建筑基礎(chǔ)設(shè)計(jì)理論與施工方法

1、建筑基礎(chǔ)設(shè)計(jì)理論與施工方法地基與基礎(chǔ)工程是建筑施工的主導(dǎo)工程之一，也是建筑施工技術(shù)最為復(fù)雜、難度最大、 工期最長(zhǎng)、占投資最多的分部工程。它的施工質(zhì)量的好壞，直接影響到建筑物的安危和壽命， 以及施工成本和工程整體的順利進(jìn)行。下面僅以我個(gè)人的學(xué)習(xí)成果為基礎(chǔ)，分享我對(duì)建筑基 礎(chǔ)的認(rèn)識(shí)。地基和基礎(chǔ)的概念：基礎(chǔ)指建筑底部與地基接觸的承重構(gòu)件，它的作用是把建筑上部的荷載傳給地基。因 此地基必須堅(jiān)固、穩(wěn)定而可靠?；A(chǔ)下面承受建筑物全部荷載的土體或巖體稱為地基。地基不屬于建筑的組成部分， 但它對(duì)保證建筑物的堅(jiān)固耐久具有非常重要的作用。是地球的一部分。承受建筑物基礎(chǔ)所傳 遞的上部結(jié)構(gòu)荷載的土層（或巖層）。地基就

2、其受力情況而言，在建筑物基礎(chǔ)荷載作用影響 范圍內(nèi)的部分，稱為持力層；在持力層以下的部分，稱為下臥層?；A(chǔ)的發(fā)展方向：（一）基礎(chǔ)形狀的理論研究不斷深入由于計(jì)算機(jī)的應(yīng)用日趨廣泛，許多計(jì)算方法如有限元法、邊界元法、特征線法等在基 礎(chǔ)工程形狀的分析中得到應(yīng)用；土工離心機(jī)模型實(shí)驗(yàn)，已成為驗(yàn)證計(jì)算方法和解決包括基礎(chǔ) 工程在內(nèi)的土工問題的有理手段。土的本構(gòu)模型也是基礎(chǔ)工程分析中的一個(gè)重要組成部分。（二）現(xiàn)場(chǎng)原位測(cè)試技術(shù)和基礎(chǔ)工程質(zhì)量檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展為了改善取樣實(shí)驗(yàn)質(zhì)量或者進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)施工監(jiān)測(cè)，原位測(cè)試技術(shù)和方法有很大發(fā)展。如 旁壓實(shí)驗(yàn)、動(dòng)靜觸探、測(cè)斜儀、壓力傳感器和空隙水壓力測(cè)試儀等測(cè)試儀器和手段已被廣泛 應(yīng)用。

3、測(cè)試數(shù)據(jù)采集和資料整理自動(dòng)化、實(shí)驗(yàn)設(shè)備和實(shí)驗(yàn)方法的標(biāo)準(zhǔn)化以及廣泛采用新技術(shù) 已成為發(fā)展方向。（三）高層建筑深基礎(chǔ)繼續(xù)受到重視隨著高層建筑物數(shù)量的增多，各類高層建筑深基礎(chǔ)大量修建，尤其是大直徑樁墩基礎(chǔ)、 筏板帶樁、箱基帶樁等基礎(chǔ)類型更受重視。由于深基坑開挖支護(hù)工程的需要，如地下連續(xù)墻、擋土灌注樁、深層攪拌擋土結(jié)構(gòu)、 錨桿支護(hù)、鋼板樁、鉛絲網(wǎng)水泥護(hù)坡和沉井等地下支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、施工方法都引起人們極 大興趣。（四）軟弱地基處理技術(shù)的發(fā)展在我國(guó)各地區(qū)的經(jīng)濟(jì)建設(shè)中，有許多建筑物不得不建造在比較松軟的不良地基上。這 類地基如不加特殊處理就很難滿足上不建筑物對(duì)控制變形、保證穩(wěn)定和抗震的要求。因此，各種不同類

