地基承载力修正时基础埋深的确定

摘 要：建筑由上部结构和基础组成，基础作用在地基上，两者相互作用，相互协调。承载力修正时基础的埋深问题一直是困扰设计者的一大难题。之所以要对地基承载力进行深度修正，这与地基破坏机理相关。在实际工程运用中，地基承载力特征值修正时计算上的失误，也会直接危及基础设计的安全。基于此，本文主要分析地基承载力修正时基础埋深的确定。

关键词：地基承载力特征值;基础埋深;超载

中图分类号：TU470文献标识码：A文章编号：1003-5168（2020）13-0119-03

Determination of the Buried Depth of the Foundation as the

Amendment of Bearing Capacity of Subgrade

GAO Xifang

（Henan Qiushi Geotechnical Engineering Survey Co.， Ltd.，Zhoukou Henan 466000）

Abstract： The building is composed of superstructure and foundation. The foundation acts on the foundation. The two interact and coordinate with each other. The problem of the buried depth of the foundation when the bearing capacity is modified has always been a big problem for designers. The reason why the bearing capacity of the foundation should be modified is related to the failure mechanism of the foundation. In the practical engineering application， the errors in the calculation of the correction of the characteristic value of the bearing capacity of the foundation will also directly endanger the safety of the foundation design. Based on this， this paper mainly analyzes the determination of the buried depth of the foundation when the bearing capacity of the foundation was modified.

Keywords： characteristic value of subgrade bearing capacity;foundation buried depth;overload

在實际工程中，人们对承载力修正时基础埋深的取值存在较大争议。通过查阅多种资料可以发现，其对地基承载力的修正深度也有不同的解释和说明。基于此，本文主要分析地基承载力修正时基础埋深的确定。

1 地基的破坏形式

地基的破坏形式包括整体剪切破坏、局部剪切破坏和冲剪破坏。其为竖直荷载作用下地基失稳破坏的三个形式。在实际施工过程中，产生哪种破坏形式取决于多种因素，主要与地基土的性质和基础埋深有关。

太沙基承载力理论认为，基础底面以上基础两侧的超载，会限制地基土体滑动面的发展，从而提高地基的承载力。

2 基础埋深的取值

2.1 一般情况

《建筑地基基础设计规范》（GB 50007—2011）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，尚应按式（1）进行修正[1]：

f_a=f_ak+η_bγ（b-3）+η_dγ_m（d-0.5）           （1）

其中，[f_a]为修正后的地基承内载力特征值;[f_ak]为地基承载力特征值;[b]为基础底面宽度;[γ_m]为基础底面以上土的加权平均重度，地下水位以下取浮重度;[γ]为基础底面以下土的重度，地下水位以下取浮重度;[ηb]、[ηd]分别为基础宽度和埋深的地基承载力修正系数;[ηdγmd-0.5]为基础埋深对承载力深度修正项。《建筑地基基础设计规范》（GB 50007—2011）对埋深做出以下规定。基础埋置深度[d]（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，如采用箱型基础或筏基时，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。

2.2 特殊情况

《建筑地基基础设计规范》（GB 50007—2011）中对基础埋深的修正规定较简单，包含了大部分的工程情况;但是，在实际工程运用过程中，有可能出现与《建筑地基基础设计规范》（GB 50007—2011）不同的地方。研究者结合实际工程，对基础两侧埋深不一致的情况、地基存在填方情况以及主裙楼一体等特殊情况下的基础埋置深度进行分析。

2.2.1 基础两侧埋深不一致的情况。当基础两边埋置深度不同时，地基破坏时滑动破坏面会先到达基础埋深较浅的一边，较浅的一边首先到达破坏状态。基于安全考虑，基础埋深修正时应该选择较小的值。

2.2.2 地基存在填方情况。如果地基存在填方情况，基础埋深的选择应该考虑填方的时间。若是基础刚施工完成就在上部填土方，此时基底土层尚未达到承载力设计值，填土产生的超载对基础是有利的;如果填土在上部结构施工后完成时，基础两侧的回填土此时对地基的修正基本没什么贡献，基础埋深应该按天然地面取值[2]。

2.3 主裙楼一体

2.3.1 若主楼采用筏形基础，裙楼采用独立基础或条形基础。在这种情况下，主楼的承载力修正时，基础埋深的取值应该从裙楼的室内地面标高算至主楼筏板底面标高;裙楼独立基础或条形基础，地基承载力深度修正时，基础埋深的取值应从裙楼室内地面标高算至独立基础或条形基础的底面标高。

2.3.2 若主楼与裙楼一体，采用筏基。主楼承载力修正深度为：

d=F/γ                                      （2）

式中，F为裙房基础面上所有竖向荷载（不计活荷）标准值;γ为土重度。

在工程实际中，为了减小主裙楼的差异沉降，设计一般要求在主楼施工完成后再进行裙楼的施工，这种情况下不应考虑裙房荷载的折算土层厚度。这种情况是设计者比较容易忽略的，施工中的先后顺序对承载力的修正具有较大影响。

2.3.3 主裙楼为一体，主体采用筏形基础，裙楼采用独立基础加防水底板。主楼承载力修正深度介于2.3.1与2.3.2之间，按2.3.1取值偏安全。当柱距较小而防水板较厚（应按整体筏板计算控制变形差并满足规范要求）、土质也较好时，可以考虑防水底板的作用，理论上应按防水底板的地基反力，计算出折算深度后，用于深度修正。

