【摘 要】淺基礎(chǔ)與深基礎(chǔ)是建筑的重要組成部分,重要的不在于兩者定義上的區(qū)別,在于兩者的工作原理和其適用條件的差異。本文闡述了在進(jìn)行地基淺基礎(chǔ)和深基礎(chǔ)的設(shè)計時,要充分掌握二者的差異,并只有進(jìn)行深度調(diào)查研究,才可以科學(xué)合理的確定設(shè)計方案。
【關(guān)鍵詞】淺基礎(chǔ);深基礎(chǔ);差異
淺基礎(chǔ)與深基礎(chǔ)作為建筑基礎(chǔ),傳遞由上部荷載施加于地基上的附加壓力,在附加壓力作用下,要求地基滿足承載力及變型條件的要求,進(jìn)而達(dá)到滿足建筑設(shè)計的各項使用功能。
天然地基依基礎(chǔ)埋置深度,可分為淺地基和深地基,一般而言,通常把位于天然地基上、埋置深度小于5m,側(cè)面摩阻力對地基承載力的影響可忽略不計的基礎(chǔ)以及埋置深度雖超過5m,但小于基礎(chǔ)寬度的大尺寸基礎(chǔ)(如箱形基礎(chǔ)),統(tǒng)稱為天然地基上的淺基礎(chǔ)。位于地基深處承載力較高的土層上,埋置深度大于5m或大于基礎(chǔ)寬度的基礎(chǔ),稱為深基礎(chǔ),如樁基、地下連續(xù)墻、墩基和沉井等。
淺基礎(chǔ)相對于深基礎(chǔ),基礎(chǔ)故然埋深較淺,同時,基礎(chǔ)形式及施工工藝較簡單,施工質(zhì)量易于控制,工程造價亦較低。而深基礎(chǔ)情況恰于淺基礎(chǔ)相反,除基礎(chǔ)埋深較深外,基礎(chǔ)形式及施工工藝復(fù)雜,質(zhì)量控制因素較多,工程造價亦較高等。所以當(dāng)進(jìn)行天然地基上淺基礎(chǔ)設(shè)計時,只有掌握深基礎(chǔ)和淺基礎(chǔ)的差異,進(jìn)行深度調(diào)查研究,才可以科學(xué)合理的確定設(shè)計方案。
一、從持力層上劃分
1.淺基礎(chǔ)以天然地基為持力層,以地基承載力滿足上部結(jié)構(gòu)受力要求即可。基礎(chǔ)與側(cè)壁土的磨阻力可忽略不計。
2.深基礎(chǔ)以深部硬質(zhì)巖土層為持力層,或者以基礎(chǔ)與側(cè)壁土層磨擦力作為承受上部結(jié)構(gòu)的荷載為主,又或以前兩種受力方式結(jié)合作為承受上部結(jié)構(gòu)荷載。
二、從其施工特點(diǎn)分類上劃分
1、淺基礎(chǔ)的施工特點(diǎn):
(1)淺基礎(chǔ)在一些地基承載力比較高的地區(qū)地基不需要加固處理,因此對基底土的施工要求嚴(yán)格,比如:機(jī)械挖土要求留置20-30mm土層,人工清槽,防止地基土撓動;冬季施工需要對地基土加強(qiáng)保溫防凍措施,雨季盡量避開雨天施工等。
(2)基坑挖土要根據(jù)土質(zhì)情況進(jìn)行放坡,確保邊坡穩(wěn)定。
(3)在陸地上明挖基礎(chǔ)時,先進(jìn)行基坑定位放樣,再進(jìn)行開挖、支護(hù)、基坑排水、地基檢驗、砌筑及基坑回填等工序。
(4)在水中明挖基礎(chǔ)時,首先要修筑圍堰,再把圍堰內(nèi)水排干,才可以繼續(xù)開挖基坑。水位較高地區(qū)應(yīng)根據(jù)情況編制降水、排水方案,并按方案實(shí)施。當(dāng)無法將水排走時,只能進(jìn)行水下施工或進(jìn)行鋼板樁圍堰、雙壁鋼圍堰、沉井等施工方法實(shí)現(xiàn)。
