地基承载力深度修正应注意的问题

杜 锋

(悉地国际设计顾问(深圳)有限公司上海分公司，上海 200235)

0 引言

随着城市化进程的加快，城市综合体项目越来越多，很多项目基础相互靠近且标高关系复杂。主体结构采用天然地基时，需要考虑的因素越来越多。

本文从天然地基承载力的原理出发，结合规范公式，对各种情况下的基础埋置深度d的计算做了小结。根据作者对规范的理解和工程经验，介绍深度修正中应注意的问题，供结构设计人员参考。

1 天然地基承载力的深度修正

1.1 天然地基承载力深度修正原理

地基承载力深度修正的基本概念，出自浅基础下土体的破坏模式假定。太沙基(K.Terzaghi)等提出基础下土体的三种主要剪切破坏模式，即整体剪切破坏、局部剪切破坏、刺入剪切破坏模式。一般来说，对于局部剪切破坏、刺入剪切破坏模式，仍然采用整体剪切破坏来解答，只不过考虑相应的折减系数。整体剪切破坏的特征是:有一个轮廓分明的破坏图式，包括一个从基础一侧到地面的连续滑动面，见图1。在大多数加荷过程中，在基础两侧能够记录到邻近土体有隆起的趋势，当然土体的最终失稳只在基础的一侧发生［1］。

图1 地基整体剪切破坏示意图

地基承载力深度修正的基本原理:随着上部荷载的增加，基底压力增大，基础底面以下出现连续的剪切滑动面或塑性区;而基础底面以上的覆土，提供了限制滑动面发展或塑性区土体侧向挤出的阻力，从而提高了地基的承载力。

基础底面两侧的覆土是地基承载力深度修正的充分条件，所有可以限制土体剪切滑动面发展或为塑性区内土体侧向挤出提供阻力的条件，都可以等效成基础埋置深度d，对地基承载力进行深度修正。

1.2 规范关于深度修正的规定［2］

GB 50007-2011建筑地基基础设计规范第5.2.4条规定:当基础宽度大于3 m或埋置深度大于0.5 m时，从载荷试验或其他原位测试、经验值等方法确定的地基承载力特征值，尚应按下式修正:

其中，fa为修正后的地基承载力特征值;fak为地基承载力特征值，由勘探报告提供;b为基础底面宽度;γm为基底以上土的平均重度，位于地下水位以下取有效重度;ηb，ηd为基础宽度和埋深的地基承载力修正系数;d为基础埋置深度，宜自室外地面标高算起。

在填方整平地区，可自填土标高算起，但填土在上部结构施工后完成时，应从天然地面标高算起。对于地下室，当采用箱形基础或筏基时，基础埋置深度自室外地面标高算起;当采用独立基础或条形基础时，应从室内地面标高算起。

5.2.4 条文说明:目前建筑工程中大量存在主裙楼一体的结构，对于主体结构的地基承载力的深度修正，宜将基础底面以上范围内的荷载，按基础两侧的超载考虑;当超载宽度大于基础宽度两倍时，可将超载折算成土层厚度作为基础埋深，基础两侧超载不等时，取小值。

2 基础埋置深度的计算

规范深度修正公式中，基础埋深d因基础本身结构形式以及基础周围覆土厚度而不同。下面借鉴朱炳寅［3］图例表达方式，对不同情况下基础埋置深度计算予以分类讲解。

2.1 无地下室基础的埋置深度

无地下室天然浅基础，基础本身埋深不深，深度修正对地基承载力提高的贡献不大，基础埋置深度d如图2所示。

图2 基础埋置深度计算示意图（一）

2.2 有地下室基础的埋置深度

独立基础或条基加防水板的地下室，防水板仅考虑承受水浮力。防水板较薄刚度差，没有额外的承载力抵抗土体隆起的反力，基础埋置深度d只能从室内地面算起，见图3。

图3 基础埋置深度计算示意图（二）

箱形、筏形基础，整体刚度大、承载能力强，基础底板能很好的约束下方地基土。一般情况下，基础埋置深度d自室外地面算起，见图4。因为基础深埋，深度修正对地基承载力提高幅度大。

