复合地基承载力特征值修正问题的探讨

复合地基承载力特征值修正问题的探讨

本文对规范中关于复合地基承载力特征值的修正方法进行了初步探讨，并提出改进方法。

标签： 复合地基；承载力特征值；修正系数

1、前言

90年代以前地基处理主要应用于对地基承载力要求不高的建筑物，所处理的地层类别主要为压缩性较高的软弱土，地基经处理后能满足多层建筑物对地基强度的要求。近年来复合地基技术发展迅速，应用范围越来越广泛，在高层或超高层建筑中应用复合地基的工程实例越来越多，据有关文献报道，复合地基已在35层高建筑中成功应用，而有关符合地基设计、计算理论方面的研究滞后于工程实践，在推广应用过程中也产生一些问题，如关于复合地基承载力特征值如何进行修正问题，工程技术人员常对规范的规定提出疑问。本文对复合地基设计中承载力修正方面的问题提出一些个人观点。

2、规范对有关复合地基承载力修正的规定

《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2012）第3.0.4条规定，经处理后的地基，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大面积压实填土地基，基础宽度的地基承载力修正系数应取零；基础埋深的地基承载力修正系数，对于压实系数大于0.95、黏粒含量ρc≥10%的粉土，可取1.5，对于干密度大于2.1t/m3的级配砂石可取2.0；②其他处理地基，基础宽度的地基承载力修正系数应取零，基础埋深的地基承载力修正系数应取1.0。在规范条文说明中并没有说明

修正系数取值的理由。在工程实践中，当建筑物对承载力要求不高，基础埋深不大的情况下，采用规范中的承载力修正方法与实测值结果相差不大；对于高层建筑、基础埋深较大的情况下，地基经处理后复合地基承载力深度修正系数仍采用1.0，有时会得出相互矛盾的结论，即地基经处理修正后的承载力特征值比天然地基按规范进行深度修正后的承载力值要小，这显然与地基处理的目的背道而驰。

3、确定地基承载力的方法

确定地基承载力的方法有3类：①用土的抗剪强度指标计算；②根据荷载试验成功确定；③根据与荷载试验相关分析的经验数据确定（查表法）。根据土的抗剪强度指标确定地基承载力的方法又分2类，一是计算极限承载力，二是临界承载力。《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2011）采用的是临界承载力，其公式表示为：

fa=Mbγb+Mdγm+MCCK

式中Mb、Md、MC分别为宽度、深度（边载）、粘聚力系数。

上述公式中第一项反映基础宽度与地基土重度的作用；第二项反映基础两侧超载；第三项反映土的粘聚力的作用。这三项中的承载力系数都是土的内摩擦角φ的函数，b、d、CK、γ值得变动都会对地基承载力造成影响。

4、天然地基承载力深、宽修正的由来

根据理论计算的承载力公式都是在一定假设前提条件下推导出的：《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2011）在承载力计算中采用上述公式计算值作为地基承载力特征值，并

利用荷載试验与理式计算结果进行对比，由于比较是在宽度b=3m，埋置深度d不大于0.5m条件下进行的，荷载试验又是在小荷板上得出的地基承载力，仅适用于浅基础。因此，对于实际工程采用的地基承载力就存在一个宽度与深度修正的问题，规范采用的承载力修正公式为

fa=fak+ηb+γ（b-3）+ηdγm（d-0.5） （式中符号意义见规范）

规范中深宽修正系数的由来主要收集国内外有关规范手册的一些资料，是用一些经验性的方法提出了各种土类的深宽修正系数，对这些修正系数的验证由于试验资料缺乏及其它原因，验证结果不理想，具体实施起来很困难。因此，承载力修正系数依据性不强，这点从《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2011）与原GBJ7-规范修正系数有些不同可见一斑，同时也说明它仅是一种偏于安全的经验估计，是比较近似和粗糙的。

5、复合地基承载力深宽修正问题讨论

地基处理的目的是为了改善地基土的工程性质，提高承载力和减少地基沉降，经处理后的地基，地基土的工程性质应比天然地基土的力学性质好。浅基础（或称均质地基）与复合地基之间应该说没有严格的界限，可以认为是连续分布的。当复合地基置换率等于零时，复合地基就成为浅基础，复合地基置换率很小时，其性状同浅基础。因此关于复合地基承载力深、宽修正笔者认为在理论研究不深入的情况下可参照天然地基深、宽修正系数的规定。

《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2012）关于复合地基承载力深度修正系数的规定与《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2011）相比较可以看出，对于地基土为软弱土的情况下，修正系数基本相同，而对于地基土工程性质相对好一些的土层，深度修正系数变

化较大。规范中地基承载力理论表达式中承载力系数Mb、Md在φ值很小的情况下（φ8°时Mb、Md值增长很快。因此，我们是否可以得出结论，《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2012）关于深宽修正系数的规定对于所处理的地基土为软土时是安全的、适宜的。

随着复合地基应用越来越广泛，建筑物高度计基础埋深的不断加大，地基处理的范围也不仅局限在处理软弱土层，在工程特性较好的地层中为满足高层建筑对承载力、变形方面的要求而进行地基处理的工程实例也越来越多。在郑州市西部采用素混凝土桩复合地基处理工程性质较好的土层（承载力大于150kPa）已成功在32层超层建筑中应用。

地基土经处理后，地基土的抗剪性能提高，φ值相应也较天然地基时增大，工程性能指标通常好于处理前的天然地基，特别是对工程性质较好的土层，对于这类土进行承载力修正时，仍按《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2012）修正，显然显得过于保守。有人曾作过有无边载条件下复合地基载荷对比试验【3】研究，用试验得出的结果来反推深度修正系数ηd，结论是ηd系数远大于规范中规定的深度修正系数1.0。当然，复合地基毕竟不是天然地基，复合地基承载力计算在理论方面的研究还不够深入，从安全角度出发采用稍保守的策略也是有一定道理的。但从另一方面考虑，既然处理后的地基土的工程性质好于处理前的天然地基，那么，对处理后的地基土的深、宽修正至少应按原地基土类型查规范ηb、ηd，同时进行深宽修正，其结果也是偏于安全的。

6、结论

现行地基处理规范中规定，对不同的地层、复合地基宽度修正系数为零，深度修正系数一律取1.0不尽合理，特别是对于那些强度高（天然地基规范给出的深、宽修正系数较高）的土，这一规定有可能低估复合地基承载力，造成基础投资加大。本文建议结合工程实践提高这类土的深、宽修正系数，充分挖掘土层的承载潜力。

参考文献：

【1】《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2011）

【2】《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2012）

【3】《地基处理》第11卷第3期 2000年9月