoffoundation;depthcorrection;groundwater

TU46

B

1007-9467（2016）06-0076-02

2016-01-28

魏坤（1968～），男，山東煙臺人，高級工程師，國家一級注冊結(jié)構(gòu)工程師，從事建筑結(jié)構(gòu)工程設(shè)計與研究，（電子信箱）