桩基软弱下卧层的承载力验算

双石小学校拟建教学楼地基软弱下卧层验算1、计算依据（1）根据雅安市建筑规划设计院提供的设计资料：柱心轴力最大的为2894kN，该柱下基础设计截面尺寸为3.7m×3.7m，基底埋深在±0.000以下1.8m。

（2）建筑室外地坪以教学楼2号孔标高为基准(其假设标高为999.51)，即基础埋深起算点。

2、地基软弱下卧层验算如下：方案一：直接以粉质粘土层做地基持力层将基础直接做在粉质粘土层上，取粉质粘土层地基承载力特征值为100kPa 修正系数按粉质粘土取宽度修正系数为0.3，取深度修正系数为1.5；修正后粉质粘土层地基承载力ƒaz=146.77kN；按基础埋深 1.8m，基础截面尺寸 3.7m×3.7m计算基底处平均压力值P k=247.40kN>修正后粉质粘土层地基承载力ƒaz=146.77kN，不满足地基承载力要求；故调整基础截面尺寸为5.2m×5.2m，经计算基底处平均压力值P k=143.03kN<修正后粉质粘土层地基承载力ƒaz=146.77kN，（满足地基承载力要求）；调整基础宽度后，基础截面尺寸较大，相互间距较小，施工不方便，可直接做成筏板基础，但该方案造价较高。

方案二：换土垫层法基础埋深1.8m，采用级配较好的砂卵石换填基底以下1.5m深的土，以强风化砂岩作下卧层，换填宽度宜超出基础边缘不小于0.65m。

根据已有的工程经验取换填后地基土承载力为150kPa修正系数按人工填土取宽度修正系数为0，取深度修正系数为1.0；修正后砂卵石垫层地基土承载力ƒaz=176kN；按基础埋深 1.8m，基础截面尺寸为 3.7m×3.7m，计算基底处平均压力值P k=247.40kN> 修正后砂卵石垫层地基承载力ƒaz=176kN，(不满足地基承载力要求)；故调整基础截面尺寸为4.6m×4.6m，经计算基底处平均压力值P k=172.77kN<修正后砂卵石垫层地基承载力ƒaz=176kN，（满足地基承载力要求）；计算基础底面处土的自重压力值p c=36kN根据换填深度与矩形基础宽度的比值z/b=0.33，用内插法求得垫层的压力扩散角为23.2º，则计算出相应于荷载标准组合时，垫层底面处的附加压力值p z=83.55kN；垫层底面处土的自重压力值p cz=63kN取软弱下卧层承载力ƒak=100kN修正系数按粉质粘土类别取宽度修正系数为0.3，取深度修正系数为1.5；修正垫层下软弱下卧层地基土承载力特征值ƒaz=192.64kN>p z+p cz=146.55kN；(满足地基承载力要求)。

软弱下卧层地基承载力验算的应注意的问题研究摘要：《建筑地基基础设计规范》（GBJ7-98）以下简称规范中给出了单独基础软弱下卧层承载力验算公式。

当相邻基础按规范压力扩散角传到软弱下卧层顶的附加压应力不产生重叠时(图1) ，按此进行验算是合适的和正确的。

但是，实际工程设计时常遇几个相邻基础靠得较近、按规范压力扩散角传到软弱下卧层顶的附加压应力产生重叠的情况（图2），第i个基础在软弱下卧层顶面处的附加压应力值Pi，而规范对此并未作出规定，有的设计人员不考虑基础间的应力叠加影响，按单独基础验算下卧层承载力，认为单独基础满足Pcz+Pz≤fz即可（Pcz为软弱下卧层顶面处土的自重压力标准值，fz为软弱下卧层承载力设计值）；有的设计人员在考虑基础间的应力叠加影响时，采取应力重叠区的应力之和小于下卧层承载力设计值fz,即Pcz+ΣPzi≤fz的方法来验算下卧层承载力。

这两种方法的计算结果差别很大。

因此，对软弱下卧层承载力验算进行探讨，具有较大的现实意义。

关键词：软弱下卧层；地基承载力验算；应力叠加一、对规范软弱下卧层承载力验算规定的理解规范第五章第一节第5.1.6条和第5.1.7条对软弱下卧层地基承载力验算作出了规定，这就是设计人员验算软弱下卧层的依据。

