对地基承载力特征值取值问题的探讨

李蕴镭 畅秀俊

(华北有色工程勘察院有限公司，河北石家庄 050021)

0 引言

目前在勘察、设计实际工作中，都是采用并进行深宽修正承载力设计值，很少利用抗剪强度指标进行计算承载力设计值，所以承载力特征值的确定尤为重要，由于对岩土工程勘察经验、勘察质量、安全、经济效益或认识理解的原因，往往会在勘察报告中提供一个比较小的承载力特征值。

1 承载力概念的变化和理解的偏差

20世纪70年代之前建筑地基基础设计没有国标，当时是引用的苏联标准。TJ 7-74工业与民用建筑地基基础设计规范(试行)是我国第一部国标，采用的是容许承载力，定义为保证地基稳定的条件下，房屋和构筑物的沉降量不超过容许值的地基承载能力。对于一般建筑物和构筑物，按表4～表15查表即可，对于乙级建筑应进行沉积验算。

GBJ 7-89建筑地基基础设计规范是在《74规范》基础上修订的，承载力概念变更为承载力标准值，其地基承载力表中的数值基本沿用《74规范》，只作了局部调整。

GB 50007-2002，GB 50007-2011建筑地基基础设计规范，均取消了承载力表，承载力概念改为承载力特征值，定义:由载荷试验测定的地基土压力变形曲线线性变形段内规定的变形所对应的压力值，其最大值为比例界限值。

现行规范取消了承载力表，比例界限值是承载力特征值的最大值，规范或设计人员没有要求提供承载力特征值最大值，是否意味着岩土工程勘察在承载力特征值最大值的范围内提多少都是正确的。不仔细考虑看起来是对的，如果考虑了“规定的变形”，并不是说只要小于最大值都是正确的。从《74规范》到《2011规范》承载力的名称虽然做了改变，但实质内容并未改变，如用载荷试验确定承载力，均取比例界限点，各种规程规范承载力的经验值(表格)都是和载荷试验的比例界限值建立的，也就是说经验值表是承载力特征值最大值。规范沉降计算经验系数ψs的表5.3.5中的fak是从《89规范》继承过来的，《建筑地基处理技术规范》中的fak应与《建筑地基基础设计规范》相对应，也就是说应该是承载力特征值的最大值。

另外在勘察阶段，设计人员不可能提出最终的基础尺寸，承载力、基础尺寸和变形需要反复试算才能最终确定;勘察人员也不可能在此阶段提出符合“规定的变形所对应”的承载力值，而随意给出小于最大值的承载力特征值对沉降变形估算是有影响的，甚至是不利的。

2 工程实例

某工程办公楼1栋，地上26层，高度97.8 m;住宅楼2栋，呈“L”形布置，地上32层，高度99.8m，筏型基础;商业楼为裙楼，地上4层，高度18.9 m，独立基础。所有建筑物均为地下2层，基础尺寸及荷载待定，基础埋深约为11.00 m。

勘察场地位于石家庄市内，属于太行山东麓山前微倾斜平原，冲洪积扇群上部，滹沱河一级阶地上。地基土层为晚更新统的粉质粘土、粉土、砂类土及碎石类土，强度较高，抗变形能力较好，无湿陷性。各地基土层的物理力学指标及设计参数见表1。

表1 地基土层的物理力学指标及设计参数一览表

设计等级为甲级的建筑物应提载荷试验、抗剪强度指标、变形参数指标和触探资料。根据已有经验该建筑高层部分不能采用天然地基，天然地基的承载力特征值可以不通过载荷试验确定，可根据DB13(J)/T 48-2005河北省建筑地基承载力技术规程(试行)确定，按室内土工试验物性指标承载力特征值最大值为220 kPa;原位测试承载力特征值最大值为320 kPa;综合取承载力特征值最大值为220 kPa。

2.1 复合地基变形估算的影响

对于高层建筑天然地基强度不能满足上部结构要求，需要进行地基处理，采用CFG桩复合地基，设计提出的要求是复合地基承载力特征值为540 kPa，沉降值不大于50 mm，整体倾斜允许值为0.001 5。按河北省地方标准DB13(J)31-2011长螺旋钻孔泵压混凝土桩复合地基技术规程复合地基承载力计算公式为:

其中，α为单桩承载力发挥系数，可取 α=0.7～1.0，实际计算取0.9;β 为桩间土承载力发挥系数，可取 β=0.9～1.0，实际计算取0.9;m为面积置换率;R为单桩承载力。

复合土层的压缩模量计算公式为:

复合地基桩端持力层选择⑨粗砂，计算单桩承载力特征值取850 kN，面积置换率6.9%，复合地基承载力特征值545 kPa;复合土层的压缩模量提高系数为3.63。如果按同样的单桩承载力特征值、面积置换率参数，而持力层承载力特征值采用最大值，则复合地基承载力特征值604 kPa;复合土层的压缩模量提高系数为2.75;复合地基压缩模量见表2。

表2 复合土层压缩模量表 MPa

按《建筑地基基础设计规范》进行沉降估算，其沉降变形结果见表3。

表3 角点、中心点估算沉降表 mm

从表3中计算可以看出，持力层承载力不采用最大值，复合地基的承载力变化不大，但是复合土层的压缩模量变化很大，尽管沉降估算可以满足设计的要求，但还是相差很多的。如果按照变形控制设计，勘察报告不提供承载力特征值最大值反而变得不安全。

2.2 天然地基沉降变形估算的影响

当多层建筑采用天然地基，独立基础，采用《建筑地基基础设计规范》5.3.5 公式进行计算:

其中，ψs为沉降计算经验系数，根据地区沉降观测资料和经验确定，无地区经验时可根据变形计算深度内的压缩模量的当量值、基底附加压力按规范表4取值。

表4 沉降计算经验系数ψs

石家庄市没有成熟的地区经验，只能按规范表5.3.5取值，当基底附加压力:P0≥fak，P0≤0.75fak或在两者之间均有不同的取值(当量值小于15 MPa)，该工程基底附加压力不大于0.75×150 kPa或不小于220 kPa，沉降计算经验系数是一致的，基底附加压力在0.75×(150～220)kPa之间时沉降计算经验系数是不一致的，沉降计算经验系数ψs取值偏大，沉降估算值也相应的偏大。

3 结语

1)复合地基的沉降变形估算，其值小于按承载力特征值最大值估算的沉降变形值;

2)天然地基在一定条件下沉降变形估算，其值大于按承载力特征值最大值估算的沉降变形值;

3)岩土工程勘察宜向设计提供地基土层承载力特征值的最大值，设计人员可以在此基础上反复试算以最终确定满足变形要求的承载力特征值。

［1］JGJ 79-2002，建筑地基处理技术规范［S］.

［2］DB13(J)/T 48-2005，河北省建筑地基承载力技术规程［S］.

［3］GB 50007-2011，建筑地基基础设计规范［S］.

［4］顾宝和.地基承载力的来龙去脉［J］.工程勘察，2004(3):9-12.