4、型的地基處理新技術(shù)因需要而產(chǎn)生和發(fā)展，成為巖土工程中的一個(gè)重要專題。地基處理的目的在于改善地基土的工程性質(zhì)，例如提高土的強(qiáng)度、改善變形模量或提 高抗液化性能等。地基處理的方法很多，每種方法都有其不同的加固原理和適用條件，在實(shí) 際工程中必須根據(jù)地基上的特點(diǎn)選用最適宜的方法。今后隨著建筑物的層高和荷載不斷增 大，軟弱地基的概念和范圍也有新的變化，各種新的處理方法會(huì)不斷出現(xiàn)，地基處理技術(shù)必 然會(huì)進(jìn)一步發(fā)展。（五）既有房屋增層和基礎(chǔ)加固與托換對(duì)于房屋的需求量在今后較長(zhǎng)時(shí)期內(nèi)都會(huì)很大，目前國(guó)家資金困難，基本建設(shè)投資不 會(huì)很多，為了滿足當(dāng)前的急需，對(duì)現(xiàn)有房屋的改建增層工程會(huì)日趨增多，為此必須對(duì)已有建 筑物

5、的地基進(jìn)行正確的評(píng)價(jià)，提出合理的承載力值，重視地基加固與托換技術(shù)的探討與應(yīng)用。地基的種類：地基有天然地基和人工地基兩類：天然地基 具有足夠的承載能力，在荷載作用下的壓縮變形不超過允許范圍，可以支 承建筑物基礎(chǔ)的天然土（巖）層。凡能保證地基穩(wěn)定的巖石、碎石土、砂土、粘性土等都可 作為天然地基。設(shè)計(jì)時(shí)要充分掌握地基土（巖）層的壓縮和沉降、抗剪和滑坡、土中含水量 等因素，以保證地基安全可靠。人工地基 不具有充分承載能力的淤泥、淤泥質(zhì)土、沖填土、雜填土或其他高壓縮性 的軟弱土層經(jīng)過人工加固處理而成的建筑物地基。設(shè)計(jì)時(shí)既要注意分析和合理利用基土的持 力層，又要正確選擇加固處理措施。地基的處理方法：人工地

6、基的處理方法有密實(shí)法、換土法和加固法三類：（1）密實(shí)法 用密實(shí)法處理地基又可分為：碾壓夯實(shí)法：對(duì)含水量在一定范圍內(nèi) 的土層進(jìn)行碾壓或夯實(shí)。此法影響深度約為200毫米，僅適于平整基槽或填土分層夯實(shí)。 重錘夯實(shí)法：利用起重機(jī)械提起重錘，反復(fù)夯打，其有效加固深度可達(dá)1.2米。此法適用于 處理粘性土、砂土、雜填土、濕陷性黃土地基和對(duì)大面積填土的壓實(shí)以及雜填土地基的處理。 機(jī)械碾壓法：用平碾、羊足碾、壓路機(jī)、推土機(jī)及其他壓實(shí)機(jī)械壓實(shí)松散土層。碾壓效果 取決于被壓土層的含水量和壓實(shí)機(jī)械的能量。對(duì)于雜填土地基常用812噸的平碾或13 16噸的羊足碾，逐層填土，逐層碾壓。振動(dòng)壓實(shí)法：在地基表面施加振動(dòng)力，以振

7、實(shí)淺層 松散土。振動(dòng)壓實(shí)效果取決于振動(dòng)力、被振的成分和振動(dòng)時(shí)間等因素。用此法處理以砂土、 爐渣、碎石等無粘性土為主的填土地基，效果良好。強(qiáng)夯法：利用重量為840噸的重錘 從640米的高處自由落下，對(duì)地基進(jìn)行強(qiáng)力夯實(shí)的處理方法。經(jīng)過強(qiáng)夯的地基承載能力可 提高34倍，以至6倍，壓縮性可降低2001000%,影響深度在10米以上。此法適用于處 理砂土、粉砂、黃土、雜填土和含粉砂的粘性土等。施工時(shí)噪聲與振動(dòng)較大。堆載預(yù)壓法： 在堆積荷載作用下，使飽和軟土層排水固結(jié)，提高抗剪能力，增加地基的穩(wěn)定性。砂井堆 載預(yù)壓法:在軟土層中按一定距離打入管井,井中灌入透水性良好的砂，形成排水“砂井”，在 堆載預(yù)壓下，

