摘要：地基基礎是巖土工程勘察工作中重要部分，是建筑設計與施工的重要地質依據，因此地基的均勻性與穩定性直接影響建筑設計單位與施工單位的方案。本文就地基不均勻與不穩定的情況下，提出了一些寶貴的工作經驗與措施可供同行參考。
　　關鍵詞：地基基礎;地基均勻性;巖土工程勘察;基礎評價
　　前言:地基的均勻性及穩定性評價是巖上工程勘察中非常重要的項內容，且《巖上工程勘察規范》和《建筑地基基礎設讓規范》對地基的均勻性穩定性評價均有明確的規定，但兩規范均沒有具體的評價標準和準則，巖土工程師在對地基的均勻性及穩定性進行評價時也顯得無從下手，不知從何處著手，筆者多年從事巖土工程勘察及其報告編寫工作，試圖從定性及定量角度對地基的均勻性提出一些淺見，供同行參考。
　　1天然地基的均勻評價
　　在建筑物的天熱地基拽基礎設計時，設計人員量關心的是由于地基變形引起的建筑物變形(沉降量沉降、傾斜及局部傾斜)。而當前在進行建筑物的變形設計時采用正常使用最限狀態的原則設計，即建筑物的變形是否超過變形允許范圍值。而造成地基變形最主要的原之一就是地基存在不均勻問題；巖土工程師在對地基的均勻性進行評價時由于“勘察規范”和“地基規范”中沒有明確的評判標準可參考，往往僅一筆帶過或只停留在定性的評價上，缺乏必要的定量分析，給巖土工程設計帶來諸多不便。
　　l.l地基均勻性的評價范圍
　　對天然地基的均勻性評價時應首先確定其評價的平面范圍和深度范圍，天然地基的均勻性評價平面范圍與抗震場地評價范圍既有相似而又有較大的差異，抗震的建筑場地評價多以自然村或某一街區為單位進行考慮，而建筑地基的均勻性評價時多以建筑物水平投影面積范圍為標準，也即通常以建筑物的角點包絡線所占的面積為評價范圍；但地基均勻性的計價深度范圍與抗震覆蓋層厚度評價具有明顯不同的概念，必須有明確的定性概念，假若它的評價范圍與抗震覆蓋層厚度的平價范圍一致，則將造成過大的投資浪費，建筑抗震覆蓋層厚度的確定是以地面至地層界面剪切波速大于500m∕s的巖土層項面距離為準，而地基均勻性評價深度應掌握以下幾條原則：
　　(1)地基主要受力層情況：對于條形基礎為基底下3b(b為基礎底面寬度),對于獨立基礎為基底下l.5b,且評價深度均不小于5m。
　　(2)壓縮層深度范圍：對于天然地基淺基礎.獨立基礎或條形基礎其壓縮層深度按變形比法確定其評價深度：
　　(1)式中符號意義可參考“地基規范”。
　　(3)對大面積基礎其評價深度范圍按下式確定：
　　(2)式中：b——基礎寬度。且對于大面積基礎其評價范圍應不小1倍基礎寬度范圍。
　　(4)對于樁基礎按等效實體深基礎的底面積按應力比確定評價深度zn；即zn處的附加應力與土的自重應力應符合下式要求：（3）（4）式中：a——附加應力系數,查有關規范確定;Po——等效實體基礎底面的平均附加應力。
　　1.2地基均勻性的評價內窖
　　地基的均勻性評價是巖土工程分析與評價的重要內容之一，在審核巖土工程勘察報告時,發現大部份巖土工程師對該部份的評價顯得空洞無物，或者根本就不涉及這方面的內容，使得基礎設計時對地基土的均勻性難以進行考慮，給建筑物的安全帶來隱患根據有關規范和基礎設計經驗，地基的均勻性評價，其實就是地基土的壓縮性不均勻問題，結合場地特征，應首先確定場地所在的工程地質單元，進而根據建筑物的荷載特征估算地址壓縮層深度范圍。
　　(1)工程地質單元的劃分。根據現場調查情況，確定場地址是否跨越不同的地貌單元。再根據鉆孔揭露資料，繪制場地縱橫工程地質剖面圖，分析評價巖土質的成因、沉積年代、力學性質，分析地基巖土縱橫方向上物理力學性質的差異情況，分析建筑物基礎平面是否跨越不同的地貌單元和位于同一工程地質單元。