3 实际应用

工程实际：河南某办公楼地上28层，地下3层，裙楼地上3层，地下3层。办公楼采用筏型基础，裙楼采用独立基础。拟建场地地貌单元属于冲积平原，地形较平坦。

本次钻探揭露地层上部由人工填土组成，下部由寒武纪的泥岩和寒武纪灰岩层组成。据其成因时代、岩性及力学性质不同，自上而下分为7个工程地质单元层。

第①层是杂填土（Q4ml）：杂色，松散，主要成分为黏性土，含砖石灰渣等建筑垃圾及生活垃圾。层厚1.00～4.50 m，平均厚1.59 m。

第②-1层是粉质黏土（Q4al）：褐黄色，硬塑，含铁锰质氧化物。无摇振反应，干强度及韧性均为中等。该层分布不普遍，层位不稳定。层厚0.90～1.50 m，平均厚度1.18 m，层底埋深2.20～4.60 m[3]。

第②层为全风化泥岩（∈）：全风化，砖红色～褐红色，局部夹灰绿色。致密，坚硬。该层为极软岩，岩体基本质量等级为Ⅴ级，岩石质量（RQD=20%）为极差。该层分布普遍，层位稳定。层厚0.40～6.60 m，平均厚度2.66 m，层底埋深3.90～6.20 m。

第③层为强风化泥岩（∈）：强风化，砖红～褐红色，泥质结构，块状构造，节理强烈发育。该层为软岩，岩体基本质量等级为Ⅴ级，岩石质量（RQD=30%）为差。该层分布普遍，层位稳定。层厚11.00～13.60 m，平均厚度12.44 m，层底埋深16.10～17.80 m。

第④层为强风化灰岩（∈）：灰色，强风化，节理强烈发育，隐晶质结构，层状构造，倾向340°左右，倾角15°左右。该层为软岩，岩体基本质量等级为Ⅴ级，岩石质量（RQD=30%）为差。该层分布普遍，层位稳定。层厚4.80～6.20 m，平均厚度5.66 m，层底埋深22.00～22.90 m。

第⑤层为中风化泥岩（∈）：砖红～青灰色，泥质结构，厚层状构造，节理较发育。该层为软岩，岩体基本质量等级为Ⅴ级，岩石质量（RQD=30%）为差。该层分布普遍，层位稳定。层厚8.40～9.90 m，平均厚度9.00 m，层底埋深31.20～31.90 m。

第⑥层为中风化灰岩（∈）：灰色，中风化，节理较发育，隐晶质结构，厚层状构造，倾向340°左右，倾角15°左右。该层为较硬岩，岩体基本质量等级为Ⅲ级，岩石质量（RQD=85%）为较好。该层分布普遍，层位稳定。本次勘察深度内未揭穿该层，最大揭露厚度8.80 m。

根据设计部门的提供：拟建建筑物裙房单柱荷载3 920kN，独立基础。[fak]=410 kPa，ηb=0.3，ηd=1.6，b=3.0 m，γ=20.0 kN/m3，γm=19.4 kN/m3，d=1.5 m，将数据带入式（1）得出[fa]为441.0kPa，则基础底面积为：A=3920/（441.0-20×1.5）=9.54m2。

拟建建筑物裙房可采用天然地基，独立基础拟建办公楼地上28层，地下3层，基底压力取490 kPa。按照《建筑地基基础设计规范》（GB 50007—2011）规定第5.2.4、5.2.5对天然地基持力层强度进行验算，拟建建筑物基础埋深为12.85 m，持力层为第③层，地基土承载力特征值[fak]=410 kPa，ηb=0.3，ηd=1.6，b=6.0 m，γ=20.0 kN/m3，γm=20.0 kN/m3，d=2.7 m，將数据带入式（1）得出[fa]为498.4kPa。

基础底面的平均应压力值小于天然地基持力层强度，能满足设计要求，采用天然地基，筏形基础。当采用筏板时应进行载荷试验确定地基承载力。

本工程属于第3类情况。

4 结论

在承载力修正时，应当理解承载力深度修正的原理，知道实质意义，基础总是有埋置深度的，基础埋深范围内的土体重量就相当于作用在基础两侧地基旁边的边载，地基土的破坏是向基础侧面的圆弧滑动剪切破坏（太沙基承载力理论），边载（基础埋深）的存在，起到约束作用，阻止地基土向侧面滑动，从而增大了地基土抗剪能力，就表现为地基承载能力的提高。同时，允许塑性区深度开展至[B4]，表现为允许地基土承担更大的剪应力。简单地说，深度修正的原因为边载约束效应和允许地基土塑性工作。

参考文献：

[1]中华人民共和国建设部.建筑地基基础设计规范：GB 50007—2011[S].

[2]陈仲颐.土力学[M].北京：清华大学出版社，2013.

[3]沈莉.软岩工程特性及其承载力修正规律的研究[D].兰州：兰州大学，2017.

收稿日期：2020-04-01

作者简介：高西芳（1984—），女，本科，工程师，研究方向：岩土勘测。