8．2 天然地基评价
8．2．1 本条明确了天然地基分析评价应包括的基本内容，本次修订取消了场地稳定性、地下室防水和抗浮以及基坑工程评价，场地稳定性在初勘阶段进行明确评价，而地下室抗浮以及基坑工程的评价内容详见本标准第8．6、8．7节。
1 地基稳定性主要是指因地形、地貌或设计方案造成建筑地基侧限削弱或不均衡，而可能导致基础整体失稳；或软弱地基、局部软弱地基如暗浜、暗塘等，超过承载能力极限状态的地基失稳，此时应进行稳定性验算或提请设计进行整体稳定性验算，并提供预防措施建议。
2 地基均匀性评价，是地基按变形控制设计的基础，故应根据本标准8．2．3条的规定，对地基均匀性作出定性和定量的评价。
3 建议高层建筑地基持力层和基础埋深等内容，以及是否存在软弱下卧层等。
4 根据地基条件、地下水条件、高层建筑的设计方案和可能采取的基础类型，采用载荷试验、理论计算、原位测试(静力触探、标准贯入试验、圆锥动力触探、旁压试验)等多种方法，结合地区经验提供各土层的地基承载力特征值。
5 预测建筑地基的变形特征，是因高层建筑地基设计主要是按变形控制的设计原则和现行国家标准《岩土工程勘察规范》GB 50021强制性条文，要求评价变形特征，包括高层、低层建筑地基的总沉降量、差异沉降、倾斜等。通过变形特征的分析、预测，方可验证所提地基基础方案建议是否真正可行、所提各种变形参数是否切合实际。在已知高层建筑荷载及埋深等条件时，应进行变形特征预测，提供计算沉降的有关参数，具体的评价要求见本标准第8．5节。
8．2．2 在工程勘察实践中，只着眼于地基，忽略宏观的场区环境、地基整体稳定性分析评价的情况还不时出现，因此必须引起重视。
我国在20世纪80年代以前的“高层建筑”多数为20层以下的单体建筑，基础埋深往往不超过10m，故地基分析的工况相对简单，我国1990年前后颁布的国家或地方标准基本以该时期的资料为依据。20世纪90年代以来，现代城市建设中的高层建筑除高度显著增大，致使基础影响深度加大外，还常包括多层、低层附属建筑，以及纯地下建筑(如地下车库)，由此造成建筑地基周围的应力边界条件发生变化；其次，基础埋深的显著增加，在某些地区有可能遇到多层地下水等以前未曾遇到的问题。因此，现代高层建筑的岩土工程分析必须有针对性地分析相关各种条件的变化，在工程分析中考虑其影响，才有可能正确地进行工程判断并提供有效的专业建议。应特别注意的一些明显问题在第8．2．3～8．2．6条中加以指明。
8．2．3 虽然地基均匀性判断不是精确的定量分析，而且随着计算机应用和分析软件的普及，差异沉降变形的分析都可方便快捷地进行，但地基均匀性评价仍有其积极的指导作用，尤其是地貌、工程地质单元和地基岩土层结构等条件具有重要的控制性影响，往往会被忽视或轻视。
地基明显不均匀将直接导致建筑的倾斜、影响电梯正常运行，即使采用桩基也发生过明显倾斜问题。
表8．2．3列出的“地基不均匀系数界限值”借鉴了北京地区的一种定性评价地基不均匀性的定量方法，可作为初判地基是否均匀、是否需要进一步做分析沉降变形的依据。该不均匀系数指地基土本身满足规定的勘察精度条件下的土的压缩性不均匀，不包括结构调整、设计计算和施工误差的影响。下面举例进行说明。
案例：地基不均匀系数计算
1 设计资料
基础长度4．00m，宽度4．00m，基础埋深2．50m，水位埋深10．00m，基础底面平均压力125kPa。各钻孔地层参数如表3所示。
表3 各钻孔地层参数
2 过程计算
先以1号孔为例，计算结果如表4所示。
表4 计算结果
