建筑设计论文：浅析复合地基承载力特征值修正问题

　　浅析复合地基承载力特征值修正问题
　　白明哲
　　(河南省有色金属地质矿产局第一地质大队,河南.安阳455004)
　　摘要:本文通过分析实际工程中遇到的问题，对现行规范中关于天然地基和复合地基承载力特征值修正结果进行对比分析，对复合地基承载力特征值修正方法进行了探讨，提出了自己的看法和认识。
　　关键词：复合地基承载力特征值工程性质修正系数
　　0.引言
　　随着我国经济建设的迅速发展和科学技术的日新月异,近年来所建的建筑物荷载和基础埋深越来越大。天然地基的强度和变形已远远不能满足设计要求。随着建筑物高度和基础埋深的不断增大,地基处理的范围也不断扩大，不仅仅局限在处理浅层地基和软弱地基。为了满足高层建筑对地基承载力及变形的要求，对一些工程性质较好的地层进行加固处理的工程实例也越来越多。因为复合地基在加快基本建设速度、节约投资等方面起着一定作用。但在推广应用复合地基过程中也产生了一些问题。例如：关于复合地基承载力特征值修正问题，在工程实践中工程技术人员对规范中的规定提出疑问。本文对复合地基设计中承载力特征值修正问题提出一点个人看法及改进方法。
　　1.规范中的规定
　　《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2002）第3.0.4条规定:经处理后的地基,当按地基承载力确定基础底面积及埋深而需要对本规范确定的地基承载力特征值进行修正时,应符合下列规定:
　　①.基础宽度的地基承载力修正系数应取零；②.基础埋深的地基承载力修正系数应取1.0。而在实践工程中有时会出现这样情况：地基经处理后复合地基修正后的承载力比天然地基修正后的承载力提高幅度不大，有时甚至有所减小。这种情况一般出现在基础埋深较大、地基持力层工程性质较好的情况下。因为在承载力修正时虽然采用同一公式，但是采用的承载力修正系数不同。天然地基承载力修正是按《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）第5.2.4条规定进行计算,计算时采用的承载力修正系数比地基处理规范中的承载力修正系数要大。
　　2.地基承载力的确定方法
　　目前确定地基承载力的方法主要有三种：①.根据静载荷试验成果确定。②.利用地基土的抗剪强度指标计算确定。③.根据相关分析的经验数据(查表法)确定。其中根据地基土的抗剪强度指标来计算确定地基承载力方法又分为极限承载力和临界承载力。《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）第5.2.5条,确定地基承载力特征值的计算公式：
　　fa=Mb.r.b+Md.rm.d+Mc.ck
　　式中fa——地基承载力特征值；
　　Mb、Md、Mc——承载力系数（分别与基础宽度、基础埋深、粘聚力有关）；
　　b——基础底面宽度,大于6m时按6m取值,对于砂土小于3m时按3m取值；
　　ck——基底下一倍短边宽深度内土的粘聚力标准值。
　　从上式中可看出，地基承载力特征值与土的重度、粘聚力及基础两侧边载有关系。也就是说当地基土的ck、r值和基础的b、d值发生变化时，地基承载力特征值也随之发生变化。
　　3．天然地基承载力深度和宽度修正
　　地基承载力理论计算公式是在一定假设前提条件下推导出来的，计算确定地基承载力特征值的上述公式就是在假设基础宽度b=3m,基础埋置深度d不大于0.5m的条件下与静载荷试验成果进行对比的。而静载荷试验是通过在小载荷板上做试验来确定地基承载力的,仅适用于浅基础。因此，在实际工程中要采用的地基承载力就存在基础宽度和基础埋深的修正问题。《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）第5.2.4条规定：当基础宽度大于3m或埋置深度大于0.5m时,采用载荷试验或其它原位测试、经验值等方法确定的地基承载力特征值，尚应按下式修正：
　　fa=fak+ηb.r.(b-3)+ηd.rm.(d-0.5)
　　式中fa——修正后的地基承载力特征值；
　　fak——地基承载力特征值；
　　ηb、ηd——承载力修正系数（与土的类别有关）；
　　r——基础底面以下土的重度,地下水位以下取浮重度；
　　b——基础底面宽度,当基宽小于3m时按3m取值,大于6m时按6m取值；
　　rm——基础底面以上土的加权平均重度,地下水位以下取浮重度；
　　d——基础埋置深度。
　　4.复合地基承载力深度和宽度修正问题探讨
　　从《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）表5.2.4中可以看出,当地基土为软弱土时,其承载力修正系数与《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2002）第3.0.4条规定的承载力深宽修正系数基本相同；当对于工程性质较好的地基土，承载力深宽修正系数相差较大。
　　地基土经加固处理后其工程性质得到改善，特别是提高了地基土的抗剪性能，c、φ值有所提高。对于工程性质较好的地基土，在进行承载力修正时,仍按《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2002）规定进行修正，显得有些保守。当然，复合地基毕竟不是天然地基，其工程性能和受力分布比较复杂，复合地基承载力计算在理论方面的研究还不够深入,从安全角度出发采取保守的策略也是有一定道理的。但从另外一个角度来说，既然复合地基的工程性质要好于天然地基,那么,有些复合地基承载力经深宽修正后的承载力特征值比其天然地基经修正后承载力特征值提高不大,有时甚至有所减小。如何来解决这一问题，值得需要我们去探讨。
　　加固处理地基的目的就是为了提高地基承载力和减少地基沉降，主要是通过加固处理地基改善地基土的工程性质。经过加固处理的复合地基工程性质比天然地基土要好。因此关于复合地基承载力深宽修正系数问题，本文认为是否可以参照天然地基承载力深宽修正系数的规定（当地基土工程性质较好时,可根据土的类别把天然地基承载力修正系数乘以小于1.0系数后作为复合地基承载力修正系数）。
　　5．结束语
　　现行地基处理规范中规定，在进行复合地基承载力修正时，不分地层类别，修正系数取同一值不尽合理。特别是对于工程性质较好、承载力较高的地基土，有可能低估其复合地基承载力，加大了地基处理投资费用。本文建议在进行复合地基承载力深宽修正时，根据土层类别,结合实际工程适当提高工程性质较好地基土的深宽修正系数,以充分发挥地基土承载力潜力。
　　参考文献
　　[1]《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2002）
　　[2]《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）
　　作者简介：白明哲，1966年生，男，汉族，河南南阳人，大学本科，工程师，主要从事岩土工程及环境地质工作。