地基承載力修正時基礎埋深的確定

摘 要：建筑由上部結構和基礎組成，基礎作用在地基上，兩者相互作用，相互協(xié)調(diào)。承載力修正時基礎的埋深問題一直是困擾設計者的一大難題。之所以要對地基承載力進行深度修正，這與地基破壞機理相關。在實際工程運用中，地基承載力特征值修正時計算上的失誤，也會直接危及基礎設計的安全。基于此，本文主要分析地基承載力修正時基礎埋深的確定。

關鍵詞：地基承載力特征值;基礎埋深;超載

中圖分類號：TU470文獻標識碼：A文章編號：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

在實際工程中，人們對承載力修正時基礎埋深的取值存在較大爭議。通過查閱多種資料可以發(fā)現(xiàn)，其對地基承載力的修正深度也有不同的解釋和說明。基于此，本文主要分析地基承載力修正時基礎埋深的確定。

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)破壞的三個形式。在實際施工過程中，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)和基礎埋深有關。

太沙基承載力理論認為，基礎底面以上基礎兩側的超載，會限制地基土體滑動面的發(fā)展，從而提高地基的承載力。

2 基礎埋深的取值

2.1 一般情況

《建筑地基基礎設計規(guī)范》（GB 50007—2011）第5.2.4條規(guī)定：當基礎寬度大于3 m或埋置深度大于0.5 m時，從載荷試驗或其他原位測試、經(jīng)驗值等方法確定的地基承載力特征值，尚應按式（1）進行修正[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]為基礎底面寬度;[γ_m]為基礎底面以上土的加權平均重度，地下水位以下取浮重度;[γ]為基礎底面以下土的重度，地下水位以下取浮重度;[ηb]、[ηd]分別為基礎寬度和埋深的地基承載力修正系數(shù);[ηdγmd-0.5]為基礎埋深對承載力深度修正項。《建筑地基基礎設計規(guī)范》（GB 50007—2011）對埋深做出以下規(guī)定。基礎埋置深度[d]（m），一般自室外地面標高算起。在填方整平地區(qū)，可自填土地面標高算起，但填土在上部結構施工后完成時，應從天然地面標高算起。對于地下室，如采用箱型基礎或筏基時，基礎埋置深度自室外地面標高算起;當采用獨立基礎或條形基礎時，應從室內(nèi)地面標高算起。

2.2 特殊情況

《建筑地基基礎設計規(guī)范》（GB 50007—2011）中對基礎埋深的修正規(guī)定較簡單，包含了大部分的工程情況;但是，在實際工程運用過程中，有可能出現(xiàn)與《建筑地基基礎設計規(guī)范》（GB 50007—2011）不同的地方。研究者結合實際工程，對基礎兩側埋深不一致的情況、地基存在填方情況以及主裙樓一體等特殊情況下的基礎埋置深度進行分析。

2.2.1 基礎兩側埋深不一致的情況。當基礎兩邊埋置深度不同時，地基破壞時滑動破壞面會先到達基礎埋深較淺的一邊，較淺的一邊首先到達破壞狀態(tài)。基于安全考慮，基礎埋深修正時應該選擇較小的值。

2.2.2 地基存在填方情況。如果地基存在填方情況，基礎埋深的選擇應該考慮填方的時間。若是基礎剛施工完成就在上部填土方，此時基底土層尚未達到承載力設計值，填土產(chǎn)生的超載對基礎是有利的;如果填土在上部結構施工后完成時，基礎兩側的回填土此時對地基的修正基本沒什么貢獻，基礎埋深應該按天然地面取值[2]。

2.3 主裙樓一體

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

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)為裙房基礎面上所有豎向荷載（不計活荷）標準值;γ為土重度。

在工程實際中，為了減小主裙樓的差異沉降，設計一般要求在主樓施工完成后再進行裙樓的施工，這種情況下不應考慮裙房荷載的折算土層厚度。這種情況是設計者比較容易忽略的，施工中的先后順序對承載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，裙樓采用獨立基礎加防水底板。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。當柱距較小而防水板較厚（應按整體筏板計算控制變形差并滿足規(guī)范要求）、土質(zhì)也較好時，可以考慮防水底板的作用，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。

3 實際應用

工程實際：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，裙樓采用獨立基礎。擬建場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，下部由寒武紀的泥巖和寒武紀灰?guī)r層組成。據(jù)其成因時代、巖性及力學性質(zhì)不同，自上而下分為7個工程地質(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，干強度及韌性均為中等。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層為全風化泥巖（∈）：全風化，磚紅色～褐紅色，局部夾灰綠色。致密，堅硬。該層為極軟巖，巖體基本質(zhì)量等級為Ⅴ級，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層為強風化泥巖（∈）：強風化，磚紅～褐紅色，泥質(zhì)結構，塊狀構造，節(jié)理強烈發(fā)育。該層為軟巖，巖體基本質(zhì)量等級為Ⅴ級，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層為強風化灰?guī)r（∈）：灰色，強風化，節(jié)理強烈發(fā)育，隱晶質(zhì)結構，層狀構造，傾向340°左右，傾角15°左右。該層為軟巖，巖體基本質(zhì)量等級為Ⅴ級，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層為中風化泥巖（∈）：磚紅～青灰色，泥質(zhì)結構，厚層狀構造，節(jié)理較發(fā)育。該層為軟巖，巖體基本質(zhì)量等級為Ⅴ級，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層為中風化灰?guī)r（∈）：灰色，中風化，節(jié)理較發(fā)育，隱晶質(zhì)結構，厚層狀構造，傾向340°左右，傾角15°左右。該層為較硬巖，巖體基本質(zhì)量等級為Ⅲ級，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)設計部門的提供：擬建建筑物裙房單柱荷載3 920kN，獨立基礎。[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，獨立基礎擬建辦公樓地上28層，地下3層，基底壓力取490 kPa。按照《建筑地基基礎設計規(guī)范》（GB 50007—2011）規(guī)定第5.2.4、5.2.5對天然地基持力層強度進行驗算，擬建建筑物基礎埋深為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。

基礎底面的平均應壓力值小于天然地基持力層強度，能滿足設計要求，采用天然地基，筏形基礎。當采用筏板時應進行載荷試驗確定地基承載力。

本工程屬于第3類情況。

4 結論

在承載力修正時，應當理解承載力深度修正的原理，知道實質(zhì)意義，基礎總是有埋置深度的，基礎埋深范圍內(nèi)的土體重量就相當于作用在基礎兩側地基旁邊的邊載，地基土的破壞是向基礎側面的圓弧滑動剪切破壞（太沙基承載力理論），邊載（基礎埋深）的存在，起到約束作用，阻止地基土向側面滑動，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，允許塑性區(qū)深度開展至[B4]，表現(xiàn)為允許地基土承擔更大的剪應力。簡單地說，深度修正的原因為邊載約束效應和允許地基土塑性工作。

參考文獻：

[1]中華人民共和國建設部.建筑地基基礎設計規(guī)范：GB 50007—2011[S].

[2]陳仲頤.土力學[M].北京：清華大學出版社，2013.

[3]沈莉.軟巖工程特性及其承載力修正規(guī)律的研究[D].蘭州：蘭州大學，2017.

收稿日期：2020-04-01

作者簡介：高西芳（1984—），女，本科，工程師，研究方向：巖土勘測。