规范的这些规定是通过单独基础的模型试验及野外试验研究并参照双层地基中附加应力分布的弹性理论解答，根据基底压力与扩散面积上总附加压力相等的条件进行简化得到的。

在规范的规定中，压力扩散角&Oslash;的确定是最关键的。

由规范表5.1.7可知，&Oslash;是根据E1/E2和Z/B来确定的（E1为上层硬土层压缩模量，E2为为下卧层压缩模量E2，Z为基底至下卧层的距离，B为基础宽度）。

规范压力扩散角的试验是在基宽B与硬持力层厚度Z相同的条件下进行的。

试验研究表明，当基底压力较小、地基土处于弹性变形阶段时，硬土层具有较强的跨越作用，&Oslash;值较大，传到软土顶界面上的压应力较小；随基底压力增加，当基底下土出现塑性区后，硬层挠曲变形不断增加，&Oslash;降低，传到软土顶界面上的压应力急剧增加，直到硬持力层出现开裂、发生冲剪破坏，压力扩散角&Oslash;达到某一定值。

地基软弱下卧层验算1、由PKPM计算出上部荷载作用在基础顶部的标准值荷载：F gk = 1800.00 kN F qk = 80.00 kN不变荷载分项系数r g = 1.20 活荷载分项系数r q = 1.40F = r g·F gk＋r q·F qk = 2272.00 kN2、根据地勘资料可知各土层主要物理力学指标建议值如下表：地基软弱下卧层计算简图4、地基软弱下卧层验算(1)修正后的地基承载力特征值假设：21644mblA=⨯=⨯=kPa194.68)5.05.1(m/186.1)34(m/6.193.0160)3()3(33=-⨯⨯+-⨯⨯+=-+-+=mkNmkNkPadbfakfakmdbγηγη(2)验算基础底宽度22316m 80.13m5.1m /2068.1942272m A kN kPa kN h fa Fk A =≤=⨯-=-≥γ 故：假设基础底面积21644m b l A =⨯=⨯=满足要求。

(3)基底处附加压力kPamm kN m mm m m kN kN A Gk Fk Pc Pk P 1455.1/18m445.144/202272330=⨯-⨯⨯⨯⨯+=+=-= (4)下卧层顶面处附加压力设计值由5.042z 359.14.40.721==<==≥b MPa MPa Es Es A ，；故由《规范》知︒=23θ kPa46.71)23tan 224)(23tan 224(14544)tan 2)(tan 2(0=︒⨯⨯+︒⨯⨯+⨯⨯=++=m m m m kPam m z l z b lbp Pz θθ(5)下卧层顶面处自重应力标准值kPa m m kN m kN m m kN Pcz 6.462)/8.9/6.19(5.1/18333=⨯-+⨯= (6)下卧层顶面以上土的加权平均重度3333/31.1325.12)/8.9/6.19(5.1/18m kN mm m m kN m kN m m kN m =+⨯-+⨯=γ(7)下卧层顶面处修正后的地基承载力特征值kPa 149.93)5.05.3(m /31.130.1110)3(3=-⨯⨯+=-++=m kN kPa d fak fak m d γη (8)验算下卧层强度kPa fa Pz 93.149118.06kPa 46.6kPa kPa 46.71=<=+=符合要求。

2.基础类型矩形基础3.基础参数基础尺寸： b×l=2000×2000mm2 基础埋深：d =荷载： Fk = 地下水位埋深：4.计算参数设计时执行的规范：《建筑地基基础设计规范》（GB 50007－2002）以下简称 "基础规范" 基础宽度承载力修正系数：5.地质参数土层名称重度kN/m3 模量Es 厚度(m) 深度(m) 承载力(kPa)1 填土2 粉质粘土 1503 淤泥质土 84二、计算步骤1.计算基础底面的附加压力基础自重和其上的土重为：Gk=rgAd=20×××= kN基础底面平均压力为：pk=（Fk+Gk）/A =（+）/（×） = kPa基础底面自重压力为：p c=gm1d= ×= kPa上式中 gm1为基底标高以上天然土层的加权平均重度，其中地下水位下的重度取浮重度gm1=×+×/+ ==m3基础底面的附加压力为：p0= pk- pc= = kPa2.计算软弱下卧层顶面处的附加压力附加压力按扩散角计算Es1/Es2 = =z/b = =Es1为上层土压缩模量，Es2为下层土压缩模量；z为基础底面至软弱下卧层顶面的距离；b为矩形基础底边的宽度；查"基础规范"表，得q=23°；由"基础规范"式，得pz = lb(pk-pc)/((b+2ztanq)(l+2ztanq))= ××( /(( +2××tan 23°) ×( +2××tan 23°))= （×）= kPa3.计算软弱下卧层顶面处的自重压力pcz= gmd= ×= kPa上式中 gm为软弱下卧层顶面标高以上天然土层的加权平均重度，其中地下水位下的重度取浮重度gm=（×+×+×）/（++）== kN/m34.根据"基础规范"条计算软弱下卧层顶面处经深度修正后地基承载力特征值fa = fak+ndrm (d -= + ×× -= kPad为软弱下卧层顶面距地面的距离。

