房屋建筑学---民用建筑---地基与基础

2011-06-30 17:46阅读：

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地基与基础的概念 基础：建筑物地面以下的承重构件。它承受建筑物上部结构传下来的荷载，并把这些荷载连同本身的自重一起传给地基。
地基：承受由基础传下来荷载的土层。地基承受建筑物荷载而产生的应力和应变是随着土层的深度的增加而减小，在达到一定的深度以后就可以忽略不计。
持力层：直接承受建筑荷载的土层。持力层以下的土层为下卧层。
基础埋深：由室外地坪至基础底皮的高度尺寸。基础埋深由勘测部门根据地基情况决定。
基础宽度：又称为基槽宽度，即基础底面的宽度。基础宽度由计算决定。
大放脚：基础墙加大加厚的部分，用砖、混凝土、灰土等材料制作的基础均应作大放脚。
灰土垫层：采用3:7灰土(消石灰3份与优质素土7份拌合而成)制作的基础底层。它是基础的一部分。
地基的有关问题

一、土层的分类
土层的分类
《建筑地基基础设计规范》（GBJ 7—89）中规定，作为建筑地基的土层分为岩石、碎石土、砂、粉土、粘性土和人工填土。
1.岩石：岩石为颗粒间牢固联结，呈整体或具有节理袭隙的岩体。岩石根据其坚固性可分为硬质岩石（花岗岩、玄武岩等）和软质岩石（页岩、粘土岩等）；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。岩石承载力的标准值f_k为200～4000kPa。
2.碎石土：碎石土为粒径大于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为漂石、块石（料径大于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0.075的颗粒超过全重的50%）。砂土的承载力为（标准值） f_k＝140～500kPa。
4.粉土：粉土为塑性指数I_p小于或等于10的土。其性质介于砂土与粘性土之间。粉土的承载力为（标准值）f_k＝105～410kPa。
5.粘性土：粘性土为塑性指数I_p大于10的土，按其塑性指数I_p值的大小又分为粘土（I_p＞17 ）和粉质粘土（10＜I_p≤17）两大类。粘性土的承载力为（标准值）f_k＝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、杂填土、冲填土。素填土为碎石土、砂土、粉土、粘性土等组成的填土；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砂形成的填土。人工填土的承载力（标准值）为f_k＝65～160kPa。
二、地基应满足的几点要求
地基应满足的几点要求
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。
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。
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。
三、天然地基与人工地基
天然地基与人工地基
1.天然地基：凡天然土层具有足够的承载能力，不需经过人工加固，可直接在其上部建筑房屋的土层。天然地基的土层分布及承载力大小由勘测部门实测提供。
2.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：
（1）压实法。利用重锤（夯）、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、杂填土及其它高压缩性土时，应采用换土法。换土所用材料选用中砂、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。
（3）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）支承柱（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300×300mm～600×600mm，其长度视需要而定，一般在6m～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）钻孔桩。这种桩是先利用钻孔机钻孔，然后放入钢筋骨架，最后浇注混凝土而成。钻孔直径一般为300mm～500mm，桩长不超过12m。近期，钻孔桩内亦可填砂石、砂子、碎石等做法。
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，并浇注混凝土而成。其直径、桩长与钻孔桩相同。
4）爆扩桩。这种桩由钻孔、引爆、浇注混凝土而成。引爆的作用是将桩端扩大，以提高承载力。
采用桩基时，应在桩顶加作承台梁或承台板，以承托墙柱。
四、地基特殊问题的处理
地基特殊问题的处理
1.地基中遇有坟坑如何处理
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灰土，遇潮湿土壤应回填级配砂石。最后按正规基础做法施工。
2.基槽中遇有枯井怎么处理
在基槽转角部位遇有枯井，可以采用挑梁法，即用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.基槽中遇有沉降缝应怎样过渡
新旧基础连接并遇有沉降缝时，应在新基础上加作挑梁，使墙体靠近旧基础，通过挑梁解决不均匀下沉问题。
4.基槽中遇有橡皮土应如何处理
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，要避免直接在土层上用夯打。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.不同基础埋深时如何过度
当基础埋深不一，标高相差很小的情况下，基础可作成斜坡处理。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）作刚性墙基础：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）加设基础圈梁：在条形基础的上部作连续的、封闭的圈梁，可以保证建筑的整体性，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φ8间距200mm。
（3）设置沉降缝。
基础埋深的确定原则
建筑物的特点及使用性质建筑物的特点指的是多层建筑还是高层建筑，高层建筑的基础埋深是地上建筑物总高的1/10左右，而多层建筑则依据地下水位及冻土深度来确定埋深尺寸。
地基土的好坏土质好的，承载力高的土层可以浅埋，土质差、承载力低的土层则应该深埋。
地下水位的影响土壤中地下水含量的多少对承载力的影响很大。一般应尽量将基础放在地下水位之上。这样做的好处是可以避免施工时排水，还可以防止或减轻地基土的冻胀。
冻结深度的影响土层的冻结深度由各地气候条件决定，如北京地区为0.8m～1m，哈尔滨则为2m。建筑物的基础若放在冻胀土上，冻胀力会把房屋拱起，产生变形。解冻时，又会产生陷落。一般应将基础的灰土垫层部分放在冻结深度以下。
相邻房屋或建筑物基础的影响当新建房屋的基础埋深小于或等于原有房屋的基础埋深时，可不考虑相互影响。若新建房屋的基础埋深大于原有房屋的基础埋深时，应考虑相互影响。具体做法是应该满足下列条件：

式中:h——新建与原有建筑物基础底面标高之差；
l——新建与原有建筑物基础边缘的最小距离
基础宽度的确定原则
基础底面积的确定因素有：基础以上墙体和楼层传下来的总荷载F；基础埋置深度范围内的基础自重和附土层重G；地基承载力的标准值〔f_k〕。计算公式如下：

式中：P——基底的底面应力(kN)；
F——上部结构的荷载(kN/m²)；
G—— 基础自重和基础周围的土重，由b，h，γ相乘而得。其中b为基础底面宽度；h为基础自重计算高度；γ为基础和周围土重的平均值，一般取2kN/m³；
f_k——地基承载力的标准值(kPa)。
当基础为条形基础时，可截取单位长度（一般取1m）来计算，因而可以直接求出基础宽度A。

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