地基与基础的基本概念

地基与基础的基本概念
第二节地基、基础和地下室构造
一、地基与基础的基本概念
基础是将结构所承受的各种荷载传递到地基上的结构组成部分,是建筑地面以下的承重构件。

它承受建筑物上部结构传下来的全部荷载,并把这些荷载连同本身的重量一起传到地基上。

地基则是承受由基础传下的荷载的土体或岩体。

地基承受建筑物荷载而产生的应力和应变随着土层深度的增加而减小,在达到一定深度后就可忽略不计。

直接承受建筑荷载的土层为持力层。

持力层以下的土层为下卧层（如右图）。

(一)地基应满足的几点要求
石土、砂土、粉土、黏性土等组成的填土;经过压实或穷实的素填土为压实填土杂填土为含有建筑垃圾、工业废料、生活垃圾等杂物的填士;冲填土为水力冲填泥砂形成的填土。

人工填土的承载力 (标准值)为65-160 kPa。

1.强度方面的要求
即要求地基有足够的承载力,应优先考虑采用天然地基。

地基竣工后其强度或承载力必须达到设计标准,并进行现场检验。

2.变形方面的要求
即要求地基有均匀的压缩量,以保证有均匀的下沉。

若地基下沉不均匀时,建筑物上部会产生开裂变形。

设计等级为甲级、乙级的建筑物,均应作地基变形设计。

3.稳定方面的要求
即要求地基有防止产生滑坡、倾斜方面的能力。

必要时(特别是较大的高度差时)应加设挡土墙以防止滑坡变形的出现。

凡天然土层具有足够的承载能力,不需经过人工加固,可直接在其上部建造房屋的土层称为天然地基。

天然地基的土层分布及承载力大小由勘测部门实测提供。

作为建筑地基的土层分为岩石、碎石土、砂土、粉土、黏性土和人工填土。

1.岩石
岩石为颗粒间牢固连接,呈整体或具有节理裂隙的岩体。

岩石根据其坚固性可分为硬质岩石(花岗石、玄武岩等)和软质岩石(页岩、黏土岩等) ;根据其风化程度可分为微风化岩石、中等风化岩石和强风化岩石等。

岩石承载力标准值fk为200~4000kPa。

2.碎石土
碎石士为粒径大于2mm的颗粒含量超过全重50%的土。

碎石土根据颗粒形状和粒组含量又分漂石、块石(粒径大于200mm) ;卵石、碎石(粒径大于20mm) ;圆砾、角砾(粒径大于2mm)。

碎石土承载力的标准值f k为200－1000kpa.
3.砂土
砂土为粒径大于2mm的颗粒含量不超过全重的50% ,粒径大于0. 075mm的颗粒超过全重50%的土。

砂土根据其粒组含量又分为砾砂(粒径大于2mm的颗粒占25 %－50%)、粗砂(粒径大于0.5mm的颗粒超过全重的50%)、中砂(粒径大于0.25mm的颗粒超过全重的50%)、细砂(粒径大于0.075mm的颗粒超过全重的85%)、粉砂(粒径大于 0.075mm的颗粒超过全重的50%)。

砂土承载力的标准值f k为140－500kpa.
4.粉土
粉土为塑性指数Ip≤10且粒径大于0.075mm的颗粒含茧不超过全重50%的士。

其性质介于砂土与黏性土之间。

粉土承载力的标准值f k为105－410kpa.
5.黏性土
黏性土为塑性指数Ip>10的土,按其塑性指数Ip值的大小又分为黏土(Ip>17)和粉质黏土(10<Ip<17)两大类。

承载力的标准值f k为105－475kpa.
6.人工填土
人工填土根据其组成和成因可分为素填土、压实填土、杂填土、冲填土。

素填土为碎石土、砂土、粉土、黏性土等组成的填土，经过压实或夯实的素填土为压实填土，杂填土为含有建筑垃圾、工业废料、生活垃圾等杂物的填土；冲填土为水力冲填泥沙形成的填土。

