摘要：地基基礎(chǔ)是巖土工程勘察工作中重要部分，是建筑設(shè)計(jì)與施工的重要地質(zhì)依據(jù)，因此地基的均勻性與穩(wěn)定性直接影響建筑設(shè)計(jì)單位與施工單位的方案。本文就地基不均勻與不穩(wěn)定的情況下，提出了一些寶貴的工作經(jīng)驗(yàn)與措施可供同行參考。
　　關(guān)鍵詞：地基基礎(chǔ);地基均勻性;巖土工程勘察;基礎(chǔ)評(píng)價(jià)
　　前言:地基的均勻性及穩(wěn)定性評(píng)價(jià)是巖上工程勘察中非常重要的項(xiàng)內(nèi)容，且《巖上工程勘察規(guī)范》和《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)讓規(guī)范》對(duì)地基的均勻性穩(wěn)定性評(píng)價(jià)均有明確的規(guī)定，但兩規(guī)范均沒有具體的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)和準(zhǔn)則，巖土工程師在對(duì)地基的均勻性及穩(wěn)定性進(jìn)行評(píng)價(jià)時(shí)也顯得無從下手，不知從何處著手，筆者多年從事巖土工程勘察及其報(bào)告編寫工作，試圖從定性及定量角度對(duì)地基的均勻性提出一些淺見，供同行參考。
　　1天然地基的均勻評(píng)價(jià)
　　在建筑物的天熱地基拽基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)人員量關(guān)心的是由于地基變形引起的建筑物變形(沉降量沉降、傾斜及局部傾斜)。而當(dāng)前在進(jìn)行建筑物的變形設(shè)計(jì)時(shí)采用正常使用最限狀態(tài)的原則設(shè)計(jì)，即建筑物的變形是否超過變形允許范圍值。而造成地基變形最主要的原之一就是地基存在不均勻問題；巖土工程師在對(duì)地基的均勻性進(jìn)行評(píng)價(jià)時(shí)由于“勘察規(guī)范”和“地基規(guī)范”中沒有明確的評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)可參考，往往僅一筆帶過或只停留在定性的評(píng)價(jià)上，缺乏必要的定量分析，給巖土工程設(shè)計(jì)帶來諸多不便。
　　l.l地基均勻性的評(píng)價(jià)范圍
　　對(duì)天然地基的均勻性評(píng)價(jià)時(shí)應(yīng)首先確定其評(píng)價(jià)的平面范圍和深度范圍，天然地基的均勻性評(píng)價(jià)平面范圍與抗震場(chǎng)地評(píng)價(jià)范圍既有相似而又有較大的差異，抗震的建筑場(chǎng)地評(píng)價(jià)多以自然村或某一街區(qū)為單位進(jìn)行考慮，而建筑地基的均勻性評(píng)價(jià)時(shí)多以建筑物水平投影面積范圍為標(biāo)準(zhǔn)，也即通常以建筑物的角點(diǎn)包絡(luò)線所占的面積為評(píng)價(jià)范圍；但地基均勻性的計(jì)價(jià)深度范圍與抗震覆蓋層厚度評(píng)價(jià)具有明顯不同的概念，必須有明確的定性概念，假若它的評(píng)價(jià)范圍與抗震覆蓋層厚度的平價(jià)范圍一致，則將造成過大的投資浪費(fèi)，建筑抗震覆蓋層厚度的確定是以地面至地層界面剪切波速大于500m∕s的巖土層項(xiàng)面距離為準(zhǔn)，而地基均勻性評(píng)價(jià)深度應(yīng)掌握以下幾條原則：
　　(1)地基主要受力層情況：對(duì)于條形基礎(chǔ)為基底下3b(b為基礎(chǔ)底面寬度),對(duì)于獨(dú)立基礎(chǔ)為基底下l.5b,且評(píng)價(jià)深度均不小于5m。
　　(2)壓縮層深度范圍：對(duì)于天然地基淺基礎(chǔ).獨(dú)立基礎(chǔ)或條形基礎(chǔ)其壓縮層深度按變形比法確定其評(píng)價(jià)深度：
　　(1)式中符號(hào)意義可參考“地基規(guī)范”。
　　(3)對(duì)大面積基礎(chǔ)其評(píng)價(jià)深度范圍按下式確定：
　　(2)式中：b——基礎(chǔ)寬度。且對(duì)于大面積基礎(chǔ)其評(píng)價(jià)范圍應(yīng)不小1倍基礎(chǔ)寬度范圍。
