為什么要分層提供地基承載力？國(guó)外也這樣嗎？ —— 文章正文2015-12-03

　　現(xiàn)在的勘察報(bào)告是按不同深度的土層分層提供地基承載力，其實(shí)質(zhì)是基本條件下的地基承載力。我的問(wèn)題是：①國(guó)外是否也是這樣做;②一般我們是把深層土假想為在地面處提供地基承載力，看了幾本土力學(xué)教材也只是講天然地基淺基礎(chǔ)承載力公式，多未講天然地基深基礎(chǔ)承載力公式。 在國(guó)外的土力學(xué)著作中，包括前蘇聯(lián)，對(duì)淺基礎(chǔ)和深基礎(chǔ)的承載力問(wèn)題都是分別討論的，概念非常清楚，不可能用淺基礎(chǔ)的地基承載力公式去計(jì)算深層土的地基承載力問(wèn)題。 在我國(guó)的許多著作或教材中，對(duì)這個(gè)問(wèn)題的概念也是清楚的。錢(qián)家歡教授主編的《土工原理與計(jì)算》中，第八章地基承載力，其中第五節(jié)講的是;深基礎(chǔ)地基承載力，在這節(jié)開(kāi)頭就說(shuō)明了兩者的區(qū)別：;深基礎(chǔ)與淺基礎(chǔ)具有不同的破壞特征，因而其承載力的確定也各有所異。前面各節(jié)所介紹的承載力計(jì)算公式均只適用于淺基礎(chǔ)的情況。本節(jié)將討論深基礎(chǔ)地基的破壞特征及其承載力的確定方法。 鄭大同教授在《地基極限承載力的計(jì)算》一書(shū)中論述了梅耶霍夫?qū)ι罨A(chǔ)地基承載力的貢獻(xiàn)：;50年代，梅耶霍夫進(jìn)一步考慮了基礎(chǔ)底面以上，土體發(fā)生抗剪強(qiáng)度的影響，從而提出了淺基礎(chǔ)和深基礎(chǔ)的極限承載力公式。;梅耶霍夫在19951年曾經(jīng)指出，地基承載力取決于地基土的物理力學(xué)性質(zhì)，取決于地基中的原始應(yīng)力和地下水的情況，取決于基礎(chǔ)的物理性質(zhì)，而且也取決于建造基礎(chǔ)的方法。 但在工程勘察工作中，不知從什么時(shí)候開(kāi)始，要求按不同深度的土層分層提供地基承載力，而且不管土層的埋藏深度如何，都用淺基礎(chǔ)的地基承載力公式計(jì)算深層土的地基承載力。這種做法對(duì)工程實(shí)踐是不合適的，更為可怕的是使工程師們的學(xué)術(shù)思想都搞糊涂了，基本概念也不講了，以己之昏昏，怎能使人昭昭，糊里糊涂地計(jì)算，糊里糊涂地應(yīng)用，浪費(fèi)了也沒(méi)有覺(jué)察，危險(xiǎn)了在吃安全系數(shù)的余量。 分層提供承載力是一種習(xí)慣做法，是歷史的產(chǎn)物，在基礎(chǔ)埋深不大的情況下問(wèn)題不突出;如何提供?將深層的土層假定在地面，設(shè)定一個(gè)淺基礎(chǔ)的寬度與埋深，用規(guī)范的公式計(jì)算，要求設(shè)計(jì)人員按實(shí)際埋置深度進(jìn)行修正后使用;或者將淺層土載荷試驗(yàn)得到的承載力，按相似的物理指標(biāo)推廣到深層土中;看四份巖土工程報(bào)告，其中兩份是國(guó)內(nèi)的，兩份是由國(guó)外巖土工程師編寫(xiě)的，一份在國(guó)外，一份在國(guó)內(nèi)。 〔實(shí)例1.1-1〕軟土地區(qū)某沖壓車間壓機(jī)基礎(chǔ)的巖土工程勘察，壓機(jī)基礎(chǔ)尺寸為24m×86.5m，基底總壓力為204kPa，采用樁基礎(chǔ)?？紤]3種不同樁長(zhǎng)的方案，樁的入土深度分別為45m、60m和65m，樁端持力層分別為第⑧b、第⑨b、和第⑩層，因此鉆孔深度91.45m，勘探深度范圍內(nèi)揭露了十多層的土層。對(duì)于這樣的一個(gè)項(xiàng)目，已經(jīng)明確采用長(zhǎng)樁基礎(chǔ)的工程，還要在勘察報(bào)告中分層地提供那么多土層的地基容許承載力，不知道其目的究竟是什么?地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)根本不需要這些土層作為天然地基的持力層，也不需用這些土層的地基承載力進(jìn)行設(shè)計(jì)。特別是這些深層土的地基承載力，用淺基礎(chǔ)地基承載力公式計(jì)算得到的這些數(shù)據(jù)既沒(méi)有什么用處，也沒(méi)有什么物理意義，顯然是多余的。

