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【摘 要】 通过了解《建筑地基基础设计规范》第5.2.7条关于软弱下卧层验算的规范条文，提出了地基基础设计在具体执行本条规范时遇到的问题，并进行理论探讨与案例分析，给出了关于‘地基受力层范围’和‘软弱下卧层’的判断标准以及当‘Es1/Es2<3’时的地基压力扩散角的合理取值方法。
【关键词】 地基受力层；软弱下卧层；地基压力扩散角
1 前言
《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2011）（以下简称《地规》）第5.2.7条关于‘当地基受力层范围内有软弱下卧层时’的地基承载力验算要求，一直以来有以下三个方面的疑问困扰着设计人员，一是‘地基受力层范围’的具体规定不清楚；二是‘软弱下卧层’的具体概念不清晰；三是‘当Es1/Es2<3时，地基压力扩散角’的具体取值不明确。
在长江中下游冲积平原区域的地基土层分布情况大多都是地表有一层较薄的硬壳层，紧接下面就是相对较软的下卧土层，基本都要按照《地规》5.2.7条要求验算软弱下卧层的地基承载力，因此如何合理的理解和执行本条规范，就变得尤为重要。本文通过理论探讨及分析，分别给出了以上三个方面问题的解决思路，供设计人员参考。
2 规范条文的具体分析及应用
2.1地基受力层范围的选取
一直以来，设计人员对‘地基受力层范围’和‘地基变形计算深度’两者的概念模糊不清，不知道在项目设计的具体情况下该怎么选取，本文结合对《地规》上关于两者的具体要求加以分析，总结归纳提出相应的选取看法。
《地规》5.2.7条的‘地基受力层范围’依条文解释可理解为‘地基主要受力层范围’，地基主要受力层的确定应根据建筑物的高度、荷载大小、基础形式以及地基土的具体情况综合分析判定，是以地基某一深度以下土层的压缩变形小到可以忽略不计为原则，在《地规》第3.0.3条注1有较清楚的说明，地基主要受力层是指‘条形基础底面下深度为3b（b为基础底面宽度），独立基础下为1.5b，且厚度均不小于5m的范围。而《地规》5.3.7条条文说明对‘地基变形计算深度’的来由有个比较详细的介绍，从最初采用‘以地基附加应力对自重应力之比为0.2或0.1作为控制计算深度的标准’的应力比法，到如今本次规范修订时采用的修正变形比法，可以发现‘地基主要受力层范围’和‘地基变形计算深度’两者都有以控制变形为原则的共性，通过进一步理解分析，总结归纳如下：（1）虽然两者侧重点不同，一个侧重于承载力要求，而另一个侧重于地基变形要求，但说到底都是以在地基附加应力所引起的某一深度土层的压缩变形小到可以忽略为原则。（2）一般情况下，地基主要受力层范围深度小于等于地基变形计算深度，也就是说地基主要受力层范围深度是主要的、起决定性的地基变形计算深度。（3）在采用獨立基础和条形基础时，应按照《地规》第3.0.3条要求确定地基主要受力层的深度范围。（4）在采用筏基，箱基等基础形式时，可以采用《地规》第5.3.8条的地基变形计算深度近似确定。（5）在采用复合地基或桩基时，则应按照《建筑地基处理技术规范》或《建筑桩基技术规范》的相关条文执行。
2.2‘软弱下卧层’的定义与验算要求
《地规》对‘软弱下卧层’没有作出严格的定义，只是表达一个相对概念，目前对软弱下卧层的解释多指基础持力层以下存在承载力明显低于持力层的土层，至于明显低于如何界定，低多少才能算是软弱下卧层，才需要执行5.2.7条验算下卧层的地基承载力要求，《地规》并没有给出具体的判定标准。而《桩基规范》第5.4.1条对‘软弱下卧层’的具体定义则很明确，为桩端持力层下存在承载力低于桩端持力层承载力1/3的土层，从规范上看只有存在这种土层情况的时候，对于桩距不超过6d的群桩基础的才需要验算下卧层的承载力。那到底能不能按照《桩基规范》对‘软弱下卧层’的定义来执行《地规》的5.2.7条呢？
