1、浅基础设计中地基承载力的确定探讨摘 要：本文通过对地基承载力的确定、基本组成及其影响因素的分析，进一步加深了对地基承载力特征值的理解，为在浅基础设计中准确明了地使用地基承载力的实际终值提供了帮助。 关键词：地基承载力特征值；临塑荷载；极限荷载；承载力修正 在进行天然地基上的浅基础设计时，合理地使用地基承载力是十分重要的，它直接关系到建筑的安全和正常使用以及基础工程的造价。 准确合理地使用地基承载力源于对地基承载力全面理解，包括地基承载力的概念与含义、地基承载力的确定方法手段、地基承载力基本组成以及使用过程中的修正，本文试图通过这四个方面的分析总结，加深了对地基承载力的理解，达到准确合理使用地基
2、承载力的目的。 1.地基承载力的概念 地基基础的设计必须满足两个基本条件，一是强度条件即作用在地基土的荷载不超过地基的承载力，保证建筑物不发生倾倒，使地基在防止稳定破坏方面具有足够的安全储备；二是变形条件控制基础的沉降使之不超过地基的变形容许值，保证建筑物地基变形（沉降）满足要求为前提，既地基承载力是由变形和强度两方面控制的。 由强度和变形两个方面控制的地基承载力早在我国第一套工业民用建筑规范（更早使用的为前苏联规范）就已明确，上世纪 70 年代颁布的工业与民用建筑地基基础设计规范 （TJ7-74）称地基承载力为地基土容许承载力，是指能满足强度和变形两方面要求的地基土单位面积的负载能力。第二套
3、地基规范颁布于上世纪 80 年代末期，即建筑地基基础设计规范 （CBJ-89） ，称地基承载力为地基承载力的标准值，从承载力的含义中没有强调变形要求，当然在地基变形计算方面仍有严格要求。现行的建筑地基基础设计规范 （GB50007-2011） ，提出了地基承载力标准增加时，随着地基变形的相应增长，地基承载力也在逐渐增大，很难界定出一个真正的“极限值” ；另一方面，建筑物的使用有一个功能要求，常常是地基承载力还有潜力可挖，而变形已达到或超过按正常使用的限值。因此，地基设计时采用正常使用极限状态这一原则，所选定的地基承载力是在地基土压力变形曲线线性变段内响应不超过比例界限点得的基压力值，即允许承载
4、力。 2.地基承载力的确定方法 地基承载力的确定方法通常有如下几种： （1）通过静荷载试验，即在持力层的上部进行原位试验，这种方法多用于荷载较大的建筑，此法虽很直观，但影响深度有限，当持力层下有软弱层尚不能全面反映地基承载力。 （2）理论计算方法，即根据地基土抗剪强度指标和基础埋置深度、宽度以及土重度、地下水因素直接计算出地基土承载力的特征值。 （3）通过原位测试手段，即通过静力触探、动力触探及标准贯入试验等方法地基土相关物理参数，从而确定地基承载力特征值。 （4）按土物理性质指标方法，即通过对地基土原状试样进行常规土试验确定所需相关物理性质指标，按地区经验确定地基土承载力特征值。上述几种方法
5、通常根据建筑安全等级依次选择，其中后两种方法常同时使用或作为前两种的辅助手段。在这几种方法中除按理论计算方法外，其它方法确定的地基承载力在设计时均可根据基础埋深及宽度进行修正，修正的结果在多数的情况下地基承载力是可以提高的，提高幅度则取决于土性质、状态及地下水因素等。 3.地基承载力的组成 地基承载力虽只体现一个单项量，但依旧可以从不同角度分析和理解其多元化的特点。地基土在外荷载产生的剪应力作用下，发挥抵抗剪切破坏的能力，即土抗剪强度，土抗剪强度由摩擦力和内聚力两部分构成，由此可把地基承载力视为两项组成；当基础被埋置于较深土层中时，埋置于基础周边的土则通过重力作用维护地基的稳定，由此又可把地基
6、承载力视为三项组成，地基承载力的三项组成形式在通过理论计算地基承载力的表达式中得到充分体现。按强度理论方法计算地基承载力表达式由三部分构成，按临塑荷载公式计算地基承载力的表达式为： fa=mbrb+mdrmd+mcck1 （1） 按极限荷载计算地基极限承载力的表达式为： Pu= rbNr+rmdNq+ckNc2 （2） 式中 fa、pu分别为由土抗剪强度指标确定的地基承载力特征值及极限值，其中 fa 为地基塑性变形区最大深度 Zmax= 时地基承载力特征值（KPa） ； Mb、Md、Mc、Nq、Nr承载力系数及极限承载力系数； b、d分别基础底面宽度及基础埋置深度（m） ； r、rm分别为基础