图4 基础埋置深度计算示意图（三）

2.3 等效土层厚度

如果基础旁边2b范围内有采用整体筏板基础的裙楼地下室、地下车库。这时可以考虑整体筏板对地基土的约束作用，将筏板平均基底压力Pe换算成等效土层厚度de=Pe/γm。图5为带裙楼的主楼基础埋置深度计算示意图，de1和de2为两侧裙楼基底压力折算成的等效土层厚度。裙楼不为整体式筏板基础时，不可等效成土层厚度。

图5 带裙楼的主楼基础埋置深度计算示意图

3 深度修正应注意的问题

当基础两侧2b范围土层厚度不同或者等效土层厚度不同时，应以较浅的埋深计算深度修正。基础两侧覆土或等效土层厚度施加的时间也很关键，约束先于基础荷载施加才可以考虑地基承载力的提高。采用深层平板载荷试验提供深部地基土层承载力特征值时，由试验给出的承载力特征值已反映地面超载的影响，不应再进行地基承载力深度修正［4］。

另外在实际工作中还遇到以下问题。

3.1 独立基础加防水板基础的深度修正问题

独立基础加防水板或者条形基础加防水板基础与整体筏板不同。前者基底反力并不均匀，防水板没有额外的能力约束独立基础或条形基础两侧土体隆起;计算地基埋置深度时只能从室内地面(即防水板顶面)算起。整体筏板刚度大承载能力强，可以看作一个整体大基础，基础埋置深度仅考虑室外地面的高度。

3.2 地下水位较高时应注意的问题

如果地下水位较高，裙楼地下室本身存在抗浮问题，需要设置抗拔桩或锚杆抵抗水浮力。一般抗拔桩仅按抵抗水浮力的影响设置，没有富裕的能力限制主楼地基侧向隆起破坏的趋势，主楼地基承载力不建议予以深度修正。这与普通天然基础验算基础底面积时可忽略地下水的影响的工程经验不同。

3.3 基础附近有基坑开挖时应注意的问题

大型城市综合体项目中，开发商为了控制成本，减小投资风险，一般先施工可出售的住宅、商业、办公楼，后建独立地下车库、带地下室裙楼等配套工程。主楼采用天然地基时应考虑两种工况:第一种工况:地库、裙楼完全建好，地基承载力可考虑等效埋置深度de予以修正;第二种工况:主楼旁地库、裙楼基础开挖阶段，地基承载力不能考虑等效埋置深度de予以深度修正。

在地库、裙楼基坑开挖阶段，应根据未做深度修正的承载力限制主楼允许施工的层数。有些工程，主楼与裙楼施工间隔周期很长，裙楼施工前主楼已完工;主楼地基承载力特征值不建议考虑等效埋深de予以提高;否则应在裙楼施工阶段采用围护桩或地下连续墙对主楼地基予以保护，限制主楼地基的侧向位移［1］。

4 结语

地基承载力深度修正的原理是基础底面以上两侧的超载限制地基土的破坏变形，从而提高地基承载力。规范公式中，基础埋深计算因基础本身结构形式以及基础周围覆土高度而不同。独立基础加防水板和整体筏板基础的埋置深度计算有区别。采用整体筏板基础的裙楼结构，基底反力基本均匀，可以折算成土层厚度，地基承载力深度修正时予以考虑。地下水位较高时，由抗浮控制的带地下室结构，没有额外的能力约束基础下土体向上隆起，因此不能对周边基础的天然地基承载力予以深度修正。周边基坑开挖，会破坏深度修正的条件;主楼周边存在基坑开挖时，应在基础设计中予以考虑。

［1］杨 军，彭芝平.地基承载力深度修正条件的结构补偿［J］.建筑科学，2003，19(1):37-40.

［2］GB 50007-2011，建筑地基基础设计规范［S］.

［3］朱炳寅，娄 宇，杨 琦.建筑地基基础设计方法及实例分析［M］.北京:中国建筑工业出版社，2007:49-50.

［4］于海峰.基于整体剪切破坏分析的地基承载力深度修正［J］.建筑技术通讯，2007(11):5-6.