在《桩基规范》的5.4.1条条文说明中特别指出‘实际工程持力层下存在相对软弱土层是常见现象，只有当强度相差过大时才有必要验算。因为承载力差异过小的话，土体的塑性挤出和失稳也不致出现。’通过这个说明，引导我们从天然基础和桩基础两种不同基础型式的地基土体受力和破坏特征着手，区别分析两本规范提供的不同基础型式的下卧层验算公式，可以发现两者虽然有很多共性，但仍然有大的不同，设计不能混用，恐有安全隐患。因此建议在执行《地规》第5.2.7条时，遇到存在承载力低于持力层的下卧土层时，基础设计则必须同时满足持力层和下卧层的承载力要求。
2.3当Es1/Es2<3时，地基压力扩散角的取值问题
《地规》5.2.7条对软弱下卧层地基承载力的验算公式为：Pz+Pcz≤faz（其中Pz为软弱下卧层顶面处的附加压力，Pcz为软弱下卧层顶面处土的自重压力），也就是验算软弱下卧层顶面处的土的附加应力和土的自重应力的叠加值是否小于下卧层的承载力。土中附加应力是由建筑荷载在地基内引起的应力，通过土粒之间的传递，向水平和深度方向扩散，并逐渐减少，和土的自重应力分布规律不同。《地规》5.2.7条所采用的是应力扩散角的方法考虑土的附加应力的扩散作用，但对扩散角θ的取值规定的还存在一些盲区，这里主要指‘当Es1/Es2<3时’的情况下扩散角θ如何取值，而实际工程中遇到这种情况还比较普遍，这就给设计的具体操作带来了难度。目前有两种观点：①因规范没有明确依据，取扩散角θ=0，也就是不考虑土的扩散，基础设计偏于保守不经济；②适当考虑土的扩散作用，取扩散角θ≠0，但取值多少又没有具体依据造成报审的麻烦。
追本溯源，根据地基土的弹性假定理论，地基土中的附加应力是随着深度逐渐扩散递减的，在任何土层中都应该有一定的扩散作用。通过综合分析规范条文说明中关于天津建研所采用实测压力比值法所得到的各种实验数据和借助已有理论求解得到的地基压力扩散角统计表，可以看出当1 以下通过一个工程案例，分别采用应力扩散角方法（地基压力扩散角取值按表一）和弹性理论方法（角点法）来验算软弱下卧层的承载力，进一步进行理论和实际验证。
算例：某建筑工程柱下独基的基底尺寸为3.3mx3.3m，柱底轴力标准值F=2000KN，其余条件均如图一所示，验算下卧层是否满足地基承载力要求？
第一种方法：采用《地规》5.2.7条地基压力扩散角方法验算软卧下卧层的承载力，已知Es1/Es2=11/7=1.57<3，先参照天津《岩土工程技术规范》DB29-20的表一，采用内插法计算地基压力扩散角θ=15.2°，然后依次计算：
3 结语
通过以上探讨，初步明确了《地规》5.2.7条中以下三个方面的内容：1，采用不同基础型式时的‘地基受力层范围’的判断标准。2，‘软弱下卧层’的定义及验算要求。3，当Z/b>0.25，Es1/Es2<3时，地基土的附加应力是可以考虑扩散作用的，并借助工程案例计算明确了天津《岩土工程技术规范》DB29-20关于地基压力扩散角的取值表的可操作性，具有一定的参考价值。
参考文献：
（1）GB 50007-2011建筑地基基础设计规范.北京：中国建筑工业出版社，2011
（2）JGJ 94-2008建筑桩基技术规范.北京：中国建筑工业出版社，2008
（3）朱炳寅，娄宇，杨琦.建筑地基基础设计方法及实例分析（第二版）.北京：中国建筑工业出版社，2013
（4）张晓范，吕志忠等.关于地基压力扩散角的取值方法的探讨.沈阳大学学报，2007（4）：103-104.
