基础工程设计
EngineeringDesignoftheGround
【文章编号】1007-9467（2010）03-0062-03
地基承载力深度修正中基础埋深取值
■秦蓉
（马建国际建筑设计顾问有限公司，上海200336）【摘要】地基承载力深度修正原理是基础底面以上两侧的超载能限制地基土的破坏变形，从而提高地基极限承载力，因此上部结构施工前的回填土可以算在深度修正范围内，而不需要考虑回填土是否压密固结。土体长期压密对承载力的提高是由于土的内摩阻力的提高，这是两个不同的影响地基土承载力的因素。
【关键词】深度修正；超载；长期压密【中图分类号】TU43
【文献标志码】A
AnalysisdValueintheDepthModificationItemin
theSubgradeBearingCapacityFormula
QINGRong
(M&Ainternationalarchitecturedesignandconsultantco.ltd，
Shanghai200336,China)
【Abstract】Thecontributionofthedepthmodificationtothesubgradebearingcapacityisthattheoverloadaroundthefoundationabovetheundersidelimitsthesubgradesoildeformation.Sothatthebackfilledsoilbeforethemainstructureconstructedcanbecounted,
nomatterwhetherthebackfilledsoiliscompactedandsolidified.
Longtermcompactionandconsolidationofthesoilcanraisethesubgradebearingcapacityisbecauseoftheinternalfictionforceraised,thesearetwodifferentfactorsthateffectthebearingcapacity.【Keywords】depthmodification;overload;longtermcompaction
在实际工程计算过程中常遇到设计人对地基承载力深度修正公式中基础埋深d的取值存在争议，争议的焦点就在于回填土深度是否应该算在内。在查阅了众多资料后发现对于深度修正亦有不同的解释及说明，本文拟针对上海首层为架空板的住宅结构基础设计为例对地基承载力深度修正d的取值及
62
影响地基承载力的几个因素做出分析。
1深度修正原理及规范规定
实际工程中，竖向荷载作用下，浅地基基础由地基承载力不足引起的地基破坏形式一般均为如图1所示整体剪切破坏。很显然，基础底面以上两侧的超载能限制地基土的破坏变形，从而提高地基极限承载力。
2B～4B
B2B～4B
P
荷载
降
沉图1地基破坏形式及地基两侧超载对地基破坏有利影响示意图
因此，基础两侧有效范围2倍~4倍基础宽度内的回填土，或者对于主群楼一体的结构来说，群房荷载可以折算成土层厚度作为基础埋深d，都能算为地基承载力深度修正项。但是，
如果在地基破坏开始发生以后再加的超载是否能对地基承载力的增加做出贡献呢？从理论上来说，在地基两侧的超载能限制地基土的进一步变形，但是已有的变形可能已经超出
了正常使用的要求。因此，《建筑地基基础设计规范》（下文简称规范）中的地基承载力公式基于当应力-应变曲线出现第一拐点时的临界点来确定承载力公式，并对于深度修正项中埋置深度d（m）的解释中做出了时间限制。
基础埋置深度d（m），一般自室外地面标高算起。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。
以上海首层为架空楼板的条基为例，当室内建筑标高与天然场地标高相差很大时，如2m左右，导致基础埋深约4m。一般不会将场地填土2m整平后再施工，一般先施工基础，然后室内的填土填至架空板下300mm左右，再施工首层预制板，等到主体结构施工将近结束时，再施工室外填土及景观等。这时计算条形基础的地基承载力时，是否应该算上将近2m的深度修正呢？