8、加速地基排水固結(jié)，提高地基承載能力。此外，還有擠密砂樁法和振動(dòng)水沖樁 法等。換土法 當(dāng)?shù)鼗至榆浫?，密集法不能滿足建筑物荷載要求時(shí)，可采用換土 墊層的辦法處理土層。此法是先將基礎(chǔ)底下一定深度的軟弱土層挖出，回填砂、碎石、素土 或灰土等，逐層夯實(shí)，便成為承載能力較高的墊層。加固法 用加固法處理地基可分為：化學(xué)加固法：通過壓力灌注或攪拌混合 等措施，使化學(xué)溶液或膠結(jié)劑進(jìn)入土層，使土粒膠結(jié)。所用漿液主要有：高標(biāo)號(hào)硅酸鹽水泥 和速凝劑配制成的水泥漿液；以水玻璃為主加氯化鈣配制成的水玻璃漿液；以丙烯酸氨為主 的漿液；以重鉻酸鹽木質(zhì)素漿等紙漿液為主的漿液。目前應(yīng)用較多的是水泥漿液；紙漿液雖 加固效果較好

9、，但有毒，會(huì)污染地下水。高壓旋噴法：利用噴射化學(xué)漿液與土?；旌蠑嚢?處理地基。目前多使用水泥漿液。為防止?jié){液流失，常加入三乙醇胺和氯化鈣等速凝劑。此 法還可用于建筑物地基的補(bǔ)強(qiáng)。硅化加固法：此法是在滲透性較強(qiáng)的土層，利用一定的壓 力，把漿液通過下端帶孔的管子注入土中，使土粒膠結(jié)起來。其加固效果同所用的化學(xué)溶液 濃度、土壤滲透性和注液壓力有關(guān)。對(duì)于滲透系數(shù)每分鐘小于10-6米的粘性土，壓力注入 的硅酸鈉溶液要依靠電滲作用，才能進(jìn)入土層空隙，這種方法稱為電硅化法。此法加固作用 快，工期短，還可用來制止流砂、堵塞泉眼，也可用于加固已建工程。建筑地基的處理：人工地基的處理在建筑學(xué)中十分重要的，上層建筑

10、是否牢固，地基是有無可替代的作 用的。建筑物的地基不夠好，上層建筑很可能倒塌，這樣說一點(diǎn)也不為過，而地基處理的主 要目的是采用各種地基處理方法以改善地基條件。地基處理的對(duì)象是軟弱地基和特殊土地 基。中國(guó)的建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范(GBJ7 89)中明確規(guī)定：“軟弱地基系指主要由淤 泥、淤泥質(zhì)土、沖填土、雜填土或其它高壓縮性土層構(gòu)成的地基”。特殊土地基帶有地區(qū)性 的特點(diǎn)，它包括軟土、濕陷性黃土、膨脹土、紅粘土和凍土等地基。地基改善措施：對(duì)于地基的改善措施主要有以下五方面：改善剪切特性：地基的剪切破壞表現(xiàn)在建筑物的地基承載力不夠；使結(jié)構(gòu)失穩(wěn)或土 方開挖時(shí)邊坡失穩(wěn)；使臨近地基產(chǎn)生隆起或基坑開挖時(shí)坑底隆起

11、。因此，為了防止剪切破壞， 就需要采取增加地基土的抗剪強(qiáng)度的措施。改善壓縮特性：地基的高壓縮性表現(xiàn)在建筑物的沉降和差異沉降大，因此需要采取 措施提高地基土的壓縮模量。改善透水特性：地基的透水性表現(xiàn)在堤壩、房屋等基礎(chǔ)產(chǎn)生的地基滲漏；基坑開挖過程中產(chǎn)生流沙和管涌。因此需要研究和采取使地基土變成不透水或減少其水壓力的措施。改善動(dòng)力特性：地基的動(dòng)力特性表現(xiàn)在地震時(shí)粉、砂土將會(huì)產(chǎn)生液化；由于交通荷 載或打樁等原因，使鄰近地基產(chǎn)生振動(dòng)下沉。因此需要研究和采取使地基土防止液化，并改 善振動(dòng)特性以提高地基抗震性能的措施。改善特殊土的不良地基的特性：主要是指消除或減少黃土的濕陷性和膨脹土的脹縮 性等地基處理的措