【关键词】 地基受力层；软弱下卧层；地基压力扩散角
1 前言
《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2011）（以下简称《地规》）第5.2.7条关于‘当地基受力层范围内有软弱下卧层时’的地基承载力验算要求，一直以来有以下三个方面的疑问困扰着设计人员，一是‘地基受力层范围’的具体规定不清楚；二是‘软弱下卧层’的具体概念不清晰；三是‘当Es1/Es2<3时，地基压力扩散角’的具体取值不明确。
在长江中下游冲积平原区域的地基土层分布情况大多都是地表有一层较薄的硬壳层，紧接下面就是相对较软的下卧土层，基本都要按照《地规》5.2.7条要求验算软弱下卧层的地基承载力，因此如何合理的理解和执行本条规范，就变得尤为重要。本文通过理论探讨及分析，分别给出了以上三个方面问题的解决思路，供设计人员参考。
2 规范条文的具体分析及应用
2.1地基受力层范围的选取
一直以来，设计人员对‘地基受力层范围’和‘地基变形计算深度’两者的概念模糊不清，不知道在项目设计的具体情况下该怎么选取，本文结合对《地规》上关于两者的具体要求加以分析，总结归纳提出相应的选取看法。
《地规》5.2.7条的‘地基受力层范围’依条文解释可理解为‘地基主要受力层范围’，地基主要受力层的确定应根据建筑物的高度、荷载大小、基础形式以及地基土的具体情况综合分析判定，是以地基某一深度以下土层的压缩变形小到可以忽略不计为原则，在《地规》第3.0.3条注1有较清楚的说明，地基主要受力层是指‘条形基础底面下深度为3b（b为基础底面宽度），独立基础下为1.5b，且厚度均不小于5m的范围。而《地规》5.3.7条条文说明对‘地基变形计算深度’的来由有个比较详细的介绍，从最初采用‘以地基附加应力对自重应力之比为0.2或0.1作为控制计算深度的标准’的应力比法，到如今本次规范修订时采用的修正变形比法，可以发现‘地基主要受力层范围’和‘地基变形计算深度’两者都有以控制变形为原则的共性，通过进一步理解分析，总结归纳如下：（1）虽然两者侧重点不同，一个侧重于承载力要求，而另一个侧重于地基变形要求，但说到底都是以在地基附加应力所引起的某一深度土层的压缩变形小到可以忽略为原则。（2）一般情况下，地基主要受力层范围深度小于等于地基变形计算深度，也就是说地基主要受力层范围深度是主要的、起决定性的地基变形计算深度。（3）在采用獨立基础和条形基础时，应按照《地规》第3.0.3条要求确定地基主要受力层的深度范围。（4）在采用筏基，箱基等基础形式时，可以采用《地规》第5.3.8条的地基变形计算深度近似确定。（5）在采用复合地基或桩基时，则应按照《建筑地基处理技术规范》或《建筑桩基技术规范》的相关条文执行。
2.2‘软弱下卧层’的定义与验算要求
《地规》对‘软弱下卧层’没有作出严格的定义，只是表达一个相对概念，目前对软弱下卧层的解释多指基础持力层以下存在承载力明显低于持力层的土层，至于明显低于如何界定，低多少才能算是软弱下卧层，才需要执行5.2.7条验算下卧层的地基承载力要求，《地规》并没有给出具体的判定标准。而《桩基规范》第5.4.1条对‘软弱下卧层’的具体定义则很明确，为桩端持力层下存在承载力低于桩端持力层承载力1/3的土层，从规范上看只有存在这种土层情况的时候，对于桩距不超过6d的群桩基础的才需要验算下卧层的承载力。那到底能不能按照《桩基规范》对‘软弱下卧层’的定义来执行《地规》的5.2.7条呢？
