黃 志 （安徽省路港工程有限責(zé)任公司，安徽 合肥 230022）

近年來，由于地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)缺陷導(dǎo)致的事故案例層出不窮，1913年加拿大特朗斯康谷倉，由于地基強(qiáng)度破壞而發(fā)生強(qiáng)烈滑動(dòng)；1994年建成的關(guān)西機(jī)場，位于軟土地基，至今沉降已超過3.4m；武漢市橋苑新村住宅樓樁基由于選型不當(dāng)且基坑支護(hù)方案不合理，導(dǎo)致整體失穩(wěn)。仔細(xì)分析這類地基基礎(chǔ)事故原因，與某些設(shè)計(jì)師不仔細(xì)研讀分析巖土工程勘察報(bào)告，錯(cuò)誤選用設(shè)計(jì)參數(shù)存在很大關(guān)系。本文對基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中使用巖土工程勘察報(bào)告的一些常見誤區(qū)進(jìn)行了歸納總結(jié)，并提出相關(guān)意見和建議。

1 巖土參數(shù)代表值的選用原則

與混凝土、鋼結(jié)構(gòu)等人工材料不同，巖土是自然形成的，成分、構(gòu)造復(fù)雜且具有極大的不確定性，空間分布也不均勻。同時(shí)，巖芯取樣技術(shù)水準(zhǔn)、實(shí)驗(yàn)人員操作經(jīng)驗(yàn)都對巖土的物理力學(xué)性質(zhì)取值有著極大的影響。因此，設(shè)計(jì)選用的巖土物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)，必須由足夠數(shù)量的樣本通過數(shù)理統(tǒng)計(jì)得出參數(shù)，不同巖土參數(shù)代表值的數(shù)理統(tǒng)計(jì)方式也不盡相同，簡單歸納如下：

①評價(jià)巖土的物理性質(zhì)的指標(biāo)（如含水量、重度、土粒比重、孔隙比、塑性指數(shù)、液性指數(shù)、有機(jī)質(zhì)含量等指標(biāo)）取平均值作為設(shè)計(jì)代表值；

②構(gòu)筑物沉降計(jì)算等正常使用極限狀態(tài)設(shè)計(jì)采用的巖土力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)（如滲透系數(shù)、壓縮模量、壓縮系數(shù)等指標(biāo)）取平均值作為設(shè)計(jì)代表值；

③承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)采用的巖土力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)（如粘聚力、內(nèi)摩擦角、巖石飽和單軸抗壓強(qiáng)度等指標(biāo)），一般取標(biāo)準(zhǔn)值作為設(shè)計(jì)代表值。水利行業(yè)有所區(qū)別，一般取小值平均值作為設(shè)計(jì)代表值；

④對于承載力參數(shù)的取值，《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50007-2011）及《公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG 3363-2019）均采用特征值進(jìn)行地基承載力驗(yàn)算。不少設(shè)計(jì)人員查閱勘察報(bào)告不仔細(xì)，誤將標(biāo)準(zhǔn)值當(dāng)做特征值進(jìn)行承載力驗(yàn)算，造成質(zhì)量事故。

2 地基變形參數(shù)的選擇誤區(qū)

《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50007-2011）5.3.5條，計(jì)算地基變形時(shí)，地基內(nèi)的應(yīng)力分布，可采用各向同性均質(zhì)線性變形體理論，并按照下式計(jì)算：

式中，Esi代表基礎(chǔ)底面下第i層土的壓縮模量（MPa），應(yīng)取土的自重壓力至土的自重壓力與附加壓力之和的壓力段計(jì)算，壓縮模量由側(cè)限條件下的室內(nèi)壓縮實(shí)驗(yàn)得出。工程上地基土的壓縮性一般按照實(shí)驗(yàn)荷載100kPa～200kPa得出的壓縮系數(shù)a0.1-0.2將土層劃分為低、中、高壓縮性，根據(jù)壓縮模量和壓縮系數(shù)的換算關(guān)系：，地勘報(bào)告一般提出的壓縮模量也為試驗(yàn)荷載為100kPa～200kPa壓力段得出的壓縮模量Es0.1-0.2（MPa），若設(shè)計(jì)人員直接套用此參數(shù)進(jìn)行沉降分析，則與地基土的實(shí)際變形不符。此時(shí)要求設(shè)計(jì)人員查詢土的室內(nèi)壓縮曲線，并分段選用土的自重壓力至土的自重壓力與附加壓力之和的壓力段，壓縮模量數(shù)值進(jìn)行沉降計(jì)算，方才與實(shí)際工況相符。

圖1 側(cè)限壓縮試驗(yàn)e-p曲線

3 未根據(jù)場地土層特點(diǎn)選擇合理的施工工藝

對長江、淮河沖積平原地區(qū)，淤泥質(zhì)軟土分布廣泛，厚度達(dá)幾米至幾十米，表面為承載力稍高的人工填土層，該地區(qū)建筑物基礎(chǔ)以預(yù)制樁為主，施工周期短且能滿足承擔(dān)上部荷載要求，市區(qū)施工采用靜壓沉樁也能減小噪音影響。設(shè)計(jì)人員遇到上述類型項(xiàng)目時(shí)，往往未經(jīng)仔細(xì)分析便按照慣例直接采用靜壓沉樁的預(yù)制樁方案。然采用該工藝施工時(shí)，對壓樁機(jī)接地部分的地基承載力有較高的要求，若場地表層填土地基承載力不夠且未經(jīng)處理，則會導(dǎo)致下層淤泥質(zhì)的土在壓樁機(jī)的荷載作用下，產(chǎn)生塑性破壞并發(fā)生水平位移，導(dǎo)致已施打完成的預(yù)制樁在水平荷載下產(chǎn)生偏位、截?cái)?，造成工程質(zhì)量事故。

