5.2 地基承载力计算

5.2.1 地基基础加固或增加荷载后，基础底面的压力，可按下列公式确定：
    1 当轴心荷载作用时：

      （5.2.1-1）

式中：p_k——相应于作用的标准组合时，地基基础加固或增加荷载后，基础底面的平均压力值（kPa）；
     F_k——相应于作用的标准组合时，地基基础加固或增加荷载后，上部结构传至基础顶面的竖向力值（kN）；
     G_k——基础自重和基础上的土重（kN）；
     A——基础底面积（m²）。
    2 当偏心荷载作用时：

      （5.2.1-2）

      （5.2.1-3）

式中：p_kmax——相应于作用的标准组合时，地基基础加固或增加荷载后，基础底面边缘最大压力值（kPa）；
     M_k——相应于作用的标准组合时，地基基础加固或增加荷载后，作用于基础底面的力矩值（kN·m）；
     p_kmin——相应于作用的标准组合时，地基基础加固或增加荷载后，基础底面边缘最小压力值（kPa）；
     W——基础底面的抵抗矩（m³）。
5.2.2 既有建筑地基基础加固或增加荷载时，地基承载力计算应符合下列规定：
    1 当轴心荷载作用时：

p_k≤f_a      （5.2.2-1）

式中：f_a——修正后的既有建筑地基承载力特征值（kPa）。
    2 当偏心荷载作用时，除应符合式（5.2.2-1）要求外，尚应符合下式规定：

p_kmax≤1.2f_a      （5.2.2-2）

5.2.3 既有建筑地基承载力特征值的确定，应符合下列规定：
    1 当不改变基础埋深及尺寸，直接增加荷载时，可按本规范附录B的方法确定。
    2 当不具备持载试验条件时，可按本规范附录A的方法，并结合土工试验、其他原位试验结果以及地区经验等综合确定。
    3 既有建筑外接结构地基承载力特征值，应按外接结构的地基变形允许值确定。
    4 对于需要加固的地基，应采用地基处理后检验确定的地基承载力特征值。
    5 对扩大基础的地基承载力特征值，宜采用原天然地基承载力特征值。
5.2.4 地基基础加固或增加荷载后，既有建筑桩基础群桩中单桩桩顶竖向力和水平力，应按下列公式计算：
    1 轴心竖向力作用下：

      （5.2.4-1）

    2 偏心竖向力作用下：

      （5.2.4-2）

    3 水平力作用下：

      （5.2.4-3）

式中：Q_k——地基基础加固或增加荷载后，轴心竖向力作用下任一单桩的竖向力（kN）；
     F_k——相应于作用的标准组合时，地基基础加固或增加荷载后，作用于桩基承台顶面的竖向力（kN）；
     G_k——地基基础加固或增加荷载后，桩基承台自重及承台上土自重（kN）；
     n——桩基中的桩数；
     Q_ik——地基基础加固或增加荷载后，偏心竖向力作用下第i根桩的竖向力（kN）；
     M_xk、M_yk——相应于作用的标准组合时，作用于承台底面通过桩群形心的χ、y轴的力矩（kN·m）；
     χ_i、y_i——桩i至桩群形心的y、χ轴线的距离（m）；
     H_k——相应于作用的标准组合时，地基基础加固或增加荷载后，作用于承台底面的水平力（kN）；
     H_ik——地基基础加固或增加荷载后，作用于任一单桩的水平力（kN）。
5.2.5 既有建筑单桩承载力计算，应符合下列规定：
    1 轴心竖向力作用下：

Q_k≤R_a      （5.2.5-1）

式中：R_a——既有建筑单桩竖向承载力特征值（kN）。
    2 偏心竖向力作用下，除满足公式（5.2.5-1）外，尚应满足下式要求：

Q_ikmax≤1.2R_a       （5.2.5-2）

式中：Q_ikmax——基础中受力最大的单桩荷载值（kN）。
    3 水平荷载作用下：

H_ik≤R_Ha      （5.2.5-3）

式中：R_Ha——既有建筑单桩水平承载力特征值（kN）。
5.2.6 既有建筑单桩承载力特征值的确定，应符合下列规定：
    1 既有建筑下原有的桩，以及新增加的桩的单桩竖向承载力特征值，应通过单桩竖向静载荷试验确定；既有建筑原有桩的单桩静载荷试验，可按本规范附录C进行；在同一条件下的试桩数量，不宜少于增加总桩数的1％，且不应少于3根；新增加桩的单桩竖向承载力特征值，应按现行国家标准《建筑地基基础设计规范》GB 50007的方法确定。
    2 原有桩的单桩竖向承载力特征值，有地区经验时，可按地区经验确定。
    3 新增加的桩初步设计时，单桩竖向承载力特征值可按下式估算：

R_a＝q_paA_p＋u_pΣq_sial_i      （5.2.6-1）

式中：R_a——单桩竖向承载力特征值（kN）；
     q_pa，q_sia——桩端端阻力、桩侧阻力特征值（kPa），按地区经验确定；
     A_p——桩底端横截面面积（m²）；
     u_p——桩身周边长度（m）；
     l_i——第i层岩土的厚度（m）。
    4 桩端嵌入完整或较完整的硬质岩中，可按下式估算单桩竖向承载力特征值：