人工填土的承载力fk（标准值）为65－160kpa。

(三)人工地基
当土层的承载力较差或虽然土层质地较好,但上部荷载过大时,为使地基具有足够的承载能力,应对土层进行加固。

这种经过人工处理的土层叫人工地基。

人工地基的加固处理方法有以下几种:
利用重锤(穷)、碾压(压路机)和振动法将土层压实。

这种方法简单易行,对提高地基承载力收效较大。

(2)换土法
当地基土为淤泥、冲填土、杂填土及其他高压缩性土时,应采用换土法。

换土所用材料宜选用中砂、粗砂、碎石或级配石等空隙大、压缩性低、无侵蚀性的材料。

换土范围由计算确定。

(四)桩基
在建筑物荷载大、层数多、高度高,地基土又较松软时,一般应采用桩基。

常见的桩基有以下几种:
1.支承桩(柱桩)
这种桩为钢筋混凝土预制桩,借助打桩机打入土中。

这种桩的断面尺寸为300mmX 300mm~600mmX 600mm,其长度视需要而定,一般在6-12m之间,桩端应有桩靴, 以保证支承桩能顺利地打入土层中。

2.灌注桩
这种桩是先用钻孔机钻孔,然后放入钢筋骨架,浇筑混凝土而成。

钻孔直径一般为300----- 500mm,桩长不超过12m。

与钢筋混凝土预制桩比较,灌注桩有施工快、施工占地面积小、造价低等优点。

3.振动桩
这种桩是先利用打桩机把钢管打入地下,然后将钢管取出,最后放入钢筋骨架,并浇筑混凝土而成。

其直径、桩长与钻孔桩相同。

4.爆扩桩
爆扩桩是用机械或爆扩等方法成孔,引爆的作用是将桩端扩大,以提高承载力。

孔径一般为300-400mm,成孔后用炸药扩大孔底,现浇混凝土而成。

爆扩桩端是呈球状的扩大体,一般为桩身直径的2~3倍,桩长为5~7m。

爆扩桩具有设备简单、施工速度快、劳动强度低等优点。

5.其他类型桩
除上述桩的类型外,还有砂桩、碎石桩、灰土桩、扩孔墩等。

桩基由设置于土中的桩和承接上部结构的承台组成。

桩基的桩数不止一根,各桩在桩顶通过承台连成一体,以承托墙柱。

(五)地基特殊问题的处理
(1)地基中遇有坟坑的处理
在基础施工中,若遇有坟坑,应全部挖出,并沿坟坑四周多挖300mm,然后夯实并回填3 : 7灰士,遇潮湿土壤应回填级配砂石。

最后按正规基础做法施工。

(2)基槽中遇有枯井的处理
在基槽转角部位遇有枯井,可以采用挑梁法,即两个方向的横梁越过井口,上部可继续作基础墙,井内可以回填级配砂石。

(3)基槽中遇有沉降缝的处理
新旧基础连接并遇有沉降缝时,应在新基础上加做挑梁,使墙体靠近旧基础,通过挑梁解决不均匀下沉问题。

(4)基槽中遇有橡皮土的处理
基槽中的土层含水量过多,饱和度达到0.8以上时,土壤中的孔隙几乎全充满水,出现软弹现象,这种土层叫橡皮土。

遇有这种土层,应避免直接在土层上奔打。

处理方法应先晾槽,也可以掺入石灰末来降低含水量。

或用碎石或卵石压入土中,将土层挤实。

(5)相邻基础埋深不一,标高相差很小的情况下,基础可做成斜坡处理。

如倾斜度较大时,应设踏步形基础,踏步高H应不大于500mm,踏步长度应大于或等于2H。

(6)如何防止不均匀的下沉
当建筑物中部下沉较大、两端下沉较小时,建筑物墙体出现八字裂缝。

若两端下沉较大,中部下沉较小时,建筑物墙体则出现倒八字裂缝。

上述两种下沉均属不均匀下沉。

解决不均匀下沉的方法有以下几种:
1)做刚性墙基础。

即采用一定高度和厚度的钢筋混凝土墙与基础共同作用,能均匀地传递荷载,调整不均匀沉降。

2)加高基础圈梁。

在条形基础的上部做连续的、封闭的圈梁,可以保证建筑物的整体性,防止不均匀下沉。

基础圈梁的高度不应小于180mm,内放4Φ12主筋,箍筋8根, 间距200mm。

3)设置沉降缝。

二、基础埋深确定原则
基础埋深是指设计室外地坪到基础底面的距离。

根据基础埋深的不同,基础分为浅基础和深基础。

一般情况下,当基础理深大于或等于5m或基础埋深大于或等于基础宽度的 4倍时,叫深基础;基础埋深小于5m或基础埋深小于基础宽度的4倍时,叫浅基础。

确定基础埋深时,应优先考虑浅基础。

(1)基础埋深由以下原则决定:
1)建筑物的用途;有无地下室、设备基础和地下设施;基础的形式和构造;
2)作用在地基上的荷载大小和性质;
3)工程地质和水文地质条件;
4)相邻建筑物的基础埋深;
5)地基土冻胀和融陷的影响。

(2)在满足地基稳定和变形要求的前提下,基础宜浅埋,当上层地基的承载力大于下层土时,宜利用上层土作持力层。

除岩石地基外,基础理深不宜小于0. 5m.
(3)高层建筑筏形和箱形基础的埋置深度应满足地基承载力、变形和稳定性要求。

在抗震设防区,除岩石地基外,天然地基上的箱形和筏形基础其埋置深度不宜小于建筑物高度的l/15;桩箱或桩筏基础的埋置深度(不计桩长)不宜小于建筑物高度的1/18~ 1/20。

位于岩石地基上的高层建筑,其基础埋深应满足抗滑要求。

多层建筑基础的埋深一般不小于建筑高度的1/10。

(4)基础宜埋置在地下水位以上,当必须埋在地下水位以下时,应采取地基土在施工时不受扰动的措施。

当基础埋置在易风化的岩层上,施工时应在基坑开挖后立即铺筑垫层。

(5)当存在相邻建筑物时,新建建筑物的基础埋深不宜大于原有建筑基础。

当埋深大于原有建筑基础时,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。

当上述要求不能满足时,应采取分段施工,设临时加固支撑、打板桩、地下连续墙等施工措施或加固原有建筑物地基。