8．2．4 因地基破坏模式的问题，目前高层建筑天然地基承载力的确定尚没有固定的模式或方法，因此本标准强调采用多种手段方法进行综合判断。当高层建筑设有多层、低层附属建筑和地下车库时，为减小差异沉降可能采用条形基础或独立基础，此时通过现场试验和对其地基承载力进行验证是很有必要的。
本条强调在当基础埋深较大时，应在大面积开挖卸荷后的基础底面处进行载荷试验的理由详见本标准第3．0．9条第8款的条文说明。
8．2．6 高层建筑周边的低层一多层附属建筑或纯地下车库的基底平均压力可能显著小于基底标高处的土体自重应力，使地基处于超补偿应力状态，从而造成高层建筑地基侧限(应力边界条件)的永久性削弱。因此，在地基承载力分析(深宽修正)、建筑地基整体稳定性分析时应注意考虑其影响。
如果高层建筑周边的低层裙房跨度不大且与高层建筑有刚性连接，则高层建筑的荷载可以传递到裙房部分，使裙房基底压力接近或大于基底高程处的土体自重压力，计算裙房地基承载力时，应考虑其影响。
地基变形控制是绝大多数高层建筑确定地基承载力的首要原则。通过减小基础尺寸来加大附属建筑物基底压力，从而减小附属建筑与高层建筑之间的差异沉降是工程实践中的一种常规办法，但必须仔细核算其地基的极限承载力，确保地基不会发生强度破坏而导致失稳。
8．2．7 本条继续保留了评价计算地基极限承载力的方法，这是因为：
1 它符合国际上通行的极限状态设计原则，例如《欧洲地基基础规范》EUROCODE7就规定了承载力系数与本标准完全相同的极限承载力公式；但换算为设计承载能力时，不是除以总安全系数，而是根据材料特性除以分项安全系数γm，对tanφ，γm＝1．2～1．25，对c′、cu，γm＝1．5～1．8，但计算是采用有效强度c′、φ′；
2 对于高层建筑附属裙房或低层建筑的地下室，当采用条形基础或独立基础时，由于其埋深从室内地面高程算起埋深小，此时应验算其极限承载力能否满足要求；
3 验算地基稳定性和基坑工程抗隆起稳定性，实质上就是验算地基极限承载力能否满足要求；
4 本次修订将安全系数K如何选取放入附录B中。
8．2．8 西方国家采用旁压试验进行基础工程评价有较长的时间，不同国家的专家学者也提出过多种方法。但在天然地基承载力和地基沉降计算方面，外国的评价公式主要基于小尺寸的建筑基础，计算方式也较复杂。本规范参照上海地区经验，选择了对极限压力和临塑压力的统计分析方法，与通过国内地基规范确定的地基承载力、载荷试验或已有经验进行对比，提出利用旁压试验结果分析确定均一岩性地层地基承载力标准值的建议。
旁压试验目前在国内使用得还不广泛，但更多地采用原位测试是勘察行业的一个发展方向。原规程JGJ 72-2004修订时的统计资料源于上海、西安和北京地区12个在地基条件方面具有一定代表性的工程，尽管在统计规律上具有相似的规律性，但尚缺少西南、华南、东北等地区的代表性试验数据。因此，作为全国性的标准，该分析结果的覆盖面还不是十分充分。有鉴于此，同时考虑地区经验亟待进一步积累和行业发展方向，一是提出具体承载力表的时机还不成熟，二是应鼓励岩土工程师的实践总结、发挥创造性，各地一方面应进一步积累旁压试验资料及工程使用中的经验，另一方面在使用旁压试验时应结合其他测试评价方法，综合验证工程判断。