验算软弱下卧层地基承载力时，应注意以下几点：
1 软弱下卧层土的物理力学性质：在验算时，应根据软弱下卧层土
的物理力学性质，如密度、抗拉强度、抗压强度等，来确定软弱下卧层土的承载能力。

2 地基土体的厚度：地基土体的厚度也是影响地基承载力的因素之
一，所以在验算时，应注意地基土体的厚度是否足够。

3 地基土体的形态：地基土体的形态也会影响地基的承载能力，所
以在验算时，应注意地基土体的形态是否合理。

4 地基土体的水状态：如果地基土体的水状态不好，会影响地基的
承载能力，所以在验算时，应注意地基土体的水状态。

5 地基土体的应力状态：地基土体的应力状态也会影响地基的承载
能力，所以在验算时，应注意地基土体的应力状态。

6 设计荷载：在验算时，还应注意设计荷载是否合理，以及荷载是
否均匀分布。

7 其他因素：还应注意其他因素，比如地震作用、温度变化、湿度
变化等，这些因素也会影响地基的承载能力。

另外，在进行地基承载力验算时，应使用适当的土力学理论和计算方法，确保验算结果的准确性。

最后，还应注意计算结果是否符合设计要求，并与实际情况相符。

软弱下卧层地基承载力验算应注意的问题
软弱下卧层地基承载力验算，是确定地基的强度和稳定性的重要步骤。

针对软弱下卧层地基承载力的验算需要特别注意以下几点：
1、要正确识别软弱下卧层地基的承载力特点，例如地基的强度大小、稳定性、屈服特征等，应合理选择合理的设计参数。

根据不同重要性设计对应的抗压及抗拔强度，也是施工安全常识。

2、精确把握软弱下卧层地基能否满足工程要求的情况，在一般条件下，地基下面必须有足够的稳定性，确保地基的承载强度和刚度满足工程的要求。

3、明确地基承载力的试验，针对软弱下卧层地基，应根据工程实际情况选择试验类型，应尽可能使用收集全面详细的定位水平和垂直承载力试验数据。

4、确定地基支撑方法，软弱下卧层地基必须提高支撑质量，开展加固、助推、补偿等支撑措施，合理选择支撑分布和结构参数，确保工程特性。

根据以上分析，软弱下卧层地基承载力的验算，应注意的问题说明了，要正确识别软弱下卧层地基的承载力特点，精确把握软弱下卧层地基能否满足工程要求，明确地基承载力的试验，以及确定地基支撑方法等。

只有将以上问题得到解决，才能保证软弱地基验算的准确性，确保设计施工的安全性。

基础底面长L=基础底面宽B=
基础高度h=
轴力标准值Fk=
地基承载力特征值
fak=地基承载力深度修正系数ηd=
1.0基础砼容重γc=
25.0kN/m 软弱下卧层顶面埋置深度dz=
7950mm 基础埋置深度d=
第一层土（持力层上面）土层厚度d1=
第一层土的重度γ1=
持力层土的重度γ2=
上层土压缩模量Es1=
下层土（软弱下卧层）压缩模量Es2=
地下水埋深dw=
下卧层顶面以上平均重度γm=
10.523软弱下卧层顶面处经深度修正后地基承载力特征值faz=
218.34kPa 基础自重Gk1＝ γc * Vc =γc * L * B * h=46333.50kN 基础上的土重Gk2 ＝ γ1 * L * B * ( d - h)=88168.83kN 基础自重Gk ＝ Gk1 + Gk2=
134502.33kN 基础底面至软弱下卧层顶面的距离 z ＝ dz - d=1757mm z/B=
0.02Es1/Es2=
2.00地基压力扩散角θ=
0.0°pk ＝ (Fk + Gk) / A=124.27kPa
pc ＝ γ1 * d1 + γ2 * (d - d1)=111.47kPa
pz＝L*B*(pk-pc)/[(B+2*z*tanθ)*(L+2*z*tanθ)]=12.80kPa
pcz ＝ γm * dz=83.60kPa
pz + pcz ＝96.40<faz=218.34kpa通过。

