浅析基础的分类和地基处理的方法

摘 要:基础是建筑物和地基之间的连接体,基础把建筑物竖向体系传来的荷载传给地基。在研究地基勘察资料的基础上,结合上部结构的类型,荷载的性质及其大小和分布,建筑布置和使用要求以及拟建建筑对原有建筑设施或环境的影响;并充分了解当地的建筑经验等其他有关情况,综合考虑选择基础类型和平面布置方案。

关键词:基础设计;基础类型;地基处理;复合地基

中图分类号:TU47-62文献标识码:A文章编号:1000-8136(2010)08-0167-02

为了保证建筑物的安全与正常使用,根据建筑物的安全等级和长期荷载作用下地基变形对上部结构的影响程度,地基基础设计应满足3项基本原则:①在防止地基土体剪切破坏和丧失稳定性方面,应具有足够的安全度;②应进行必要的地基变形计算,控制地基的变形特征值,使之不超过建筑物的地基变形特征允许值,以免引起基础和上部结构的损坏,或影响建筑物的使用功能和外观;③基础的材料类型以及构造和尺寸,除应能适应上部结构、符合使用要求和变形要求外,还应满足对基础结构的强度、刚度和耐久性的要求。

1 基础是建筑物和地基之间的连接体

基础按构造可分为独立基础、条形基础和筏形基础以及箱形基础;基础按刚度可分为刚性基础和柔性基础;基础按埋深的深浅可分为深基础和浅基础。基础把建筑物竖向体系传来的荷载传给地基。直接支撑基础的土层称为持力层,其下的各土层称为下卧层。为了保证建筑物的安全,必须根据荷载的大小和性质给基础选择可靠的持力层。结构物荷载大小和性质不同,对地基土的要求也不同,因而会影响基础埋置深度的选择。在保证建筑物基础安全稳定、耐久使用的前提下,应尽量浅埋,以便节省投资,方便施工。刚性基础是指用抗压性能较好,而抗拉、抗剪性能较差的材料建造的基础为刚性基础。刚性基础多用于墙下条形基础和荷载不大的柱下独立基础。《建筑地基规范》规定:刚性基础可用于6层和6层以下的民用建筑和墙承重的厂房。柔性基础的抗弯和抗剪性能好,可在竖向荷载较大、地基承载力不高以及承受水平力和力矩荷载等情况下使用。独立基础是柱基础中最常用和最经济的形式,它所用材料依据的材料和荷载大小而定。通常柱基、烟囱、水塔、高炉、机器设备基础多采用独立基础。框架结构、无地下室、地基较好、荷载较小可采用单独柱基。条形基础是指基础长度远远大于其宽度的一种基础形式。按上部结构型式,可分为墙下条形基础和柱下条形基础。墙下条形基础有刚性条形基础和钢筋混凝土条形基础两种。在框架结构中,当地基软弱而荷载较大时,若采用柱下独立基础,可能因基础底面积很大而使基础边缘互相接近甚至重叠;为增加基础的整体性并方便施工,可将同一排的柱基础连通成为柱下钢筋混凝土条形基础。当荷载很大,采用柱下钢筋混凝土条形基础不能满足地基基础设计要求时,可采用交叉条形基础。这种基础在纵横两向均具有一定的刚度,当地基软弱且在两个方向的荷载和土质不均匀时,交叉条形基础具有良好的调整不均匀沉降的能力。如无地下室、地基较差、荷载较大,为增强整体性,减少不均匀沉降,即采用十字交叉梁条形基础。当荷载很大且地基软弱,采用交梁条形基础也不能满足要求时,可采用阀板基础。阀板基础不仅可用于框架、框剪、剪力墙结构,也可用于砌体结构。中国南方某些城市在多层砌体住宅基础中大量采用,并直接坐在地表土上,称无埋深筏基。

高层建筑由于建筑功能与结构受力等要求,可以采用箱形基础。这种基础是由钢筋混凝土底板、顶板和足够数量的纵横交错的内外墙组成的空间结构,犹如一块巨大的空心厚板,使箱形基础具有比阀板基础大的多的空间刚度。此外,其抗震性能好,且基础的中空部分可作为地下室使用。但是,这种基础造价高,施工技术复杂,造型时犹需慎重。