在根据旁压试验成果的分析应用中，临塑压力法和极限压力法是目前国内常用的确定地基承载力的方法，不同地区在应用中不同程度地积累了一定的经验，如北京已纳入到2009版的北京地方标准《北京地区建筑地基基础勘察设计规范》DBJ 11-501(以下简称：“北京规范”)当中，上海已纳入到新修编的上海地方标准《上海市岩土工程勘察规范》DBJ 08-37(以下简称“上海规范”)当中。一些行业标准中也有相应的规定或建议。规范修订时也采用了临塑压力法和极限压力法，按照不同岩性、不同地区进行了综合统计分析和比较，也同已有的承载力标准值进行了对比。
条文中的旁压试验曲线上的初始压力p0，临塑压力pf和极限压力pL其物理意义见图3。
1 原规程JGJ 72-90修订过程中共搜集到上海地区、西安地区、北京地区12项工程的旁压试验资料，全部采用预钻式旁压仪。经筛选分析，纳入计算、统计、比较的旁压数据共278组，涉及的钻孔深度在1m～100m。这些工程的地理位置和测试地层的地貌条件见表5和表6，旁压试验压力随深度变化散点图参见图4～图6。
图3 旁压试验典型应力与应变关系曲线
图4 上海地区(PMT可求出pL)
图5 西安地区(PMT未全部求出pL)
图6 北京地区(PMT可求出pL)
表5 工程名称和地貌、地层条件
表6 各工程旁压试验数量和深度
2 为求得临塑压力计算地基承载力特征值时的修正系数λ和通过旁压极限承载力分析地基承载力特征值时的安全系数K，对三个地区的数据进行统计分析，主要结果如下：
1)上海地区
上海数据分析情况：
①上海规范对旁压试验确定地基承载力已有规定，即对于黏性土、粉土和砂土，λ取值0．9～0．7，K取值2．2～2．7。本次统计结果与上述规定基本吻合。
②图7～图9为针对不同土类，采用旁压临塑压力和旁压极
图7 上海地区黏性土
图8 上海地区粉土
图9 上海地区砂土
限压力计算结果的对比图。根据对比图，黏性土K在2．2～2．7，粉土和砂土的K值在2．4～3．3左右。
③从本次统计结果看，根据旁压测试结果确定的上海地区砂土层的承载力较高，主要是由于本次所统计的测试数据相应的地层深度较大。所有统计样本中，小于30m的仅有2组，其余都超过了30m，其中30m～50m的数据为8组，50m以上的数据有33组。由于深层砂土的旁压试验结果值一般均很高，由此计算得出的承载力值也很高，因此除根据旁压测试外，尚应结合其他方法和地区经验综合确定承载力。
2)西安地区
西安地区资料中的粉土测试数据较少且不够完整，故仅选取黏性土和砂土进行分析。
西安数据分析情况：
①从西安地区3个工程52组试验结果看，采用旁压试验确定地基承载力的规律性较好，黏性土承载力特征值在100kPa～500kPa，与《地基基础设计规范》GBJ 7给出的黏性土承载力基本值的范围值基本一致。因此根据旁压临塑压力(取λ＝1)直接确定承载力特征值是可行的，根据旁压极限压力确定承载力特
图10 西安地区黏性土
图11 西安地区砂上
征值时，K可取值为2．7左右。
②两安地区的砂土样本较少，并且与北京和上海地区相比较，测试深度浅，在4m～5m以内，由此得出的承载力也低得多。
3)北京地区
①黏性土见表7。
表7 北京地区黏性土统计分析表
②粉土见表8。
表8 北京地区粉土统计分析表
③砂土见表9。
表9 北京地区砂土统计分析表
北京数据分析情况：
①所搜集整理北京地区旁压试验资料的成果以极限压力pL和初始压力p0为主，因此本次计算和统计分析主要是对极限压力法的验证和评估。
②通过统计分析，北京地区旁压试验压力和由此确定的承载力特征值都具有明显的差异性。以pL—p0的结果为例：
对于黏性土以pL—p0＝1400kPa为界，小于和大于1400kPa的统计样本的标准差基本相当(表7)；
