从室外设计地面到基础底面的垂直距离称为基础的埋置深度。一般工业与民用建筑在基础设计中多采用浅基础,因为它造价低、施工简便。常用的浅基础类型有条形基础、独立基础、筏形基础、箱形基础等。
2.1.1 条形基础
条形基础呈连续的带状,也称带形基础。一般用于墙下(图2-1),也可用于柱下(图2-2)。中小型建筑当上部荷载较小时,可采用砖石、混凝土、灰土、三合土等刚性材料条形基础。当上部荷载较大或地基承载力偏低时,常采用钢筋混凝土条形基础。这种基础的抗弯和抗剪性能良好。
1)构造要求
(1)垫层厚度一般为100 mm,混凝土强度等级为C10,基础混凝土强度不宜低于C15。
(2)底板受力钢筋的最小直径不宜小于8 mm,间距不宜大于200 mm。当有垫层时钢筋保护的厚度不宜小于35 mm,无垫层时不宜小于70mm。
(3)插筋的数目与直径应与柱内纵向受力钢筋相同。插筋的锚固及柱的纵向受力钢筋的搭接长度,按国家现行《混凝土结构设计规范》中的规定执行。
(4)条形钢筋混凝土基础,在T字形与十字形交接处的钢筋沿一个主要受力方向通长放置。
图2-1 墙下钢筋混凝土条形基础
(5)柱基础纵向钢筋除应满足冲切要求外,尚应满足锚固长度的要求,当基础高度在900mm以内时,插筋应伸至基础底部的钢筋网,并在端部做成直弯钩;当基础高度较大时,位于柱子四角的插筋应伸到基础底部,其余的钢筋只需伸至锚固长度即可。插筋伸出基础部分长度应按柱的受力情况及钢筋规格确定。
图2-2 柱下钢筋混凝土条形基础
2)施工要点
(1)基坑(槽)应进行验槽,局部软弱土层应挖去,用灰土或砂砾分层回填夯实至基底相平。基坑(槽)内浮土、积水、淤泥、垃圾、杂物应清除干净。验槽后地基混凝土应立即浇筑,以免地基土被扰动。
(2)垫层达到一定强度后,在其上弹线、支模、铺放钢筋网片。上下部垂直钢筋应绑扎牢固,并注意将钢筋弯钩朝上,连接柱的插筋,下端要用90°弯钩与基础钢筋绑扎牢固,按轴线位置校核后用方木架成井子形,将插筋固定在基础外模板上。底部钢筋网片应用与混凝土保护层同厚度的水泥砂浆垫塞,以保证位置正确。
(3)在浇筑混凝土前,应清除模板上的垃圾、泥土和钢筋上的油污等杂物,模板应浇水加以湿润。
(4)浇筑现浇柱下基础时,应特别注意柱子插筋位置是否正确,防止造成位移和倾斜。在浇灌开始时,先铺满一层50~100mm厚的混凝土并捣实,使柱子插筋下段和钢筋网片的位置基本固定,然后再对称浇筑。
(5)基础混凝土宜分层连续浇筑完成。阶梯形基础的每一台阶高度内应分层浇捣,每浇筑完一台阶应稍停0.5~1.0h,待其初步获得沉实后再浇筑上层,以防止下台阶混凝土溢出,在上台阶根部出现烂脖子。每一台阶浇完,表面应随即原浆抹平。
(6)锥形基础的斜面部分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,边角处的混凝土应注意捣实。严禁斜面不支模,用铁锹拍实。
(7)基础上有插筋时要加以固定,保证插筋位置的正确性,防止浇捣混凝土发生移位。混凝土浇筑完毕,外露表面应覆盖并浇水养护。
2.1.2 独立基础
独立基础是柱下基础的基本形式,而杯形基础是独立基础的一种形式。当建筑物承重体系为梁、柱组成的框架和排架或其他类似结构时,其柱下基础常采用独立基础,常见的断面形式有阶梯形、锥形等(图2-3)。当采用预制柱时,则基础做成杯口形,然后将柱子插入,并嵌固在杯口内,称为杯口基础,其形式有一般杯口基础、双杯口基础和高杯口基础(图2-4)等。
图2-3 柱下钢筋混凝土独立基础
图2-4 杯形基础形式、构造示意图
(H—短柱高度)
柱下钢筋混凝土独立基础的构造要求和施工要点基本同条形基础,杯形独立基础按图进行施工时还应注意以下施工要点:
