地基承載力如何合理取值的探討論文

　　摘要：筆者對(duì)工程勘察中地基承載力特征值確定，地基承載力計(jì)算，綜合分析的可靠性，原始技術(shù)資料質(zhì)量等方面。在勘察工作中結(jié)合規(guī)范的理解和執(zhí)行提出了處理原則和看法。

　　關(guān)鍵詞：承載力；地基計(jì)算；可靠性

　　一、前言

　　隨著城市建設(shè)的高速發(fā)展，城市用地愈來愈緊張，無論地上還是地下空間均要求最大限度地利用，眾多體型復(fù)雜、上部荷載大小相差懸殊的建筑不斷出現(xiàn)，很易導(dǎo)致地基的不均勻變形。勘察成果須直接應(yīng)用于建設(shè)工程，為便于理解和合理使用規(guī)范，我們對(duì)工程勘察資料中承載力確定和取值進(jìn)行了分析并提出處理原則。

　　二、地基承載力特征值確定

　　地基承載力對(duì)于基礎(chǔ)設(shè)計(jì)至關(guān)重要，《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50007-2002)取消了《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》[GBJ 7-89]有關(guān)承載力表的條文和附錄。而實(shí)際工作中一些行業(yè)和地方規(guī)范、規(guī)程還保留地基承載力經(jīng)驗(yàn)表以及經(jīng)驗(yàn)公式。隨著眾多復(fù)雜大型建筑的出現(xiàn)，這些建筑的上部荷載往往差別較大，易導(dǎo)致地基的不均勻變形，設(shè)計(jì)時(shí)需要采用多種地基和基礎(chǔ)類型或考慮采用地基與基礎(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)共同作用的變形計(jì)算，解決不均勻沉降對(duì)基礎(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)的影響問題，不能簡(jiǎn)單地按數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)取值，查表來確定地基承載力了。

　　因此，確定地基承載了特征值時(shí)，在合理的選取工程特性的代表值同時(shí)，須充分考慮地質(zhì)環(huán)境對(duì)地基的影響。例如某場(chǎng)地的兩個(gè)工程相距約20米，隸屬同一工程地質(zhì)單元，其土工試驗(yàn)指標(biāo)含水量、孔隙比、壓縮模量差異不大，工程1、工程2主要壓縮層標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)實(shí)測(cè)平均值N均為22擊，但是地基承載力特征值fa分別為220 kPa、160 kPa。

　　從上面的結(jié)果可得出在確定承載力特征值、選取工程特性測(cè)試代表值時(shí)，兩者選取的原則不同，工程1選取的標(biāo)準(zhǔn)值為代表值，工程2選取略高于最小值作為代表值。明顯看出在同一工程地質(zhì)單元選取的工程特性代表值不同，對(duì)確定承載力特征值影響比較大，所以科學(xué)合理的選取工程特性代表值是確定地基承載力特征值的關(guān)鍵。

　　從地質(zhì)環(huán)境對(duì)地基的影響來看，也是關(guān)鍵因素之一。例如從某工程地下水位的影響分析，該工程地貌單元屬黃河沖洪積Ｉ級(jí)階地，階地高出河床5米。持力層為中砂，地下水位埋深為2米，地下水為第四系孔隙潛水，地下水的升降與大氣降水及黃河有密切的水力聯(lián)系。確定持力層地基承載力特征值要充分考慮地下水位埋深和水位變幅因素的影響。通過水位以下和水位以上兩組平板載荷試驗(yàn)結(jié)果確定地基承載力特征值分別為280kPa、460kPa。

　　工程實(shí)錄表明因工程性質(zhì)多樣，工程地質(zhì)與水文地質(zhì)條件不同，工程技術(shù)人員在確定地基承載力特征值時(shí)要客觀、科學(xué)、合理地選取工程特性指標(biāo)代表值，充分考慮地質(zhì)環(huán)境對(duì)地基的影響因素，這樣確定的地基承載力特征值才是安全真實(shí)的。

　　三、地基承載力修正計(jì)算

　　國(guó)標(biāo)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》基礎(chǔ)底面的壓力按下式計(jì)算：

　　Pk(Fk+Gk)/A Pk≤fa (1)

　　對(duì)建筑物基礎(chǔ)寬度和埋置深度修正后的地基承載力特征值fa按下式計(jì)算修正：

　　fa=fak+ηbbγ(b-3)+ηdγm(d-0.5) (2)

　　目前眾多高層建筑存在著主裙樓一體結(jié)構(gòu)和地下車庫緊鄰的兩種情況。在對(duì)地基承載力特征值修正時(shí)往往被忽視，而只是簡(jiǎn)單地按建筑物的基礎(chǔ)寬度和埋置深度進(jìn)行了修正和估算，導(dǎo)致勘察成果結(jié)論的錯(cuò)誤或不合理。

　　對(duì)第一種情況主裙樓一體結(jié)構(gòu)地基承載力的深度修正時(shí)，將基礎(chǔ)底面范圍內(nèi)的荷載，按基礎(chǔ)兩側(cè)的超載考慮，當(dāng)超載寬度大干基礎(chǔ)寬度兩倍時(shí)，可將超載換算成土層厚度作為基礎(chǔ)深度；當(dāng)基礎(chǔ)兩側(cè)超載不等時(shí)，按小值考慮。

