黃 志 （安徽省路港工程有限責任公司，安徽 合肥 230022）

近年來，由于地基基礎(chǔ)設(shè)計缺陷導致的事故案例層出不窮，1913年加拿大特朗斯康谷倉，由于地基強度破壞而發(fā)生強烈滑動；1994年建成的關(guān)西機場，位于軟土地基，至今沉降已超過3.4m；武漢市橋苑新村住宅樓樁基由于選型不當且基坑支護方案不合理，導致整體失穩(wěn)。仔細分析這類地基基礎(chǔ)事故原因，與某些設(shè)計師不仔細研讀分析巖土工程勘察報告，錯誤選用設(shè)計參數(shù)存在很大關(guān)系。本文對基礎(chǔ)設(shè)計中使用巖土工程勘察報告的一些常見誤區(qū)進行了歸納總結(jié)，并提出相關(guān)意見和建議。

1 巖土參數(shù)代表值的選用原則

與混凝土、鋼結(jié)構(gòu)等人工材料不同，巖土是自然形成的，成分、構(gòu)造復雜且具有極大的不確定性，空間分布也不均勻。同時，巖芯取樣技術(shù)水準、實驗人員操作經(jīng)驗都對巖土的物理力學性質(zhì)取值有著極大的影響。因此，設(shè)計選用的巖土物理力學性質(zhì)指標，必須由足夠數(shù)量的樣本通過數(shù)理統(tǒng)計得出參數(shù)，不同巖土參數(shù)代表值的數(shù)理統(tǒng)計方式也不盡相同，簡單歸納如下：

①評價巖土的物理性質(zhì)的指標（如含水量、重度、土粒比重、孔隙比、塑性指數(shù)、液性指數(shù)、有機質(zhì)含量等指標）取平均值作為設(shè)計代表值；

②構(gòu)筑物沉降計算等正常使用極限狀態(tài)設(shè)計采用的巖土力學性質(zhì)指標（如滲透系數(shù)、壓縮模量、壓縮系數(shù)等指標）取平均值作為設(shè)計代表值；

③承載能力極限狀態(tài)設(shè)計采用的巖土力學性質(zhì)指標（如粘聚力、內(nèi)摩擦角、巖石飽和單軸抗壓強度等指標），一般取標準值作為設(shè)計代表值。水利行業(yè)有所區(qū)別，一般取小值平均值作為設(shè)計代表值；

④對于承載力參數(shù)的取值，《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》（GB 50007-2011）及《公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》（JTG 3363-2019）均采用特征值進行地基承載力驗算。不少設(shè)計人員查閱勘察報告不仔細，誤將標準值當做特征值進行承載力驗算，造成質(zhì)量事故。

2 地基變形參數(shù)的選擇誤區(qū)

《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》（GB 50007-2011）5.3.5條，計算地基變形時，地基內(nèi)的應(yīng)力分布，可采用各向同性均質(zhì)線性變形體理論，并按照下式計算：

式中，Esi代表基礎(chǔ)底面下第i層土的壓縮模量（MPa），應(yīng)取土的自重壓力至土的自重壓力與附加壓力之和的壓力段計算，壓縮模量由側(cè)限條件下的室內(nèi)壓縮實驗得出。工程上地基土的壓縮性一般按照實驗荷載100kPa～200kPa得出的壓縮系數(shù)a0.1-0.2將土層劃分為低、中、高壓縮性，根據(jù)壓縮模量和壓縮系數(shù)的換算關(guān)系：，地勘報告一般提出的壓縮模量也為試驗荷載為100kPa～200kPa壓力段得出的壓縮模量Es0.1-0.2（MPa），若設(shè)計人員直接套用此參數(shù)進行沉降分析，則與地基土的實際變形不符。此時要求設(shè)計人員查詢土的室內(nèi)壓縮曲線，并分段選用土的自重壓力至土的自重壓力與附加壓力之和的壓力段，壓縮模量數(shù)值進行沉降計算，方才與實際工況相符。

圖1 側(cè)限壓縮試驗e-p曲線

3 未根據(jù)場地土層特點選擇合理的施工工藝

對長江、淮河沖積平原地區(qū)，淤泥質(zhì)軟土分布廣泛，厚度達幾米至幾十米，表面為承載力稍高的人工填土層，該地區(qū)建筑物基礎(chǔ)以預(yù)制樁為主，施工周期短且能滿足承擔上部荷載要求，市區(qū)施工采用靜壓沉樁也能減小噪音影響。設(shè)計人員遇到上述類型項目時，往往未經(jīng)仔細分析便按照慣例直接采用靜壓沉樁的預(yù)制樁方案。然采用該工藝施工時，對壓樁機接地部分的地基承載力有較高的要求，若場地表層填土地基承載力不夠且未經(jīng)處理，則會導致下層淤泥質(zhì)的土在壓樁機的荷載作用下，產(chǎn)生塑性破壞并發(fā)生水平位移，導致已施打完成的預(yù)制樁在水平荷載下產(chǎn)生偏位、截斷，造成工程質(zhì)量事故。