在《桩基规范》的5.4.1条条文说明中特别指出‘实际工程持力层下存在相对软弱土层是常见现象，只有当强度相差过大时才有必要验算。因为承载力差异过小的话，土体的塑性挤出和失稳也不致出现。’通过这个说明，引导我们从天然基础和桩基础两种不同基础型式的地基土体受力和破坏特征着手，区别分析两本规范提供的不同基础型式的下卧层验算公式，可以发现两者虽然有很多共性，但仍然有大的不同，设计不能混用，恐有安全隐患。因此建议在执行《地规》第5.2.7条时，遇到存在承载力低于持力层的下卧土层时，基础设计则必须同时满足持力层和下卧层的承载力要求。
2.3当Es1/Es2<3时，地基压力扩散角的取值问题
《地规》5.2.7条对软弱下卧层地基承载力的验算公式为：Pz+Pcz≤faz（其中Pz为软弱下卧层顶面处的附加压力，Pcz为软弱下卧层顶面处土的自重压力），也就是验算软弱下卧层顶面处的土的附加应力和土的自重应力的叠加值是否小于下卧层的承载力。土中附加应力是由建筑荷载在地基内引起的应力，通过土粒之间的传递，向水平和深度方向扩散，并逐渐减少，和土的自重应力分布规律不同。《地规》5.2.7条所采用的是应力扩散角的方法考虑土的附加应力的扩散作用，但对扩散角θ的取值规定的还存在一些盲区，这里主要指‘当Es1/Es2<3时’的情况下扩散角θ如何取值，而实际工程中遇到这种情况还比较普遍，这就给设计的具体操作带来了难度。目前有两种观点：①因规范没有明确依据，取扩散角θ=0，也就是不考虑土的扩散，基础设计偏于保守不经济；②适当考虑土的扩散作用，取扩散角θ≠0，但取值多少又没有具体依据造成报审的麻烦。
追本溯源，根据地基土的弹性假定理论，地基土中的附加应力是随着深度逐渐扩散递减的，在任何土层中都应该有一定的扩散作用。通过综合分析规范条文说明中关于天津建研所采用实测压力比值法所得到的各种实验数据和借助已有理论求解得到的地基压力扩散角统计表，可以看出当1
算例：某建筑工程柱下独基的基底尺寸为3.3mx3.3m，柱底轴力标准值F=2000KN，其余条件均如图一所示，验算下卧层是否满足地基承载力要求？
第一种方法：采用《地规》5.2.7条地基压力扩散角方法验算软卧下卧层的承载力，已知Es1/Es2=11/7=1.57<3，先参照天津《岩土工程技术规范》DB29-20的表一，采用内插法计算地基压力扩散角θ=15.2°，然后依次计算：
3 结语
通过以上探讨，初步明确了《地规》5.2.7条中以下三个方面的内容：1，采用不同基础型式时的‘地基受力层范围’的判断标准。2，‘软弱下卧层’的定义及验算要求。3，当Z/b>0.25，Es1/Es2<3时，地基土的附加应力是可以考虑扩散作用的，并借助工程案例计算明确了天津《岩土工程技术规范》DB29-20关于地基压力扩散角的取值表的可操作性，具有一定的参考价值。
参考文献：
（1）GB 50007-2011建筑地基基础设计规范.北京：中国建筑工业出版社，2011
（2）JGJ 94-2008建筑桩基技术规范.北京：中国建筑工业出版社，2008
（3）朱炳寅，娄宇，杨琦.建筑地基基础设计方法及实例分析（第二版）.北京：中国建筑工业出版社，2013
（4）张晓范，吕志忠等.关于地基压力扩散角的取值方法的探讨.沈阳大学学报，2007（4）：103-104.