　　對(duì)第二種情況主樓與地下車庫緊鄰的地基承載力的深度修正時(shí)，宜按不利組合的受力狀況考慮。往往還存在上部荷載大小相差懸殊，結(jié)構(gòu)剛度和構(gòu)造變化復(fù)雜，很易出現(xiàn)地基的不均勻變形情況，設(shè)計(jì)時(shí)需要采用多種地基和基礎(chǔ)類型。例如某高層建筑工程，其主樓為15-28層，其層數(shù)差異較大，擬采用筏板基礎(chǔ)，基礎(chǔ)埋深7.2米，基底壓力為500kPa；主樓兩側(cè)為地下車庫，基礎(chǔ)埋深6米。主樓地基持力層為④層粉細(xì)砂，地基承載力特征值為160kPa。如不考慮周邊地下車庫受力狀況條件的影響，地基承載力特征值按(2)式進(jìn)行修正計(jì)算結(jié)果為691kPa。

　　基底標(biāo)高位于④層粉細(xì)砂上，經(jīng)基礎(chǔ)深度和寬度修正后的地基承載力特征值，在不考慮周邊地下車庫受力狀況條件時(shí)能滿足天然地基設(shè)計(jì)要求。

　　按實(shí)際情況兩側(cè)地下車庫基礎(chǔ)埋置深度為6米，已改變了主樓地基和基礎(chǔ)的受力狀態(tài)，按不利組合的受力狀況考慮，其主樓的基礎(chǔ)埋深D應(yīng)按1.5米，對(duì)地下車庫基礎(chǔ)底面以上的荷載按超荷換算為土層的相應(yīng)厚度h作為基礎(chǔ)埋深計(jì)算，其主樓的基礎(chǔ)埋深為D+h=2.5米進(jìn)行修正，按(2)式進(jìn)行修正計(jì)算結(jié)果為395kPa。

　　經(jīng)基礎(chǔ)深度和寬度修正后的地基承載力特征值，在考慮周邊地下車庫受力狀況條件時(shí)，基底坐落在④層粉細(xì)砂，不能滿足天然地基設(shè)計(jì)要求。

　　顯然兩種不同的理解和考慮，對(duì)地基的使用性質(zhì)也不同，第一種考慮雖能滿足天然地基設(shè)計(jì)要求，基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)不宜采納。原因是沒考慮兩側(cè)地下車庫基礎(chǔ)埋置深度為6.0米的臨空面，即主樓兩側(cè)臨空面的實(shí)際受力狀況的影響。第二種按實(shí)際受力狀況考慮時(shí)，即考慮主樓地基側(cè)限的永久性消弱，基礎(chǔ)兩側(cè)的超荷因素，計(jì)算結(jié)果不能滿足天然地基設(shè)計(jì)要求，需對(duì)地基進(jìn)行加固處理，才能保證建筑物安全性。

　　四、綜合分析可靠性

　　在2002年國(guó)家對(duì)《巖土工程勘察規(guī)范》(GB50021)修訂后實(shí)施�？梢猿鰢�(guó)家對(duì)工程勘察提出了更高的要求，勘察單位不僅局限于提供地質(zhì)資料，而且要涉及巖土體的整治、改造和利用的綜合分析論證，以體現(xiàn)勘察應(yīng)服務(wù)于工程建設(shè)的全過程。

　　目前的巖土工程勘察資料，還處在傳統(tǒng)工程地質(zhì)勘察報(bào)告的水平上，巖土工程綜合分析內(nèi)容較少，缺乏巖土特性參數(shù)反分析成果。不論原始資料數(shù)據(jù)臺(tái)理及可靠性與否，簡(jiǎn)單地對(duì)物理力學(xué)性指標(biāo)進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，直接采用其結(jié)果進(jìn)行分析與評(píng)價(jià)；采用幾種方法分別給出承載力，沒有分析那種方法的可靠性，綜合給出的值為最低值或略高于最低值，這顯然不符合巖土工程分析的基本原理。

　　隨著設(shè)計(jì)水平的不斷提高和對(duì)工程質(zhì)量要求的趨于嚴(yán)格，尤其是對(duì)地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)乙級(jí)以上的工程，應(yīng)考慮試驗(yàn)方法的合理性和地質(zhì)環(huán)境的影響，分析數(shù)據(jù)的合理性和代表性，以及工程的實(shí)際荷載組合及受力狀況，結(jié)合同類工程巖土特性參數(shù)反分析結(jié)果來選取工程特性指標(biāo)，確定和選取地基承載力特征值。

　　五、結(jié)束語

　　本文對(duì)地基承載力的取值與驗(yàn)算，通過工程實(shí)例，從地基承載力特性選取工程特性指標(biāo)代表值原則、應(yīng)考慮的影響因素以及綜合分析可靠性等方面提出了一些觀點(diǎn)和方法，不妥之處敬請(qǐng)批評(píng)指正。

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