从深度修正原理来看，室内回填土时基础刚施工完，基底土压力远没有达到设计值，基底几乎没有变形，这时增加的基础两侧回填土对限制基础破坏变形显然是有利的。
从规范规定来看，这2m填土既不是规范d值解释中所说的
“填方平整地区”也不属于“填土在上部结构施工后完成”，而是“在基础施工后，上部结构施工前”，填土时间上与地基与基础规范5.2.4条文说明中主裙楼一体的结构裙楼的施工时间有些类似，因此从深度修正原理与规范规定来看都可以将这部分填土算为深度修正埋深，而建筑物四周的条基保守的考虑埋置深度可以算至天然地坪。
另有一种观点，如《建筑结构设计规范应用图解手册》中对规范中的基础深度修正的看法是“先期填土（在结构施工前完成）对地基土的承载力有一定的压密提高作用，……而后填土则不考虑其对地基土承载力的压密提高作用”，并以规范5.2.8条“对于沉降已经稳定的建筑或经过预压的地基，可适当提高地基承载力。”
作为分析地基埋置深度引起的修正的基础工程设计
EngineeringDesignoftheGround
依据。这种说法可以作为对规范5.2.8条的解释，也非常合理，但是不能作为5.2.4条深度修正的解释。地基土在上部建筑物或回填土荷载的长期压密作用下承载力的提高与基础两边超载限制地基土破坏变形而引起地基土的承载力的提高是两个不同的影响地基土承载力的因素，这两个因素都会起作用，不能混为一谈。也就是说，
基础底面以上的填土（或荷载）能在“长期压密”和“限制变形”两个方面提高地基承载力。在实际工程中设计时通常不会考虑"长期压密"对地基承载力的提高，规范也没有给出可供计算的具体取值，但是有一些应用此条的工程实例可以给设计人作为一个综合考虑优化设计的因素。《建筑地基基础设计规范理解与应用》中有以下这样一个例子：
“20世纪70年代，在上海的吹填土层上曾建造过一个2×104m3的大型油罐，当时按照地勘报告，油罐地基承载力只有50kPa面设计荷载则达到173kPa，两者相差悬殊。但该工程采用了以充分水加载进行分期预压地基的方法，同时控制地基始终保持稳定。虽然地基沉降达到1m以上，但承载力逐步增长，最后达到设计要求。油罐竣工后至今使用情况良好。打破了以往在这种地基上设计承受大荷载的基础必须采用桩基或挖土换砂的旧观念。”
另外，《建筑抗震鉴定标准》(GB50023-95)中有关取值规定也可以供设计人参考：对长期压密地基土承载力的提高系数ξc，
按下表(见表1)取用，相应地考虑地基土长期压密影响的地基承载力fac按下式计算：
fac=ξcfa
式中，fa为经深宽修正后的地基承载力特征值。
表1地基土承载力长期压密提高系数ξc
ξξξξξξξ
pÁ/fÁ
1.0 0.8 0.4
2ξξξξξξξξξξξξξξ 5ξξξξξξξξξξξ 1.2 1.1 1.05 1.0 8ξξξξξξξξξξξξξξ100kPaξξξ
注：1.pa指基础底面实际平均压力。
2使用期不够表中年限或岩土为岩石、碎石土、其他软弱土，其提高数值ξc可取1.0。
63
基础工程设计
EngineeringDesignoftheGround
2从规范公式分析影响地基承载力的因素
2.1临界承载力公式
当上部荷载超过图1中地基土应力-应变曲线上第一拐点（比例界限）时，基础两侧边缘将出现塑性区并不断向深部发展。此时的临界承载力可以折合成类似极限承载力理论公式的计算通式，即规范5.2.5条中根据土的抗剪强度指标摩擦角φ以及黏聚力c确定的地基承载力特征值公式：
fa=Mbγb+Mdγmd+MkCk
（1）
这个公式包括三项，第一项Mbγb反映了基础底面下塑性区开展深度范围内的的土体重量的作用，影响因素为基础的宽度与地基土的重度；第二项Mdγmd反映了基础两侧边载（一般指基础埋深范围内的土重γmd）的作用；影响因素为基础埋深d与基底面以上土的加权平均重度γm；
第三项MkCk反映了土的黏聚力的作用。这三项中的承载力系数Mb，Md，Mk仅与土的内摩擦角φ有关，规范给出了与φ对应的承载力系数取值表5.2.5。
