地下水在地基承載力深度修正中的理解與應用

魏坤,楊勇

（青島北洋建筑設計有限公司，山東 青島 266101）

地下水在地基承載力深度修正中的理解與應用

魏坤,楊勇

（青島北洋建筑設計有限公司，山東 青島 266101）

以地基承載力深度修正原理為依據，針對《建筑地基基礎設計規(guī)范》（GB 5007—2011）中地基承載力深度修正公式及條文說明，用工程實例說明地下水在地基承載力深度修正中的應用方法，并指出其在實際應用過程中應注意的問題，為今后的類似工程提供參考。

地基承載力；深度修正；地下水

【DOI】10.13616/j.cnki.gcjsysj.2016.06.017

1 引言

地基承載力系以保證地基強度和穩(wěn)定為前提，建筑物不產生過大沉降和不均勻沉降的地基承受荷載的能力，是工程設計人員進行地基基礎設計的重要依據，其值是否合理將直接影響工程安全。隨著目前建筑工程的迅猛發(fā)展，出現了大量主裙樓一體的結構，由于裙樓荷載在滿足一定條件下可以提高主樓的地基承載力，因此，為滿足工程設計的經濟性，就出現了工程上稱作的“超載修正”，即考慮裙樓或土層荷載對主樓地基承載力的貢獻，對主樓地基承載力進行深度修正。然而，在具體工程中，常遇到高地下水位的情況，地下水位于對地基承載力影響的最大影響深度[1]范圍內，且位于基底及基底以上時，此時地基承載力深度修正，如何考慮地下水的影響及其合理的應用，《建筑地基基礎設計規(guī)范》[2]（后文簡稱“地基規(guī)范”）并沒有給出清晰明確的解釋，導致在實際工程應用中，一些設計師存在理解與應用的誤區(qū)，筆者就此問題給出幾點建議，并用實例說明地下水在地基承載力深度修正中的合理應用。如有不妥，請讀者指正。

2 地下水在地基承載力深度修正中的理解與應用

2.1 地基承載力深度修正原理及規(guī)范規(guī)定

當基礎埋置在地面以下d處，如圖1所示，一方面基礎兩側基底平面以上的土體壓重q=γ0d（后文中簡稱“超載”）對基礎兩側的滑動土體向上滑動有抵抗作用，這種抵抗作用會推遲極限狀態(tài)的發(fā)生，即超載會使地基承載力有所提高；另一方面，在極限狀態(tài)下，滑裂面以上基礎底平面以上的土體的抗剪強度也會提高地基承載力，但實際應用中常忽略其作用。

為考慮基礎兩側基底平面以上的超載對地基承載力的這種有利作用，就出現了地基承載力深度修正，“地基規(guī)范”公式5.2.4中第三項ηdγm（d-0.5）就是地基承載力深度修正值。但在實際工程中，常出現主裙樓一體的情況，即超載為裙樓壓重，此時“地基規(guī)范”5.2.4條文說明亦有相應的解釋[2]。目前，建筑工程大量存在著主裙樓一體的結構，對于主體結構地基承載力的深度修正，宜將基礎底面以上范圍內的荷載，按基礎兩側的超載考慮，當超載寬度大于基礎寬度的兩倍時，可將超載折算成土層厚度作為基礎埋深，基礎兩側超載不等時，取小值。

圖1 超載作用示意圖

2.2 地下水在地基承載力深度修正中的應用

當超載部分為土層壓重時，地基承載力的深度修正可以直接采用“地基規(guī)范”5.2.4條進行修正，其中基礎埋深的地基承載力修正系數ηd根據“地基規(guī)范”表5.2.4查得，計算基礎底面以上土的加權平均重度γm時，地下水位以下的土層取有效重度。

當超載部分為裙樓壓重時，地基承載力的深度修正就可以應用“地基規(guī)范”5.2.4條文說明進行修正，但是在高地下水位時，由于地基規(guī)范并沒有給出實例，所以導致設計師們在實際應用過程中存在理解的不同，問題主要集中當地下水位于基底以上時：一是把裙樓壓重換算為土層厚度作為基礎埋深時，基礎底面以上土的加權平均重度γm的取值問題；二是在采用修正后的地基承載力進行地基承載力驗算時，“地基規(guī)范”5.2.1條及5.2.2條中基礎底面處的平均壓力值pk是否包含水浮力。筆者認為，把裙樓壓重換算為土層厚度作為基礎埋深時，基礎底面以上土的加權平均重度γm的計算按照地下水位以下的土層取有效重度的原則計算；基底壓力pk應理解為基礎底面與地基之間產生的接觸壓力，是基礎作用于地基上時土顆粒之間產生的有效應力，由于基礎同時受到地下水的浮力作用，所以基底壓力pk應為基礎反力減去水浮力。

