钢筋混凝土独立基础工程施工：地基与基础施工完美实现

一、钢筋混凝土独立基础构造要求

钢筋混凝土独立基础可分为现浇柱下独立基础和预制柱杯形基础，这里主要介绍现浇柱下独立基础的构造要求。

现浇柱下独立基础有锥形和阶梯形两种，如图5-19所示，其构造应符合下列要求:

图5-19 现浇柱下独立基础

(1)锥形基础的边缘高度不宜小于200mm; 阶梯形基础的每阶高度宜为300～500m，基础顶面每边从柱子边缘放出不小于50mm，以便柱子立模。

(2)垫层的厚度不宜小于70mm，垫层混凝土强度等级应为C10。

(3)基础底板受力钢筋的最小直径不宜小于10mm; 间距不宜大于200mm，也不宜小于100mm。当有垫层时，钢筋保护层的厚度不小于40mm; 无垫层时，不小于70mm。

(4)混凝土强度等级不应低于C20。

(5)当柱下钢筋混凝土独立基础的边长大于或等于2.5m时，底板受力钢筋的长度可取边长的0.9倍并宜交错布置，如图5-19(a)所示。

(6)现浇柱的基础，其插筋的数量、直径以及钢筋种类应与柱内纵向受力钢筋相同。插筋的锚固长度应满足相关要求，插筋与柱的纵向受力钢筋的连接方法应符合现行《混凝土结构设计规范》的规定。插筋的下端宜做成直钩，放在基础底板钢筋网上。当符合下列条件之一时，可仅将四角的插筋伸至底板钢筋网上，其余插筋锚固在基础顶面下La或La E (有抗震设防要求时)处，如图5-20(b)所示:

①柱为轴心受压和偏心受压，基础高度大于和等于1200mm;

②柱为大偏心受压，基础高度大于等于1400mm。

图5-20 柱插筋构造布置

二、钢筋混凝土独立基础设计

(一)设计思路

1. 确定基础埋置深度d

2. 确定地基承载特征值fa

fa=fak+ηbγ(b－3) +ηdγm(d－0.5) (5-1)

3. 确定基础的底面面积

持力层强度验算:

式中: pk——相应于荷载效应标准组合时，基础底面处的平均压力值(kPa);

pkmax——相应于荷载效应标准组合时，基础底面边缘的最大压力值(kPa);

pkmin——相应于荷载效应标准组合时，基础底面边缘的最小压力值(kPa);

Fk——相应于荷载效应标准组合时，上部结构传至基础顶面的竖向力值(k N);

Gk——基础自重和基础上的土重(k N);

A——基础底面面积(m2);

e0——偏心距(m);

fa——修正后的地基承载力特征值(kPa);

l——矩形基础的长度(m)。

4. 确定基础的高度

(1)基础高度由抗冲切承载力确定，当基础高度不够时，底边发生冲切破坏，形成45°斜裂面的角锥体，要使基础有足够高度，必须使冲切面外的地基净反力产生的冲切力小于或等于冲切面处砼的抗冲切力，如图5-21所示。

图5-21 钢筋混凝土独立基础内力计算

Fl≤0.7βhpftbmh0 (5-5)

式中: Fl——相应于荷载效应基本组合时作用在Al上的地基土净反力设计值(k N);

βhp——受冲切承载力截面高度影响系数，当h不大于800mm时，βhp取1.0; 当大于等于2000mm时，βhp取0.9，其间按线性内插法取用;

ft——混凝土轴心抗拉强度设计值(kPa);

bm——冲切破坏锥体最不利一侧计算长度(m);

h0——基础冲切破坏锥体的有效高度(m);

Fl=pjAl (5-6)

(2)设柱长边、短边分别为ac、bc，基础的有效高度为h0，。

①当b≥bc+2h0时(图5-22):

冲切面A1:

抗冲切面A2:

pnA1≤0.7ftA2

②当b≤bc+2h0时(图5-23):

冲切面A1:

抗冲切面A2:

pnA1≤0.7ftA2

(3)阶梯形基础验算。

图5-22 钢筋混凝土独立基础内力计算

图5-23 钢筋混凝土独立基础内力计算

①柱边验算，如图5-24所示。

图5-24 阶梯形基础验算

②下阶验算，将ac、bc换成上阶长边l1和短边b1，h0换成下阶的有效高度。

5. 底板配筋计算

式中: AsⅠ、AsⅡ——分别为平行于l、b方向的受力钢筋面积(m2);