(1)混凝土应按台阶分层浇筑,对高杯口基础的高台阶部分按整段分层浇筑。
(2)杯口模板可做出两半式的定型模板,中间各加一块楔形板。拆模时,先取出楔形板,然后分别将两半杯口模板取出。为便于周转宜做成工具式的,支模时杯口模板要固定牢固并压浆。
(3)浇捣杯口混凝土时,应注意杯口的位置。由于模板仅上端固定,浇捣混凝土时,四侧要对称均匀地进行,避免将杯口模板挤向一侧。
(4)施工时应先浇筑杯底混凝土并振实,注意在杯底一般有50mm厚的细石混凝土找平层,应仔细控制标高,如用无底式杯口模板施工,应将杯底混凝土振实,然后浇筑杯口四周的混凝土。杯底混凝土浇筑完后停0.5~1h,待混凝土沉实后,再浇筑杯口四周混凝土。基础浇捣完毕,在混凝土终凝后将杯口模板取出,并将杯口内侧表面混凝土凿毛。
(5)施工高杯口基础时,由于最上一级台阶较高,可采用后安装杯口模板的方法施工,即当混凝土浇捣接近杯口底时,再安装固定杯口模板,继续浇筑杯口四周混凝土。
2.1.3 筏式基础(www.xing528.com)
当建筑物上部荷载较大,而所在地的地基承载力又比较弱,这时采用简单的条形基础已不能适应地基变形的需要时,常将墙或柱下基础连成一片,使整个建筑物的荷载承受在一块整板上,这种满堂式的基础称为筏式基础。筏式基础由钢筋混凝土底板、梁等组成,其外形和构造上像倒置的钢筋混凝土楼盖,整体刚度大,能有效地将各柱子的沉降调整得较为均匀。筏式基础一般可分为梁板式和平板式两类(图2-5)。
图2-5 筏式基础
1—底板;2—梁;3—柱;4—支墩
1)构造要求
(1)筏式基础基础平面布置应尽量对称,以减小基础荷载的偏心距,且基础一般为等厚。筏板厚度应根据抗冲切、抗剪切要求确定,但不应小于300mm,且板厚与板格的最小跨度之比不宜小于1/20。梁截面按计算确定,梁顶高出底板顶面不小于300mm,梁宽不小于250mm。
(2)底板下一般宜设厚度为100 mm的C15混凝土垫层,每边伸出基础底板不小于100mm,一般取100mm。
2)施工要点
(1)施工前,如地下水位较高,可采用人工降低地下水位至基坑底不小于500mm,以保证在无水情况下进行基坑开挖和基础结构施工。
(2)基坑土方开挖应注意保持基坑底土的原状结构,如采用机械开挖时,基坑底面以上200~300mm厚的土层应采用人工清除,避免超挖或破坏基土。如局部有软弱土层或超挖,应进行换填,采用与地基土压缩性相近的材料进行分层回填,并夯实。基坑开挖应连续进行,如基坑挖好后不能立即进行下一道工序,应在基底以上留置150~200mm厚土层不挖,待下道工序施工时再挖至设计基坑底标高,以免基土被扰动。
(3)筏式基础施工时,可根据结构情况、施工条件以及进度要求等确定施工方案,一般有两种方法:一是可先在垫层上绑扎底板、梁的钢筋和柱子锚固插筋,先浇筑底板混凝土,待达到25%设计强度后再在底板上支梁模板,继续浇筑完梁部分混凝土;二是采取底板和梁模板一次同时支好,混凝土一次连续浇筑完成,梁侧模板采用支架支承并固定牢固。但两种方法都应注意保证梁位置和柱插筋位置的正确。混凝土浇筑时一般不留施工缝,必须留设时,应按施工缝要求处理,并应设置止水带。
(4)基础浇筑完毕,表面应覆盖和洒水养护,并防止地基被水浸泡。
(5)在基础底板上埋设好沉降观测点,定期进行观测、分析,做好记录。
2.1.4 箱形基础