对于粉土以pL—p0＝1900kPa为界，小于和大于1900kPa的统计样本集合的标准差基本相当(表8)；
同样，对于砂土在pL—p0＝4000kPa处也可分为2个统计集合，且各统计指标相差超过2倍。
由于在同样安全系数K条件下，过大的pL—p0值将使计算得出的承载力过高，且同北京地区已有的承载力评价经验相差过大，因此本次仅统计分析pL—p0小于界限值的样本。
③对于北京地区砂土，将统计结果同本地区所积累的砂土承载力相比较，即使安全系数K为3．6时，根据旁压试验所得到的承载力仍然较高。由于北京地区砂土承载力是在定量控制地基差异沉降的条件下确定的，因此，在根据旁压试验确定承载力并严格控制地基差异沉降时，砂土地基需要较高的安全系数K。
④按上述原则统计得到的K值与本次统计的上海及西安地区的结果基本一致。
3 综合上海、西安、北京三地资料，对不同岩性进行统计对比情况如表10～表12所示。
表10 黏性土综合对比表
表11 粉土综合对比表
表12 砂土综合对比表
由(pL—p0)／(pf—p0)得出K值的统计结果可比性较强，表明各地旁压曲线p0、pf和pL之间的比例关系是基本一致的。
根据计算统计结果、已有的工程经验，建议在根据旁压试验极限压力分析地基承载力特征值时，不同土层岩性的K值范围值参见表13。由于统计工程的基础设计资料不完整，无法正确分析深宽修正后的地基承载力特征值fa，因此上述K值不得低于2，并应根据各地情况、经验和其他评价方法不断总结，综合确定地基承载力。
表13 极限承载力安全系数K取值建议
北京规范对临塑修正系数(相当于λ)规定为0．7～1．0，上海规范对临塑修正系数规定为0．7～0．9。因缺少对比资料，未对λ的取值进行分析，但认为按照不大于1计算是合理和安全的。
采用临塑压力法及极限压力法估算地基承载力特征值的方法可行，计算结果基本合理，说明旁压试验是综合评价地基承载力的一种有效方法之一，但在具体工程应用中，应采用多种不同方法进行对比分析，并积累各地区的地区经验。
除对地基承载力的确定的分析外，原计划研究各地Em的统计规律，并通过计算来验证估算沉降的适用性。但由于所搜集的资料中，具体的建筑荷载、基础尺寸和埋深不甚清楚，更缺少必要的沉降观测数据，同时各地勘察资料中的常规压缩模量的试验方法也不统一，无法进行有效的归类统计分析，故放弃了采用旁压试验结果直接或间接估算天然地基沉降的方法的研究。
本次修订对该条条文中的fak名称作了修改，对条文说明作了补充：
1 在本标准修订送审稿审查会上有的专家提出：按照旁压试验原位测试深度所测得的临塑压力pf或极限压力pL与根据土物理力学性质指标按国内原地基规范查表、载荷试验或地区经验所求得的地基承载力，进行对比统计分析获得的承载力特征值与现行地基规范所定义的fak不能完全等同，前者为横向加荷，后者为竖向加荷。原《上海地基基础设计规范》DGJ 08-11-1999叫“不同埋深处地基土的承载力”，《北京地区建筑地基基础勘察设计规范》DBJ 11-501-2009叫“地基承载力标准值fka”，本标准改称为：“旁压试验原位测试深度处的地基承载力特征值fhak，并要乘以小于1的修正系数，才能等同于fak”。fhak可用作估算浅基础持力层承载力特征值fak的方法之一，按现行国家标准《建筑地基基础设计规范》GB 50007规定，当基础宽度大于3m，或埋置深度大于5m时，由载荷试验或其他原位测试、经验值等方法确定的fak值尚应进行深宽修正，故fhak亦应进行深宽修正。