内摩擦角φ与黏聚力c由土的固结快剪试验得出，这种试验条件是试样在垂直压力下排水固结稳定后，迅速施加水平剪力，以保持土样的含水量在剪切前后基本不变。适用于判定一般建筑物地基的稳定性，施工期间具有一定的固结作用。但是模拟不出施工完成后在回填土和建筑物荷载长期作用下对地基土的压密后的情况。那压密后对地基土承载力有哪些影响呢？土的抗剪强度指标内摩擦角φ反映了土的内摩阻力，包括土粒之间的表面摩擦力和由于土粒之间的连锁作用而产生的咬合力。咬合力是指当土体相对滑动时，将嵌在其它颗粒之间的土粒拔出所需的力，土越密实，连锁作用则越强，内摩阻力增加而提高土的承载力，另外土体压密后重度的增加也起到了有利的作用。压密后的土会影响公式1）中的与内摩擦角有关的承载力系数Mb，Md，Mk，以及γ。而基础的宽度和深度则影响到公式（1）中的b和d。
64
2.2经验公式
建筑地基基础设计规范》第5.2.4条给出从载荷试验或其它原位测试、经验值等方法确定的地基承载特征值的修正公式如下：
fa=fak+ηbγ(b-3)+ηdγm(d-0.5)
(2)
第一项fak需根据规范5.2.3条“由载荷试验或其他原位测试、
公式计算、并结合工程实践经验等方法综合确定。”地质报告中给出的fak也是按照这一原则，在一定的基础深、
宽条件下综合确定的。这个公式中第二项和第三项也反映出了基础埋深、宽度超过一般条件时对承载力的提高，其影响原理同上。公式2
）比较难以反映出土体在长期荷载压力作用下压密后对承载力的提高。
3结语
地基埋置深度对于地基土承载力的影响是由基础两侧边载限制地基土变形而引起的，在上部结构施工前完成的填土可以算在埋深d内。地基土长期压密对地基承载力的提高是由于土内摩阻力增加而引起的。基础设计时可以综合考虑场地条件，使用要求等因素，在保证地基稳定、安全的前提下采用经济合理的承载力取值。
【参考文献】
1】
朱炳寅.建筑结构设计规范应用图解手册[K].北京：中国建筑工业出版，2005.
2】钟亮.建筑地基基础设计规范理解与应用[M].北京：中国建
筑工业出版，2005.
3】于海峰.基于整体剪切破坏分析的地基承载力深度修正[J].
建筑结构.技术通讯,2007(11).
4】GB50007－2002建筑地基基础设计规范[S].
【收稿日期】2010-01-07
作者简介
秦蓉（1979～），女，湖北荆州人，工程师，从事建筑结构设计，（电子信箱）[email protected]。
（（【【【【
基础工程设计
EngineeringDesignoftheGround
【文章编号】1007-9467（2010）03-0062-03
地基承载力深度修正中基础埋深取值
■秦蓉
（马建国际建筑设计顾问有限公司，上海200336）【摘要】地基承载力深度修正原理是基础底面以上两侧的超载能限制地基土的破坏变形，从而提高地基极限承载力，因此上部结构施工前的回填土可以算在深度修正范围内，而不需要考虑回填土是否压密固结。土体长期压密对承载力的提高是由于土的内摩阻力的提高，这是两个不同的影响地基土承载力的因素。
【关键词】深度修正；超载；长期压密【中图分类号】TU43
【文献标志码】A
AnalysisdValueintheDepthModificationItemin
theSubgradeBearingCapacityFormula
QINGRong
(M&Ainternationalarchitecturedesignandconsultantco.ltd，
Shanghai200336,China)
【Abstract】Thecontributionofthedepthmodificationtothesubgradebearingcapacityisthattheoverloadaroundthefoundationabovetheundersidelimitsthesubgradesoildeformation.Sothatthebackfilledsoilbeforethemainstructureconstructedcanbecounted,
nomatterwhetherthebackfilledsoiliscompactedandsolidified.