4 未根據(jù)單樁載荷試驗調(diào)整樁基方案

目前《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》（JGJ 94-2008）提供的單樁承載力計算方法有原位測試法和經(jīng)驗參數(shù)法，通過原位測試法（如單橋探頭靜力觸探）估算單樁承載力操作過程極為繁雜，對現(xiàn)場技術(shù)人員操作和理論水平要求較高。目前巖土工程勘察報告一般提供樁側(cè)土體極限側(cè)阻力標準值和極限端阻力標準值，以供設(shè)計人員采用經(jīng)驗參數(shù)法計算單樁承載力，計算公式如下：

式中qsik——樁側(cè)第i層土的極限側(cè)阻力標準值

qpk——樁極限端阻力標準值

上述公式中樁側(cè)土極限側(cè)阻力和端阻力無法直接測出，勘察報告一般按照相關(guān)規(guī)范提供的范圍下限取值，導致計算出的單樁承載力偏于保守。這就要求設(shè)計等級為甲級和乙級的建筑樁基，應(yīng)通過慢速維持荷載法單樁靜載荷試驗來準確確定單樁承載力。根據(jù)以往經(jīng)驗，載荷試驗確定的單樁承載力一般大于設(shè)計承載力，則證明上述公式計算結(jié)果存在偏差，應(yīng)根據(jù)試驗數(shù)據(jù)對樁基設(shè)計方案進行調(diào)整，適當減小樁長、樁徑或布樁數(shù)量，以減少工程造價。

5 忽略樁周負摩阻力

當樁穿越較厚松散填土、欠固結(jié)土進入較硬土層，地面存在大面積堆載，降水導致樁周土層有效應(yīng)力增加時，會導致樁周土的沉降超過樁基沉降，從而在樁周產(chǎn)生負摩阻力。個別地勘報告中只對土層特性進行了介紹，但并未提及負摩阻力。因此，設(shè)計人員應(yīng)當根據(jù)工程具體情況考慮負摩阻力對樁基承載力和沉降的影響，此時應(yīng)按照摩擦樁和端承樁分別進行計算。

對于摩擦樁，可取樁身計算中性點以上樁側(cè)阻力為零，并按照下式驗算樁基承載力：Nk≤Ra；對于端承樁，尚應(yīng)考慮負摩阻力引起的樁基下拉荷載Qg，并按照下式驗算單樁承載力：Nk+Qg≤Ra，式中Nk為荷載效應(yīng)標準組合軸心豎向力作用下，基樁或復合基樁的平均豎向力，Ra為只計中性點以下部分側(cè)阻值及端阻值時，基樁或復合基樁豎向承載力特征值。當建筑物或構(gòu)筑物對沉降敏感，尚應(yīng)將負摩阻力引起的下拉荷載計入附加荷載驗算樁基沉降。

6 圓錐動力觸探未剔除超前和滯后影響范圍內(nèi)的異常值

圓錐動力觸探是工程勘察中常用的原位測試手段之一，利用圓錐形探頭在土中連續(xù)貫入測試，根據(jù)觸探點的觸探指標隨深度變化曲線，可以進行場地土層劃分。據(jù)鐵道部第二勘測設(shè)計院的研究結(jié)果，采用圓錐動力觸探連續(xù)測試時，當相鄰土層性質(zhì)相差較大時，會出現(xiàn)較為明顯的超前和滯后反應(yīng)：觸探頭尚未達到下層土時，在一定深度上，下土層已經(jīng)對測試數(shù)據(jù)產(chǎn)生影響，即超前反應(yīng)；當觸探頭進入下層土時，在一定深度內(nèi)，上層土仍然對測試數(shù)據(jù)產(chǎn)生影響，即滯后反應(yīng)。此時土層劃分應(yīng)當根據(jù)地方經(jīng)驗做適當調(diào)整，通常由軟土層進入硬土層時，土層的分層界限可以定在軟土層最后一個小值點以下0.1～0.2米處，由硬土層進入到軟土層時，土層分層界限可以定在軟土層第一個小值點以上0.1～0.2米。

7 結(jié)語

通過以上幾個容易忽視問題的分析，希望設(shè)計人員在做基礎(chǔ)設(shè)計時，能更加全面地閱讀和使用巖土工程勘察報告，使基礎(chǔ)設(shè)計能更加經(jīng)濟安全，符合規(guī)范要求。同時，勘察報告編制人員要加強學習，為設(shè)計人員提供科學合理的巖土參數(shù)。