浅基础的地基承载力深度修正探讨

浅基础的地基承载力深度修正探讨

卢伟煌

福建省建筑设计研究院350001

摘要：工程中主楼周边有较大范围的纯地下室，对于主楼采用浅基础的情况下，就会遇到地基承载力深度修正的问题。目前工程界对该问题的认识比较混乱，有着各种各样的理解。本文就这一问题进行探讨。

关键词：浅基础，地基承载力，深度修正

一、概述：

《建筑地基基础设计规范》GB50007-2002第5.2.3条指出，地基承载力特征值可由载荷试验或其他原位测试、公式计算，并结合工程实践经验等方法综合确定，第5.2.4条规定了浅基础地基承载力深度修正的方法，但工程中主楼周边有较大范围的纯地下室，基础采用浅基础时，其地基承载力深度如何修正，目前工程界对该问题的认识比较混乱。本文通过浅基础的地基极限承载力理论，分析主楼周边有较大范围的纯地下室浅基础地基承载力深度修正问题。

二、浅基础的地基极限承载力理论：

地基极限承载力理论有普朗德尔（Prandtl）极限承载力理论，太沙基承载力理论和魏锡克（Vesic）极限承载力公式。本文着重介绍普朗德尔地基极限承载力的构成。根据土体极限平衡理论，对于一无限长的、底面光滑的条形荷载板置于无质量的土的表面上，当荷载板下的土体处于塑性平衡状态时，塑流边界如图1所示的D'C'BCD塑性区共分五个区，即一个Ⅰ区、两个Ⅱ区和两个Ⅲ区。由于基底是光滑的，因此在Ⅰ区的大主应力σ1是垂直向的。

图1 条形刚性板下的滑动线

破裂面与水平面成45°＋ϕ/2角，称为主动朗肯区，在Ⅲ区大主应力σ1是水平向的，其破裂面与水平面成45°－ϕ/2角，称为被动朗肯区。在Ⅱ区中的滑动线，一组是对数螺线，另一组则是以A 和A '为起点的辐射线。

对于以上所述情况，普朗德尔得出极限承载力的理论解为：

Pu=cNc 其中：Nc=tan )tan [exp(cot ϕπϕ2（45°＋ϕ/2）-1]

式中：Nc 称为承载力系数，是仅与ϕ有关的无量纲系数，c 为土的粘聚力，如果考虑到基础有埋置深度d ，如图2所示：

图2 考虑基础有埋置深度时极限承载力的计算

将基底水平面以上的土重用均布超载q （=γd ）代替，则赖斯纳（Reissner ）得出极限承载力还须加一项qNq ，即：

Pu=cNc＋qNq

π2（45°＋ϕ/2）

其中：Nq=tan

exp(ϕ

)

tan

式中Nq也是仅与ϕ有关的另一承载力系数。

以上所述理论是在某些特殊情况下得到的结果，在普朗德尔之后，例如K.太沙基（Terzaghi）、A.S魏锡克（Vesic）等人在普朗德尔基础上，根据不同的假设条件作了修正和发展，但不管如何，地基极限承载力的解均由二项组成，一项是地基土本身参数决定的承载力，另一项是由于基底水平面以上超载产生的地基土承载力。

从中可看出，由于基底水平面以上超载产生的地基土承载力反映在《建筑地基基础设计规范》GB50007-2002中，就是规范第5.2.4条规定的浅基础的地基承载力深度修正的条文。因此，根据浅基础地基极限承载力理论和承载力构成对于主楼周边有较大范围的纯地下室，地基承载力深度修正中的埋置深度就不能用地下室的开挖深度，否则会偏不安全。

三、对于主楼周边有较大范围的纯地下室地基承载力深度修正：

从地基土承载力理论中可看出，承载力由二部分组成，其中一部分是由基底水平面以上超载产生的，对于主楼周边有较大范围的纯地下室的地基，基底水平面以上超载重量仅有纯地下室底板以上的重量（包括地下室底板自重），该重量远小于室外标高到地下室底板底土的重量。因此，对于这种情况埋置深度采用地下室开挖深度是不安全的，应该采用纯地下室底板以上重量（包括地下室底板自重）的土的折算深度。举例如下：地下室范围180×180㎡，主楼范围为30×40㎡，主楼置于地下室中央，主楼以外为二层的纯地下室，地下室底板到室外地面的高度9m，纯地下室底板底以上重量为40KN/㎡，则其地基承载力深度修正的深度d=40 / 18=2.23m，而不是9m。

对于带裙房的主楼，地基承载力深度修正，根据这一原理，其超载的重量除

了需把地下室重量算进去外，还需把±0.000以上的裙房的重量也计算进去。