(5)開挖時一般分為人工開挖和機(jī)械開挖兩種,結(jié)合目前的施工條件,一般采用挖土機(jī)、推土機(jī)并配合自卸汽車進(jìn)行淺基礎(chǔ)的開挖,有效的提高了施工進(jìn)度。
2、深基礎(chǔ)的施工特點(diǎn):
(1)基坑支護(hù)是深基礎(chǔ)施工首先要考慮的問題,最常用的支護(hù)方法是簡易細(xì)石混凝土加鋼絲網(wǎng)護(hù)坡、錨桿支護(hù)、土釘墻支護(hù)。一些土質(zhì)較差的地區(qū),如上海采用樁(混凝土預(yù)制樁、深層水泥土攪拌樁、鋼板樁等)支護(hù)較多見,大型深基坑則采用鉆孔灌注樁、地下連續(xù)墻等支護(hù)工藝。
(2)深基坑降水,較淺的深基礎(chǔ)施工在一些水位較深地區(qū)根據(jù)情況可以不考慮降水(我們這里小于7米一般不考慮降水),而在一些水位較高地區(qū),基坑降水是深基坑施工的重要和關(guān)鍵環(huán)節(jié)。
(3)基坑排水,一般深基坑施工周期較長,地表水的排除,防止灌入坑內(nèi)也是必不可少的環(huán)節(jié)。
(4)觀測,含基坑本身的觀測和周圍環(huán)境的觀測?;颖旧碇饕强颖诔两岛臀灰?,周圍環(huán)境主要是周圍建筑物、地下管線、外界路面等的觀測。一般建設(shè)單位委托有資質(zhì)單位觀測。
(5)深基坑施工前應(yīng)制定相應(yīng)的施工方案,如基坑支護(hù)方案、降(排)水方案、觀測方案等,并經(jīng)相關(guān)單位審批。
三、從其結(jié)構(gòu)形式分類上劃分
1、淺基礎(chǔ)根據(jù)結(jié)構(gòu)形式可分為擴(kuò)展基礎(chǔ)、聯(lián)合基礎(chǔ)、柱下條形基礎(chǔ)、柱下交叉條形基礎(chǔ)、筏形基礎(chǔ)、箱形基礎(chǔ)和殼體基礎(chǔ)。
(1)擴(kuò)展基礎(chǔ):墻下條形基礎(chǔ)和柱下獨(dú)立基礎(chǔ)。擴(kuò)展基礎(chǔ)的左右是把墻或柱下的荷載側(cè)向擴(kuò)展到土中,使之滿足地基承載力的要求,擴(kuò)展基礎(chǔ)包括無筋擴(kuò)展基礎(chǔ)和鋼筋混凝土擴(kuò)展基礎(chǔ)。
(2)聯(lián)合基礎(chǔ):聯(lián)合基礎(chǔ)主要指同列相鄰兩柱公共的鋼筋混凝土基礎(chǔ),即雙柱聯(lián)合基礎(chǔ)。在為相鄰兩柱分別配置獨(dú)立基礎(chǔ)時,常因其中一柱靠近建筑界限,或因兩柱間距較小,而出現(xiàn)基地面積不足或者荷載偏心過大等的情況,此時可考慮采用聯(lián)合基礎(chǔ)。聯(lián)合基礎(chǔ)也可用于調(diào)整相鄰兩柱的沉降差或防止兩者之間的相向傾斜等。
(3)柱下條形基礎(chǔ):當(dāng)?shù)鼗^為軟弱、柱荷載或地基壓縮性分布不均勻,以至于采用擴(kuò)展基礎(chǔ)可能產(chǎn)生較大的不均勻沉降時,常將同一方向上若干柱子的基礎(chǔ)練成一體而形成柱下條形基礎(chǔ)。?這種基礎(chǔ)抗彎剛度大,因而具有調(diào)整不均勻沉降的能力。
(4)柱下交叉條形基礎(chǔ):如果地基軟弱且在兩個方向上分布不均,需要基礎(chǔ)在兩個方向都具有一定的剛度來調(diào)整不均勻沉降,則可在柱網(wǎng)下縱橫兩向分別設(shè)置鋼筋混凝土條形基礎(chǔ),從而形成柱下交叉條形基礎(chǔ)。