fhak还可直接作为桩和扩底桩的端阻力特征值Rpk，Rpk＝qpk／2(qpk为极限端阻力标准值)，由于桩、扩底桩等属于深基础，而深基础的承载力，不应按浅基础承载力的理念进行深、宽修正，故fhak可直接作为端阻力特征值，不进行深宽修正。
2 根据卞昭庆“赴美岩土工程考察报告”(1985年9月～10月，原载孙宏伟主编《岩土工程进展与实践案例选编》，中国建筑工业出版社，2016年9月第1版)介绍了美国STS公司咨询报告为芝加哥市900号工程利用旁压试验成果评价持力层承载力的案例，900号工程位于芝加哥市北密芝安大街，为一65层的塔式大楼，周围是5层裙楼，塔楼地下室3层，底板位于地面下10m，塔楼两根最重柱荷载为52MN，其他柱为22．7MN～36．3MN，裙楼柱荷载为6．8MN～13．6MN。
美国STS公司岩土工程咨询报告建议塔楼基础形式为钻孔扩底墩，扩底墩筑在⑤层硬盘上，硬盘层面深度26m～27m，层底深度30m～33m，硬盘为砂质黏土、粉土和粉质黏土互层。硬盘是指坚硬、不透水、塑性高的土，胶结物不易溶解，直接掺水不会成为塑体。硬盘的最大净承载力为1465kPa(即由墩底传到地基的压力，不计土的自重，不做深度修正)。咨询报告还提出一个扩底桩的较浅深度的方案，即置于地面下，18m～22m的④层坚硬的粉质黏土上，④层为粉质黏土，坚硬至很硬，低塑的含水量w＝13％～15％，高塑的w＝35％，①层层底深度为24m～26m。其净承载力为500kPa。对基桩的沉降估算为1．9cm～4．5cm，桩间沉降差为6mm～13mm。
考察报告估计：⑤层和④层的净承载力是根据大量旁压试验成果得到的，例如第⑤层硬盘，旁压试验实测临塑压力pf平均值为1680kPa，极限压力pL平均值为3580kPa，而采用的净承载力为1465kPa，为pf值的87％(即修正系数λ为0．87)，或pL除以2．45的安全系数；而第④层坚硬粉质黏土，旁压临塑压力pf平均值为780kPa，极限压力pL平均值为1470kPa，采用的净承载力为500kPa，为pf值的65％(即修正系数λ为0．65)，或pL除以3。考察报告认为在美国旁压试验确定承载力的方法主要是以pL除以2．5～3，同时不得大于pf值。另在美国不考虑初始压力p0值(在原位测试总表中，不出现p0值)。
从以上对比可以看出，美国利用旁压试验测试数据估算地基承载力的方法和取值，与国内方法是大致相同的，他们用的安全系数略小，但他们不减去初始压力p0值。
8．2．9 当场地、地基整体稳定，高层建筑建于完整、较完整的中等风化一微风化岩体上时，可不进行地基变形验算，但岩溶、断裂发育等地区应仔细论证。
8．2．10 关于按变形模量E0计算地基沉降列入附录C，现对有关问题作如下说明：
1 本次修订取消了粉土，是按照目前的勘察技术水平，认为粉土是可以采取原状土样的。
2 公式(C．0．1)是计算筏形和箱形基础地基最终沉降量的公式，它是由苏联K．E叶戈洛夫提出(见П．Г库兹明《土力学讲义》，高等教育出版社，1959)，该式的沉降应力系数是按刚性基础下，考虑了三个应力分量(σx、σy和σz)而得出，因而土的侧胀受一定条件的限制。高层建筑的箱形或筏形大基础，在与高层建筑共同作用下刚度很大，因而用该式计算沉降是合适的。由于是按刚性基础计算而得，计算所得地基沉降是平均沉降。对于一些不能准确取得压缩模量Es值的岩土，如碎石土、砂土、含碎石、砾石的花岗岩残积土、全风化岩、强风化岩等，均可按本式进行计算。根据大量工程对比，计算结果与实测沉降比较接近，作为对国家标准《建筑地基基础设计规范》GB 50007的补充列入本标准。