　　〔實(shí)例1.1-2〕國(guó)內(nèi)某電廠擴(kuò)建工程的巖土工程勘察報(bào)告。主廠房為框架和排架結(jié)構(gòu)兩種結(jié)構(gòu)型式，采用天然地基方案，勘探孔深度39m～42m，揭露了9層土層，對(duì)各個(gè)主要土層均進(jìn)行了地基承載力的分析與計(jì)算，地基容許承載力的綜合建議值。這份資料的特點(diǎn)是已經(jīng)明確采用天然地基上的淺基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)主廠房的基礎(chǔ)埋置深度為6.5m，基底最大壓力為200kPa。第③1層土層的埋藏深度正好在6.5m左右，對(duì)表1-2中所提供的地基承載力進(jìn)行深寬修正以后的地基承載力也大于基底最大壓力，因此采用③1層作為主車間基礎(chǔ)的持力層是可行的。

　　〔實(shí)例1.1-3〕這是一份美國(guó)加州某超市的巖土工程報(bào)告。建設(shè)場(chǎng)地的面積為74000m2，建筑面積為21500m2，結(jié)構(gòu)為單層排架。由結(jié)構(gòu)自重產(chǎn)生的柱荷載為：內(nèi)柱385kN，外柱267KN;由活荷載所產(chǎn)生的柱荷載為680kN，地坪均布荷載為7.3kPa，最大集中荷載為23kN;承重墻荷載為181.4kN/m~272.1kN/m，非承重墻荷載為22.3kN/m~90.7kN/m。該場(chǎng)地典型的土層柱狀圖見(jiàn)圖1-1，基礎(chǔ)設(shè)計(jì)所需的地基容許承載力數(shù)值見(jiàn)表1-3。這份報(bào)告表明，巖土工程分析需要以確切的上部結(jié)構(gòu)傳至基礎(chǔ)的荷載為依據(jù)，才能進(jìn)行必要的計(jì)算。對(duì)于地基承載力，對(duì)于采用天然地基的項(xiàng)目，只需要分析持力層的地基承載力，不需要分層提供每層土的地基承載力。資料也表明，評(píng)價(jià)地基承載力時(shí)，如果采用極限承載力公式計(jì)算，可以按照不同的荷載組合，分別采用不同的安全系數(shù)。

　　〔實(shí)例1.1-4〕由國(guó)外的巖土工程師為外商投資建于國(guó)內(nèi)軟土地區(qū)的某商城編寫(xiě)的巖土工程報(bào)告。該商城場(chǎng)地面積18600m2，周邊長(zhǎng)度160m×105m。建筑物全景見(jiàn)圖1-2，由北、東、西三個(gè)塔樓和裙房組成，北塔樓地上48層，框剪結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)尺寸55m×43m，基底平均壓力為350kPa;東、西塔樓均為地上32層，框剪結(jié)構(gòu)，東塔樓基礎(chǔ)面積32m×72m，基底平均壓力為265kPa，西塔樓基礎(chǔ)面積32m×55m，基底平均壓力為265kPa;裙房為地上8層，框架結(jié)構(gòu)，基底平均壓力為150kPa。全部采用筏板下的樁基礎(chǔ)，滿堂布樁，樁徑500mm、壁厚9mm的鋼管樁，樁長(zhǎng)35m，單樁承載力1330kN。北塔樓的基坑開(kāi)挖深度為7.5m，東、西塔樓為6.5m，裙房為4.5m。

　　提供分層承載力的主要問(wèn)題 1.將勘察報(bào)告的結(jié)論建立在缺乏物理概念的基礎(chǔ)之上; 2.在工程中采用這種方法確定地基承載力，存在許多無(wú)法估計(jì)的不確定性，可能是安全隱患，也可能會(huì)造成資源浪費(fèi); 3.將在基礎(chǔ)埋置深度不深的歷史條件下得到的深寬修正的經(jīng)驗(yàn)方法，推廣到10余米以致20多米的深度，對(duì)所引起的可能問(wèn)題沒(méi)有充分地估計(jì); 4.由于高層建筑的大量采用，基礎(chǔ)埋置深度的急劇增大，由于確定地基承載力方法的不科學(xué)性帶來(lái)的問(wèn)題日益嚴(yán)重;現(xiàn)在應(yīng)該冷靜地分析和考慮如何解決這個(gè)問(wèn)題。分層提供承載力是為了讓設(shè)計(jì)人員了解土層特性設(shè)計(jì)人員確實(shí)需要了解各層土的工程性質(zhì)，但勘察人員應(yīng)該給設(shè)計(jì)人員正確的信息，以免誤導(dǎo)。其實(shí)在勘察工作中，已經(jīng)分層取土作了土的物理力學(xué)性質(zhì)的試驗(yàn)，也作了各種原位測(cè)試，在勘察報(bào)告中，已經(jīng)可以分層提供了土的工程性質(zhì)指標(biāo)，設(shè)計(jì)人員根據(jù)這些信息已經(jīng)可以充分地了解各土層地工程特性了。分層提供地基承載力的做法不僅沒(méi)有給設(shè)計(jì)人員以正確認(rèn)識(shí)地基土的任何有用的信息，相反卻使設(shè)計(jì)人員容易產(chǎn)生誤解、誤判，造成不良的后果分層提供地基承載力的方法還有一個(gè)非常致命的缺陷，因?yàn)槭前春軠\的埋置深度來(lái)考慮的，如果實(shí)際工程是采用了比較深的埋置深度，在勘察報(bào)告中就會(huì)提出設(shè)計(jì)人員應(yīng)按實(shí)際埋深進(jìn)行深度修正。