12、施。建筑基礎(chǔ)的類型：基礎(chǔ)按受力特點(diǎn)及材料性能可分為剛性基礎(chǔ)和柔性基礎(chǔ)；按構(gòu)造的方式可分為條形基礎(chǔ)、獨(dú)立基礎(chǔ)、片筏基礎(chǔ)、箱形基礎(chǔ)等。按材料及受力特點(diǎn)分類（1）剛性基礎(chǔ)：受剛性角限制的基礎(chǔ)稱為剛性基礎(chǔ)。剛性基礎(chǔ)所用的材料的抗壓強(qiáng)度較高，但抗拉及抗剪強(qiáng)度偏低。剛性基礎(chǔ)中壓力分布角a稱為剛性角。在設(shè)計(jì)中，應(yīng)盡力使基礎(chǔ)大放腳與基礎(chǔ)材 料的剛性角相一致，目的：確保基礎(chǔ)底面不產(chǎn)生拉應(yīng)力，最大限度地節(jié)約基礎(chǔ)材 料。構(gòu)造上通過限制剛性基礎(chǔ)寬高比來滿足剛性角的要求。常用的有：磚基礎(chǔ)。 灰土基礎(chǔ)。三合土基礎(chǔ)。毛石基礎(chǔ)?；炷粱A(chǔ)。毛石混凝土基礎(chǔ)。1）大放腳為保證基礎(chǔ)外挑部分在基底反力作用下不至發(fā)生破壞。2）灰土基礎(chǔ)

13、灰土基礎(chǔ)適用于地下水位較低的地區(qū)，并與其他材料基礎(chǔ)共用，充當(dāng) 基礎(chǔ)墊層。3）三合土基礎(chǔ)三合土基礎(chǔ)一般多用于地下水位較低的四層和四層以下的民用建 筑工程中。4）毛石基礎(chǔ)具有強(qiáng)度較高、抗凍、耐水、經(jīng)濟(jì)等特點(diǎn)。5）混凝土基礎(chǔ)常用于地下水位高，受冰凍影響的建筑物。6）在上述混凝土基礎(chǔ)中加入一定體積毛石，稱為毛石混凝土基礎(chǔ)。2）柔性基礎(chǔ)。在混凝土基礎(chǔ)底部配置受力鋼筋，利用鋼筋受拉，這樣基礎(chǔ)可以承 受彎矩，也就不受剛性角的限制。所以鋼筋混凝土基礎(chǔ)也稱為柔性基礎(chǔ)。鋼筋混凝土基礎(chǔ)斷面可做成梯形，最薄處高度不小于200mm；也可做成階梯形， 每踏步高300-500mm。通常情況下，鋼筋混凝土基礎(chǔ)下面設(shè)有C7.

14、5或C10 素混凝土墊層，厚度lOOmm左右；無墊層時(shí)，鋼筋保護(hù)層為75mm，以保護(hù)受 力鋼筋不受銹蝕。按構(gòu)造分類獨(dú)立基礎(chǔ)(單獨(dú)基礎(chǔ))。柱下單獨(dú)基礎(chǔ)。單獨(dú)基礎(chǔ)是柱子基礎(chǔ)的主要類型。墻下單獨(dú)基礎(chǔ)。墻下單獨(dú)基礎(chǔ)是當(dāng)上層土質(zhì)松軟，而在不深處有較好的土層時(shí)， 為了節(jié)約基礎(chǔ)材料和減少開挖土方量而采用的一種基礎(chǔ)形式。條形基礎(chǔ)。墻下條形基礎(chǔ)。條形基礎(chǔ)是承重墻基礎(chǔ)的主要形式。當(dāng)上部結(jié)構(gòu)荷載較大而土 質(zhì)較差時(shí)，可采用鋼筋混凝土建造，墻下鋼筋混凝土條形基礎(chǔ)一般做成無肋式； 肋式的條形基礎(chǔ)條件:地基在水平方向上壓縮性不均勻，為了增加基礎(chǔ)的整體性， 減少不均勻沉降。柱下鋼筋混凝土條形基礎(chǔ)。當(dāng)?shù)鼗浫醵奢d較大時(shí)為增強(qiáng)

