帶裙樓高層建筑天然地基承載力修正淺析

孫永勝

(山東省第七地質礦產勘查院，山東臨沂 276000)

0 引言

近年隨著城市建設的發展，建筑工程多為整體車庫開挖，高層建筑周邊多為車庫，如何準確判定高層建筑的天然地基承載力，成為擺在技術人員面前的一道難題。在滿足結構安全性的前提下，應優先選用天然地基。然而，在工程實踐中，很多技術人員在拿捏不準的情況下偏向安全設計，盲目選用地基處理或樁基礎，造成了工程浪費。文中擬從天然地基承載力特征值的確定和深寬修正的本質入手，結合工程實例，以提高技術人員準確應用規范的水平，在保障結構安全的前提下節約工程造價。

1 天然地基承載力的確定和修正的本質

1.1 天然地基承載力的確定

在巖土工程技術標準中，地基承載力的確定是地基基礎設計的重要內容。規范中指出:“地基承載力特征值可由載荷試驗或其他原位測試、公式計算，并結合工程實踐經驗等方法綜合確定”［1］。由于全國地質條件千差萬別，新版規范取消了地基承載力表，給了技術人員更大的自由度，提倡通過工程實踐得出地區經驗參數。山東省出臺了地方標準，給出了本地區的“地基巖土的承載力特征值”表，可供其他省份參考［2］。高大釗等討論了地基承載力地區經驗的總結、地基承載力的安全度、地基承載力特征值及其應用、不固結不排水剪指標的應用等8個有關地基承載力的問題，對如何理解和執行規范提出了意見［3］。

1.2 承載力修正的本質

無論是理論公式還是現場試驗，地基承載力均與基礎的寬度和深度有著緊密關系，其變化規律是極為復雜的，受到各種因素的制約，截止到目前尚未被人們所完全知曉。李靜指出:地基承載力的深度修正，就是為了考慮基礎兩側基底標高以上的超載對基礎兩側滑動土體向上滑動的抵抗作用，超載的分布寬度應滿足大于(2～4)B，總結了地基承載力深度修正的3要素，指出了設計中存在的錯誤認識及說明［4］。于海峰、韓云山等根據太沙基或朗肯承載力理論，給出了不同情況下承載力深度修正的埋深取值，并建議采取各種手段包括計算機技術，通過理論分析提出一套較為合理的深寬修正系數［5，6］。

2 工程概況及地質條件

2.1 工程概況

某帶裙樓高層住宅樓工程位于臨沂市河東區，地上22層，層高3 m，地下2層，框剪結構，筏板基礎，基礎埋深約7.8 m，設計基底壓力Pk=450 kPa。住宅樓2倍寬度為2層地下車庫，獨立基礎+防水板。場地抗震設防烈度8度，設計地震分組第二組，設計基本地震加速度0.20g。

2.2 地質條件

根據勘察單位提供的資料，地下水位埋深2 m，地質條件及其他物理力學參數如表1所示。

表1 地層及其他物理力學參數表

3 地基承載力修正計算

3.1 帶裙房高層建筑承載力修正分類

為了突出問題，作出如下假設:考慮主樓短邊方向，裙樓邊長大于主樓邊長兩倍，兩側裙樓埋深一樣，主樓基礎為整體性較好的筏板基礎或箱形基礎。

1)主裙樓一體的筏板基礎。

其計算埋深可將裙樓的超載折算成土層厚度。

2)主裙樓間設縫，粗砂充實至地面，筏板基礎。

粗砂可以傳遞水平方向受力，主樓地基的承載力修正可參照情況1)。

3)裙樓為獨立基礎。獨立基礎不能形成連續均勻的分布荷載，不能考慮裙房荷載的貢獻。其計算埋深應為從裙房室內地面算起的天然埋深。

4)裙房為獨立柱基礎+防水板。柱距較小、防水板較厚、土質也較好時，可考慮防水底板的作用，應通過防水底板下反力測試，積累一定實測資料后進行，參照情況1)對基底反力折減后作為超載;對于無反力測試依據的情況，參照情況3)。

3.2 承載力計算實例

本高層住宅樓基礎埋深位于第⑤層粗砂層，勘察單位根據標貫試驗結果，依據規范查表 G.0.3－2 取插值［6］，得出天然地基承載力特征值fak=300 kPa，需要依據規范5.2.4條 fa=fak+ηbγ(b－3)+ηdγm(d－0.5)進行承載力修正［1］。其中，承載力修正系數，ηb=3.0，ηd=4.1，b=6.0 m，γ=9 kN/m3，γm=11.75 kN/m3。

本工程理論上應按防水底板的地基反力，計算出折算深度后，用于深度修正。但由于這方面的資料較少，具有很大的經驗性，且無法準確取得防水底板的地基反力。因此，本工程采用地下車庫室內地面算至主樓筏板底:d=1.5 m。經過計算得出，修正后的地基承載力特征值fa=432.7 kPa＜Pk，無法滿足承載力要求，建議采用樁基礎。

3.3 天然地基承載力的再確定

因該小區有十余棟住宅樓，全部采用樁基礎造價高、工期長，又重新對該項目進行了專項論證，一致得出如下結論:因標貫試驗結果差異性較大，依據經驗或地方標準查表確定承載力具有很大的局限性，建議增加淺層平板載荷試驗。平板載荷試驗結果:第⑤層粗砂層fak=330 kPa，修正后 fa=462.7 kPa＞Pk，滿足承載力要求，22層住宅樓可以采用天然地基。

4 結語

1)天然地基承載力的確定是一個綜合的復雜性問題，在實踐中應采用多方法綜合確定，不能僅憑某一種原位測試就盲目否認天然地基，載荷試驗仍是確定fak最直接的方法。2)對于帶裙房的高層建筑，由于地基基礎的復雜性，其基底以上的相鄰超載千差萬別，承載力是否修正、如何修正等問題，在規范中是不能直接找出答案的。3)在工程實際應用相對缺乏的情況下，通過本實例的計算分析，為從業人員在類似項目中的承載力修正提供了可靠依據。