3 按公式(C．0．1)计算时，采用基底平均压力p，而不是用附加压力p0，这是考虑高层建筑的筏形、箱形基础埋置深，往往处于补偿或超补偿状态，即p0很小，甚至p0＜0，出现负值，但在平均压力p作用下并非不发生沉降，且往往会超过回弹再压缩量，按p值计算结果与实测沉降接近。
4 关于地基变形模量E0值，各地区对各类土都进行过大量载荷试验，或用标准贯入试验击数N与E0值(广东省标准、深圳市标准《地基基础设计规范》)，或圆锥动力触探击数N63.5与E0建立了经验关系(辽宁省标准《建筑地基基础设计规范》)，且国内许多岩土工程勘察单位均可按设计要求提供E0值。各地区可建立本地区的经验关系式，或建立本地区的沉降经验系数ψs。
5 关于沉降计算深度zn＝(zm＋ξb)β，是根据建研院何颐华先生《大基础地基压缩层深度计算方法的研究》一文而提出，该式的特点是考虑了土性不同对压缩层的影响，其计算的zn值与实测压缩层深度作过对比，并作过修正。按表C．0．2-2确定β值时，若地基土为多层土组成时，首先按zn＝(zm＋ξb)确定其沉降计算深度，再按此深度范围内各土层厚度加权平均值确定β值。
而沉降计算深度zn＝b(2．5—0．41nb)，是国家标准《建筑地基基础设计规范》GB 50007以实测压缩层深度zn与基础宽度b的比值关系分析统计而得，由于均是按实测压缩层深度分析后得到的，应该比较符合实际，故予列入，但经对比，后者较前者为深，在实际工程中需要考虑更为安全，可按后者计算。
6 本次修订在附录C中增加了扩展基础、条形基础用变形模量E0计算最终沉降量的公式(C．0．3-1)、公式(C．0．3-2)，该公式在深圳花岗岩残积土用过近30年，实践证明计算值与实测值非常接近。但将该公式引入本标准时，对第i层的附加压力p0i的计算略作改动，即将p0i为“基底附加压力在i层土的顶面和底面所产生的附加压力之和的一半”改为现通行的“第i层中点处的附加压力”。对于其他岩土，只要是变形模量E0取值合适，应该是适用的。
8．2．11 通过标准固结试验指标、考虑土的应力历史计算土层的固结沉降是饱和土地区和国际上习惯的主要方法之一，为促进取样技术水平和土样质量的提高，满足国外设计企业越来越多地进入中国建设市场的需要，有必要继续采用该评价方法。
由于在瞬时(剪切变形)变形和次固结变形的评价方面，尚无统一的普遍适合各地区的方法，故本标准仅限于以主固结为主的地基条件。
关于正常固结的确定，不同学者的观点和考虑不尽相同(OCR＝1～2)。综合考虑后按OGR略高于理论值(以1．0～1．2)确定，并结合地区经验进行修正和判断，但在工程实践中，首要的影响因素是取样的质量(包括取样、包装、防护和运输条件)。
8．2．12 实际工程中对倾斜的预测与很多因素有关，如地层分布、建筑荷载分布(包括大小和平面分布)及基础结构刚度、施工顺序等。由于近年计算机性能的快速提高和相关商业化软件的增多，可以在勘察阶段的沉降计算分析中考虑地层条件与建筑荷载条件，以较快捷地计算不同地层条件与荷载分布情况下基底不同位置的沉降。按照统计实测资料，结构刚度不同的基础整体挠度约在万分之一至万分之四，对沉降值影响较大，但对建筑整体倾斜的影响与地层及荷载的分布相比较小，故根据角点地基沉降计算建筑物整体倾斜可以作为一种判断的方法。重要的是要采用合理划分的地层及相关参数，在计算中考虑建筑荷载的分布(包括相邻建筑影响)。对建筑物整体倾斜的计算结果，应在与地区实测资料进行对比的基础上进行判断。
