劉正偉 馮 鑫

(1．騰遠(yuǎn)設(shè)計(jì)事務(wù)所有限公司，山東青島 266000; 2．青島民用建筑設(shè)計(jì)院有限公司，山東青島 266000)

隨著生活質(zhì)量的提高，私家車的數(shù)量越來(lái)越多，停車問(wèn)題對(duì)很多居住小區(qū)來(lái)說(shuō)已經(jīng)提到日程上來(lái)?，F(xiàn)在很多新開(kāi)發(fā)的小區(qū)通過(guò)地下車庫(kù)來(lái)解決這一問(wèn)題。地下車庫(kù)一般采用框架結(jié)構(gòu)，車庫(kù)頂板上預(yù)留1．5 m以上綠化覆土，車庫(kù)底板一般在地下5 m左右?，F(xiàn)實(shí)情況地下設(shè)計(jì)水位一般很高，常規(guī)做法是車庫(kù)的基礎(chǔ)形式采用獨(dú)立基礎(chǔ)加防水板。按照GB 50007-2011建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范基礎(chǔ)深度修正規(guī)定:對(duì)于地下室，當(dāng)采用獨(dú)立基礎(chǔ)或條形基礎(chǔ)時(shí)，應(yīng)從室內(nèi)地面標(biāo)高算起。對(duì)于采用獨(dú)立基礎(chǔ)加防水板這種基礎(chǔ)形式，已經(jīng)不符合規(guī)范界定的范圍，該按多少進(jìn)行深度修正更合適。

首先，基礎(chǔ)承載力多數(shù)是由載荷試驗(yàn)的淺層平板載荷試驗(yàn)得出，根據(jù)半無(wú)限空間彈性理論，試驗(yàn)標(biāo)高處的試坑寬度或直徑不應(yīng)小于承壓板寬度或直徑的三倍。承壓板的面積一般采用0．25 m2～0．5 m2，因?yàn)槌袎喊宄叽缗c沉降量的關(guān)系:一般認(rèn)為當(dāng)基底壓力相同，承壓板寬度很小時(shí)，寬度的大小與沉降量的增加成反比，當(dāng)承壓板的寬度超過(guò)一定值后，寬度的增加與沉降量的增加成正比，當(dāng)寬度再增加時(shí)，沉降量即趨于定值，不再隨寬度的增加而增加。分級(jí)加載，采用沉降相對(duì)穩(wěn)定法(常規(guī)慢速法)，直到達(dá)到試驗(yàn)結(jié)束條件:

1)承壓板周圍的土明顯地側(cè)向擠出，周邊巖土出現(xiàn)明顯的隆起或徑向裂縫持續(xù)發(fā)展;

2)沉降S急劇增大，荷載—沉降(P—S)曲線出現(xiàn)陡降段，本級(jí)荷載的沉降量大于前級(jí)荷載沉降量的5倍;

3)某級(jí)荷載下，24 h內(nèi)沉降速度不能達(dá)到穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn);

4)總沉降量與承壓板直徑或?qū)挾戎瘸^(guò)0．06。

滿足前三種情況之一時(shí)，其相對(duì)應(yīng)的前一級(jí)荷載為極限荷載。

確定地基土承載力特征值:

a．當(dāng)P—S曲線上有明顯的直線段時(shí)，一般采用直線段的終點(diǎn)對(duì)應(yīng)的荷載值為比例界限，取該比例界限所對(duì)應(yīng)的荷載值為承載力特征值。b．當(dāng)P—S曲線上無(wú)明顯的直線段時(shí)，可用下述方法確定比例界限:

在某一荷載下，其沉降量超過(guò)前一級(jí)荷載下沉量的兩倍所對(duì)應(yīng)的荷載為比例界限。

繪制lg P—lg S曲線，曲線上轉(zhuǎn)折點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的荷載為比例界限。

當(dāng)極限荷載小于對(duì)應(yīng)比例界限的荷載值的兩倍時(shí)，取極限荷載值的一半作為承載力特征值。

當(dāng)不能用比例界限和極限載荷確定時(shí)，承壓板面積為0．25 m2～0．50 m2，可取 s/b=0．01 ～0．015 對(duì)應(yīng)的荷載為地基土承載力特征值，但此值不應(yīng)大于最大加載量的1/2。

從測(cè)得土的承載力特征值試驗(yàn)方法上可以看出，試驗(yàn)是在半無(wú)限空間理論下進(jìn)行的，不是基礎(chǔ)土真實(shí)應(yīng)力狀態(tài)，所以規(guī)范提出了對(duì)承載力特征值的寬度和深度修正，更接近土的實(shí)際應(yīng)力狀態(tài)，滿足實(shí)際工程要求。

其次，地基承載力特征值不是采用土的臨塑荷載作為地基承載力。因?yàn)橥猎谂R塑荷載作用下，地基處于尚壓密狀態(tài)，并剛剛開(kāi)始出現(xiàn)塑性區(qū)。實(shí)際上，建筑地基中發(fā)生少量局部剪切破壞，只要塑性變形區(qū)的范圍控制在一定限度，并不影響建筑物的安全。當(dāng)土的壓力超過(guò)臨塑荷載后，隨著荷載的增加，地基中的塑性區(qū)將發(fā)展為連續(xù)貫通的滑動(dòng)面，地基喪失整體穩(wěn)定而破壞，地基達(dá)到極限荷載。地基極限荷載的一般計(jì)算公式:

其中，PU為地基極限荷載;r為基礎(chǔ)底面以下地基土的天然重度;c為基礎(chǔ)底面以下地基土的粘聚力;q為基礎(chǔ)的旁側(cè)荷載;Nr，Nc，Nq均為地基土承載力系數(shù)，與土的內(nèi)摩擦角有關(guān)。

從公式中可以看出，土的極限承載力與荷載的面積、土的重度、土的粘聚力、土的內(nèi)摩擦角及受力范圍的外約束有關(guān)。

《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》所采用地基承載力特征值是容許地基土有一定的塑性區(qū)開(kāi)展，此一定塑性區(qū)一般規(guī)定為其最大深度不大于基礎(chǔ)寬度的1/4，即:

其中，fv為塑性區(qū)開(kāi)展深度為1/4基礎(chǔ)寬度時(shí)的壓力;r為基礎(chǔ)地面下土的重度;rm為基礎(chǔ)地面以上土的加權(quán)平均重度;d為埋置深度;b為基礎(chǔ)寬度;ck為基底下一倍基礎(chǔ)寬度的深度范圍內(nèi)土的粘聚力;Mb，Md，Mc均為承載力系數(shù)，與基底下一倍基礎(chǔ)寬度的深度范圍內(nèi)土的內(nèi)摩擦角有關(guān)。

承載力試驗(yàn)只能測(cè)出在試驗(yàn)承壓板面積下半無(wú)限空間土的極限承載力，無(wú)法模擬基礎(chǔ)實(shí)際應(yīng)力狀態(tài)和基礎(chǔ)地面外覆土對(duì)土承載力的影響，因此規(guī)范提出對(duì)基礎(chǔ)深度和寬度的修正。

現(xiàn)在做的車庫(kù)一般存在地下水的影響，基礎(chǔ)采用獨(dú)立基礎(chǔ)加防水板結(jié)構(gòu)形式，當(dāng)?shù)叵滤缓芨邥r(shí)，防水板要抵抗地下水的浮力，厚度一般在300 mm以上，剛度也很大。勘察給出的地基承載力特征值是按照淺層平板載荷試驗(yàn)得出，是半無(wú)限空間彈性理論得出，與實(shí)際土的受力狀態(tài)不符。當(dāng)獨(dú)立基礎(chǔ)下土受力時(shí)，基礎(chǔ)周邊防水板對(duì)基礎(chǔ)土有嵌固作用，阻礙了土剪切面發(fā)展，從極限承載力公式上看，相當(dāng)于增加了qNq這一項(xiàng)，此時(shí)對(duì)基礎(chǔ)的深度修正還按照地下室地面計(jì)算，其修正后的結(jié)果偏小，故應(yīng)考慮防水板對(duì)地基土嵌固作用。從微觀分析，防水板的作用是增加土側(cè)壓力(σ2σ3)，所以能提高土的抗剪承載力。從工程實(shí)際出發(fā)，在水浮力作用下，防水板和獨(dú)立基礎(chǔ)可以滿足工程抗浮要求。同理，防水板也可以對(duì)基礎(chǔ)的土提供嵌固作用力，嵌固作用力的大小可以取防水板抗浮力的大小，故可以把防水板所提供這一部分力疊加到按照地下室地面修正后的地基承載力特征值上。

以平度萬(wàn)科城2期項(xiàng)目為例，車庫(kù)的抗浮水位為50．4 m，車庫(kù)頂面覆土1．5 m，車庫(kù)底板底標(biāo)高為46．5 m，防水板厚400 mm，防水板頂標(biāo)高同基礎(chǔ)頂標(biāo)高。經(jīng)計(jì)算車庫(kù)整體抗浮滿足要求。局部?jī)羲^壓力為:按地下室地面進(jìn)行地基寬度和深度修正后的地基承載力為180 kPa，進(jìn)行獨(dú)立基礎(chǔ)計(jì)算時(shí)地基承載力特征值可以取:180+29=209 kPa。

綜上所述:采用獨(dú)立基礎(chǔ)加防水板這種結(jié)構(gòu)形式。對(duì)地基承載力特征值可以取按規(guī)范修正后的數(shù)值加防水板抵抗凈水頭壓力值。對(duì)于獨(dú)立基礎(chǔ)加防水板這種結(jié)構(gòu)形式，未弄清的問(wèn)題是:防水板的剛度遠(yuǎn)大于土的剛度，對(duì)土的約束作用可以考慮車庫(kù)上部覆土多少，在工程中可以取車庫(kù)結(jié)構(gòu)自重的百分多少更為合適，希望今后有一個(gè)具體的量化數(shù)值，使此種結(jié)構(gòu)體系在實(shí)際工程應(yīng)用中達(dá)到最優(yōu)化設(shè)計(jì)。

［1］GB 50007-2002，建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范［S］．

［2］陳希哲．土力學(xué)地基基礎(chǔ)［M］．北京:清華大學(xué)出版社，2011．

［3］《工程地質(zhì)手冊(cè)》編委會(huì)．工程地質(zhì)手冊(cè)［M］．北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社，1992．