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▲ 中联环建文建筑设计有限公司 本文为原作者授权发布 0 引言 地基承载力特征值的宽度和深度修正是进行基础计算的前提，但是规范条文表达得并不十分明确，实际工程应用中也多种多样，许多工程师对该计算都有各自的理解，有些甚至是错误的。所以从基本原理对本问题进行剖析是十分必要的。 1 载荷试验 根据《工程地质手册》第五章，载荷试验可分为浅层平板载荷试验、深层平板载荷试验、螺旋板载荷试验、岩基载荷试验。其中螺旋板载荷试验归属于深层平板载荷试验; 岩基载荷试验为测试基岩之用，归属于浅层平板载荷试验，所以载荷试验大类上分为两种，试验原理见图 1。 两种平板载荷试验均根据试验压力( p) 与沉降量( s) 绘制 p-s 曲线，并据此曲线确定地基承载力特征值 f ak，该值再按《建筑地基基础设计规范》( GB50007—2011) ( 简称地基基础规范) 第 5. 2. 4 条的要求进行宽度和深度修正。从图 1 可知，由于深层平板载荷试验过程中压板周边已有了土压，如果实际工程与深层平板载荷试验时的土厚没有较大变图化，不进行深度修正亦可满足工程设计的精度要求。 2 基础底面宽度修正的原理 浅层平板载荷试验的压板尺寸为 0. 5m × 0. 5m方板，深层平板载荷试验的压板尺寸为直径 0. 8m圆板，由于平板载荷试验压板尺寸较小，根据试验结论，压板尺寸越大，压板对地基土的约束也越大，相应得到的地基承载力也越大，所以当基础尺寸比压板尺寸大时要进行宽度修正。 地基基础规范为防止对基础宽度底面的无限修正造成修正后地基承载力特征值 f a过大情况出现，规定了基础底面宽度 b 取值的上限为 6m。 基于此原理，对基础底面宽度进行修正不仅对独基和条基适用，对筏板基础也同样适用。 可能会有设计人员参考地基基础规范第 5. 2. 7条的规定: 即当对软弱下卧层进行地基承载力验算时，对软弱下卧层的地基承载力特征值仅进行深度修正，不进行宽度修正，从而认为对筏板基础不用进行宽度修正。是不是宽度很大的基础就可以不进行宽度修正了呢? 根据《 建筑地基基础设计方法及实例分析》（朱炳寅，娄宇，杨琦），软弱下卧层的主要特点是天然含水量高、高压缩性、抗剪强度低、渗透性差、流变性，常见的有淤泥、淤泥质土、冲填土、建筑垃圾、生活垃圾等。由于此类土的宽度修正系数等于 0，所以保守起见，地基承载力特征值不进行宽度修正，但是不能以此作为筏板基础不进行宽度修正的依据，两者的原理并不相同。 3 基础埋置深度修正的原理 根据太沙基承载力理论，地基破坏时理论上的塑流边界如图 2 所示，其中Ⅰ为“弹性核区”，随基础一起向下移动; Ⅱ为“过渡区”，一组滑动面为由对数螺线形成的曲面，另一组为辐射线; Ⅲ区是“被动朗肯区”，滑动面是平面，其与水平面的夹角为45° － φ /2。 当基础周边土加厚时，相应的超载也加大，地基破坏时的压力 p 也相应提高，这就是计算地基承载力特征值时进行深度修正的原理。值得一提的是，当修正的土深无限加大时，地基的破坏形态向冲剪破坏转变，此时基础相当于一根桩，理论上这种现象是存在的，但在实际工程中是难以发生的。 3. 1 基础埋置深度 d 取最小值原则 根据地基的破坏形态，基础会向最不利方向破坏，所以基础埋置深度 d 应当取基础周边最不利埋深。《 建筑结构专业技术措施》（ 北京市建筑设计研究院编）第 3. 2 节认为当室内外埋深不同时，可以取平均或加权平均，这是偏不安全的，严格地讲，概念是不清晰的。正确的计算基础埋置深度 d最小值的取值原则见图 3。 3. 2 基础埋置深度 d 与回填时间的关系 基础周边超载仅与其破坏时是否存在超载有关，与超载何时开始存在无关。即无论是否是新回填土，只要形成基础周边超载，回填土均可算作有效埋深 d。《 建筑地基基础设计方法及实例分析》（朱炳寅，娄宇，杨琦）认为，只有回填固结完成的土才能计入基础埋置深度 d。这种想法实际上是将基础的深度修正与土的固结加强 ( 地基基础规范第 5. 2. 8条) 这两个概念混淆了。实际上，基础的深度修正针对的是基底的土，此土与新回填土根本就是不同的土，所以也就与新回填土是否固结，还有多久能固结完成无关。而土的固结加强是指上部压力下土的固结压密导致的基底下土的承载力提高，两个概念有本质的区别。 3. 3 考虑施工过程的基础埋置深度 d 取值 某工程地下 1 层，地上 10 层，采用筏板基础，室外地坪填方 2m，假设实际工程中地上 2 层结构完成时才进行室外填方，那么基础计算就要考虑图 4 所示的三种情况。 显然图 4( a) ，( c) 为不利情况，计算时应分别考虑。对于图 4( a) 所示的情况，此时的基底反力要考虑地下室与地上 2 层的荷载( P 2) ，则有: P 2 ≤ f a = f ak + η b γ( b － 3) + η d γ m( d 旧 － 0. 5) 式中: f a为修正后的地基承载力特征值; f ak为地基承载力特征值; η b，η d分别为基础宽度和埋置深度的地基承载力修正系数; γ m为基础底面以上土的加权平均重度。 对于图 4( c) 所示情况，此时的基底反力要考虑地下室与地上 10 层的荷载( P 10 ) ，则有: P 10 ≤ f a = f ak + η b γ( b － 3) + η d γ m( d 旧 + 2 － 0. 5) 3. 4 挖方区与填方区的 d 取值 基于上述分析，可知无论挖方区还是填方区均与最终完成的地坪标高有关，而与何时进行挖方或填方无关。挖方区与填方区的基础埋置深度 d 取值如图 5 所示。 3. 5 裙房基础对 d 的贡献 可以考虑主楼侧裙房对主楼基础的深度修正贡献 ，当裙房采用整体性基础时，可以提供连续的基础周边超压，这时裙房基础的折算土深 d e可计入主楼基础埋置深度 d; 当裙房采用非整体性基础时，所提供的周边超压不连续，此时可偏安全地只计入裙房室内陆面标高以下的压重; 当主楼与裙房基底标高高差较大时，虽然裙房也是非整体性基础，但此时随着基底压力的扩散，到主楼基底标高时，实际已经能形成连续的基周超压，此时裙房自身的荷载也可以折算计入主楼基础埋置深度 d，如下图 所示。 4 结论 本文梳理了计算地基土承载力特征值时基础宽度和基础埋置深度的修正原理，分析了其与地基基础设计规范第 5. 2. 4 条、第 5. 2. 7 条、第 5. 2. 8 条的关系。得到如下结论: ( 1) 对于筏板基础，在进行地基承载力特征值计算时，基础的宽度也应修正。 ( 2) 基础埋置深度应按照基础周边最小土深取值。 ( 3) 基础埋置深度的取值与基础侧土是否为新回填土无关。 ( 4) 基础埋置深度应考虑实际施工进度，按相应的不利情况取值。 ( 5) 主楼的基础埋置深度应区分不同情况考虑裙房基底压力的有利影响。 |
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