關于存在多層軟弱下臥層的驗算及其工程應用

馮震國

（江陰市建筑設計研究院有限公司　214400）

關于存在多層軟弱下臥層的驗算及其工程應用

馮震國

（江陰市建筑設計研究院有限公司214400）

筆者在實際工程中碰到存在多層軟弱下臥層的問題，根據《建筑地基基礎設計規范》及《工程地質手冊》，分析了受力層范圍內各種軟弱下臥層對基礎承載力的影響，并判斷其中控制性的軟弱下臥層。本文結合了筆者在景陽華府項目的結構設計經驗，提供了根據多層軟弱下臥層反算基礎底允許附加應力并求修正后的地基承載力特征值的方法，對本行業工程設計人員具有一定的指導及參考意義。

多層軟弱下臥層；允許附加應力；應力擴散角；純地下室折算厚度

1　工程實例分析

擬建工程位于江陰市景陽西路南側、云顧路東側地段，屬長江流域沖積平原地貌單元。主樓采用600厚筏板基礎，純地下室采用500厚筏板基礎加柱墩，試驗算天然地基基礎承載力是否滿足設計要求？

根據勘察報告及上部結構，確定計算圖1。

圖1

2　軟弱下臥層驗算的相關參數及理論依據

2.1關于基礎埋置深度d的確定方法

根據《建筑地基基礎設計規范》5.2.4條文說明，本工程為主裙樓一體的結構，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，應按純地下室基底壓力折算基礎埋深。且根據《土力學》中關于太沙基的理論公式，基礎承載力計算中的埋置深度與相關范圍的壓重有關。

2.2基礎底至軟弱下臥層頂面處的應力擴散角

基底下任意深度的附加應力一般可按Boussinesq提出的彈性半空間理論解答，實際由于地基的非均質性或各向異性，其基礎豎向正應力σz的分布規律如下：當上層堅硬、下層軟弱時將發生應力擴散現象，當上層軟弱、下層堅硬時將發生應力集中現象。如何滿足實際工程的計算要求，《建筑地基基礎設計規范》按以往一系列的理論和實驗研究，給出了表5.2.7的地基壓力擴散角。由于本工程為筏板基礎，基礎面積較大，計算3號、5號土頂面附加應力時，取應力擴散角為0°。

3　由軟弱下臥層3號土反算基礎底允許附加應力

《地基規范》5.2.7條，求3號土頂面允許附加應力pz3：

（不計寬度修正）

由于取應力擴散角為0°，則3號土頂面允許附加應力等于筏板基礎底面允許附加應力。

基礎底允許附加應力pz=140.6kPa.

4　由軟弱下臥層5號土反算基礎底允許附加應力

《地基規范》5.2.7條，求5號土頂面允許附加應力pz5：

由于取應力擴散角為0°，則5號土頂面允許附加應力等于筏板基礎底面允許附加應力。

基礎底允許附加應力pz=80.6kPa。

5　計算基礎底經軟弱下臥層驗算后，修正后的地基承載力特征值

計算均不考慮寬度修正：

（1）不考慮軟弱下臥層時：

（2）考慮3號軟弱下臥層時：

（3）考慮5號軟弱下臥層時：

綜上，筏板基礎由5號土軟弱下臥層控制，且5號土為軟塑狀態，Es0.1-0.2僅為3.45MPa，壓縮性較大，經JCCAD計算，在基礎標準組合下，pk=185kPa左右，如果設計時沒有驗算5號軟弱下臥層，僅驗算3號軟弱下臥層時，則不需要打樁，實際當考慮5號軟弱下臥層后，筏板基礎采用天然基礎則不滿足設計要求，經過筆者仔細計算核對且與相關專家討論后，本工程主樓需采取樁筏基礎，純地下室采用天然地基筏板基礎，主樓采用先張法預應力管樁PHC-400（100）AB-C80，純地下室設置抗拔樁，抗拔樁采用預制300×300鋼筋混凝土靜壓方樁。由于4號粉土夾粉砂為中密至密實狀態，靜壓法施工較難穿透，且周圍有建筑物不能采用錘擊法施工，施工采用引孔措施，樁基持力層為7號含砂粉質粘土。

6　結論和思考

（1）基礎設計時必須對勘察報告中地質層的劃分和評述等仔細研究，根據現場原位實驗和室內土工實驗成果，確定基礎設計方案；

（2）對勘察報告提出的基礎設計建議要能夠判斷其正確性，比如本工程勘察報告建議住宅樓可優先考慮采用天然地基基礎方案，實際根據多層軟弱下臥層驗算后，起控制作用的為5號軟弱下臥層，必須采用樁筏基礎；

（3）結構設計是一本科學，必須要嚴謹、扎實自己的基本功，做到“重劍無鋒，大巧不工”。

[1]《建筑地基基礎設計規范》（GB50007-2011）.北京：中國建筑工業出版社，2011.

[2]《巖土工程勘察規范》（GB50021-2001）.北京：中國建筑工業出版社，2009.

[3]土力學（第2版）.北京：清華大學出版社，2013.

[4]工程地質手冊（第四版）.中國建筑工業出版社，2007.

[5]土力學與地基基礎（第二版）.中國電力出版社，2008.

TU470

A

1673-0038（2015）10-0077-02

2015-2-16