馮震國(guó)

（江陰市建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司　214400）

關(guān)于存在多層軟弱下臥層的驗(yàn)算及其工程應(yīng)用

馮震國(guó)

（江陰市建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司214400）

筆者在實(shí)際工程中碰到存在多層軟弱下臥層的問(wèn)題，根據(jù)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》及《工程地質(zhì)手冊(cè)》，分析了受力層范圍內(nèi)各種軟弱下臥層對(duì)基礎(chǔ)承載力的影響，并判斷其中控制性的軟弱下臥層。本文結(jié)合了筆者在景陽(yáng)華府項(xiàng)目的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，提供了根據(jù)多層軟弱下臥層反算基礎(chǔ)底允許附加應(yīng)力并求修正后的地基承載力特征值的方法，對(duì)本行業(yè)工程設(shè)計(jì)人員具有一定的指導(dǎo)及參考意義。

多層軟弱下臥層；允許附加應(yīng)力；應(yīng)力擴(kuò)散角；純地下室折算厚度

1　工程實(shí)例分析

擬建工程位于江陰市景陽(yáng)西路南側(cè)、云顧路東側(cè)地段，屬長(zhǎng)江流域沖積平原地貌單元。主樓采用600厚筏板基礎(chǔ)，純地下室采用500厚筏板基礎(chǔ)加柱墩，試驗(yàn)算天然地基基礎(chǔ)承載力是否滿足設(shè)計(jì)要求？

根據(jù)勘察報(bào)告及上部結(jié)構(gòu)，確定計(jì)算圖1。

圖1

2　軟弱下臥層驗(yàn)算的相關(guān)參數(shù)及理論依據(jù)

2.1關(guān)于基礎(chǔ)埋置深度d的確定方法

根據(jù)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》5.2.4條文說(shuō)明，本工程為主裙樓一體的結(jié)構(gòu)，對(duì)于主體結(jié)構(gòu)地基承載力的深度修正，宜將基礎(chǔ)底面以上范圍內(nèi)的荷載，按基礎(chǔ)兩側(cè)的超載考慮，應(yīng)按純地下室基底壓力折算基礎(chǔ)埋深。且根據(jù)《土力學(xué)》中關(guān)于太沙基的理論公式，基礎(chǔ)承載力計(jì)算中的埋置深度與相關(guān)范圍的壓重有關(guān)。

2.2基礎(chǔ)底至軟弱下臥層頂面處的應(yīng)力擴(kuò)散角

基底下任意深度的附加應(yīng)力一般可按Boussinesq提出的彈性半空間理論解答，實(shí)際由于地基的非均質(zhì)性或各向異性，其基礎(chǔ)豎向正應(yīng)力σz的分布規(guī)律如下：當(dāng)上層堅(jiān)硬、下層軟弱時(shí)將發(fā)生應(yīng)力擴(kuò)散現(xiàn)象，當(dāng)上層軟弱、下層堅(jiān)硬時(shí)將發(fā)生應(yīng)力集中現(xiàn)象。如何滿足實(shí)際工程的計(jì)算要求，《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》按以往一系列的理論和實(shí)驗(yàn)研究，給出了表5.2.7的地基壓力擴(kuò)散角。由于本工程為筏板基礎(chǔ)，基礎(chǔ)面積較大，計(jì)算3號(hào)、5號(hào)土頂面附加應(yīng)力時(shí)，取應(yīng)力擴(kuò)散角為0°。

3　由軟弱下臥層3號(hào)土反算基礎(chǔ)底允許附加應(yīng)力

《地基規(guī)范》5.2.7條，求3號(hào)土頂面允許附加應(yīng)力pz3：

（不計(jì)寬度修正）

由于取應(yīng)力擴(kuò)散角為0°，則3號(hào)土頂面允許附加應(yīng)力等于筏板基礎(chǔ)底面允許附加應(yīng)力。

基礎(chǔ)底允許附加應(yīng)力pz=140.6kPa.

4　由軟弱下臥層5號(hào)土反算基礎(chǔ)底允許附加應(yīng)力

《地基規(guī)范》5.2.7條，求5號(hào)土頂面允許附加應(yīng)力pz5：

由于取應(yīng)力擴(kuò)散角為0°，則5號(hào)土頂面允許附加應(yīng)力等于筏板基礎(chǔ)底面允許附加應(yīng)力。

基礎(chǔ)底允許附加應(yīng)力pz=80.6kPa。

5　計(jì)算基礎(chǔ)底經(jīng)軟弱下臥層驗(yàn)算后，修正后的地基承載力特征值

計(jì)算均不考慮寬度修正：

（1）不考慮軟弱下臥層時(shí)：

（2）考慮3號(hào)軟弱下臥層時(shí)：

（3）考慮5號(hào)軟弱下臥層時(shí)：

綜上，筏板基礎(chǔ)由5號(hào)土軟弱下臥層控制，且5號(hào)土為軟塑狀態(tài)，Es0.1-0.2僅為3.45MPa，壓縮性較大，經(jīng)JCCAD計(jì)算，在基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)組合下，pk=185kPa左右，如果設(shè)計(jì)時(shí)沒有驗(yàn)算5號(hào)軟弱下臥層，僅驗(yàn)算3號(hào)軟弱下臥層時(shí)，則不需要打樁，實(shí)際當(dāng)考慮5號(hào)軟弱下臥層后，筏板基礎(chǔ)采用天然基礎(chǔ)則不滿足設(shè)計(jì)要求，經(jīng)過(guò)筆者仔細(xì)計(jì)算核對(duì)且與相關(guān)專家討論后，本工程主樓需采取樁筏基礎(chǔ)，純地下室采用天然地基筏板基礎(chǔ)，主樓采用先張法預(yù)應(yīng)力管樁PHC-400（100）AB-C80，純地下室設(shè)置抗拔樁，抗拔樁采用預(yù)制300×300鋼筋混凝土靜壓方樁。由于4號(hào)粉土夾粉砂為中密至密實(shí)狀態(tài)，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(hào)含砂粉質(zhì)粘土。

6　結(jié)論和思考

（1）基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)必須對(duì)勘察報(bào)告中地質(zhì)層的劃分和評(píng)述等仔細(xì)研究，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)原位實(shí)驗(yàn)和室內(nèi)土工實(shí)驗(yàn)成果，確定基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方案；

（2）對(duì)勘察報(bào)告提出的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)建議要能夠判斷其正確性，比如本工程勘察報(bào)告建議住宅樓可優(yōu)先考慮采用天然地基基礎(chǔ)方案，實(shí)際根據(jù)多層軟弱下臥層驗(yàn)算后，起控制作用的為5號(hào)軟弱下臥層，必須采用樁筏基礎(chǔ)；

（3）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是一本科學(xué)，必須要嚴(yán)謹(jǐn)、扎實(shí)自己的基本功，做到“重劍無(wú)鋒，大巧不工”。

[1]《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50007-2011）.北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2011.

[2]《巖土工程勘察規(guī)范》（GB50021-2001）.北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2009.

[3]土力學(xué)（第2版）.北京：清華大學(xué)出版社，2013.

[4]工程地質(zhì)手冊(cè)（第四版）.中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2007.

[5]土力學(xué)與地基基礎(chǔ)（第二版）.中國(guó)電力出版社，2008.

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2015-2-16