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PAGE PAGE 1 关于地基与基础施工设计 验算的探讨 云南省公路工程监理咨询公司 李 诚 公路地基与基础的设计，应保证具有足够的强度、稳定性及耐久性。我国疆域辽阔，地区间气候、土壤差异很大，尤其西南山区地质年代新，地形起伏大。更由于气候条件、堆积条件以及母岩的差异，使各地土质、地质情况即使在范围很小的区域内都会有很大的变化。目前，在我省公路建设中，因设计资料中对这些不同的土质、地质的工地实际情况，很难做到逐一进行地基探测试验及进行基础设计验算，所以往往仅是针对某一构筑物或某一段构筑物，提出一个统一的地基承载力要求。这样，势必在具体施工中出现基坑开挖后，经取样试验，实测地基承载力小于或远大于图纸承载力要求时，该如何进行处理的问题。特别是一些承载能力稍差的情况，往往凭经验进行处理，虽然事后结构物本身能安全使用，但却缺少必要的科学数据，不能具有严谨的说服力。当然这类问题也可根据荷载要求、构造物结构类型、地基承载力情况等，重新验算其强度、稳定性及耐久性。对于那些持力层较厚，基质较软弱、地质条件较差的地基，重新进行设计验算，这是有必要的，也是必须的。但对于那些地基承载力与设计要求承载力相差不多的地基，重新进行设计验算、往往需花费很大的精力和时间去进行计算，这项工作往往又与设计单位的一部分工作重复（未能做到在原设计的基础上进行局部验算工作。） 在我们具体的施工中，如何合理、经济、科学地确定这一处理方案（实际承载力小于设计承载力的基础处治方案变更），是现场施工、监理等工程技术人员亟待解决的问题。为简化计算方面的工作量，缩短非施工原因的时间影响，杜绝凭经验、主观等处治办法，科学、合理、经济的确定处治方案，在确保结构工程质量和安全的前提下，使投资最小。在施工现场，工程技术人员可在原设计的基础上，根据实测地基承载力值、设计承载力要求值、构造物几何尺寸等要求，进行局部的施工设计验算，以确定最终处治方案，从而可简化工作量。 验算程序如下： 一、基本公式（承载力计算）： σmax=N/A+∑M/W ………（1） σmin= N/A-∑M/W ………（2） 式中：（图如右示） σmax—基底为矩形面的最大压应力值。 σmin—基底为矩形面的最小压应力值。 N— 作用于基底的合力的竖向分力。 A— 构造物基础底面积（A=a×b）。 ∑M—作用于礅台的水平力和竖向力对基底重心轴的弯矩。 W—基础底面的截面抵抗矩。 [σ]—地基土的容许应力值。 b— 沿偏心方向基础底面的边长。 a— 垂直于b边基础底面的边长（一般取单位长度为1m计算）。 M—偏心系数 e—偏心距（e=b×M） 因作于基底合力的水平分力，到基底重心轴的距为零，故 ∑M实为合力的竖向力分力对基底重心轴的弯矩。另取a=1m。由此，上式可变为： σmax = N/（a×b）＋N×e/（a×b2/6） = N/b＋N×e/（b2/6） = N（1/b+6×e/b2） = N（b＋6×e）/ b2 …………（3） σmin = N/（a×b）－N×e/（a×b2/6） = N（b－6×e）/ b2 …………（4） 二、根据基本公式计算N值 可根据设计图纸要求地基承载力值及基础底面几何尺寸，反算此时合力的竖向分力。 pmax= N（b＋6×e）/b2 取pmax=p（设计图纸要求地基承载力），则： N= p×b2/（b＋6×e） …………（5） 式中N值即为根据设计要求而计算得的合力的竖向分力值。 三、确定基础加宽值 工地实际地基承载力达不到设计要求时，可根据《公路桥涵地基与基础设计规范（JTJ024-85）第5.0.1条：在软土地基（如淤泥土，软粘土或其它承载力低的地基等）上修建桥墩涵基础时应按因地制宜，就地取材，技术上可能，经济上合理的原则，采用砂砾垫层、砂（石）料、石灰桩、振冲碎石桩、锤击夯实、动力固结（即强夯）和各种浆液灌注法等加固地基；对于饱和软粘土也可采用预压砂井固结法，但必须结合具体情况进行比较。对软弱地基的处理方法，凡涉及到基础扩大的问题，均可按下式，根据假设加宽值试算其余指标值。 取M为：1/6，1/8，1/10。Q为前加宽值（外侧），H为后加宽值（内侧），则加宽后偏心矩值为： e′=b×M-（Q-H）/2 ………（6） 注：M一般取1/6，此时内侧最小压应力σmin =0；外侧即为最大的压应力 σmax =N（b+6×b×M）/b2=N（b＋b）/b2=2N/b 四、计算加宽基础后基底应力值 根据加宽后的Q、H、e′、及N值，计算基础底面应力值： σ