Longtermcompactionandconsolidationofthesoilcanraisethesubgradebearingcapacityisbecauseoftheinternalfictionforceraised,thesearetwodifferentfactorsthateffectthebearingcapacity.【Keywords】depthmodification;overload;longtermcompaction
在实际工程计算过程中常遇到设计人对地基承载力深度修正公式中基础埋深d的取值存在争议，争议的焦点就在于回填土深度是否应该算在内。在查阅了众多资料后发现对于深度修正亦有不同的解释及说明，本文拟针对上海首层为架空板的住宅结构基础设计为例对地基承载力深度修正d的取值及
62
影响地基承载力的几个因素做出分析。
1深度修正原理及规范规定
实际工程中，竖向荷载作用下，浅地基基础由地基承载力不足引起的地基破坏形式一般均为如图1所示整体剪切破坏。很显然，基础底面以上两侧的超载能限制地基土的破坏变形，从而提高地基极限承载力。
2B～4B
B2B～4B
P
荷载
降
沉图1地基破坏形式及地基两侧超载对地基破坏有利影响示意图
因此，基础两侧有效范围2倍~4倍基础宽度内的回填土，或者对于主群楼一体的结构来说，群房荷载可以折算成土层厚度作为基础埋深d，都能算为地基承载力深度修正项。但是，
如果在地基破坏开始发生以后再加的超载是否能对地基承载力的增加做出贡献呢？从理论上来说，在地基两侧的超载能限制地基土的进一步变形，但是已有的变形可能已经超出
了正常使用的要求。因此，《建筑地基基础设计规范》（下文简称规范）中的地基承载力公式基于当应力-应变曲线出现第一拐点时的临界点来确定承载力公式，并对于深度修正项中埋置深度d（m）的解释中做出了时间限制。
基础埋置深度d（m），一般自室外地面标高算起。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。
以上海首层为架空楼板的条基为例，当室内建筑标高与天然场地标高相差很大时，如2m左右，导致基础埋深约4m。一般不会将场地填土2m整平后再施工，一般先施工基础，然后室内的填土填至架空板下300mm左右，再施工首层预制板，等到主体结构施工将近结束时，再施工室外填土及景观等。这时计算条形基础的地基承载力时，是否应该算上将近2m的深度修正呢？
从深度修正原理来看，室内回填土时基础刚施工完，基底土压力远没有达到设计值，基底几乎没有变形，这时增加的基础两侧回填土对限制基础破坏变形显然是有利的。
从规范规定来看，这2m填土既不是规范d值解释中所说的
“填方平整地区”也不属于“填土在上部结构施工后完成”，而是“在基础施工后，上部结构施工前”，填土时间上与地基与基础规范5.2.4条文说明中主裙楼一体的结构裙楼的施工时间有些类似，因此从深度修正原理与规范规定来看都可以将这部分填土算为深度修正埋深，而建筑物四周的条基保守的考虑埋置深度可以算至天然地坪。
另有一种观点，如《建筑结构设计规范应用图解手册》中对规范中的基础深度修正的看法是“先期填土（在结构施工前完成）对地基土的承载力有一定的压密提高作用，……而后填土则不考虑其对地基土承载力的压密提高作用”，并以规范5.2.8条“对于沉降已经稳定的建筑或经过预压的地基，可适当提高地基承载力。”
作为分析地基埋置深度引起的修正的基础工程设计
EngineeringDesignoftheGround
依据。这种说法可以作为对规范5.2.8条的解释，也非常合理，但是不能作为5.2.4条深度修正的解释。地基土在上部建筑物或回填土荷载的长期压密作用下承载力的提高与基础两边超载限制地基土破坏变形而引起地基土的承载力的提高是两个不同的影响地基土承载力的因素，这两个因素都会起作用，不能混为一谈。也就是说，
基础底面以上的填土（或荷载）能在“长期压密”和“限制变形”两个方面提高地基承载力。在实际工程中设计时通常不会考虑"长期压密"对地基承载力的提高，规范也没有给出可供计算的具体取值，但是有一些应用此条的工程实例可以给设计人作为一个综合考虑优化设计的因素。《建筑地基基础设计规范理解与应用》中有以下这样一个例子：
“20世纪70年代，在上海的吹填土层上曾建造过一个2×104m3的大型油罐，当时按照地勘报告，油罐地基承载力只有50kPa面设计荷载则达到173kPa，两者相差悬殊。但该工程采用了以充分水加载进行分期预压地基的方法，同时控制地基始终保持稳定。虽然地基沉降达到1m以上，但承载力逐步增长，最后达到设计要求。油罐竣工后至今使用情况良好。打破了以往在这种地基上设计承受大荷载的基础必须采用桩基或挖土换砂的旧观念。”