　　(4)對(duì)于樁基礎(chǔ)按等效實(shí)體深基礎(chǔ)的底面積按應(yīng)力比確定評(píng)價(jià)深度zn；即zn處的附加應(yīng)力與土的自重應(yīng)力應(yīng)符合下式要求：（3）（4）式中：a——附加應(yīng)力系數(shù),查有關(guān)規(guī)范確定;Po——等效實(shí)體基礎(chǔ)底面的平均附加應(yīng)力。
　　1.2地基均勻性的評(píng)價(jià)內(nèi)窖
　　地基的均勻性評(píng)價(jià)是巖土工程分析與評(píng)價(jià)的重要內(nèi)容之一，在審核巖土工程勘察報(bào)告時(shí),發(fā)現(xiàn)大部份巖土工程師對(duì)該部份的評(píng)價(jià)顯得空洞無物，或者根本就不涉及這方面的內(nèi)容，使得基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)地基土的均勻性難以進(jìn)行考慮，給建筑物的安全帶來隱患根據(jù)有關(guān)規(guī)范和基礎(chǔ)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，地基的均勻性評(píng)價(jià)，其實(shí)就是地基土的壓縮性不均勻問題，結(jié)合場(chǎng)地特征，應(yīng)首先確定場(chǎng)地所在的工程地質(zhì)單元，進(jìn)而根據(jù)建筑物的荷載特征估算地址壓縮層深度范圍。
　　(1)工程地質(zhì)單元的劃分。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查情況，確定場(chǎng)地址是否跨越不同的地貌單元。再根據(jù)鉆孔揭露資料，繪制場(chǎng)地縱橫工程地質(zhì)剖面圖，分析評(píng)價(jià)巖土質(zhì)的成因、沉積年代、力學(xué)性質(zhì)，分析地基巖土縱橫方向上物理力學(xué)性質(zhì)的差異情況，分析建筑物基礎(chǔ)平面是否跨越不同的地貌單元和位于同一工程地質(zhì)單元。
　�。�2地基均勻性評(píng)價(jià)深度的計(jì)算。根據(jù)建筑物的荷載特征，結(jié)合建筑物擬采用的基礎(chǔ)型式按式(1)一(4)估算地基巖土的壓縮層深度范圍，分析評(píng)價(jià)壓縮層范圍內(nèi)的地基巖土的物理力學(xué)性質(zhì)，進(jìn)而進(jìn)行地基均勻性的定性及定量評(píng)價(jià)。
　　(3)不均勻地基的評(píng)價(jià)。按下列要求對(duì)地基的均勻性進(jìn)行定性及定量評(píng)價(jià)：
　�、俳ㄖ�物基礎(chǔ)平面跨越不同的地貌單元，巖土層的工程特性在縱橫方向上其明顯的差異為不均勻地基；
　　②建筑物所在場(chǎng)地構(gòu)造破碎帶(非全新活動(dòng)斷裂帶)發(fā)育或構(gòu)造引起的節(jié)理/裂隙發(fā)育導(dǎo)致巖體極為破碎（非風(fēng)化破碎巖體)為不均勻地基；
　�、蹐�(chǎng)地內(nèi)有大面積的軟弱粘性土和填土分布、經(jīng)人工處理過的地基均為不均勻地基；
　　④根據(jù)工程地質(zhì)剖面圖，相鄰鉆孔的壓縮層范圍內(nèi)巖土層界面坡度＞l00時(shí)為不均勻地基；
　　⑤建筑物平面范圍內(nèi)各鉆孔壓縮層范圍內(nèi)壓縮模量厚度加權(quán)平均值的量大值(Emax)最小值值（Emin）的比值作為不均勻系數(shù)，并結(jié)合同一工程地質(zhì)單元巖土層厚度的統(tǒng)計(jì)變異系數(shù)進(jìn)行分析評(píng)價(jià)，滿足表l條件的可評(píng)判為不均勻地基；
　　表l地基不均勻系數(shù)界限

　　
　�、薜鼗�主要受力層范圍內(nèi)的巖土層在基礎(chǔ)竟度方向上存在厚度明顯不同，層厚統(tǒng)計(jì)變異系數(shù)大于等于0.5，并且相鄰鉆孔間同一工程地質(zhì)單元的巖土層厚度差值大于等于0.05b(b為基礎(chǔ)寬度)時(shí),為不均勻地基,即滿足下兩式要求時(shí)為不均勻地基；
　　(5)(6)式中：H1，H2——相鄰鉆孔同一工程地質(zhì)單元巖土層厚度；b——基礎(chǔ)寬度。
　�、咴谕�一鉆孔內(nèi)的地基土壓縮層范圍內(nèi)任意相鄰兩層巖土層的地基壓縮模量比值滿足下式要求為不均勻地基；
　　Es1／Es2﹥3(7)式中：Es1—上層土壓縮模量，Es2—下層土壓縮模量。
　　⑧對(duì)于樁基礎(chǔ)其樁底高差大于等于下式計(jì)算結(jié)果時(shí)應(yīng)判定為不均勻地基；
　　(8)式中；D——樁徑；a—相鄰樁底中點(diǎn)連線與水平線的夾角。