2 各类建筑物和构筑物对地基的要求

(1)稳定问题,地基的稳定性,或地基承载力大小,主要与地基土体的抗剪强度有关,也与基础型式、大小和埋深等影响因素有关。

(2)变形问题,地基变形主要与荷载大小和地基土体的变形特性有关,也与基础型式和基础尺寸大小等影响因素有关。

(3)渗透问题,地基渗透问题主要与地基中水力比将大小和土体的渗透性高低有关,如当天然地基不满足建(构)筑物在上述3个方面的要求时,需要对天然地基进行地基处理。在土木工程建设中常常将下述地基土称为软弱土和不良土,主要包括:软黏土、人工填土、部分砂土、和粉土、湿陷性土、有机质土等。下面根据地基处理的加固原理,将地基处理方法分为6类,再加上已有建筑物地基加固、纠倾和迁移,共8类:①置换。置换是指用物理力学性质较好的岩土材料置换天然地基中部分或全部软弱土体,以形成双层地基或复合地基,以达到提高地基承载力、减小沉降的目的。②排水固结。排水固结是指土体在一定荷载作用下排水固结,孔隙比减小,抗剪强度提高,以达到提高地基承载力,减少工后沉降的目的。③灌入固化物。灌入固化物是指向土体中灌入或拌入水泥、或石灰、或其他化学固化浆材,在地基中形成增强体,以达到地基处理的目的。④振密、挤密。振密、挤密是指采用振动或挤密的方法使地基土体密实以达到提高地基承载力和减少沉降的目的。⑤加筋。加筋是在地基中设置强度高、模量大的筋材,如:土工格栅、土工织物等,以达到提高地基承载力、减少沉降的目的。⑥冷热处理。冷热处理是通过冻结地基土体,或加热地基土体以改变土体物理力学性质达到地基处理的目的。⑦托换。托换是指对已有建筑地基和基础进行处理和加固。⑧纠倾和迁移。纠倾是指对由于沉降不均匀造成倾斜的建筑物进行矫正,迁移是将已有建筑物从原来的位置移到新的位置。

经处理后的地基,当按地基承载力确定基础底面积及埋深而需要对地基承载力特征值进行修正时,基础宽度的地基承载力修正系数取零,基础埋深的地基承载力修正系数取1.0;在受力范围内仍存在软弱下卧层时,应验算软弱下卧层的地基承载力。对受较大水平荷载或建造在斜坡上的建筑物或构筑物、以及钢油罐、堆料场等,地基处理后应进行地基稳定性计算。地基处理后,建筑物的地基变形应满足现行有关规范的要求,并在施工期间进行沉降观测,必要时尚应在使用期间继续观测,用以评价地基加固效果和作为使用维护依据。随着地基处理技术的发展,复合地基技术在中国各地得到广泛应用,发展的也很快。复合地基设计应满足建筑物承载力和变形要求。复合地基承载力特征值应通过现场复合地基载荷试验确定,或采用增强体的载荷试验结果和其周边土的承载力特征值结合经验确定。

3 后浇带的设计

作为一名设计人员必须认真对待,由于超长给结构带来的不利影响,增大结构伸缩缝间距或者是不设置伸缩缝时,必须采取切实可行的措施,防止结构开裂。中国常用的做法是设置施工后浇带。施工后浇带的位置,应根据基础和上部结构的具体情况确定,不能想当然,搞一刀切。后浇带应设置在结构受力较小处,一般在梁、板跨度内的1/3处,结构弯矩和剪力均较小,且宜自上而下对齐,竖向上不宜错开,后浇带间距一般为30 m~50 m。后浇带自基础开始在各层相同位置直到裙房屋顶板全部设后浇带,包括内外墙体。后浇带内的混凝土等级采用比原构件提高一级的微膨胀混凝土。如沉降观测记录在高层封顶时,沉降曲线平缓可在高层封顶一个月后封闭后浇带。沉降曲线不缓和则宜延长封闭后浇带时间。在高层建筑与裙房之间设置后浇带时,后浇带宜处于裙房一侧,且在结构设计上,应注意加强高层建筑与裙房相连部位的构造,提高纵向钢筋配筋率,用以抵抗后浇带封闭后由剩余差异沉降差所引起的结构内力。当地基一般,通过计算或采取措施(如高层设混凝土桩等)控制高层和裙房间的沉降差,则高层和裙房基础也可不设缝,建在同一笺基上,施工时可设后浇带以调整高层与裙房的初期沉降差。

参考文献:

[1]《建筑地基基础设计规范》GBJ-7-89

[2]《建筑地基基础勘察设计规范》DBJ13-17-91

[3]《软土地基与地下工程》孙更生、郑大同

[4]《建筑桩基技术规范》 JGJ94-94

[5]《建筑地基处理技术规范》 GBJ79-91

[6]《基础工程设计原理》袁聚云

[7]《土力学及基础工程》武汉工业大学出版 赵明华

作者简介:曹淑娟,女,1980年出生,2004年7月毕业于太原理工大学工民建专业。

Basic Classification and Ground Treatment Method

Cao Shujuan

Abstract: The foundation is the connection body between building and ground , it spreads the load that the verticality system of the building comes to the ground. Studying the ground is reconnoitred on the foundation of the materials, combine the type of the top structure , the nature and size loaded and distributing, the building is fixed up and plan to build the impact on facility or environment of original building of the building with the instructions for use; And fully understand local building experience ,etc. Other relevant situations, consider choosing basic type and level to assign the scheme synthetically.

Key words: the foundation is designed; basic type; the ground is dealt with; compound in the ground

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