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建筑构造中基础埋置深度及影响因素

时间:2023-10-14 理论教育 版权反馈
【摘要】:影响基础埋深的因素很多,主要应考虑下列几个因素。图8-9基础埋深与冻土深度的关系其他因素的影响。基础的埋置深度除考虑工程地质条件、地下水位、冻土深度等因素外,还应考虑相邻基础的深度,拟建建筑物是否有地下室、设备基础等因素的影响。

建筑构造中基础埋置深度及影响因素

1.基础的埋置深度

基础的埋置深度,简称基础埋深,是指由室外的设计地坪至基础底面之间的距离。室外地坪分自然地坪和设计地坪,自然地坪是指施工建造场地的原有地坪,而设计地坪是指按设计要求工程竣工后室外场地经过挖掉部分土层(或填垫部分土层)后的地坪。基础埋深是从室外设计地坪算起的。

基础埋深不大于5m的为浅基础,大于5m的为深基础。从经济效果看,基础埋深越小,工程造价越低,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,基础埋深不宜小于500mm。

2.影响基础埋深的因素

基础埋深的选择关系到地基可靠性、施工难易程度及造价。影响基础埋深的因素很多,主要应考虑下列几个因素。

(1)工程地质条件的影响。

基础埋深与地基构造有密切关系,建筑物要建造在坚实可靠的地基上,不能设置在承载能力低、压缩性高的软弱土层上。在选择埋深时,应根据建筑物的大小、特点、刚度与地基的特性分别确定。一般有下列几种典型情况。

①地基由均匀的、压缩性较小的良好土层构成,其承载力满足设计要求时,基础按最小埋置深度建造,如图8-7(a)所示。

图8-7 基础埋深与工程地质条件的关系

②地基由两层土构成,上层软弱土层的厚度在2m以内,而下层为压缩性较小的土层。这种情况一般应将建筑物基础埋置到下层的良好土层上,此时土方开挖量不大,既可靠又经济,如图8-7(b)所示。

③地基由两层土构成,上层软弱土层的厚度为2~5m。在这种情况下,荷载较小、层数较少的建筑物应尽量将基础埋置在表层的软弱土层内,并采用加大基础底面积的方案,以避免开挖大量的土方、延长工期和增加工程造价。与此同时,应根据具体情况采取措施加强上部结构的刚度。必要时,还可以采用换土法、压实法等较经济的人工加固地基的处理方法。对于荷载较大、层数较多的高大建筑物,则应将基础埋置到下层的良好土层上,如图8-7(c)所示。

④如果地表软弱土层的厚度大于5m,建造轻型和层数较少的建筑物时,应尽量利用表层的软土层作为地基。必要时,应采取措施加强上部结构的刚度或进行人工地基加固,如换土法、短桩法等。高大建筑物和带地下室的建筑物是否需要将基础埋置到下层的良好土层上,则应根据表土层的具体厚度、施工设备等情况做经济比较后确定,如图8-7(d)所示。

⑤地基由两层土构成,上层是压缩性较小的良好土层,而下层是压缩性较大的软弱土层。在这种情况下,应根据表层土的厚薄来确定基础的埋深,如果表层土有足够的厚度,基础应尽可能争取浅埋,以保证有足够厚度的持力层,同时应注意下卧层软弱土的压缩对建筑物的影响,通过验算下卧层的应力和应变,确保建筑物的安全,如图8-7(e)所示。

⑥当地基由良好土层与软弱土层交替构成,或上面持力层为良好土层,而下卧层有软弱土层或旧矿床、老河床时,在不影响下卧层的情况下,应尽可能做浅基础。如建筑物较高大,持力层强度不足以承受荷载,应做深基础,例如采用打桩法,将建筑物的荷载经过桩基传递到下层的良好土层上,如图8-7(f)所示。

若土层由两种土质构成,上层土质良好且有足够厚度,则以埋在上层范围为宜;反之,若上层土质差而厚度浅,则以埋在下层范围为宜。总之,由于地基土形成的地质变化不同,每个地区的地基土性质也不相同,即使同一地区,地基土的性质也有很大区别,必须综合分析,选择最佳埋深。