　　2不均勻地基的穩(wěn)定性評(píng)價(jià)
　　對(duì)于被判為不均勻地基的場(chǎng)地，應(yīng)按規(guī)范要求進(jìn)行地基變形的驗(yàn)算評(píng)價(jià)，以免地基變形失效給建筑物帶來安全隱患。地基變形包括地基的壓縮變形，通常采用規(guī)范建議的等效分層總和法進(jìn)行，而地基失效驗(yàn)算即通常所說的地基穩(wěn)定性驗(yàn)算；當(dāng)規(guī)范不要求進(jìn)行地基，變形驗(yàn)算的建筑在基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)采取相應(yīng)的結(jié)構(gòu)加強(qiáng)措施。
　�。�1)不均勻地基巖土上層承載力取值。眾所所周知。建筑物設(shè)計(jì)時(shí)，最為常用的是簡化計(jì)算方法即通常將上部結(jié)構(gòu)、地基和基礎(chǔ)三個(gè)完整的靜力平衡結(jié)構(gòu)體系人為地分為上部結(jié)構(gòu)、地基、基礎(chǔ)部分進(jìn)行獨(dú)立求解，假定上部結(jié)構(gòu)的柱是嵌固在基礎(chǔ)上的，求解出的結(jié)構(gòu)內(nèi)力柱的軸力、彎矩、剪力、轉(zhuǎn)角)，這些內(nèi)力作用在基礎(chǔ)梁或基礎(chǔ)底板上基礎(chǔ)梁或基礎(chǔ)底板同時(shí)承受地基反力，地基反力與上部結(jié)構(gòu)荷載（含基礎(chǔ)自重及其懸挑部分以上的土自重）保持靜力平衡，并假定地基反力是按直線分布，即此時(shí)假定基礎(chǔ)是絕對(duì)剛性，而計(jì)算地基變形時(shí)又把基礎(chǔ)看作是柔性的即地基反力是均勻分布的在對(duì)地基土進(jìn)行承載力和變形驗(yàn)算時(shí)，所采用的荷載組合也不同，進(jìn)行承載力驗(yàn)算時(shí)采用的是荷載效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)組合，而在進(jìn)行地基的變形驗(yàn)算時(shí)采用的是荷載效應(yīng)的準(zhǔn)永久組合，表明基礎(chǔ)剛度的不同地基上的發(fā)揮度也不同，也即地基土的承載力非定值，其隨基礎(chǔ)的剛度不同而變化。
　　根據(jù)上述簡化計(jì)算方法，僅僅考慮了總荷載與總反力之間的靜力平衡條件，而忽略了上部結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)以及基礎(chǔ)與地基土之間的變形的連續(xù)性質(zhì)，使得在利用地基土承載力取值時(shí)把地基土獨(dú)立看待承載力取定值，導(dǎo)致地基土承載力取值偏高或偏低給建筑物留下安全隱患或造成投資浪費(fèi)，根據(jù)多年的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)和地基反力觀測(cè)，地基土反力由于基礎(chǔ)剛度的不同，存在不同程度的集中現(xiàn)象，故基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)地基土的承載力可根據(jù)基礎(chǔ)剛度和基礎(chǔ)型式的不同作如下調(diào)整：
　�、佼�(dāng)基礎(chǔ)剛度較大時(shí)地基土承載力可采用偏高值；
　�、诋�(dāng)基礎(chǔ)剛度較小時(shí)地基十的承載力可取偏低值；
　�、蹖�(duì)獨(dú)立基礎(chǔ)，地基土承載力可取低值；
　　④面對(duì)于條形基礎(chǔ)或其它大面積基礎(chǔ)地基土承載力取高值。
　�。�2)不均勻地基的穩(wěn)定性計(jì)算。對(duì)于被判為不均勻的地基除應(yīng)按有關(guān)規(guī)范要求進(jìn)行建筑物的沉降、差異沉降、傾斜等特征分析（具體分析計(jì)算方法可參照“地基規(guī)范”）外，更為重要的是應(yīng)根據(jù)建筑物的重要性進(jìn)行地基穩(wěn)定性驗(yàn)算，國內(nèi)外在這方面的文獻(xiàn)記錄較少，巖土工程師對(duì)這一重要內(nèi)容往往均以對(duì)地基穩(wěn)定性“有利”與“不利”泛泛帶過，空洞無物，設(shè)計(jì)人員無所適從。筆者依據(jù)多年從事巖土工程勘察經(jīng)驗(yàn)及收集的一些文獻(xiàn)資料作出簡略介紹。
