汪俊虎

中國電建集團貴州電力設(shè)計研究院有限公司，中國·貴州 貴陽 550000

論文從框架結(jié)構(gòu)中常見的基礎(chǔ)形式出發(fā)，在分析對比淺基礎(chǔ)中廣泛應(yīng)用的柱下獨立基礎(chǔ)和柱下條形基礎(chǔ)的特性的基礎(chǔ)上，尋找這兩種基礎(chǔ)形式在實際應(yīng)用中的主要問題，并試圖探索柱下獨基或條基不均勻沉降問題的新的解決途徑。

獨立基礎(chǔ)；條形基礎(chǔ)；不均勻沉降；灌漿料

1 引言

目前，在中國的建筑工程領(lǐng)域，不論是民用建筑還是工業(yè)建筑，鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)的應(yīng)用已經(jīng)非常普遍和成熟。建筑工程經(jīng)過長期的理論研究和實踐經(jīng)驗的積累，對于結(jié)構(gòu)的地下基礎(chǔ)部分已經(jīng)有了很多比較成熟的結(jié)構(gòu)形式，在基礎(chǔ)類型的選擇是要根據(jù)具體的工程而定的，要考慮上部結(jié)構(gòu)特征、地基條件、所在地區(qū)抗震設(shè)防烈度、結(jié)構(gòu)周邊環(huán)境以及結(jié)構(gòu)的重要性等級等一系列的因素[1]。目前我們在實際工程中經(jīng)常會用到淺基礎(chǔ)的形式，在常見的淺基礎(chǔ)中獨立基礎(chǔ)和條形基礎(chǔ)的應(yīng)用是非常廣泛的，論文針對淺基礎(chǔ)中的獨基和條基這兩種基礎(chǔ)形式進行一下對比分析，以助于在實際工作中做出更恰當(dāng)更有利的選擇。在論文最后嘗試尋找解決不均勻沉降問題的新方法，若這種處理方法的后續(xù)研究比較成熟的話，其應(yīng)該具有較大的實用價值。

2 柱下獨基與條基的特點

2.1 柱下獨基的特點

柱下獨立基礎(chǔ)也分為配筋和不配筋的兩種情況，由灰土、三合土、毛石或者混凝土等為材料組成的柱下獨基是屬于無筋擴展基礎(chǔ)的一種，有時也稱之為剛性基礎(chǔ)[2]。這種基礎(chǔ)由于材料的抗拉抗彎強度比較低，一般情況下基礎(chǔ)的外伸寬度受到很大程度上的限制，故而在地基承載力并不是很高的情況下，基礎(chǔ)所能承受的上部結(jié)構(gòu)傳來的荷載很有限。在地基承載力一定的情況下，若想使用剛性柱下獨基來承受較大的上部荷載，則必然要增大底面積，受到高寬比的限制，基礎(chǔ)的厚度將會很大，如此一來材料的用量以及施工的工作量也必將增加。此時，鋼筋混凝土柱下獨立基礎(chǔ)就顯示出其優(yōu)勢了，柱下獨立柔性基礎(chǔ)的抗彎抗剪等可以通過所配置的鋼筋與混凝土共同承擔(dān)[2]，與剛性基礎(chǔ)相比其基礎(chǔ)外伸寬度的限制大為減小，這就意味著這種形式比剛性基礎(chǔ)能承受更大的荷載。

一談起獨立基礎(chǔ)我們往往會認(rèn)為其施工簡單，造價低廉等特點，在地基承載力特征值比較大的情況下，這種基礎(chǔ)形式較為適用，但是當(dāng)?shù)鼗鶙l件比較差時，其相對于持力層為巖層的情況，基礎(chǔ)的沉降量將比較大。若結(jié)構(gòu)下只有單個獨基，可能這種沉降對上部結(jié)構(gòu)造成的危害并不是很大，但是實際工程中，單個結(jié)構(gòu)的柱子往往有多根，每根柱下均采用獨立基礎(chǔ)的話，不同基礎(chǔ)的沉降量可能大不相同。第一種情況框架結(jié)構(gòu)的獨基與獨基之間往往會用基礎(chǔ)梁相連，基礎(chǔ)梁與獨基之間的連接方式目前常見的有三種[3]：其一為基礎(chǔ)梁梁底與基礎(chǔ)頂平齊；其二為基礎(chǔ)梁梁頂與基礎(chǔ)頂平齊；其三為基礎(chǔ)梁梁底與基礎(chǔ)底平齊。第二種情況基礎(chǔ)梁能平衡更多的柱底不平衡彎矩。第三種情況基礎(chǔ)梁能分擔(dān)更多的不均勻沉降。不論是哪種連接形式，基礎(chǔ)梁都將承受與之相連的兩個基礎(chǔ)由于不均勻沉降而產(chǎn)生的拉力，可見在獨基形式中基礎(chǔ)梁是非常重要的組成部分。但即便基礎(chǔ)梁起著如此重要的作用，現(xiàn)實中由于截面尺寸以及跨度等的限制，其剛度一般并不是很大，這也意味著基礎(chǔ)梁能分擔(dān)的柱底不平衡彎矩以及對約束兩端基礎(chǔ)的不均勻沉降的作用很有限，當(dāng)基礎(chǔ)之間的不均勻沉降超過特定限值時勢必對上部結(jié)構(gòu)會造成很大的危害。若想以增大基礎(chǔ)梁的截面尺寸來解決這一問題，這也就失去了獨立基礎(chǔ)造價上的優(yōu)勢了。