(2)地下水位的影响。(www.xing528.com)

地下水位对某些土层的承载能力有很大影响,如黏性土在地下水位上升时,将因含水量增加而膨胀,使土的强度降低;当地下水位下降时,土粒之间的接触压力增加,基础将下沉。为避免地下水位的变化影响地基承载力及防止地下水对基础施工带来的麻烦,一般基础应争取埋在最高水位以上。

当地下水位较高,基础不能埋在最高水位以上时,宜将基础底面埋置在最低地下水位以下且不少于200mm的深度,以减少和避免地下室浮力和影响等,如图8-8所示。这种情况下,基础应采用耐水材料,如混凝土、钢筋混凝土等。当地下水含有腐蚀性物质时,基础应采取各种防腐措施,如涂以沥青等。施工时要考虑基坑的排水。

图8-8 基础埋深与地下水位的关系

(a)地下水位较低时的基础埋置位置;(b)地下水位较高时的基础埋置位置

(3)冻土深度的影响。

冻结土与非冻结土的分界线称为冻土线。气温越低,低温持续时间越长,冻土深度就越大。各地区气候不同,低温持续时间不同,冻土深度也不相同,如北京地区为0.8~1.0m,哈尔滨为2m,上海、南京仅0.12~0.2m,广东则基本无冻结土。地基土冻结后,是否对建筑产生不良影响,主要看土冻结后会不会产生冻胀现象。若产生冻胀,会把建筑向上拱起(冻胀向上的力会超过地基承载力),到春季气温回升,土层解冻,基础又会下沉。这种冻融交替使建筑处于不稳定状态,容易导致建筑物变形,如墙身开裂、门窗倾斜,甚至会使建筑物结构也遭到破坏等。地基土冻结后是否产生冻胀,主要与土壤颗粒的粗细程度、含水量多少和地下水位的高低有关。如地基土存在冻胀现象,特别是在粉砂、粉土和黏性土中,基础应埋置在冻土线以下20cm,如图8-9所示。

图8-9 基础埋深与冻土深度的关系

(4)其他因素的影响。

基础的埋置深度除考虑工程地质条件、地下水位、冻土深度等因素外,还应考虑相邻基础的深度,拟建建筑物是否有地下室、设备基础等因素的影响。

对靠近原有建筑物基础修建的新基础,其埋置深度不宜超过原有基础的底面,否则新、旧基础之间应保留一定的净距,具体距离依原有基础荷载和地基土质而定,且不宜小于该相邻基础底面的高差,不能满足上述要求时,应采取适宜措施以保证邻近原有建筑物的安全。如图8-10所示为在原有建筑物旁边扩建房屋时相邻基础的关系,两房屋紧紧相邻,新建筑物的基础埋深超过了原有建筑物的基础埋深,这就要求新、旧基础之间应保留两基础埋深差1~2倍的净距,如果采用常规的基础形式,这一要求是无法满足的。本例采用挑梁的方法,很好地解决了这一问题,避免了对原有建筑物基础的不利影响。

图8-10 相邻基础的关系

某些建筑物需要具备一定的使用功能或宜采用某种基础形式,这些要求常成为其基础埋置深度选择的先决条件。例如必须设置地下室或设备层的建筑物,需建造带封闭侧墙的筏式基础或箱形基础的高层或重型建筑,带有地下设施的建筑物、半埋式结构物或具有地下部分的设备基础等。

位于土质地基上的高层建筑,由于其竖向荷载大,又要承受风力荷载和地震作用等水平荷载,其基础的埋置深度应随建筑物的高度增大而适当加大,这样才能满足稳定性要求。抗震设防区除岩石地基外,天然地基上的箱形和筏形基础埋置深度不宜小于建筑高度的1/15;桩箱或桩筏基础的埋置深度(不计桩长)不宜小于建筑高度的1/18。

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