　　Tezaghi等國外學(xué)者根據(jù)地基整體破壞原理，運(yùn)用剛體平衡理論假設(shè)塑性區(qū)展開深度為l/3或1/4的基礎(chǔ)寬度進(jìn)行地基承載力分析這對(duì)地基整體穩(wěn)定性分析有極為重要的意義：“地基規(guī)范”建議地基穩(wěn)定性分析呆用圓弧法進(jìn)行驗(yàn)算（圖1），即最危險(xiǎn)的滑動(dòng)面上諸力對(duì)滑動(dòng)中心所產(chǎn)生的抗滑力矩MR動(dòng)力矩MS應(yīng)符合下式：
　　K=MR／MS≧1.2(9)

　　
　　圖1地基穩(wěn)定性計(jì)算簡圖
　　根據(jù)圖1所示，其穩(wěn)定安全系數(shù)可按下式計(jì)算：
　　(10)式中：P-PC—基底附加壓力平均值；x附加壓力重心到滑弧圓心的水平距離；Wi—土條重量；Li—土條內(nèi)滑弧長度；H—水平外力；ci，—土的抗剪強(qiáng)度；R—圓弧半徑。
　　運(yùn)用該式進(jìn)行整體穩(wěn)定性計(jì)算時(shí),僅適用于小偏心荷載的建筑物,其關(guān)鍵是滑弧深度的確定,滑弧深度確定了其地基土整體破壞范圍也就確定了,根據(jù)多項(xiàng)工程地基土圓弧滑動(dòng)穩(wěn)定性驗(yàn)算及塑料區(qū)展形范圍,認(rèn)為基礎(chǔ)外角點(diǎn)底面以下1/4基礎(chǔ)寬度范圍深度內(nèi)，且該點(diǎn)與地面的連線呈45o－／2夾角的驗(yàn)算范圍可滿足建筑物安全使用要求；若經(jīng)上式驗(yàn)算所得地基穩(wěn)定性安全系數(shù)小于1.2，則應(yīng)加大基礎(chǔ)埋深，繼續(xù)驗(yàn)算直至滿足要求止或采用增強(qiáng)滑帶土抗剪強(qiáng)度的辦法重新驗(yàn)算地基穩(wěn)定性安全系數(shù)。
　　3不均勻地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)采取的結(jié)構(gòu)措施
　　由于不均勻地基的地基巖土在縱向和橫向上物理力學(xué)性質(zhì)均有不同程度的差異，地基反力的集中現(xiàn)象比均勻地基更為明顯，基礎(chǔ)設(shè)計(jì)若不采取某些結(jié)構(gòu)措施易給建筑物埋下安全隱患，對(duì)于此類地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)除應(yīng)沿基礎(chǔ)縱橫向而設(shè)分布鋼筋外，一般情況下還應(yīng)避免或采取如下措施：
　　(I)對(duì)于建造不均地基土上的建筑物基礎(chǔ)應(yīng)加大基礎(chǔ)剛度；
　　(2)建筑物盡量避免采用不同的基礎(chǔ)型式；
　　(3)同一建筑物基礎(chǔ)不應(yīng)置于巖土性質(zhì)絕然不同的地基巖土層上；
　　(4)對(duì)與多層和高層鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的房屋單獨(dú)柱基應(yīng)沿基礎(chǔ)縱橫兩個(gè)主軸方向設(shè)置系梁，特別是各柱基重力荷載代表值差異明顯的柱基或各柱基埋深差較大的基礎(chǔ)；
　　(5)對(duì)于樁基應(yīng)設(shè)置樁帽(單樁）或樁承臺(tái)（多樁)且沿縱橫主軸方向設(shè)置系梁，特別是樁底持力層差異較大的樁基礎(chǔ)；
　　(6)對(duì)于設(shè)置于不均勻地基巖土上的樁基礎(chǔ)，其樁頂和柱樁底應(yīng)設(shè)置不小于1m的箍筋加密區(qū)，若采用預(yù)制樁應(yīng)采用高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力管樁；
　　(7)對(duì)于不均勻地基上的多層砌體房屋和底部框架、內(nèi)框架房屋和單層或多層砌體房屋和底部框架、內(nèi)框架房屋和單層或多廠房宜設(shè)置基礎(chǔ)圈梁；
　　(8)對(duì)于單層或多層廠房也可采取減小柱距、增加內(nèi)支撐或斜撐。
　　4結(jié)語
　　以上是筆者多年從事巖土工程勘察及其報(bào)告的編寫工作和基礎(chǔ)設(shè)汁時(shí)的經(jīng)驗(yàn)體會(huì)，其中不免存在許多紕漏甚或是謬論，在我國大力推行巖土工程體制的今天，若對(duì)廣大讀者有一定的裨益，若能得到廣大同行的不吝賜教，為我們國家?guī)r土體制的構(gòu)建共同努力，我將感到欣慰。
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