地基承载力特征值深度修正方法探讨

潘广灿

（河南省有色金属地质矿产局第四地质大队，郑州 450016）

当上部土层是工程地质性质较差的人工填土或其他软弱地层时，由于上部土层不能提供足够的地基承载力，一般情况下采用其下伏的工程地质性质较好的地层作为建筑地基持力层，其地基承载力特征值须按《建筑地基基础设计规范》（GB50007－2011）第5.2.4条进行深宽修正，修正公式按式（1）进行。

式中，fa为修正后的地基承载力特征值；fak为地基承载力特征值；ηb、ηd为基础宽度和埋深的地基承载力修正系数；γ为基础底面以下土的重度；γm为基础底面以上土的加权平均重度；d为基础埋置深度（m）。

一般自室外地面标高算起，在填方整平地区，可自填土地面标高算起，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，如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［1]。

当基础埋置深度在较浅时，地基承载力特征值深宽修正不易出现问题，但在基础埋置深度深时，地基承载力特征值深宽修正往往会出现一些问题，下面通过实例进行探讨，与同行交流。

1 场地工程地质概况

舞钢市实验初中拟建教学楼一座，东西向长70.00 m、东西宽9.00 m，高6层，砖混结构。野外工作于2012年10月29日～11月01日进行。地貌属山间盆地近山前地带，地下水位埋深2.0 m，勘探深度范围内的地层划分为3个单元层，自上而下分层描述如下：

第①层素填土（Q4ml）：主要由可塑－软塑的粉质粘土组成，上部含砖块、页岩块、碎石成份，底部含有机质成分，松散，多孔，回填时间3 a，层厚4.90～5.30 m。γ＝18.5 k N／m3，场地分布普遍。

第②层粉质粘土（Q4al＋pl）：浅灰褐色－褐黄色，可塑状态，局部硬塑状态，摇振反应慢，稍有光滑光泽反应，干强度中等，韧性中等，含少量豆状铁、锰质结核。层厚5.60～8.50 m，层顶埋深4.90～5.30 m。地基土承载力特征值fak＝140 k Pa，γ＝19.1 k N／m3，场地分布普遍。

第③层卵石（Qal＋pl3）：稍密－中密状态，分选性差，级配不良，卵石主要为紫红色石英岩、青灰色灰岩，磨圆度中等，卵石含量50%～55%左右，颗粒一般直径15～120 mm，颗粒间充填灰褐色可塑状态粘性土及细砂成分；层顶埋深10.50～13.70 m，揭露层厚3.0～5.30 m。地基土承载力特征值fak＝280 k Pa，本层土在场地分布普遍。

2 地基承载力特征值及基础宽度确定

按深宽修正公式⑴进行计算，计算过程如下：

式中，fak＝140 k Pa；ηb＝0.3；γ＝19.1－10＝9.1 k Nm3（地下水位下采用浮重度）；基础宽度b按小于3 m考虑，则b＝3 m；ηd＝1.6；γm＝12.3 k Nm3（基础底面以上土的加权平均重度，地下水位以下取浮重度）；基础埋置深度d＝5.3 m。

基础形式采用条形基础，估算6层建筑承重墙线荷载320 k N／m，基础宽度B计算如下：

B＝F／（fa–γd）＝320／（234.5－13.77×5.3）＝1.98 m，基础宽度可取2.0 m。

式中，γ为基础的重度，在地下水位以下取浮重度。

3 深宽修正时存在的问题

上述计算是从理论上进行的计算，表面看起来合情合理，无可挑剔，但若认真考虑，其计算却存在不合理性，该计算并没有结合实际建筑基础施工进行。

在基础施工时要在9.0 m宽的施工场地开挖宽度为2.0 m的、深度达5.3 m的基槽，而且基槽侧壁土为工程地质很差的人工填土，将必须进行基槽两侧壁支护，只有这样基础两侧土体才不会卸荷，上述计算才合情合理，无可挑剔。但实际在基础施工时在这么狭小的场地施工这么深的基础，若对基槽两侧土体进行支护，一方面很难进行机械化作业，另一方面施工周期会很长，其施工难度很大，施工风险较高，工程造价反而会较高。

对这种上部土体较较弱的较深基础施工，一般都是采用机械大开挖方式进行，开挖后进行基础施工，当地下部分出地面后再将土方回填到基础之间。如果是这样的基础施工过程，则上述深宽修正就存在较大问题了。据《建筑地基基础设计规范》（GB50007－2002）第5.2.4条规定：当采用独立基础或条形基础时，基础埋深d应从室内地面标高算起，但这并不适用于全面开挖情况，人工填土是在基础大开挖时全部挖除，此时持力层已进行了一次卸荷回弹作用，当地下基础部分出地面后再将填土分层回填时，持力层同时进行了一次填土再加荷压缩过程。很明显原来深宽修正公式计算时所取的基础埋置深度d的取值不考虑基槽大开挖的影响仍取5.3 m，则计算的地基承载力特征值肯定是偏不安全的。但是如果按上部结构施工后进行填土考虑时，则基础埋深只能取0，这显然也是不合理的。因为这种基础上部土体回填是在上部结构施工全部完成前就已回填的，基础埋置深度d究竟该如何取值成了一个多方争论的问题。

4 解决途径

对上述情况基础埋置深度d的取值方法目前规范中并没有明确解决方法，目前常用的解决方法有两种。

第一：仅考虑常规基础埋置深度的影响。即基础埋置深度按基础开挖深度的1／3左右的考虑。无论是从土工原理或规范角度这都是一种有益的建议，既考虑全面开挖引起的卸荷作用，又间顾规范规定，虽然基础埋深按基础开挖深度的1／3考虑没有什么明显的理论依据，但目前这是一种经验性的方法，而且也被不少的岩土工作都所认可，并在一些地方得到地方建设部门的确认。计算结果如下：

上式中基础埋置深度取基础埋置深度5.3的1／3即1.8 m。

基础形式采用条形基础，估算6层建筑承重墙线荷载320 k N／m，基础宽度B计算如下：

B＝F／（fa–γd）＝320／（165.6－13.77×1.8）＝2.27 m，基础宽度可取2.3 m。

与前述地基承载力深度修正后地基承载力特征值小了68.9 k Pa，基础宽度增加了0.3 m。

第二：由于深填土大开挖时承载力深宽修正时存在争议，另一方面考虑大开挖在成本及施工工艺上并不一定完全占优势，也常采用换土垫层法进行地基处理，即仅将上部软弱土层部分挖除，再铺筑一层砂石垫层作为建筑地基持力层，但换土垫层的承载力宜通过现场载荷试验确定，同时由于下部仍存在未清除的较软弱的地层，还应进行该软弱下卧层承载力的验算［2]。

5 结论

在采用规范的深宽修正公式进行承载力特征值计算时，基础埋置深度的取值应按基础施工的实际情况进行，不能不合实际而机械地套用规范造成安全隐患，对条形或独立基础施工时大开挖情况的较深基础，基础埋深可取基础开挖深度的1／3。另外在上部软弱层较厚地区基础设计时应进行技术和经济比较，可因地制宜地采用换填垫层法进行地基处理。上述见解虽无明显依据，但是一种解决方式，目前对这类问题的解决也基本采用了类似的处理方法；在此提出以供同行交流。

［1]中华人民共和国住房和城乡建设部.建筑地基基础设计规范（GB 50007－2011）［S].北京：中国建筑工业出版社，2002.

［2]中华人民共和国住房和城乡建设部.建筑地基处理技术规范（JGJ 79－2012）［S].北京：中国建筑工业出版社，2002.