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建筑物地基基础设计与处理方法综述

发布日期:2019/04/23 14:45:24文章编辑:彬豫强夯地基
合理进行基础设计,并根据现场具体情况采取合理的处理方案,对于降低工程造价,减少投资,提高经济效益,具有重要的现实意义。本文作者结合多年来的工作经验,对建筑物地基基础设计与处理方法进行了研究,具有重要的参考意义。
一、概述 
近年来,我国基本建设规模不断扩大,速度前所未有。在建筑、水利、国防、交通和铁道等土木工程建设中,愈来愈多地遇到大量而复杂的不良地基及地基处理问题,地基处理日益得到人们重视。 软弱地基抗剪强度低、承载力差、压缩性高,特别是建在天然的淤泥与淤泥质土上的建筑物其地基基础设计,应充分考虑变形特征:过大的均匀沉降会严重影响建筑物的使用和外观;而不均匀沉降必将使建筑物发生裂缝、扭曲或倾斜,影响其使用和安全,严重时甚至倒塌破坏。软弱土地基设计与处理方案是否恰当,关系到整个工程质量、进度和投资。合理地选择软土地基设计与处理方法,具有十分重要的意义。 
二、浅基础设计应注意的问题 
1、基础材料和类型的选择。 
浅基础多用于单层和多层砌体结构房屋,浅基础按材料不同分为砖基础、灰土基础、毛石基础、混凝土基础、钢筋混凝土基础等。按构造类型分为:单独基础、条形基础、筏板基础、箱型基础等。进行地基基础设计,首先应对场地情况进行现场勘察,获取工程地质和水文地质资料,因地制宜,再结合建筑上部结构形式及荷载传递情况,合理选择地基基础形式。一般情况下遵循:墙下刚性条形基础-墙下钢筋混凝土条形基础-墙下钢筋混凝土筏板基础-箱形基础的顺序来选择基础形式。当地基浅层土质均匀且承载力高,建筑物荷载不大,宜选用砖基础、毛石基础、混凝土基础等刚性无筋扩展基础;当地基浅层土质均匀性较差、承载力较低,基础需浅埋有软弱下卧层时,宜采用墙下钢筋混凝土条形基础;当地基浅层土质均匀性差且承载力低,建筑物荷载大,采用条基面积超过建筑物基底面积的一半时,宜采用筏板或箱形基础。 
2、基础埋置深度的选择。 
基础埋深一般是指室外设计地面至基础底面的距离。基础埋深对工程造价、施工技术、施工工期及保证建筑物的安全都有密切关系。确定建筑物的基础埋深,应考虑以下因素:(1)建筑场地地质条件及地下水的影响。在满足地基稳定和变形、构造要求的前提下,基础应尽量浅埋,但不宜小于0.5m,北方地区且应在当地冰冻线以下;基础顶面应低于设计地面100mm以上,以避免基础外露。当上层地基的承载力大于下层土时,宜取上层土作为地基的持力层,这样基础的埋深及底面积都可减小。当上层软弱土较薄而下层为较好土层时,可将基础埋置在下面较好土层上,当上层软弱土较厚时,可考虑进行地基处理、采用深基础、桩基等。基础宜埋置在地下水位以上,当必须埋置在地下水位以下时,应考虑到地下水有否侵蚀性的影响,采取哪种方式降、排水,基坑支护方式以及施工时保障地基土不受扰动的措施等。(2)建筑物的自身条件。对于相同土质的土层,如果建筑物本身荷载较小,基础埋深可能较浅,建筑物荷载较大,基础埋深可能要加大;对于承受较大水平荷载的基础,为保证结构的稳定,也常将埋深加大;对于受拔力的基础,更需要足够的埋深,以保证必要的抗拔阻力。(3)相邻建筑物基础埋深的影响。当新建建筑紧邻既有建筑建造时,新建建筑的基础埋深不宜大于既有建筑基础,否则,两基础间应保持一定净距,其数值应根据原有建筑荷载大小、基础形式和土质情况确定并应考虑新加荷载对原有建筑的影响,根据以上情况,两基础之间净距一般为两相邻基础基底高差的1-2倍。(4)地基土冻胀和融陷的影响。按照土的冻胀性来确定基础埋深时,一般根据土的种类、含水量和地下水位的高低,进行全面的分析。季节性冻土在我国分布很广,有的厚度达3m,如果冻胀产生的上抬力大于作用在基底的竖向力,会引起建筑物的破坏。当土解冻软化时,含水量增加,产生附加沉降,即为融陷。对于我国南方部分地区,不存在土质冻胀,可不考虑冻胀影响,对北方冻土地区,建筑基础底面之下允许有一定厚度的冻土层,基础最小埋深可按下式确定:dmin=zd-hmax,式中zd为设计冻深,hmax为基础底面允许残留冻土层最大厚度。 