(5)筏型基礎(chǔ):當(dāng)柱下交叉條形基礎(chǔ)底面積占建筑物平面面積的比例較大,或者建筑物在使用上有要求時,可以再建筑物的柱、墻下做成一塊滿堂的基礎(chǔ),就是筏型基礎(chǔ)。此基礎(chǔ)用于多層與高層建筑,分平板式和梁板式。由于其整體剛度相當(dāng)大,能將各個柱子的沉降調(diào)整得比較均勻。
(6)殼體基礎(chǔ):為了充分發(fā)揮混凝土抗壓性能好的優(yōu)點(diǎn),可將基礎(chǔ)的形式做成殼體。常見的形式有:正圓錐殼、M型組合殼和內(nèi)球外錐殼。其優(yōu)點(diǎn)是材料省、造價低。但是施工工期長、工作量大且技術(shù)要求高。
2、深基礎(chǔ)一般在淺層土質(zhì)不能滿足建筑物對地基承載力和變形要求,而又不適宜采取地基處理措施時采用。深基礎(chǔ)的類型主要有樁基礎(chǔ),地下連續(xù)墻,沉井基礎(chǔ),最為常用的是樁基礎(chǔ)。
(1)樁基礎(chǔ):樁基礎(chǔ)由基樁和聯(lián)接于樁頂?shù)某信_共同組成。若樁身全部埋于土中,承臺底面與土體接觸,則稱為低承臺樁基;若樁身上部露出地面而承臺底位于地面以上,則稱為高承臺樁基。建筑樁基通常為低承臺樁基礎(chǔ)。高層建筑中,樁基礎(chǔ)應(yīng)用廣泛。樁支承于堅硬的(基巖、密實(shí)的卵礫石層)或較硬的(硬塑粘性土、中密砂等)持力層,具有很高的豎向單樁承載力或群樁承載力,足以承擔(dān)高層建筑的全部豎向荷載(包括偏心荷載)。
(2)地下連續(xù)墻:利用各種挖槽機(jī)械,借助于泥漿的護(hù)壁作用,在地下挖出窄而深的溝槽,并在其內(nèi)澆注適當(dāng)?shù)牟牧隙纬梢坏谰哂蟹罎B(水)、擋土和承重功能的連續(xù)的地下墻體。地下連續(xù)墻可以組成具有很大承載力的任意多邊形連續(xù)墻代替樁基礎(chǔ)、沉井基礎(chǔ)或沉箱基礎(chǔ)。對土壤的適應(yīng)范圍很廣,在軟弱的沖積層、中硬地層、密實(shí)的砂礫層以及巖石的地基中都可施工。初期用于壩體防滲,水庫地下截流,后發(fā)展為擋土墻、地下結(jié)構(gòu)的一部分或全部。
(3)沉井基礎(chǔ):以沉井作為基礎(chǔ)結(jié)構(gòu),將上部荷載傳至地基的一種深基礎(chǔ)。沉井是一個無底無蓋的井筒,一般由刃腳、井壁、隔墻等部分組成。在沉井內(nèi)挖土使其下沉,達(dá)到設(shè)計標(biāo)高后,進(jìn)行混凝土封底、填心、修建頂蓋,構(gòu)成沉井基礎(chǔ)。沉井基礎(chǔ)具有較大的承載面積,能承受較大的垂直和水平荷載。
四、從適用條件上劃分
淺基礎(chǔ)的適用條件以淺部土層堅實(shí),滿足承載力要求,淺基礎(chǔ)的選擇形式可根據(jù)上部結(jié)構(gòu)需要,選擇采用柱下獨(dú)立基礎(chǔ)或墻下條形基礎(chǔ)。對于上部荷載較大的高層建筑,只要淺部巖土層工程性狀好,同樣可以選擇淺基礎(chǔ),如筏板式基礎(chǔ)。
深基礎(chǔ)的適用條件以淺部土層軟弱,承載力或變形條件滿足不了工程要求,向下尋求硬質(zhì)巖土層,直到滿足上述地基條件。其基礎(chǔ)形式自然也就為深基礎(chǔ)。
綜上可見,淺基礎(chǔ)與深基礎(chǔ)均為建筑的重要組成部分,重要的不在于兩者定義上的區(qū)別,重要的在于兩者的工作原理和其適用條件的差異。所以當(dāng)在進(jìn)行地基淺基礎(chǔ)和深基礎(chǔ)的設(shè)計時,掌握深淺基礎(chǔ)的差異,并充分考慮并充分發(fā)揮地基的承載能力,深度調(diào)查研究,才可以科學(xué)合理的確定設(shè)計方案。