諶 霞 (河南省航空物探遙感中心,河南 鄭州 453000)
《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》第5.2.4條指出:通過載荷試驗(yàn)或其他原位測試結(jié)果、經(jīng)驗(yàn)值等方法確定的地基承載力特征值,尚應(yīng)按 fa=fak+ηbγ(b-3)+ηdγm(d-0.5)進(jìn)行深度修正。條文說明中還有一段論述:“目前建筑工程大量存在著主裙樓一體的結(jié)構(gòu),對于主體結(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,當(dāng)超載寬度大于基礎(chǔ)寬度兩倍時,可將超載折算成土層厚度作為基礎(chǔ)埋深,基礎(chǔ)兩側(cè)超載不等時,取小值?!?/p>
上述表述具備同一實(shí)質(zhì),即均涉及到地基破壞機(jī)理。希望通過總結(jié)其實(shí)質(zhì),對其在諸多地基基礎(chǔ)形式方面的運(yùn)用進(jìn)行闡述。
針對地基承載力開展深度修正,即對基礎(chǔ)兩側(cè)基底標(biāo)高上部超載q抵抗基礎(chǔ)兩側(cè)滑動土體向上滑動的作用加以考慮,可對如圖1所示的滑動土體表面受到超載作用的壓重有所認(rèn)識。
圖1 超載作用示意圖
可以以土自重作為超載q,也可為出自于裙房的連續(xù)均布壓力,以《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》5.2.2-1條Pk=(Fk+Gk)/A作為參考,參照規(guī)范,針對活載荷進(jìn)行折減。所以,基于計算公式、地基破壞機(jī)理,最終獲得如下多個地基承載力深度修正的相關(guān)要素。
從本質(zhì)上來看,深度修正均對應(yīng)于超載的壓重作用。不論是天然埋深,還是折算相關(guān)連續(xù)均勻壓重為相應(yīng)土厚度,即基礎(chǔ)兩側(cè)超載、滑動土體向上運(yùn)動互為對抗的具體體現(xiàn)。
就均勻性、超載連續(xù)等而言,需要符合分布寬度的相關(guān)要求。計算地基承載力的基本前提,即超載q在滑動體整體表面作用、且為連續(xù)均布載荷。依據(jù)規(guī)范來看,超載需要具備比2~4倍基礎(chǔ)寬度B更大的分布寬度,此時才可完成深度修正。
若超載出現(xiàn)于天然土層,且連續(xù)均布,連續(xù)均布載荷則可能無法對應(yīng)于裙房壓重。分析如下:
最小值對應(yīng)的取值要求。最為薄弱的位置往往會產(chǎn)生地基破壞,所以需要基于基礎(chǔ)四周最小埋深值開展深度修正。其本質(zhì)在于,向?qū)Τd如何在基礎(chǔ)四周2~4倍基礎(chǔ)邊長范圍內(nèi)分布,大小等諸多問題轉(zhuǎn)化。
因此普通的深度修正如何取值問題得到解決。
圖2 超載作用平面示意
結(jié)合《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》來看,若基礎(chǔ)兩側(cè)存在不同超載,壓重較輕的一側(cè)將首先產(chǎn)生于破壞的滑裂面,取小值更為安全。
若結(jié)構(gòu)四周存在接近的超載,并且有明顯的長寬差時,則長邊往往不會出現(xiàn)破壞。此時以短邊進(jìn)行考慮,是可行的。但若具備近似的長寬比時,若想更為安全的完成深度修正,則需取四周埋深最小值。
從圖3來看,裙樓邊長小于主樓邊長的兩倍,可劃分為兩大狀況進(jìn)行考慮:
圖3 裙樓邊長不超過2倍主樓邊長的狀況
若通過與天然埋深進(jìn)行對比,裙樓位置具備更深的折算深度時,結(jié)合規(guī)范來看,可按天然埋深完成深度修正;若裙樓的超載相對連續(xù)均布時,可針對裙樓壓重作用進(jìn)行考慮,數(shù)值可取裙樓折算埋深和天然埋深之間或參照相應(yīng)的工程經(jīng)驗(yàn)來取值。
若對比天然埋深,裙樓位置的折算深度更小時,規(guī)范并未明確對此進(jìn)行說明,此時,取折算埋深的小值更為安全。
針對圖4(a)獨(dú)立基礎(chǔ)或條形基礎(chǔ)(不帶地下室):地基承載力特征值fak需修正,基礎(chǔ)埋深應(yīng)d從室內(nèi)地面標(biāo)高算起。
針對圖4(b)獨(dú)立基礎(chǔ)或條形基礎(chǔ)(帶地下室):地基承載力特征值fak可按不修正考慮,fa≈fak。
針對圖 4(c)、(d):有無地下室,地基承載力特征值fak都需修正,基礎(chǔ)埋深自室外地面標(biāo)高算起,有地下車庫的情況下,基礎(chǔ)埋深應(yīng)折減。
針對圖4(d):基礎(chǔ)防水板基底反力如何,主要受到構(gòu)造密度影響,軟墊層被設(shè)定于防水板之下,以此保障防水板此時承受的地基反力較小,此時,可考慮將地下室地面建筑做法等來明確地基反力q。若將一般墊層鋪設(shè)于防水板之下時,來自上部結(jié)構(gòu)的力將由基礎(chǔ)、防水板來承受,并通過分析計算,由此獲得地基反力。
圖4 各種情況的計算埋深取值示意
僅針對主樓基礎(chǔ)屬于具備良好整體性的箱型、結(jié)構(gòu)短邊方向等相關(guān)狀況進(jìn)行闡述。
圖5 帶裙房的主樓的地基承載力深度修正示意
針對圖5(a)主裙樓一體:計算埋深時,需首先明確左右兩側(cè)最小折算埋深。
針對圖5(b)主裙樓間設(shè)縫:地面以粗砂來充實(shí)的狀況,因水平方向受力,可通過粗砂來傳遞,所以在開展深度修正時,可對如圖5(b)展示的主裙樓一體狀況進(jìn)行參考。
針對圖5(c)裙房為獨(dú)立基礎(chǔ)或條形基礎(chǔ):無法對裙房荷載超載進(jìn)行考慮,裙房內(nèi)部地面開始的天然埋深,即為計算埋深。
針對圖5(d)裙房屬于獨(dú)立柱基礎(chǔ)+防水板:均布荷載無法出現(xiàn)于防水板,需基于防水板反力測試,由此取得資料,結(jié)合公式折減,并加以計算。
針對地基承載力埋深修正,主要表現(xiàn)在不同的基礎(chǔ)形式及超載等方面。承載力修正的量值不僅要按照現(xiàn)行規(guī)范執(zhí)行,還需要有很大的經(jīng)驗(yàn)。