3、基础宽度与基础类型的选择。 
由于刚性条形基础稳定性好,施工简便、经济,所以砌体结构应优先采用刚性条形基础,不过刚性基础抗压性能好而抗拉、抗剪性能较差,为了保证基础不因受到过大的拉应力或剪应力而破坏,要求基础要符合一定的刚性角要求,即基础宽度越大时基础深度也相应越大。当墙体荷载较大、地基土承载力较低时,通过计算要求有较大的基础宽度,为满足基础刚性角要求,增加了基础材料的用量,更增加了土方的开挖量和施工难度,既不合理也不经济。根据工程经验,当基础宽度大于2.5m时,仍采用刚性条基是不合理的,这时应采用钢筋混凝土扩展基础即柔性基础。 
三、特殊情况下地基或基础的处理方法 
1、同一建筑物建造在不同场地土上时的处理措施。 
在实际工程中,经常遇到场地土软硬相差悬殊的情况,尤其抗震设防地区,建造在不同场地土上的同一建筑物不能简单地采用不同的基础形式来处理。一般应作如下处理:(1)若一栋建筑物占据不同类型的场地土范围均较大,可根据场地土性质不同用防震缝把房屋分成不同的结构单元,使一种性质的场地土对应一种基础形式,同一结构单元的基础形式相同。(2)土质均匀场地上的局部软土坑,若范围较小,可挖除软土至天然土层,然后回填与场地土性质相近的材料,如采用砂土分层振捣密实或灰土分层夯实等。若局部软土范围偏大或偏厚,可根据具体情况处理,如回填一定厚度的砂石或灰土、基础底部放宽、基础局部加深、提高上部结构刚度、设置基础跨越梁等做法。(3)土质均匀场地上的局部较硬区域,若范围较小,可采用“褥垫”的方法,即除去300-500mm厚的局部较硬区,采用炉渣、砂或黏性土分层夯实,使得整个场地土性质相近。 
2、建筑物基础下穿越管道的处理。 
如果遇到地下管线穿越基础,应尽量把管线迁移改线(如某些油气、化工管线必须迁走),否则应采取措施,避免管线受挤压而造成破损或渗漏,一般应在基础被管道穿过处留设孔洞,上部留有足够的空隙,使管道不因基础沉降而被挤压变形或损坏。有时也可视情况在管道周围包裹混凝土,或用材质强度高的管道替换低强度管道等方法来处理。 
3、基坑内降水管井的处理。 
曾遇到整栋建筑坐落在一处低洼泥塘中,在清除淤泥后进行了管井降水处理,均布了8口内径Φ330mm,深13m的管井,降水完成进行基槽开挖后首先对管井进行了处理:井内沉中砂,用振动棒振捣密实,在距井口500mm深处浇灌C20细石混凝土至井口,必要时井口及四周100mm范围内进行渗透结晶防水处理,然后做防水保护层与基础垫层打在一起。 
4、新建建筑与既有建筑贴临时的基础处理。 
在旧建筑旁新建建筑时,要弄清旧建筑的地基、基础结构形式及施工情况,避免新建建筑基础与旧基础相距太近,新建建筑墙体更不能直接压在旧房基础上。通常可采用挑梁法进行处理,即新建建筑纵墙基础伸出挑梁,挑梁端部设托梁,托梁承受上部荷载,再把力传到挑梁上,这样可最大限度减少既有建筑的地基沉降。挑梁下应设梁垫,且宜每层出挑,以减少传至基础托梁的荷载,基础挑梁下应预留150mm以上的沉降空间,填筑松散煤渣等,防止旧房基础受挤压。新建基础基底应高于旧基础基底,当不满足该要求时,施工过程中应采取有效措施,如分段施工、设置临时支撑、采用地下连续墙等,避免原有基础下临空一侧地基土失稳,以保证原有建筑物的安全。 
四、结语 
地基基础的优化设计与基础地基的局部处理是现实工程中工程技术人员不可回避的问题,只有多接触、多观察、多搜集、多思考、多总结,才能有的放矢、对症下药,才能游刃有余的处理好各种出现的问题。 

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