MⅠ、MⅡ——分别为任意截面Ⅰ－Ⅰ、Ⅱ－Ⅱ处相应于荷载效应基本组合时的弯矩设计值(k N·m);

l、b——分别为基础底面的长边和短边(m);

fy——钢筋抗拉强度设计值(N/mm2);

pjmax、pjmin——相应于荷载效应基本组合时的基础底面边缘最大和最小地基净反力设计值(kPa);

pjⅠ、pjⅡ——任意截面Ⅰ－Ⅰ、Ⅱ－Ⅱ处相应于荷载效应基本组合时的基础底面地基净反力设计值(kPa);

az、bz——分别为平行于基础长边和短边的柱边长(m);

6. 绘制施工图(平面图、剖面详图)

三、钢筋混凝土独立基础施工工程实例

(一)工程概况

根据甲方提供的地勘资料，本工程采用可塑粉质黏土作为基础持力层，承载力特征值为130kPa，基础采用柱下钢筋混凝土独立基础，室内外高差为0.300m，混凝土强度等级为: 垫层C10，柱下独立基础C25，底层柱C25，钢筋均采用HPB235和HRB335级钢筋，如图5-25所示。

图5-25 独立基础施工图

(二)施工准备

1. 作业条件

(1)由建设、监理、施工、勘察、设计单位进行地基验槽，完成验槽记录及地基验槽隐检手续，如遇地基处理，办理设计洽商，完成后由监理、设计、施工三方复验签认。

(2)完成基槽验线手续，除去松散软弱土层。

2. 技术准备

(1)混凝土申请: 浇筑混凝土前，预先与混凝土供应单位办理预拌混凝土委托单及浇灌申请，委托单的内容包括混凝土强度等级、方量、坍落度、初凝终凝时间、是否加抗冻剂以及浇筑时间等。

(2)所有机具均应在浇筑混凝土前进行检查，同时配备专职技工，随时检修。

(3)在混凝土浇筑期间，要保证水、电、照明不中断。为了防备临时停水停电，事先应在现场准备一定数量的人工搅拌和振捣用工具，以防出现意外施工缝。

(4)根据施工方案准备必要的塑料布、保温材料及测温用具等。

3. 材料要求

(1)水泥: 根据设计要求选水泥品种、强度等级。水泥进场时，应对其品种、级别、包装或散装仓号、出厂日期等进行检查，并应对其强度、安定性及其他必要的性能指标进行复验，其质量必须符合现行国家标准《硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥》(GB175)的规定。当在使用中对水泥质量有怀疑或水泥出厂超过三个月(快硬硅酸盐水泥超过一个月)时，应进行复验，并按复验结果使用。钢筋混凝土结构、预应力混凝土结构中严禁使用含氯化物的水泥。

(2)砂、石子: 有试验报告，符合规范要求。普通混凝土所用的粗、细骨料的质量应符合国家现行标准《普通混凝土用碎石或卵石质量标准及检验方法》(JGJ53)和《普通混凝土用砂质量标准及检验方法》(JGJ52)的规定。

(3)水: 拌制混凝土宜采用饮用水; 当采用其他水源时，水质应符合国家现行标准《混凝土拌合用水标准》(JGJ63)的规定。

(4)外加剂、接合料: 根据设计要求通过试验确定。外加剂必须经试验合格后，方可在工程上使用。混凝土中掺用外加剂的质量及应用技术应符合现行国家标准《混凝土外加剂》(GB8076)和《混凝土外加剂应用技术规范》(GB50119)等有关环境保护的规定。

(5)商品混凝土: 所用原材须符合上述要求，必须具有合格证，原材试验报告，符合防碱集料反应要求的试验报告。

(6)钢筋: 要有材质证明、复试报告。钢筋进场时，应按现行国家标准《钢筋混凝土用热轧带肋钢筋》(GB14—99)等的规定抽取试件做力学性能检验，其质量必须符合有关标准的规定。