安溪鸿业中心A、B楼复合地基下卧层承载力分析一、A楼(28层) 层下卧土层承载力分析:1、按土层饱和重度验算下卧层承载力取最不利钻孔ZK4验算:基底压力特征值取600 kPa,底板尺寸取26.0m×28.3m,验算下卧层承载力,计算如下:底板以上土体平均容重:r=(1.8×18+4.2×19.5)/6.0=19.0 kPa底板附加应力: Po=600-6.0×19.0=486.0 kPa复合地基底面附加应力:Po,=Po=486.0 kPa残积土顶面附加应力:Po,,=26.0×28.3×486/(26.0+2×3.8tg17°)/(28.3+2×3.8tg17°)=412.3 kPaPcz=2×25+5+6.0×19×0.2+5.5×19.5+4.8×21 =286.0 kPaPo,,+Pcz=412.3+286.0=698.3 kPa残积土顶面以上土体平均容重:r d=(1.8×18+9.7×19.5+4.8×21)/16.3=19.7 kPa 修正后残积土承载力特征值为:faz=250+1.6×19.7×(16.3-0.5)=748.0 kPa>698.3 kPa (满足)2、按土体有效重度验算下卧层承载力底板附加应力：Po＝486-5×10＝436.0 kPa残积土顶面附加应力：Po,,＝412.3×436/486＝369.9kPa 残积土顶面自重应力：Pcz=(2×25+6.0×19.0×0.2+5)+5.5×9.5+4.8×11=182.9 kPaPo,,+Pcz=369.9+182.85=552.8 kPa残积土顶面以上土体平均浮容重:r d=(1.8×8+9.7×9.5+4.8×11)/16.3=9.7 kPa 修正后残积土承载力特征值为:faz=250+1.6×9.7×(16.3-0.5)=495.2 kPa<552.8 kPa (不满足) 采用加宽底板宽度解决。

软弱下卧层验算项目名称_____________日期_____________一、工程信息1.工程名称: 鲁山建业2.勘察报告: 《岩土工程勘察报告》二、设计依据《建筑地基基础设计规范》 (GB50007-2011)三、计算信息1.基础类型：矩形基础2.几何参数:基础宽度 b=12.000 m基础长度 l=49.000 m3.计算参数:基础埋置深度dh=2.500 m地基压力扩散角θ: 204.荷载信息:竖向力标准组合值 Fk=88200.000 kN基础及其上覆土的平均容重γ=20.000 kN/m3地基承载力特征值 fak=230.000 kPa四、软弱下卧层验算1.软弱下卧层顶面处经深度修正后地基承载力特征值 faz地面至软弱下卧层顶面总深度d=10.900 mfaz=fak+ηd*γm*(d-0.5)=230.000+1.0*21.468*(10.900-0.5)=453.266 kPa2.计算基础底面处的平均压力值pkpk=Fk/(b*l)+γ*dh=88200.000/(12.000*49.000)+20.000*2.500=200.000 kPa3.计算基础底面处土的自重压力值pc=∑γi*ti=50.000 kPa4.计算地基压力扩散角地基压力扩散角θ: 205.计算相应于荷载效应标准组合时，软弱下卧层顶面处附加压力值 pz矩形基础：pz=l*b*(pk-pc)/[(b+2*z*tanθ)*(l+2*z*tanθ)]=49.000*12.000*(200.000-50.000)/[(12.000+2*8.400*0.364)*(49.000+2*8.400*0.364)]=88.343 kPa6.计算软弱下卧层顶面处土的自重压力值 pcz：pcz =∑γi*t i=234.000 kPa7.当地基受力层范围内有软弱下卧层时，应按下式验算：pz+pcz=88.343+234.000=322.343<faz=453.266 kPa 【5.2.7-1】软弱下卧层承载力满足要求第1页，共1页。