7、地面以下土重度及基础底面以上土加权平均重度（KN/m3） ； ck基底下一倍短边深度内土粘聚力标准值。 由上两式均可看出，地基承载力一方面受与土内摩擦 值相关的系数影响，另一方则受基础宽度 b、基础埋深 d、土内聚力及基底面上下土重度影响。由此不难理解地基承载力由地基土摩擦力、内聚力及边载三部分构成，即 b 与 r 越大，地基土重力越大，由此引起的摩擦力越大；d与 r m 越大，基础周边的压力越大，这种边载配重作用将起到阻止浅层地基土在外荷载作用下向上滑动；c 值则直接影响土抗剪强度。综合所述，地基承载力由基底面以下土摩擦力、土内聚力及埋置深度的超载三部分构成。 当基础的埋置深度及宽度确定之后
8、，则可根据基础持力层土抗剪强度指标 C 值及基础埋置层和持力层的重力密度分别计算出三部分地基承载力。 例：当基础宽度 b 为 0.4m，基础埋深 d 为 2.0m，基础底面上下土的重度 r 及 rm 均为 19KN/m3，土摩擦角 为 14，土的内聚力 c 为15pa，按（1）式查建筑地基基础设计规范 （GB50007-2011）表 5.2.5可得： fa =0.29194.0+2.17192.0+4.6915 =174.85KPa 则摩擦力形成的承载力为 22.04KPa，超载形成的承载力为82.46KPa，内聚力形成的承载力为 70.35KPa。 4.地基承载力修正的主要影响因素 通过理论
9、计算的地基承载力已经考虑了基础宽度及埋置深度的影响，其承载力值即为设计终值，若采用非理论计算方法确定的基础承载力，当基础宽度大于 3m 或理置深度大于 0.5m 时尚可通过修正以提高地基承载力。其表达式为： Fa=fak+nbr（b-3）+ndrm（d-0.5）1 （3） 式中 fa修正后的地基承载力特征值（KPa） ； fak地基承载力特征值（KPa） b、d基础宽度和埋深的地基承载力修正系数，参见地基规范 ； r基础底面以下土重度，地下水以下取浮重度（KN/m3） ； b基础底面宽度（m） ； rm基础底面以上土加权平均重度，地下水位以下取浮重度（KN/m3） ； d基础埋置深度（m） 地
10、基承载力修正值的大小取决于地基与基础两方面的因素，其中地基因素取决于土类别与状态，基础因素则取决于其埋置深度与宽度。当地基土颗粒粗。密实、含水量低、状态硬则修正系数大，当地基土的颗粒细、松散、含水量高、状态软则修正系数低甚至为零（宽度修正系数降为零，深度修正系数降为 1.0） 。 当基础宽度增加时，地基的范围增大，基底面以下土抗剪强度增加，值得注意的是，当基础宽度增加地基沉降亦会相应增大，因而在宽度修正时，当基础宽度大于 6.0m 时按 6.0m 考虑。 基础埋深越大，基础周边土超载配重作用越大，地基承载力越高。同样状态的土桩端阻力是浅基础承载力的 58 倍，原因就在于埋深不同（桩基规范在给出
11、桩的极限端阻力标准值时，限定桩长不小于 5.0m，即埋深大于等于 5.0m 方可按桩考虑） 。除此，还值得一提的是，在进行深度修正时，基础的类型及填方去填土回填的时间，即边载能否真正起到配重作用， 地基规范在解释基础埋深是强调：在填方整平地区，可自填土地面标高算起，但填土在上部结构施工后完成时，应从天然地面标高算起。对于地下室，如采用箱型基础或筏基时，基础埋置深度自室外地面标高算起；当采用独立基础或条形基础时，应从室内地面标高算起。5.结语 正确理解地基承载力的概念进行浅基础地基设计，采用不同方法确定的地基承载力在使用时有严格的区别；理解地基承载力的组成是合理使用地基承载力的前提；同时进行地基承载力修正过程中特别注意基础类型及回填土等因素，最后准确合理使用地基承载力的目的。 参考文献 建筑地基基础设计规范（GB50007-2011） ，北京，中国建筑工业出版社，2011