另外，《建筑抗震鉴定标准》(GB50023-95)中有关取值规定也可以供设计人参考：对长期压密地基土承载力的提高系数ξc，
按下表(见表1)取用，相应地考虑地基土长期压密影响的地基承载力fac按下式计算：
fac=ξcfa
式中，fa为经深宽修正后的地基承载力特征值。
表1地基土承载力长期压密提高系数ξc
ξξξξξξξ
pÁ/fÁ
1.0 0.8 0.4
2ξξξξξξξξξξξξξξ 5ξξξξξξξξξξξ 1.2 1.1 1.05 1.0 8ξξξξξξξξξξξξξξ100kPaξξξ
注：1.pa指基础底面实际平均压力。
2使用期不够表中年限或岩土为岩石、碎石土、其他软弱土，其提高数值ξc可取1.0。
63
基础工程设计
EngineeringDesignoftheGround
2从规范公式分析影响地基承载力的因素
2.1临界承载力公式
当上部荷载超过图1中地基土应力-应变曲线上第一拐点（比例界限）时，基础两侧边缘将出现塑性区并不断向深部发展。此时的临界承载力可以折合成类似极限承载力理论公式的计算通式，即规范5.2.5条中根据土的抗剪强度指标摩擦角φ以及黏聚力c确定的地基承载力特征值公式：
fa=Mbγb+Mdγmd+MkCk
（1）
这个公式包括三项，第一项Mbγb反映了基础底面下塑性区开展深度范围内的的土体重量的作用，影响因素为基础的宽度与地基土的重度；第二项Mdγmd反映了基础两侧边载（一般指基础埋深范围内的土重γmd）的作用；影响因素为基础埋深d与基底面以上土的加权平均重度γm；
第三项MkCk反映了土的黏聚力的作用。这三项中的承载力系数Mb，Md，Mk仅与土的内摩擦角φ有关，规范给出了与φ对应的承载力系数取值表5.2.5。
内摩擦角φ与黏聚力c由土的固结快剪试验得出，这种试验条件是试样在垂直压力下排水固结稳定后，迅速施加水平剪力，以保持土样的含水量在剪切前后基本不变。适用于判定一般建筑物地基的稳定性，施工期间具有一定的固结作用。但是模拟不出施工完成后在回填土和建筑物荷载长期作用下对地基土的压密后的情况。那压密后对地基土承载力有哪些影响呢？土的抗剪强度指标内摩擦角φ反映了土的内摩阻力，包括土粒之间的表面摩擦力和由于土粒之间的连锁作用而产生的咬合力。咬合力是指当土体相对滑动时，将嵌在其它颗粒之间的土粒拔出所需的力，土越密实，连锁作用则越强，内摩阻力增加而提高土的承载力，另外土体压密后重度的增加也起到了有利的作用。压密后的土会影响公式1）中的与内摩擦角有关的承载力系数Mb，Md，Mk，以及γ。而基础的宽度和深度则影响到公式（1）中的b和d。
64
2.2经验公式
建筑地基基础设计规范》第5.2.4条给出从载荷试验或其它原位测试、经验值等方法确定的地基承载特征值的修正公式如下：
fa=fak+ηbγ(b-3)+ηdγm(d-0.5)
(2)
第一项fak需根据规范5.2.3条“由载荷试验或其他原位测试、
公式计算、并结合工程实践经验等方法综合确定。”地质报告中给出的fak也是按照这一原则，在一定的基础深、
宽条件下综合确定的。这个公式中第二项和第三项也反映出了基础埋深、宽度超过一般条件时对承载力的提高，其影响原理同上。公式2
）比较难以反映出土体在长期荷载压力作用下压密后对承载力的提高。
3结语
地基埋置深度对于地基土承载力的影响是由基础两侧边载限制地基土变形而引起的，在上部结构施工前完成的填土可以算在埋深d内。地基土长期压密对地基承载力的提高是由于土内摩阻力增加而引起的。基础设计时可以综合考虑场地条件，使用要求等因素，在保证地基稳定、安全的前提下采用经济合理的承载力取值。
【参考文献】
1】
朱炳寅.建筑结构设计规范应用图解手册[K].北京：中国建筑工业出版，2005.
2】钟亮.建筑地基基础设计规范理解与应用[M].北京：中国建
筑工业出版，2005.
3】于海峰.基于整体剪切破坏分析的地基承载力深度修正[J].
建筑结构.技术通讯,2007(11).
4】GB50007－2002建筑地基基础设计规范[S].
【收稿日期】2010-01-07
作者简介
秦蓉（1979～），女，湖北荆州人，工程师，从事建筑结构设计，（电子信箱）[email protected]。
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