　　（2地基均勻性評價深度的計算。根據建筑物的荷載特征，結合建筑物擬采用的基礎型式按式(1)一(4)估算地基巖土的壓縮層深度范圍，分析評價壓縮層范圍內的地基巖土的物理力學性質，進而進行地基均勻性的定性及定量評價。
　　(3)不均勻地基的評價。按下列要求對地基的均勻性進行定性及定量評價：
　　①建筑物基礎平面跨越不同的地貌單元，巖土層的工程特性在縱橫方向上其明顯的差異為不均勻地基；
　　②建筑物所在場地構造破碎帶(非全新活動斷裂帶)發育或構造引起的節理/裂隙發育導致巖體極為破碎（非風化破碎巖體)為不均勻地基；
　　③場地內有大面積的軟弱粘性土和填土分布、經人工處理過的地基均為不均勻地基；
　　④根據工程地質剖面圖，相鄰鉆孔的壓縮層范圍內巖土層界面坡度＞l00時為不均勻地基；
　　⑤建筑物平面范圍內各鉆孔壓縮層范圍內壓縮模量厚度加權平均值的量大值(Emax)最小值值（Emin）的比值作為不均勻系數，并結合同一工程地質單元巖土層厚度的統計變異系數進行分析評價，滿足表l條件的可評判為不均勻地基；
　　表l地基不均勻系數界限

　　
　　⑥地基主要受力層范圍內的巖土層在基礎竟度方向上存在厚度明顯不同，層厚統計變異系數大于等于0.5，并且相鄰鉆孔間同一工程地質單元的巖土層厚度差值大于等于0.05b(b為基礎寬度)時,為不均勻地基,即滿足下兩式要求時為不均勻地基；
　　(5)(6)式中：H1，H2——相鄰鉆孔同一工程地質單元巖土層厚度；b——基礎寬度。
　　⑦在同一鉆孔內的地基土壓縮層范圍內任意相鄰兩層巖土層的地基壓縮模量比值滿足下式要求為不均勻地基；
　　Es1／Es2﹥3(7)式中：Es1—上層土壓縮模量，Es2—下層土壓縮模量。
　　⑧對于樁基礎其樁底高差大于等于下式計算結果時應判定為不均勻地基；
　　(8)式中；D——樁徑；a—相鄰樁底中點連線與水平線的夾角。
　　2不均勻地基的穩定性評價
　　對于被判為不均勻地基的場地，應按規范要求進行地基變形的驗算評價，以免地基變形失效給建筑物帶來安全隱患。地基變形包括地基的壓縮變形，通常采用規范建議的等效分層總和法進行，而地基失效驗算即通常所說的地基穩定性驗算；當規范不要求進行地基，變形驗算的建筑在基礎設計時應采取相應的結構加強措施。
　　（1)不均勻地基巖土上層承載力取值。眾所所周知。建筑物設計時，最為常用的是簡化計算方法即通常將上部結構、地基和基礎三個完整的靜力平衡結構體系人為地分為上部結構、地基、基礎部分進行獨立求解，假定上部結構的柱是嵌固在基礎上的，求解出的結構內力柱的軸力、彎矩、剪力、轉角)，這些內力作用在基礎梁或基礎底板上基礎梁或基礎底板同時承受地基反力，地基反力與上部結構荷載（含基礎自重及其懸挑部分以上的土自重）保持靜力平衡，并假定地基反力是按直線分布，即此時假定基礎是絕對剛性，而計算地基變形時又把基礎看作是柔性的即地基反力是均勻分布的在對地基土進行承載力和變形驗算時，所采用的荷載組合也不同，進行承載力驗算時采用的是荷載效應的標準組合，而在進行地基的變形驗算時采用的是荷載效應的準永久組合，表明基礎剛度的不同地基上的發揮度也不同，也即地基土的承載力非定值，其隨基礎的剛度不同而變化。
　　根據上述簡化計算方法，僅僅考慮了總荷載與總反力之間的靜力平衡條件，而忽略了上部結構與基礎以及基礎與地基土之間的變形的連續性質，使得在利用地基土承載力取值時把地基土獨立看待承載力取定值，導致地基土承載力取值偏高或偏低給建筑物留下安全隱患或造成投資浪費，根據多年的設計經驗和地基反力觀測，地基土反力由于基礎剛度的不同，存在不同程度的集中現象，故基礎設計時地基土的承載力可根據基礎剛度和基礎型式的不同作如下調整：
　　①當基礎剛度較大時地基土承載力可采用偏高值；
　　②當基礎剛度較小時地基十的承載力可取偏低值；
　　③對獨立基礎，地基土承載力可取低值；