当建筑物荷载很大或浅层地质情况较差以及基础需要埋深很大时,常采用箱形基础。箱形基础是由钢筋混凝土底板、顶板和若干纵横墙组成的,构成封闭的空心箱体的整体结构(图2-6),共同来承受上部结构的荷载。该基础具有整体空间刚度大,对抵抗地基的不均匀沉降有利,可消除因地基变形而使建筑物开裂的可能性。箱基埋深较大,基础中空,从而使开挖卸去的土重部分抵偿了上部结构传来的荷载。因此,与一般实体基础相比,它能显著减小基底压力,降低基础沉降量。此外,箱基的抗震性能较好。箱形基础一般适用于高层建筑或在软弱地基上建造的上部荷载较大的建筑物。当基础的中空部分尺度较大时,可用作地下室。
图2-6 箱形基础
1)构造要求
(1)箱形基础在平面布置上尽可能对称,以减少荷载的偏心距,防止基础过度倾斜。箱形基础的内、外墙应沿上部结构柱网和剪力墙纵横均匀布置,墙体水平截面总面积不宜小于箱形基础外墙外包尺寸水平投影面积的1/10。对基础平面的长宽比大于4的箱形基础,其纵墙水平截面面积不得小于箱基外墙外包尺寸水平投影面积的1/18。
(2)箱形基础的高度应满足结构承载力和刚度的要求,其值不小于箱形基础长度的1/20,并不宜小于3m。高层建筑同一结构单元内,箱形基础的埋置深度宜一致,且不得局部采用箱形基础。
(3)基础高度一般取建筑物高度的1/8~1/12,不宜小于箱形基础长度的1/16~1/18,且不小于3m。
(4)箱形基础的抗渗等级不宜小于0.6N/mm2。
(5)底板和顶板的厚度应满足柱或墙冲切验算要求,并根据实际情况通过计算确定。底板厚度一般取隔墙间距的1/8~1/10,约为300~1 000 mm;顶板厚度约为200~400mm。内墙厚度不宜小于200mm,外墙厚度不应小于250mm。
(6)为保证箱形基础的整体刚度,平均每平方米基础面积上墙体长度应不小于400mm,或墙体水平截面积不得小于基础面积的1/10,其中纵墙配置量不得小于墙体总配置量的3/5。
2)施工要点
(1)基坑开挖,如地下水位较高,应采取措施降低地下水位至基坑底部500mm以下。当地质为粉质砂土有可能产生流砂现象时,不得采用明沟排水,宜采用井点降水措施,并应设置水位降低观测孔。开挖时尽量减少对基坑底土的扰动。当采用机械开挖基坑时,在基坑底部以上200~400mm厚的土层应用人工挖除并清理,基坑验槽后,应立即进行基础施工。
(2)施工时,基础底板、内外墙和顶板的支模、钢筋绑扎以及混凝土浇筑,可采取分块进行,其施工缝的留设位置和处理应符合钢筋混凝土工程施工及验收规范的有关要求,外墙接缝应设止水带。
(3)基础的底板、内外墙和顶板宜连续浇筑完毕。为防止出现收缩裂缝,一般应设置贯通后浇带,带宽不宜小于800mm,在后浇带处钢筋应贯通。顶板浇筑后,相隔2~4周,用比设计强度提高一级的细石混凝土将后浇带填灌密实,并加强养护。
(4)对于大体积混凝土结构,由于其结构截面大、水泥用量多,水泥水化后释放的水化热会产生较大的温度变化和收缩作用,会导致混凝土产生表面裂缝或贯穿性裂缝,影响结构的整体性、耐久性和防水性,影响其使用,甚至会影响结构安全。因此,对大体积混凝土,在浇灌前应对结构进行必要的裂缝控制计算,估算混凝土浇灌后可能产生的最大水化热温升值、温度差和温度收缩应力,以便在施工期间采取有效措施来预防温度收缩裂缝。常用的措施有:
①水泥可采用矿渣硅酸盐水泥和掺加粉煤灰掺和料,以减少水泥水化热。
②采用缓凝剂以延缓水泥水化热放热峰。
③加强养护和测温工作,保持适宜的温度和湿度条件,使混凝土内外温度差不宜过大(一般控制在20℃以内)。
(5)基础施工完毕应立即进行回填土,停止降水时,应验算基础的抗浮稳定性,抗浮稳定性系数不宜小于1.2。如不能满足时,应采取有效措施,如继续抽水直至上部结构荷载加上后能满足抗浮稳定系数要求为止,或在基础内采取灌水或加重物等,防止基础上浮或倾斜。
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