4 未根據(jù)單樁載荷試驗(yàn)調(diào)整樁基方案

目前《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》（JGJ 94-2008）提供的單樁承載力計(jì)算方法有原位測試法和經(jīng)驗(yàn)參數(shù)法，通過原位測試法（如單橋探頭靜力觸探）估算單樁承載力操作過程極為繁雜，對現(xiàn)場技術(shù)人員操作和理論水平要求較高。目前巖土工程勘察報(bào)告一般提供樁側(cè)土體極限側(cè)阻力標(biāo)準(zhǔn)值和極限端阻力標(biāo)準(zhǔn)值，以供設(shè)計(jì)人員采用經(jīng)驗(yàn)參數(shù)法計(jì)算單樁承載力，計(jì)算公式如下：

式中qsik——樁側(cè)第i層土的極限側(cè)阻力標(biāo)準(zhǔn)值

qpk——樁極限端阻力標(biāo)準(zhǔn)值

上述公式中樁側(cè)土極限側(cè)阻力和端阻力無法直接測出，勘察報(bào)告一般按照相關(guān)規(guī)范提供的范圍下限取值，導(dǎo)致計(jì)算出的單樁承載力偏于保守。這就要求設(shè)計(jì)等級為甲級和乙級的建筑樁基，應(yīng)通過慢速維持荷載法單樁靜載荷試驗(yàn)來準(zhǔn)確確定單樁承載力。根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)，載荷試驗(yàn)確定的單樁承載力一般大于設(shè)計(jì)承載力，則證明上述公式計(jì)算結(jié)果存在偏差，應(yīng)根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)對樁基設(shè)計(jì)方案進(jìn)行調(diào)整，適當(dāng)減小樁長、樁徑或布樁數(shù)量，以減少工程造價(jià)。

5 忽略樁周負(fù)摩阻力

當(dāng)樁穿越較厚松散填土、欠固結(jié)土進(jìn)入較硬土層，地面存在大面積堆載，降水導(dǎo)致樁周土層有效應(yīng)力增加時(shí)，會導(dǎo)致樁周土的沉降超過樁基沉降，從而在樁周產(chǎn)生負(fù)摩阻力。個(gè)別地勘報(bào)告中只對土層特性進(jìn)行了介紹，但并未提及負(fù)摩阻力。因此，設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)根據(jù)工程具體情況考慮負(fù)摩阻力對樁基承載力和沉降的影響，此時(shí)應(yīng)按照摩擦樁和端承樁分別進(jìn)行計(jì)算。

對于摩擦樁，可取樁身計(jì)算中性點(diǎn)以上樁側(cè)阻力為零，并按照下式驗(yàn)算樁基承載力：Nk≤Ra；對于端承樁，尚應(yīng)考慮負(fù)摩阻力引起的樁基下拉荷載Qg，并按照下式驗(yàn)算單樁承載力：Nk+Qg≤Ra，式中Nk為荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合軸心豎向力作用下，基樁或復(fù)合基樁的平均豎向力，Ra為只計(jì)中性點(diǎn)以下部分側(cè)阻值及端阻值時(shí)，基樁或復(fù)合基樁豎向承載力特征值。當(dāng)建筑物或構(gòu)筑物對沉降敏感，尚應(yīng)將負(fù)摩阻力引起的下拉荷載計(jì)入附加荷載驗(yàn)算樁基沉降。

6 圓錐動(dòng)力觸探未剔除超前和滯后影響范圍內(nèi)的異常值

圓錐動(dòng)力觸探是工程勘察中常用的原位測試手段之一，利用圓錐形探頭在土中連續(xù)貫入測試，根據(jù)觸探點(diǎn)的觸探指標(biāo)隨深度變化曲線，可以進(jìn)行場地土層劃分。據(jù)鐵道部第二勘測設(shè)計(jì)院的研究結(jié)果，采用圓錐動(dòng)力觸探連續(xù)測試時(shí)，當(dāng)相鄰?fù)翆有再|(zhì)相差較大時(shí)，會出現(xiàn)較為明顯的超前和滯后反應(yīng)：觸探頭尚未達(dá)到下層土?xí)r，在一定深度上，下土層已經(jīng)對測試數(shù)據(jù)產(chǎn)生影響，即超前反應(yīng)；當(dāng)觸探頭進(jìn)入下層土?xí)r，在一定深度內(nèi)，上層土仍然對測試數(shù)據(jù)產(chǎn)生影響，即滯后反應(yīng)。此時(shí)土層劃分應(yīng)當(dāng)根據(jù)地方經(jīng)驗(yàn)做適當(dāng)調(diào)整，通常由軟土層進(jìn)入硬土層時(shí)，土層的分層界限可以定在軟土層最后一個(gè)小值點(diǎn)以下0.1～0.2米處，由硬土層進(jìn)入到軟土層時(shí)，土層分層界限可以定在軟土層第一個(gè)小值點(diǎn)以上0.1～0.2米。

7 結(jié)語

通過以上幾個(gè)容易忽視問題的分析，希望設(shè)計(jì)人員在做基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)，能更加全面地閱讀和使用巖土工程勘察報(bào)告，使基礎(chǔ)設(shè)計(jì)能更加經(jīng)濟(jì)安全，符合規(guī)范要求。同時(shí)，勘察報(bào)告編制人員要加強(qiáng)學(xué)習(xí)，為設(shè)計(jì)人員提供科學(xué)合理的巖土參數(shù)。