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地基承载力如何合理取值的探讨论文
摘要：笔者对工程勘察中地基承载力特征值确定，地基承载力计算，综合分析的可靠性，原始技术资料质量等方面。在勘察工作中结合规范的理解和执行提出了处理原则和看法。
关键词：承载力；地基计算；可靠性
一、前言
随着城市建设的高速发展，城市用地愈来愈紧张，无论地上还是地下空间均要求最大限度地利用，众多体型复杂、上部荷载大小相差悬殊的建筑不断出现，很易导致地基的不均匀变形。勘察成果须直接应用于建设工程，为便于理解和合理使用规范，我们对工程勘察资料中承载力确定和取值进行了分析并提出处理原则。
二、地基承载力特征值确定
地基承载力对于基础设计至关重要，《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2002)取消了《建筑地基基础设计规范》[GBJ 7-89]有关承载力表的条文和附录。而实际工作中一些行业和地方规范、规程还保留地基承载力经验表以及经验公式。随着众多复杂大型建筑的出现，这些建筑的上部荷载往往差别较大，易导致地基的不均匀变形，设计时需要采用多种地基和基础类型或考虑采用地基与基础和上部结构共同作用的变形计算，解决不均匀沉降对基础和上部结构的影响问题，不能简单地按数据统计取值，查表来确定地基承载力了。
因此，确定地基承载了特征值时，在合理的选取工程特性的代表值同时，须充分考虑地质环境对地基的影响。例如某场地的两个工程相距约20米，隶属同一工程地质单元，其土工试验指标含水量、孔隙比、压缩模量差异不大，工程1、工程2主要压缩层标准贯入试验实测平均值N均为22击，但是地基承载力特征值fa分别为220 kPa、160 kPa。
从上面的结果可得出在确定承载力特征值、选取工程特性测试代表值时，两者选取的原则不同，工程1选取的标准值为代表值，工程2选取略高于最小值作为代表值。明显看出在同一工程地质单元选取的工程特性代表值不同，对确定承载力特征值影响比较大，所以科学合理的选取工程特性代表值是确定地基承载力特征值的关键。
从地质环境对地基的影响来看，也是关键因素之一。例如从某工程地下水位的影响分析，该工程地貌单元属黄河冲洪积Ｉ级阶地，阶地高出河床5米。持力层为中砂，地下水位埋深为2米，地下水为第四系孔隙潜水，地下水的升降与大气降水及黄河有密切的水力联系。确定持力层地基承载力特征值要充分考虑地下水位埋深和水位变幅因素的影响。通过水位以下和水位以上两组平板载荷试验结果确定地基承载力特征值分别为280kPa、460kPa。
工程实录表明因工程性质多样，工程地质与水文地质条件不同，工程技术人员在确定地基承载力特征值时要客观、科学、合理地选取工程特性指标代表值，充分考虑地质环境对地基的影响因素，这样确定的地基承载力特征值才是安全真实的。
三、地基承载力修正计算
国标《建筑地基基础设计规范》基础底面的压力按下式计算：
Pk(Fk+Gk)/A Pk≤fa (1)
对建筑物基础宽度和埋置深度修正后的地基承载力特征值fa按下式计算修正：
fa=fak+ηbbγ(b-3)+ηdγm(d-0.5) (2)
目前众多高层建筑存在着主裙楼一体结构和地下车库紧邻的两种情况。在对地基承载力特征值修正时往往被忽视，而只是简单地按建筑物的基础宽度和埋置深度进行了修正和估算，导致勘察成果结论的错误或不合理。
对第一种情况主裙楼一体结构地基承载力的深度修正时，将基础底面范围内的荷载，按基础两侧的超载考虑，当超载宽度大干基础宽度两倍时，可将超载换算成土层厚度作为基础深度；当基础两侧超载不等时，按小值考虑。
对第二种情况主楼与地下车库紧邻的地基承载力的深度修正时，宜按不利组合的受力状况考虑。往往还存在上部荷载大小相差悬殊，结构刚度和构造变化复杂，很易出现地基的不均匀变形情况，设计时需要采用多种地基和基础类型。例如某高层建筑工程，其主楼为15-28层，其层数差异较大，拟采用筏板基础，基础埋深7.2米，基底压力为500kPa；主楼两侧为地下车库，基础埋深6米。主楼地基持力层为④层粉细砂，地基承载力特征值为160kPa。如不考虑周边地下车库受力状况条件的影响，地基承载力特征值按(2)式进行修正计算结果为691kPa。
基底标高位于④层粉细砂上，经基础深度和宽度修正后的地基承载力特征值，在不考虑周边地下车库受力状况条件时能满足天然地基设计要求。
按实际情况两侧地下车库基础埋置深度为6米，已改变了主楼地基和基础的受力状态，按不利组合的受力状况考虑，其主楼的基础埋深D应按1.5米，对地下车库基础底面以上的荷载按超荷换算为土层的相应厚度h作为基础埋深计算，其主楼的基础埋深为D+h=2.5米进行修正，按(2)式进行修正计算结果为395kPa。
经基础深度和宽度修正后的地基承载力特征值，在考虑周边地下车库受力状况条件时，基底坐落在④层粉细砂，不能满足天然地基设计要求。
显然两种不同的理解和考虑，对地基的使用性质也不同，第一种考虑虽能满足天然地基设计要求，基础设计时不宜采纳。原因是没考虑两侧地下车库基础埋置深度为6.0米的临空面，即主楼两侧临空面的实际受力状况的影响。第二种按实际受力状况考虑时，即考虑主楼地基侧限的永久性消弱，基础两侧的超荷因素，计算结果不能满足天然地基设计要求，需对地基进行加固处理，才能保证建筑物安全性。
四、综合分析可靠性
在2002年国家对《岩土工程勘察规范》(GB50021)修订后实施。可以出国家对工程勘察提出了更高的要求，勘察单位不仅局限于提供地质资料，而且要涉及岩土体的整治、改造和利用的综合分析论证，以体现勘察应服务于工程建设的全过程。
目前的岩土工程勘察资料，还处在传统工程地质勘察报告的水平上，岩土工程综合分析内容较少，缺乏岩土特性参数反分析成果。不论原始资料数据台理及可靠性与否，简单地对物理力学性指标进行数据统计，直接采用其结果进行分析与评价；采用几种方法分别给出承载力，没有分析那种方法的可靠性，综合给出的值为最低值或略高于最低值，这显然不符合岩土工程分析的基本原理。
随着设计水平的不断提高和对工程质量要求的趋于严格，尤其是对地基基础设计乙级以上的工程，应考虑试验方法的合理性和地质环境的影响，分析数据的合理性和代表性，以及工程的实际荷载组合及受力状况，结合同类工程岩土特性参数反分析结果来选取工程特性指标，确定和选取地基承载力特征值。
五、结束语
本文对地基承载力的取值与验算，通过工程实例，从地基承载力特性选取工程特性指标代表值原则、应考虑的影响因素以及综合分析可靠性等方面提出了一些观点和方法，不妥之处敬请批评指正。
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