　　④面對于條形基礎或其它大面積基礎地基土承載力取高值。
　　（2)不均勻地基的穩定性計算。對于被判為不均勻的地基除應按有關規范要求進行建筑物的沉降、差異沉降、傾斜等特征分析（具體分析計算方法可參照“地基規范”）外，更為重要的是應根據建筑物的重要性進行地基穩定性驗算，國內外在這方面的文獻記錄較少，巖土工程師對這一重要內容往往均以對地基穩定性“有利”與“不利”泛泛帶過，空洞無物，設計人員無所適從。筆者依據多年從事巖土工程勘察經驗及收集的一些文獻資料作出簡略介紹。
　　Tezaghi等國外學者根據地基整體破壞原理，運用剛體平衡理論假設塑性區展開深度為l/3或1/4的基礎寬度進行地基承載力分析這對地基整體穩定性分析有極為重要的意義：“地基規范”建議地基穩定性分析呆用圓弧法進行驗算（圖1），即最危險的滑動面上諸力對滑動中心所產生的抗滑力矩MR動力矩MS應符合下式：
　　K=MR／MS≧1.2(9)

　　
　　圖1地基穩定性計算簡圖
　　根據圖1所示，其穩定安全系數可按下式計算：
　　(10)式中：P-PC—基底附加壓力平均值；x附加壓力重心到滑弧圓心的水平距離；Wi—土條重量；Li—土條內滑弧長度；H—水平外力；ci，—土的抗剪強度；R—圓弧半徑。
　　運用該式進行整體穩定性計算時,僅適用于小偏心荷載的建筑物,其關鍵是滑弧深度的確定,滑弧深度確定了其地基土整體破壞范圍也就確定了,根據多項工程地基土圓弧滑動穩定性驗算及塑料區展形范圍,認為基礎外角點底面以下1/4基礎寬度范圍深度內，且該點與地面的連線呈45o－／2夾角的驗算范圍可滿足建筑物安全使用要求；若經上式驗算所得地基穩定性安全系數小于1.2，則應加大基礎埋深，繼續驗算直至滿足要求止或采用增強滑帶土抗剪強度的辦法重新驗算地基穩定性安全系數。
　　3不均勻地基基礎設計時應采取的結構措施
　　由于不均勻地基的地基巖土在縱向和橫向上物理力學性質均有不同程度的差異，地基反力的集中現象比均勻地基更為明顯，基礎設計若不采取某些結構措施易給建筑物埋下安全隱患，對于此類地基基礎設計除應沿基礎縱橫向而設分布鋼筋外，一般情況下還應避免或采取如下措施：
　　(I)對于建造不均地基土上的建筑物基礎應加大基礎剛度；
　　(2)建筑物盡量避免采用不同的基礎型式；
　　(3)同一建筑物基礎不應置于巖土性質絕然不同的地基巖土層上；
　　(4)對與多層和高層鋼筋混凝土結構的房屋單獨柱基應沿基礎縱橫兩個主軸方向設置系梁，特別是各柱基重力荷載代表值差異明顯的柱基或各柱基埋深差較大的基礎；
　　(5)對于樁基應設置樁帽(單樁）或樁承臺（多樁)且沿縱橫主軸方向設置系梁，特別是樁底持力層差異較大的樁基礎；
　　(6)對于設置于不均勻地基巖土上的樁基礎，其樁頂和柱樁底應設置不小于1m的箍筋加密區，若采用預制樁應采用高強預應力管樁；
　　(7)對于不均勻地基上的多層砌體房屋和底部框架、內框架房屋和單層或多層砌體房屋和底部框架、內框架房屋和單層或多廠房宜設置基礎圈梁；
　　(8)對于單層或多層廠房也可采取減小柱距、增加內支撐或斜撐。
　　4結語
　　以上是筆者多年從事巖土工程勘察及其報告的編寫工作和基礎設汁時的經驗體會，其中不免存在許多紕漏甚或是謬論，在我國大力推行巖土工程體制的今天，若對廣大讀者有一定的裨益，若能得到廣大同行的不吝賜教，為我們國家巖土體制的構建共同努力，我將感到欣慰。
　　參考文獻
　　[1]巖土工程勘察規范(GB50021—2001)[S].
　　[2]建筑地基基礎設計規范(GB50007—2002)[S].
　　[3]建筑抗震設計規范(GB50011—2001)[S].
　　[4]高層建筑巖土工程勘察規范(JGJ72—2004)[S].         職稱論文