R_a＝q_paA_p      （5.2.6-2）

式中：q_pa——桩端岩石承载力特征值（kN）。
5.2.7 在既有建筑原基础内增加桩时，宜按新增加的全部荷载，由新增加的桩承担进行承载力计算。
5.2.8 对既有建筑的独立基础、条形基础进行扩大基础，并增加桩时，可按既有建筑原地基增加的承载力承担部分新增荷载、其余新增加的荷载由桩承担进行承载力计算，此时地基土承担部分新增荷载的基础面积应按原基础面积计算。
5.2.9 既有建筑桩基础扩大基础并增加桩时，可按新增加的荷载由原基础桩和新增加桩共同承担，进行承载力计算。
5.2.10 当地基持力层范围内存在软弱下卧层时，应进行软弱下卧层地基承载力验算，验算方法应符合现行国家标准《建筑地基基础设计规范》GB 50007的有关规定。
5.2.11 对邻近新建建筑、深基坑开挖、新建地下工程改变原建筑地基基础设计条件时，原建筑地基应根据改变后的条件，按现行国家标准《建筑地基基础设计规范》GB 50007的规定进行承载力验算。
 

条文说明

5.2.3 既有建筑地基承载力特征值的确定，应根据既有建筑地基基础的工作性状确定。既有建筑地基土的压密在荷载作用下已完成或基本完成，再加荷时地基土的“压密效应”，使其增加荷载的一部分由原地基土承担。
    1 本规范附录B是采用与原基础、地基条件基本相同条件下，通过持载试验确定承载力，用于不改变原基础尺寸、埋深条件直接增加荷载的设计条件。中国建筑科学研究院地基所的试验结果表明（图2），原地基土在压力下固结压密后再加荷，荷载变形曲线明显变缓，表明其承载力提高。图3的结果表明，持载7d后（粉质黏土），变形趋于稳定。

图2 直接加载模型（a）、持载后扩大基础加载模型（b）和持载后继续加载模型（c）p-s曲线对比

图3 基础板（b）和（c）在持载时位移随时间发展情况

    2 采用本规范附录B进行试验有困难时，可按本规范附录A的方法结合土工试验、其他原位试验结果结合地区经验综合确定。
    3 外接结构的地基变形允许值一般较严格，应根据场地特性和加固施工的措施，按变形允许值确定地基承载力特征值。
    4 加固后的地基应采用在地基处理后通过检验确定的地基承载力特征值。
    5 扩大基础加固或改变基础形式，再加荷时原基础仍能承担部分荷载，可采用本规范附录B的方法确定其增加值，其余增加荷载由扩大基础承担而采用原地基承载力特征值设计，相对简单。
    模型试验的结果见图4。

图4 模型（b）基底下的地基反力

    当附加荷载小于先前作用荷载的42.8％时，上部荷载基本上由旧基础承担。但当附加荷载增加到先前作用荷载的100％时，新旧基础开始共同承担上部荷载。此时基底反力基本上呈现平均分布状态。
    但扩大基础再加荷的荷载变形曲线变形比未扩大基础时的变形大，为简化设计，本次修订建议采用扩大基础加固或改变基础形式加固时，仍采用天然地基承载力特征值设计。
5.2.6 本条为既有建筑单桩承载力特征值的确定原则。
    既有建筑下原有的桩以及新增加的桩单桩竖向承载力特征值应通过单桩竖向静载荷试验确定。既有建筑原有的桩单桩的静载荷试验，有条件时应在既有建筑下进行，无条件时可按本规范附录C的方法进行；既有建筑下原有的桩的单桩竖向承载力特征值，有地区经验时也可按地区经验确定。
5.2.7 天然地基在使用荷载下持载，土层固结完成后在原基础内增加桩的试验结果，新增荷载在再加荷的初始阶段，大部分荷载由新增加的桩承担。
    模型试验独立基础持载结束后在基础内植入树根桩形成桩基础再加载，在荷载达到320kN前，承台下地基土反力增加很小（表1），这说明上部结构传来的荷载几乎都由树根桩承担。随着上部结构的荷载增大，承台下地基土反力有了一定的增长，在加荷的中后期，承台下地基土分担的上部结构荷载达到30％左右。

表1 桩土分担荷载

注：①和②是指对200kN增加值。

5.2.8 既有建筑原地基增加的承载力可按本规范第5.2.3条的原则确定，地基土承担部分新增荷载的基础面积应按原基础面积计算。
    模型试验独立基础持载结束后扩大基础底面积并植入树根桩，基础上部结构传来的荷载由原独立基础下的地基土、扩大基础底面积下的地基土、桩共同承担（表2）。

表2 桩土分担荷载

5.2.9 本条原则的试验资料如下：
    模型试验原桩基础持载结束后扩大基础底面积并植入树根桩，桩土分担荷载见表3。可知在增加荷载量为原荷载量时，新增加桩与原桩基础桩分担的荷载虽先后不同，但几乎共同分担。

表3 桩土分担荷载

5.2.11 邻近新建建筑、深基坑开挖、新建地下工程改变既有建筑地基设计条件的复核，应包括基础侧限条件、深宽修正条件、地下水条件等。