王君 張祺 丁欣
【摘 要】淺基礎與深基礎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,而建筑采用淺基礎還是深基礎,完全取決于持力層的深淺,而持力層的深淺又取決于地基土的軟硬。
【關鍵詞】淺基礎;深基礎
淺基礎與深基礎作為建筑基礎,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,進而達到滿足建筑設計的各項使用功能。
顧名思義,淺基礎與深基礎的主要區(qū)別在于基礎埋深上的差異,但兩者沒有嚴格意義上的數(shù)值界定。
一般以埋深大于等于5.0米為深基礎,埋深在0.5-5.0米之間,側面磨阻力對地基承載力的影響可忽略不計的基礎稱為淺基礎,但基礎埋深不得小于0.5米。若淺層土質(zhì)不良,需將基礎加大埋深,深度超過5.0m,此時需要一些特殊的施工手段和相應的基礎形式。如樁基、沉箱、沉井和地下連續(xù)墻等,這樣的基礎稱為深基礎。
淺基礎相對于深基礎,基礎故然埋深較淺,同時,基礎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。而深基礎情況恰于淺基礎相反,除基礎埋深較深外,基礎形式及施工工藝復雜,質(zhì)量控制因素較多,工程造價亦較高等。
建筑采用何種基礎形式,即采用淺基礎抑或采用深基礎,決定于基礎持力層的選擇,一般而言,持力層埋深小于5.0m的為天然基礎,采用的基礎形式自然就是淺基礎。
持力層的選擇取決于上部結構對地基的要求和選擇。
基礎持力層的選擇,要求承載力必須滿足下式要求:
(1)當軸心荷載時
Pk≤fa
式中Pk————相應于作用的標準組合時,基礎底面處的平均壓力值(kpa)
fa—修正后的地基承載力特征值(kpa)
(2)當偏心荷載時,除符合上式要求外,尚應符合下式規(guī)定:
Pkmax≤1.2fa
式中Pkmax—相應于作用的標準組合時,基礎底面邊緣的最大壓力值(kpa)。
由此可見建筑類型與地基土特征決定了基礎形式。
建筑物的尺寸以及荷載的大小可將建筑分為兩大類,一類為多層民用建筑及一般工業(yè)廠房,此類建筑高度較小,單位荷載較小,對地基條件要求較低,屬地基基礎設計等級為乙級或小于乙級的地基;另一類為高層建筑,有地下室的多層建筑,重要的一類建筑物,其單位荷載較大,地基基礎設計等級為乙級及二級以上的建筑。
建筑場地的工程地質(zhì)條件,尤其是地基土的條件決定了基礎埋深。
地基土的一般規(guī)律是上軟下硬,從軟土至堅硬巖石,巖土類型繁多,空間分布不穩(wěn)定,工程力學性狀差異較大,同一層土的力學性狀存在著較大的變異性。此外,還有液化土,巖溶,濕陷性黃土,膨脹性土,多年凍土等特殊類型土。只有在充分查明地基土結構,力學性狀,以及地下水條件的基礎之上才能有針對性的確定持力層的位置。
如此可見,建筑采用淺基礎還是深基礎,完全取決于持力層的深淺,而持力層的深淺又取決于地基土的軟硬。
建筑的上部結構與基礎形式及地基土的共同作用必須滿足地基承載力及變形條件的要求,三者的組合關系參見下表。
注:本表未考慮液化土、巖溶、濕陷性黃土、膨脹土、多年凍土等特殊性巖土以及處理后的人工地基
綜合上述分析可歸納為以下幾點:
(1)淺基礎以天然地基為持力層,以地基承載力滿足上部結構受力要求即可?;A與側壁土的磨阻力可忽略不計。
(2)深基礎以深部硬質(zhì)巖土層為持力層,或者以基礎與側壁土層磨擦力作為承受上部結構的荷載為主,又或以前兩種受力方式結合作為承受上部結構荷載。
(3)淺基礎的適用條件以淺部土層堅實,滿足承載力要求,淺基礎的選擇形式可根據(jù)上部結構需要,選擇采用柱下獨立基礎或墻下條形基礎。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,如筏板式基礎。
(4)深基礎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。其基礎形式自然也就為深基礎。
(5)深基礎的形式有樁基礎,箱形基礎,沉井,沉箱,地下連續(xù)墻等。具體采用何種基礎形式要視建筑 及場地的工程地質(zhì)條件而定。
因淺基礎工程造價低,只要淺部地基堅實,就應優(yōu)先考慮采用天然地基。對于七度及七度以上的抗震設防區(qū),為了抗震的需要,上部結構常采用框架、框剪結構以增強上部結構的整體剛度,其基礎形式往往采用筏板基礎,箱型基礎等以增強地基的剛度,使基礎與上部結構協(xié)調(diào)工作。
對于上軟下硬地基土,尤其是上部有液化土層的地基,往往采用樁基將樁端坐在堅實土層上,如有地下室,就應采用樁筏,樁箱聯(lián)合基礎。
隨著城市化進程的逐步加快,土地寸土寸金,向山要地,向海要地,常見形成大規(guī)模挖方和填方的不均勻地基,必須采用深基礎以防止地基的不均勻沉降以滿足地基的變形要求。
對于地下水位較高,含水豐富的海岸、河岸、地基土,就應采用沉井、沉箱和地下連續(xù)墻等深基礎形式,來克服基礎施工的惡劣不利環(huán)境,并滿足工程的需要。
對于液化土、巖溶、濕陷性黃土、膨脹土地基,除采用地基處理措施以外,亦于采用深基礎,將基礎放在堅實土層上,達到地基穩(wěn)定的目的。
對于高邊坡的路基,岸基,及深基坑土層,其邊坡即是地基又是荷載,除采用擋土墻外,還可采用錨桿基礎,以平衡土壓力。錨桿鉚固深度一般均超過5.0m,所以錨桿基礎亦應屬于深基礎。另外錨桿還可用于克服地下水對箱型基礎的上浮力,以滿足抗浮要求。
對于偏心荷載的建筑物,可以采用疏密樁,或變更樁徑等結構措施,來調(diào)整基底壓力的不均勻?qū)е碌牡鼗冃蔚牟町悾箚螛逗奢d達到基本平衡。
對于經(jīng)處理的人工地基或復合地基,可直接在人工地基或復合地基上做淺基礎,其對軟弱下臥層驗算要滿足承載力和變形要求。
概言之,淺基礎與深基礎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。這是巖土工程師必須潛心研究的問題。
【參考文獻】
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