地下水對修正后地基承載力的影響分析

畢程敏

（河北省水利規劃設計研究院有限公司，石家莊 050021）

在工程設計中，當建筑物進行承載力驗算時，常需要對地勘資料提供的地基承載力特征值進行修正，若有相鄰建筑物和地下水同時出現時，如何進行修正和是否考慮地下水對建筑物的浮力作用，對修正后的地基承載力會有一定影響。本文結合一個例題進行分析、討論，為工程設計提供一定參考和借鑒。

1 例題

某建筑物A與建筑物B均采用混凝土伐板基礎，基礎埋深相同，均為地面以下8m，A基礎長18m、寬7m，B基礎長18m、寬15m。A基底平均壓力為200kPa，B基底平均壓力為90kPa，地基土為粉質黏土，地勘提供的承載力特征值為130kPa，天然孔隙比e=0.7，液性指數IL=0.6?；靥钔梁偷鼗林囟染鶠?8kN/m3，飽和重度均為20kN/m3。試計算以下各種情況下，建筑物A修正后的地基承載力。

情況一：當建筑物B與建筑物A相距較遠，對A地基承載力修正無影響。

工況1：地下水埋深較深（大于20m）時。

工況2：地下水埋深位于地面以下6m時。

圖1 情況一剖面示意圖

情況二：當建筑物B與建筑物A相鄰時。

工況3：地下水埋深較深（大于20m）時。

工況4：地下水埋深位于地面以下6m，不考慮浮力作用時。

工況5：地下水埋深位于地面以下6m，考慮浮力作用時。

根據GB50007—2011《建筑地基基礎設計規范》修正后的地基承載力特征值按下式計算：式中 fa為修正后的地基承載力特征值（kPa）；fak為地基承載力特征值（kPa）；ηb，ηd為基礎寬度和基礎埋置深度的地基承載力修正系數，地基土為粉質黏土，天然孔隙比e=0.7，液性指數IL=0.6，根據規范查得寬度修正系數ηb為0.3，深度修正系數ηd為1.6；γ為基礎底面以下土的重度，地下水位以下取浮重度（kN/m3）；b為基礎底面寬度，當基礎底面寬度小于3m時按3m取值，大于6m時按6m取值，建筑物A基礎寬度為7m，大于6m，故b取值為6m；γm為基礎底面以上土的加權平均重度，位于地下水位以下的土層取有效重度（kN/m3）；d為基礎埋置深度，一般自地面以下至基底高度計，當存在相鄰建筑物時，根據規范，宜按基底以上范圍內的荷載當成超載考慮，當超載寬度大于基礎寬度兩倍時，可將超載折算成土層厚度作為基礎埋深，基礎兩側超載不等時，取小值。

1.1 情況一

（1）工況1。地下水埋深較深（大于20m）時，地基土重度γ為18kN/m3，回填土重度γm為18kN/m3，基礎埋深d為8m；修正后的地基承載力：

（2）工況2。地下水埋深位于地面以下6m時，地基土重度為10kN/m3，回填土重度γm=（6×18+2×（20-10））/8=16kN/m3，基礎埋深d為8m；修正后的地基承載力：

1.2 情況二

根據圖2可知，建筑物B位于建筑物A一側，A基礎寬7m，B基礎寬15m，根據GB50007—2011《建筑地基基礎設計規范》和《建筑地基基礎設計方法及實例分析》（第二版）相關內容得知，當B基礎寬＞A基礎寬兩倍時，建筑物A基礎埋深計算時，可將基礎底面以上范圍內的荷載，作為基礎兩側的超載考慮并將其折算成等效埋深，當基礎兩側超載不等時，基礎埋深取小值。

圖2 情況二剖面示意圖

（1）工況3。地下水埋深較深（大于20m）時，地基土重度γ為18kN/m3，回填土重度γm為18kN/m3，B基底平均壓力為90kPa，折算基礎埋深de=90/18=5m，小于8m，基礎埋深取為5m；修正后的地基承載力：

（2）工況4。地下水埋深位于地面以下6m，不考慮浮力作用時，地基土重度γ為10kN/m3，回填土重度γm為16kN/m3，建筑物B折算基礎埋深de=90/16=5.625m，小于8m，基礎埋深取為5.625m；修正后的地基承載力：

（3）工況5。地下水埋深位于地面以下6m，考慮浮力作用時，地基土重度γ為10kN/m3，回填土重度γm為16kN/m3，建筑物B折算基礎埋深de=（90-2×10）/16=4.375m，小于8m，基礎埋深取為4.375m；修正后的地基承載力：

1.3 分析

通過1.1和1.2的計算過程，工況1至工況5計算成果匯總如表1。

表1 地基承載力匯總 單位：kPa

通過表1可知：

（1）5種工況中，修正后的地基承載力均大于基底壓力200kPa，滿足承載力要求。

（2）建筑物A在無地下水時，地基承載力為362.2kPa，當地下水位上升穩定至地面以下6m時，地基承載力為331kPa，可知，隨著地下水位的升高，修改后的地基承載力會減低。

（3）建筑物A與建筑物B緊鄰，且無地下水時，地基承載力為275.8kPa，當地下水位上升穩定至地面以下6m時，不考慮地下水對建筑物B的浮力作用時，地基承載力為270.2kPa，當考慮地下水對建筑物B的浮力作用時，地基承載力將會降低為238.2kPa?？芍?，若不考慮浮力的作用，將會高估地基土的承載力約32kPa，工況4計算結果不太合理，應按工況5進行計算，考慮地下水浮力對建筑物B基底壓力的影響，計算結果更加合理。

2 結語

地下水對修正后的地基承載力的影響，通過對例題中兩種情況5種工況的計算分析，得知承載力計算成果與土層加權平均重度、基礎埋置深度d、是否考慮地下水對建筑物的浮力作用密切相關，主要結論如下：

（1）隨著地下水位的升高，修改后的地基承載力會有所減低。

（2）針對相鄰建筑物對地基承載力的影響，應將超載折算土層等效厚度后再與另一側土層厚度相比較后取小值，作為埋置深度。

（3）對于有地下水的情況，計算承載力時要考慮地下水對建筑物的浮力作用，修正后的地基承載力計算成果會更加合理。