4. 施工机具

机具包括: 搅拌机、磅秤、手推车或翻斗车、铁锹、振捣棒、平板振捣器、配电箱、刮杆、木抹子、胶皮手套、串桶或溜槽等。

(三)施工工艺

1. 施工顺序

施工顺序为: 定位放线→土方开挖(地基处理)→地基验槽→垫层施工→浇筑基础→框架柱、地圈梁施工→基础验收→土方回填。

2. 施工工艺

钢筋混凝土独立基础的施工主要是基础模板工程、混凝土工程和钢筋工程的施工，基本工艺流程为: 抄平放线→钢筋工程→支基础模板→浇筑、振捣、养护混凝土→拆除模板→清理。

(1)地基验槽完成后，清理表层浮土及绕动土，不得积水，立即进行垫层混凝土施工，必须振捣密实，表面平整，严禁晾晒基土。

(2)钢筋工程的施工。

施工工艺为: 完成基础垫层→弹出底板钢筋位置线→钢筋半成品运输到位→布放钢筋→钢筋绑扎、验收。

①将基础垫层清扫干净，用石笔和墨斗在上面弹放钢筋位置线。

②按钢筋位置线布放基础钢筋。

③绑扎钢筋。四周两行钢筋交叉点应每点绑扎牢。中间部分交叉点可相隔交错扎牢，但必须保证受力钢筋不位移。双向主筋的钢筋网，则需交全部钢筋相交点扎牢。相邻绑扎点的钢丝扣成八字开，以免风片歪斜变形。

④当基础底板采用双层钢筋网时，在上层钢筋网下面应设置钢筋撑脚或混凝土撑脚，以保证钢筋位置正确，钢筋撑脚下应垫在下层钢筋网上。

⑤基础底板的钢筋的弯钩应朝上，不要倒向一边; 双钢筋网的上层钢筋弯钩应朝下。

⑥钢筋混凝土独立基础为双向弯曲，其底面短向的钢筋应放在长向钢筋的上面。当单独基础的边长B≥3000mm(除基础支承在桩上)时，受力钢筋的长度可减至0.9B，交错布置。

⑦现浇与基础连用的插筋，其箍筋应比柱的箍筋小一个柱筋直径，以便连接。箍筋的位置一定要绑扎固定牢靠，以免造成柱轴线偏移。

⑧钢筋的连接:(www.xing528.com)

a. 钢筋连接的接头宜设置在受力较小处。接头末端至钢筋弯起点的距离不应小于钢筋直径的10倍;

b. 若采用绑扎搭接接头，则接头相纵向受力钢筋的绑扎接头宜相互错开; 钢筋绑扎接送连接区段的长度为1.3倍搭接长度(LL); 凡搭接接头中点位于该区段的搭接接头，均属于同一连接区段; 位于同一区段内的受拉钢筋搭接接头面积百分率为25%;

c. 当钢筋的直径d＞16mm时，不宜采用绑扎接头;

d. 纵向受力的钢筋采用机械连接接头或焊接接头时，连接区段的长度为35d(d为纵向受力钢筋的较大值)且不小于50mm; 同一连接区段内，纵向受力钢筋的接头面积百分率应符合设计规定。

(3)基础模板的支护。

①阶梯形独立基础: 根据基础施工图样的尺寸制作每一阶梯模板，支模顺序由下至上逐层向上安装。先安装底层模板，底层模板由四块等高的侧板用木挡拼钉而成，其中，相对的两块与基础台阶侧面尺寸相等，另外相对的两块要比台阶侧面尺寸两边各长150mm。上阶模板的侧板应以轿杠固定在下阶侧板上。核对模板中心线位置，校正并调整侧板标高，然后在模板的四周用支撑顶支牢固。配合绑扎钢筋及垫块，再进行上一阶模板安装，并重新核对模板中心线和标高无误后，再用斜撑、水平支撑以及拉杆加以钉紧、撑牢，最后检查拉杆是否稳固，校核基础模板尺寸及轴线位置。

②锥形独立基础: 利用钢管或木方加固。锥形基础坡度＞30°时，采用斜模板支护，利用螺栓与底板钢筋拉紧，防止上浮，模板上部设透气及振捣孔，坡度≤30°时，利用钢丝网(间距30cm)，防止混凝土下坠，上口设“井”字形木控制钢筋位置。如图5-26所示，不得用重物冲击模板，不准在吊帮的模板上搭设脚手架，以保证模板的牢固和严密。