15、基礎(chǔ)的整體性并節(jié) 約造價(jià)，可做成鋼筋混凝土條形基礎(chǔ)。柱下十字交叉基礎(chǔ)。荷載較大的高層建筑，如土質(zhì)較弱，可做成十字交叉基 礎(chǔ)。片筏基礎(chǔ)。如地基基礎(chǔ)軟弱而荷載又很大，采用十字基礎(chǔ)仍不能滿足要求或 相鄰基槽距離很小時(shí)，可用鋼筋混凝土做成整塊的片筏基礎(chǔ)。按構(gòu)造不同它可分 為平板式和梁板式兩類。箱形基礎(chǔ)。它的主要特點(diǎn)是剛性大，減少了基礎(chǔ)底面的附加應(yīng)力，因而適用 于地基軟弱土層厚、荷載大和建筑面積不太大的一些重要建筑物，目前高層建筑 中多采用箱形基礎(chǔ)?；A(chǔ)的選擇：房屋基礎(chǔ)設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件、建筑體型與功能要求、荷載大小和分布 情況、相鄰建筑基礎(chǔ)情況、施工條件和材料供應(yīng)以及地區(qū)抗震烈度等綜合考

16、慮，選擇經(jīng)濟(jì)合 理的基礎(chǔ)型式。3砌體結(jié)構(gòu)優(yōu)先采用剛性條形基礎(chǔ)，如灰土條形基礎(chǔ)、C15素混凝土條形基礎(chǔ)、毛石混凝 土條形基礎(chǔ)和四合土條形基礎(chǔ)等，當(dāng)基礎(chǔ)寬度大于2.5m時(shí)，可采用鋼筋混凝土擴(kuò)展基礎(chǔ)即 柔性基礎(chǔ)。多層內(nèi)框架結(jié)構(gòu)，如地基土較差時(shí)，中柱宜選用柱下鋼筋混凝土條形基礎(chǔ)，中柱宜用鋼筋混凝土柱。無地下室、地基較差、荷載較大為增強(qiáng)整體性，減少不均勻沉降，可采用十字交叉梁 條形基礎(chǔ)。如采用上述基礎(chǔ)不能滿足地基基礎(chǔ)強(qiáng)度和變形要求，又不宜采用樁基或人工地基時(shí)，可采用筏板基礎(chǔ)(有梁或無梁)?？蚣芙Y(jié)構(gòu)、有地下室、上部結(jié)構(gòu)對(duì)不均勻沉降要求嚴(yán)、防水要求高、柱網(wǎng)較均勻，可 采用箱形基礎(chǔ)；柱網(wǎng)不均勻時(shí)，可采用筏板基

17、礎(chǔ)。有地下室，無防水要求，柱網(wǎng)、荷載較均勻、地基較好，可采用獨(dú)立柱基，抗震設(shè)防 區(qū)加柱基拉梁。或采用鋼筋混凝土交叉條形基礎(chǔ)或筏板基礎(chǔ)。筏板基礎(chǔ)上的柱荷載不大、柱網(wǎng)較小且均勻，可采用板式筏形基礎(chǔ)。當(dāng)柱荷載不同、 柱距較大時(shí)，宜采用梁板式筏基。無論采用何種基礎(chǔ)都要處理好基礎(chǔ)底板與地下室外墻的連結(jié)節(jié)點(diǎn)。框剪結(jié)構(gòu)無地下室、地基較好、荷載較均勻，可選用單獨(dú)柱基，墻下條基，抗震設(shè)防 地區(qū)柱基下設(shè)拉梁并與墻下條基連結(jié)在一起。無地下室，地基較差，荷載較大，柱下可選用交叉條形基礎(chǔ)并與墻下條基連結(jié)在一起， 以加強(qiáng)整體性，如還不能滿足地基承載力或變形要求，可采用筏板基礎(chǔ)。剪力墻結(jié)構(gòu)無地下 室或有地下室，無防水要求，地基較好，宜選用交叉條形基礎(chǔ)。當(dāng)有防水要求時(shí)，可選用筏 板基礎(chǔ)或箱形基礎(chǔ)。高層建筑一般都設(shè)有地下室，可采