地下水对修正后地基承载力的影响分析

毕程敏

（河北省水利规划设计研究院有限公司，石家庄 050021）

在工程设计中，当建筑物进行承载力验算时，常需要对地勘资料提供的地基承载力特征值进行修正，若有相邻建筑物和地下水同时出现时，如何进行修正和是否考虑地下水对建筑物的浮力作用，对修正后的地基承载力会有一定影响。本文结合一个例题进行分析、讨论，为工程设计提供一定参考和借鉴。

1 例题

某建筑物A与建筑物B均采用混凝土伐板基础，基础埋深相同，均为地面以下8m，A基础长18m、宽7m，B基础长18m、宽15m。A基底平均压力为200kPa，B基底平均压力为90kPa，地基土为粉质黏土，地勘提供的承载力特征值为130kPa，天然孔隙比e=0.7，液性指数IL=0.6。回填土和地基土重度均为18kN/m3，饱和重度均为20kN/m3。试计算以下各种情况下，建筑物A修正后的地基承载力。

情况一：当建筑物B与建筑物A相距较远，对A地基承载力修正无影响。

工况1：地下水埋深较深（大于20m）时。

工况2：地下水埋深位于地面以下6m时。

图1 情况一剖面示意图

情况二：当建筑物B与建筑物A相邻时。

工况3：地下水埋深较深（大于20m）时。

工况4：地下水埋深位于地面以下6m，不考虑浮力作用时。

工况5：地下水埋深位于地面以下6m，考虑浮力作用时。

根据GB50007—2011《建筑地基基础设计规范》修正后的地基承载力特征值按下式计算：式中 fa为修正后的地基承载力特征值（kPa）；fak为地基承载力特征值（kPa）；ηb，ηd为基础宽度和基础埋置深度的地基承载力修正系数，地基土为粉质黏土，天然孔隙比e=0.7，液性指数IL=0.6，根据规范查得宽度修正系数ηb为0.3，深度修正系数ηd为1.6；γ为基础底面以下土的重度，地下水位以下取浮重度（kN/m3）；b为基础底面宽度，当基础底面宽度小于3m时按3m取值，大于6m时按6m取值，建筑物A基础宽度为7m，大于6m，故b取值为6m；γm为基础底面以上土的加权平均重度，位于地下水位以下的土层取有效重度（kN/m3）；d为基础埋置深度，一般自地面以下至基底高度计，当存在相邻建筑物时，根据规范，宜按基底以上范围内的荷载当成超载考虑，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。

1.1 情况一

（1）工况1。地下水埋深较深（大于20m）时，地基土重度γ为18kN/m3，回填土重度γm为18kN/m3，基础埋深d为8m；修正后的地基承载力：

（2）工况2。地下水埋深位于地面以下6m时，地基土重度为10kN/m3，回填土重度γm=（6×18+2×（20-10））/8=16kN/m3，基础埋深d为8m；修正后的地基承载力：

1.2 情况二

根据图2可知，建筑物B位于建筑物A一侧，A基础宽7m，B基础宽15m，根据GB50007—2011《建筑地基基础设计规范》和《建筑地基基础设计方法及实例分析》（第二版）相关内容得知，当B基础宽＞A基础宽两倍时，建筑物A基础埋深计算时，可将基础底面以上范围内的荷载，作为基础两侧的超载考虑并将其折算成等效埋深，当基础两侧超载不等时，基础埋深取小值。

图2 情况二剖面示意图

（1）工况3。地下水埋深较深（大于20m）时，地基土重度γ为18kN/m3，回填土重度γm为18kN/m3，B基底平均压力为90kPa，折算基础埋深de=90/18=5m，小于8m，基础埋深取为5m；修正后的地基承载力：

（2）工况4。地下水埋深位于地面以下6m，不考虑浮力作用时，地基土重度γ为10kN/m3，回填土重度γm为16kN/m3，建筑物B折算基础埋深de=90/16=5.625m，小于8m，基础埋深取为5.625m；修正后的地基承载力：

（3）工况5。地下水埋深位于地面以下6m，考虑浮力作用时，地基土重度γ为10kN/m3，回填土重度γm为16kN/m3，建筑物B折算基础埋深de=（90-2×10）/16=4.375m，小于8m，基础埋深取为4.375m；修正后的地基承载力：

1.3 分析

通过1.1和1.2的计算过程，工况1至工况5计算成果汇总如表1。

表1 地基承载力汇总 单位：kPa

通过表1可知：

（1）5种工况中，修正后的地基承载力均大于基底压力200kPa，满足承载力要求。

（2）建筑物A在无地下水时，地基承载力为362.2kPa，当地下水位上升稳定至地面以下6m时，地基承载力为331kPa，可知，随着地下水位的升高，修改后的地基承载力会减低。

（3）建筑物A与建筑物B紧邻，且无地下水时，地基承载力为275.8kPa，当地下水位上升稳定至地面以下6m时，不考虑地下水对建筑物B的浮力作用时，地基承载力为270.2kPa，当考虑地下水对建筑物B的浮力作用时，地基承载力将会降低为238.2kPa。可知，若不考虑浮力的作用，将会高估地基土的承载力约32kPa，工况4计算结果不太合理，应按工况5进行计算，考虑地下水浮力对建筑物B基底压力的影响，计算结果更加合理。

2 结语

地下水对修正后的地基承载力的影响，通过对例题中两种情况5种工况的计算分析，得知承载力计算成果与土层加权平均重度、基础埋置深度d、是否考虑地下水对建筑物的浮力作用密切相关，主要结论如下：

（1）随着地下水位的升高，修改后的地基承载力会有所减低。

（2）针对相邻建筑物对地基承载力的影响，应将超载折算土层等效厚度后再与另一侧土层厚度相比较后取小值，作为埋置深度。

（3）对于有地下水的情况，计算承载力时要考虑地下水对建筑物的浮力作用，修正后的地基承载力计算成果会更加合理。