(4)混凝土工程的施工工艺为: 浇筑、振捣→养护。

①浇筑与振捣:

a. 混凝土浇筑时，不应发生初凝和离析现象，其塌落度必须符合《混凝土结构工程施工质量验收规范》(GB 50204—2002)的规定。塌落度的测定方法应符合《普通混凝土拌合物性能实验方法标准》(GB/T50080—2002)的规定。施工中的塌落度应按混凝土实验室配合比进行测定和控制，并填写混凝土塌落度测试记录。

b. 为保证混凝土浇筑时不产生离析现象，混凝土自吊斗口下落的自由倾落高度不得超过2m，浇筑高度如超过3m时，必须采取措施，如用串桶或溜管等。

图5-26 模板安装示意图

c. 浇筑混凝土时，应分段分层连续进行，浇筑层高度应根据砼供应能力、一次浇筑方量、砼初凝时间、结构特点、钢筋疏密综合考虑决定，基础工程的分层厚度宜在250mm左右。

d. 使用插入式振捣器应快插慢拔，插点要均匀排列，逐点移动，顺序进行，不得遗漏，做到均匀振实。移动间距不大于振捣作用半径的1.5倍(一般为30～40cm)。振捣上一层时应插入下层5～10cm，以使两层砼结合牢固。表面振动器(或称平板振动器)的移动间距应保证振动器的平板覆盖已振实部分的边缘，一般为振捣器作用部分长度的1.25倍。

e. 浇筑混凝土应连续进行，如必须间歇，其间歇时间应尽量缩短，并应在前层混凝土初凝之前，将次层混凝土浇筑完毕。间歇的最长时间应按所用水泥品种、气温及混凝土凝结条件确定，一般超过2h应按施工缝处理(当混凝土的凝结时间小于2h时，则应当执行混凝土的初凝时间)。

f. 浇筑混凝土时，应经常观察模板、钢筋、预留孔洞、预埋件和插筋等有无移动、变形或堵塞情况，发现问题应立即处理，并应在已浇筑的混凝土初凝前修正完好。

②养护:

a. 混凝土浇筑完毕后，根据《混凝土结构工程施工质量验收规范》(GB 50204—2002)的有关规定，应按施工技术方案及时采取有效的养护措施。混凝土施工中几种常见的养护方法有覆盖浇水养护、薄膜布养护、喷涂薄膜养生液和覆盖式养护等。

b. 自然养护: 在常温下(平均气温不低于+5℃)用适当的材料覆盖混凝土并适当浇水，使混凝土在规定的时间内保持足够的湿润状态。

c. 蒸汽养护: 将构件放在蒸汽养护室内，在较高的温度和相对湿度中进行养护，一般用65℃左右的温度蒸养。

(5)基础模板的拆除。

①拆模日期: 模板的拆除日期取决于混凝土的强度、模板的用途、结构的性质、混凝土硬化时的气温等因素。

侧模板应在混凝土强度能保证其表面及棱角不因拆除而受损坏时拆除。

底模板应在与混凝土结构同条件养护的试件达到规定的强度标准值后方可拆除。

②拆模顺序: 一般是先支后拆，后支先拆，先拆除侧模板，后拆除底模板。重大复杂模板的拆除，事前应制定拆模方案。

(四)施工要点、问题与处理

1. 施工要点

(1)钢筋进场时应该有钢筋出厂的质量证明书或实验报告单，并按有关质量标准对其质量以及物理化学性能进行检验。

(2)钢筋加工场地外围做好围护工作，非施工人员不得入内; 成型时要有专人操作，钢筋调直时人员不得随意穿越。钢材、半成品等应按规格、品种分别堆放整齐; 钢筋应平直、无损伤，表面不得有裂纹、油污、颗粒状或片状老锈。

(3)在混凝土浇筑前，应先进行验槽，除去松散软弱土层; 在基坑验槽后，应立即浇筑垫层混凝土。

(4)当垫层达到一定强度后，在其上弹线、支模、铺放钢筋网片，连接柱的插筋按轴线位置校核后，用方木架或井字架固定在基础外模板上。

(5)在浇筑混凝土前，清除模板和钢筋上的垃圾、泥土和油污等杂物; 堵塞模板的缝隙的孔洞，模板应浇水湿润，但模板内不应有积水; 模板与混凝土的接触面应清理干净并涂刷隔离剂，但不得采用影响结构性能或妨碍装工程施工的隔离剂。