為了更好的理解，下面將通過工程實例來說明超載為裙房壓重時地下水在地基承載力深度修正中的應用方法。

3 工程實例

3.1 工程概況

擬建建筑物為6棟30層的高層住宅，4棟與高層連體的2層網點及2層地下車庫，車庫柱網為8.4m伊8.4m，高層住宅采用平板式筏基，地下車庫及網點采用獨立基礎加防水板，防水板厚度400mm，車庫內覆土0.5m。

3.2 設計基本參數

主樓正負零絕對標高12.500m，基礎底標高2.000m，基礎持力層為粗礫砂，fak=240kPa，室內外高差300mm，工程設計使用年限50a，地面粗糙度C類，設計基本風壓0.6kN/m2，抗震設防烈度為6度，設計基本地震加速度為0.05g，Ⅱ類場地土，抗浮設防水位4.400m，

地基土工程性能見表1。

表1 地基土工程性能

本工程以帶網點1#樓為例進行地基承載力的深度修正，1#樓及車庫基礎埋深為10m，根據地基規(guī)范5.2.4條：ηb=3.0，ηd=4.4，γ=10kN/m2（浮重度），b>6m，取b=6m，寬度修正ηbγ （b-3）=90kPa。

下面進行地基承載力的深度修正，裙樓采用鋼筋混凝土框架結構，僅考慮恒載作用，一般每層樓荷重約為9～10kN/m2，每層裙樓約折算為0.5m土體厚度，折算后，裙房超載折算土體厚度d=3.3m<主樓另一側土層厚度d'=10.2m，本工程主樓兩邊的超載范圍均大于兩倍主樓基礎寬度，基礎兩側超載不等時，取小值。折算后基礎埋深h=5.3m>抗浮設防水位4.4m，則γm=（2.4伊8+0.9伊18）/3.3=10.7kN/m2，因此深度修正值為ηdγm（d-0.5）=131.8kPa，經深寬修正后的地基承載力為461.8kPa。

經PKPM豎向導荷得出：1#樓基礎反力平均值472kPa，基礎反力最大值 547kPa，則基底壓力平均值 pk=472-24=448kPa，基底壓力最大值pkmax=547-24=523kPa，滿足pk

4 結語

本文通過理論分析與工程實例明確了地下水在地基承載80力深度修正過程中的合理應用方法，為今后的類似工程提供了參考，但在具體應用過程中，還應注意一下幾點：

1）當超載為土層時，基礎底面以上土的加權平均重度γm的取值按照“地基規(guī)范”5.2.4條。

2）當超載為裙樓時，裙樓荷載折算成土層厚度作為基礎埋深，折算后計算基礎底面以上土的加權平均重度γm時，地下水位以下的土層取有效重度。

3）在地基承載力驗算過程中，主樓的基底壓力應扣除水浮力。

4）由于近年來環(huán)境因素的惡化，地下水受環(huán)境因素的影響越來越嚴重，當地質條件復雜，地下水分布規(guī)律不明確時，建議以深層平板載荷試驗確定地基承載力為主，而不進行地基承載力的深度修正遙

【1】周健,屠洪權,繆俊發(fā).地下水位與環(huán)境巖土工程[M].上海:同濟大學出版社, 1995.

【2】GB 50007—2011建筑地基基礎設計規(guī)范[S].

TheUnderstanding and Application about Groundwater in theProcess of Depth Correction on BearingCapacity of Foundation

WEI Kun,YANG Yong
（QingdaoNorthernArchitecturalDesignCo.Ltd.,Qingdao 266101,China）

Base on the depth correction principle for bearingcapacityof foundation,contraryto depth correction formula about bearing capacity of foundation and its provisions in the code for design of building foundation （GB5007-2011）,the application method of groundwaterondepthcorrectvalueinbearingcapacityoffoundationisexplainedbyaproject,andtheproblemsinactualapplicationprocess arepointedout,thenareferenceforfuturesimilarprojectsisprovided.

bearingcapacityoffoundation;depthcorrection;groundwater

TU46

B

1007-9467（2016）06-0076-02

2016-01-28

魏坤（1968～），男，山東煙臺人，高級工程師，國家一級注冊結構工程師，從事建筑結構工程設計與研究，（電子信箱）