(6)在绑扎的平面钢筋上，不准踩踏行走，严格控制板中钢筋的混凝土保护层厚度;钢筋安装完毕后应检查验收，并做好隐蔽工程验收记录。

(7)浇筑混凝土时应分段分层连续进行。对于阶梯形基础，每一个台阶高度内混凝土应整分为一个浇捣层，每浇筑完一个台阶应稍停0.5～1h，待其获得初步沉实后，再浇筑上层，以防止下台阶混凝土溢出。每一台阶浇完，表面应随即基本抹平。

(8)对于锥形基础，应注意保持锥体斜面坡度的正确，斜面部分的模板应随混凝土浇捣。分段支设并顶压紧，以防模板上浮变形; 注意加强基础边角处的混凝土捣实。

(9)混凝土浇筑前，不应发生初凝和离析现象，如已发生，可重新搅拌，恢复混凝土的流动性和黏聚性后再进行浇筑。

(10)模板拆除时，要使混凝土达到规定强度方可拆除; 应尽量避免混凝土表面或模板受到损坏。

(11)施工缝的位置应在混凝土浇筑前按设计要求和施工技术方案确定。

(12)混凝土浇筑完毕后，应根据原材料、配合比、浇筑部位和施工季节等具体情况，在施工技术方案中确定有效的养护措施。

2. 施工中常出现的质量问题与防治措施

(1)存在的质量通病。

①砼麻面: 表现为砼表面局部缺浆粗糙，或有许多小凹坑，但无钢筋和石子外露。其原因分析如下:

a. 模板表面粗糙或清理不干净，粘有干硬水泥砂浆等杂物，拆模时砼表面被粘损。

b. 钢模板脱模剂涂刷不均匀，拆模时砼表面粘结模板。

c. 模板接缝拼装不严密，灌注砼时缝隙漏浆。

d. 砼振捣不密实，砼中的气泡未排出，一部分气泡停留在模板表面。

②蜂窝: 表现为砼局部疏松，砂浆少石子多，石子之间出现空隙，形成蜂窝状的孔洞。其原因分析如下:

a. 砼配合比不合理，石、水泥材料计量错误，或加水量不准，造成砂浆少、石子多。

b. 砼搅拌时间短，没有拌和均匀，砼和易性差，振捣不密实。

c. 未按操作规程灌注砼，下料不当，使石子集中，振不出水泥浆，造成砼离析。

d. 砼一次下料过多，没有分段、分层灌注，振捣不实或下料与振捣配合不好，未振捣又下料。

e. 模板孔隙未堵好，或模板支设不牢固，振捣砼时模板移位，造成严重漏浆。

③孔洞: 表现为砼结构内有空隙，局部没有砼。其原因分析如下:

a. 在钢筋密集处或预埋件处，砼灌注不畅通，不能充满模板间隙。

b. 未按顺序振捣砼，产生漏振。

c. 砼离析，砂浆分离，石子成堆，或严重跑浆。

d. 砼工程的施工组织不好，未按施工顺序和施工工艺认真操作。

e. 砼中有硬块和杂物掺入，或木块等大件料具掉入砼中。

f. 不按规定下料，吊斗直接将砼卸入模板内。一次下料过多，下部因振捣器振动作用半径达不到，形成松散状态。

④露筋: 表现为钢筋砼结构内的主筋、副筋或箍筋等露在砼表面。其原因分析如下:

a. 砼灌注振捣时，钢筋垫块移位或垫块太少甚至漏放，钢筋紧贴模板。

b. 钢筋砼结构断面较小，钢筋过密，如遇大石子卡在钢筋上，砼水泥浆不能充满钢筋周围。

c. 因配合比不当砼产生离析，浇捣部位缺浆或模板严重漏浆。

d. 砼振捣时，振捣棒撞击钢筋，使钢筋移位。

e. 砼保护层振捣不密实，或木模板湿润不够，砼表面失水过多，或拆模过早等，拆模时砼缺棱掉角。

⑤缺棱掉角: 表现为砼局部掉落，不规整，棱角有缺陷。其原因分析如下:

a. 木模板在灌注砼前未湿润或湿润不够，灌注后砼养护不好，棱角处砼的水分被模板大量吸收，致使砼水化不好，强度降低。

b. 常温施工时，过早拆除承重模板。

c. 拆模时受外力作用或重物撞击，或保护不好，棱角被碰掉。

d. 冬季施工时，砼局部受冻。

3. 保证混凝土施工质量的措施

(1)选择合适水泥。要求商品混凝土公司选择比较大的水泥生产厂家，实行定点采购，使水泥质量相对稳定。

(2)减少水泥用量。为减少水泥水化热，降低混凝土的温升值，在满足设计和混凝土可泵性的前提下，将水泥用量控制在450kg/m3。

(3)掺外加剂，控制水灰比。

(4)严格控制骨料级配和含泥量; 砂、石含泥量控制在1%以内，并不得混有有机质杂物，杜绝使用海砂。

(5)加强技术管理。

①加强原材料的检验、试验工作。施工中严格按照方案及交底的要求指导施工，明确分工、责任到人。加强计量监测工作，定时检查并做好详细记录，认真对待浇筑过程中可能出现的冷缝，并采取相应措施加以杜绝。

②加强对人员的技术管理，对于每一个环节的施工节点，都要进行施工前的技术交底，施工结束后，要进行施工过程的技术应用总结，对施工过程中产生的各种现象，应仔细分析，讨论研究，做到施工过程中不出现差错。

(6)合理组织劳动力及机械设备。

①施工人员分两大班四六制作业。每班交接班工作提前半小时完成，并明确接班注意事项，以免交接班过程带来质量隐患。

②人员安排应满足施工方案的要求，事先做好人员调动工作，对人员做到有序管理。

(五)安全与环保

1. 安全方面的信息

(1)进入施工现场的所有人员必须戴好安全帽; 施工人员必须进行技术培训，并持证上岗操作。

(2)各种加工设备必须有地线连接，设备电源必须有漏电保护装置，设备维修必须由专职人员进行，不得私自进行维修; 焊机必须接地，导线和焊钳接导处绝缘必须可靠。

(3)垂直运输设备应有完善可靠的安全保护装置(如起重量及提升高度的限制、制动、防滑、信号等装置及紧急开关等)，严禁使用安全保护装置不完善的垂直运输设备。

(4)振捣器不得放在初凝的混凝土上、地板、脚手架、道路和干硬的地面上进行试振。维修或作业间断时，应切断电源。

(5)所有操作及相关设备必须符合相关安全规范、规程、标准。

(6)现场设置消防设备，消火栓、铁锨、水桶、钩子、斧子等应按规定配备。

(7)施工现场实行动火审批制度，现场动火必须经消防负责人批准，指定动火监护人，方可进行施工。

(8)现场成立消防领导小组，每日两次对现场进行巡检，发现隐患及时处理。

2. 环境要求

(1)基础施工时应选用符合噪声排放标准要求的设备，作业时应避开休息时间，以减少对周围社区和单位的噪声影响; 钢材及钢模板的装卸应轻放，尽量采用吊车作业，应符合噪声排放标准要求。

(2)基础所用机械设备应选用节能型的，以节约油料消耗，尾气排放要符合标准。避免废油溢漏，对废油及油抹布、油手套应按规定处理。合理选用配套设备，节约电能消耗。

(3)基础施工设计要合理，尽量减少使用钢材、木材和水泥数量，节约钢材和木材消耗。

(4)水泥、砂石和建筑垃圾等材料运输时，应按要求进行覆盖，避免产生扬尘; 翻斗车卸料避免产生粉尘; 装车严禁太满、超载，避免遗撒、损坏及污染路面等现象发生。

(5)作业现场路面干燥时，应采取洒水措施，装卸时应轻放或喷水; 现场水泥、砂石临时堆放时，应进行覆盖，避免产生粉尘及扬尘。

(6)混凝土和砂浆搅拌机械及机具清洗时应节约用水，现场应设置沉淀池，污水须经沉淀达标后，方可排入市政管网。

(7)施工时应尽量减少混凝土和砂浆的遗撒、浪费，对落地混凝土和砂浆应及时回收利用，对建筑垃圾处理，应按要求运至指定地点，不得随意抛弃或填埋。