2.2 柱下條形基礎(chǔ)的特點

常見的條形基礎(chǔ)有剛性基礎(chǔ)中的墻下條形基礎(chǔ)以及鋼筋混凝土擴展基礎(chǔ)中的墻下條形基礎(chǔ)，此處的柱下條形基礎(chǔ)嚴(yán)格意義上來講是屬于鋼筋混凝土梁板式基礎(chǔ)中的一種[2]。在上部結(jié)構(gòu)荷載較大，地基較軟弱的情況下，使用獨基可能會由于基礎(chǔ)底面過大而基礎(chǔ)之間相互靠近，此時將同一排或者一列上的基礎(chǔ)貫通做成鋼筋混凝土條形基礎(chǔ)可能會更加合適。

柱下條形基礎(chǔ)整體性很好，條形基礎(chǔ)梁一般截面尺寸比較大，剛度比較高，這就意味著在地基較軟弱或者是地基條件比較復(fù)雜的情況下選擇這種基礎(chǔ)形式能較好地處理基礎(chǔ)的不均勻沉降的問題。但是柱下條形基礎(chǔ)的材料用量（鋼筋、混凝土、模板等）以及開挖土方量比較大等，其造價一般情況下比使用獨立基礎(chǔ)要高一些。在實際應(yīng)用中為了減小同一結(jié)構(gòu)的不同的柱下條基之間的不均勻沉降，我們一般可以將條基做成十字交叉基礎(chǔ)（也算是條形基礎(chǔ)的一種形式）或者調(diào)整基礎(chǔ)底面尺寸，使得基底附加壓力大致相同。

3 柱下獨基與柱下條基的對比

在上面對兩種基礎(chǔ)形式的特點簡要說明之后我們發(fā)現(xiàn)，實際工程中我們在斟酌該如何從這兩種基礎(chǔ)形式中作出一個合理的選擇時主要考慮的是基礎(chǔ)不均勻沉降與造價的問題[4]（民建中對土建結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)造價的控制一般比工業(yè)建筑中更苛刻一些），當(dāng)然就安全角度來講，我們更多地是要關(guān)注不均勻沉降的問題。事實上，柱下獨立基礎(chǔ)和嚴(yán)格意義上的柱下條形基礎(chǔ)其實都存在不均勻沉降的問題。對于柱下條形基礎(chǔ)，我們能夠較好地控制的是在同一條基上的各柱子對應(yīng)位置的基礎(chǔ)變形，而對于同一結(jié)構(gòu)的不同條基之間任然存在著地基變形的差異。換而言之，柱下條形基礎(chǔ)可以有效調(diào)整一個方向的不均勻變形，而對于另一方向的不均勻沉降則需要采取其他的措施來解決。用改變基礎(chǔ)底面尺寸的方式來調(diào)整基底附加壓力的理念在柱下獨基中同樣適用，不過柱下獨立基礎(chǔ)中要兼顧兩個方向上的不均勻變形，加之現(xiàn)場地質(zhì)條件往往是復(fù)雜多變的，同一結(jié)構(gòu)的不同基底的地質(zhì)剖面可能就有較大的差異，這也就增加了調(diào)整整個結(jié)構(gòu)的整體沉降的難度。

在《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》（GB 50007-2011）表5.3.4中有規(guī)定，對于工業(yè)與民用建筑框架結(jié)構(gòu)相鄰柱基的沉降差不應(yīng)超過0.002l，l為相鄰柱基的中心距離（mm）[2]。地基最終變形量計算公式：其中p0相應(yīng)于作用的準(zhǔn)永久組合式基礎(chǔ)底面處的附加壓力，從上面計算公式以及《地規(guī)》表5.3.5可以看出，如果想減小地基變形量，比較有效的措施就是減小基底附加壓力（p0）、增強土層的壓縮模量（Esi）以及增大基底下臥層的地基承載力特征值（fak）。但是我們在實際工程中進行基礎(chǔ)設(shè)計的時候要注意避免進入一個誤區(qū)，那就是減小地基變形量并不代表就是減小了基礎(chǔ)間的不均勻沉降，這是兩種概念[5]。

4 解決柱下獨立基礎(chǔ)或條形基礎(chǔ)不均勻沉降新思路探討

在地基承載力能滿足要求的情況下，選用淺基礎(chǔ)時，如果能解決基礎(chǔ)的不均勻沉降的問題，那么造價更低（相對于樁基、筏板基礎(chǔ)以及十字交叉基礎(chǔ)等）的柱下獨基或條基的應(yīng)用將會更加廣泛。我們知道，如果單靠增加基礎(chǔ)梁剛度的方法來抵抗柱基的不均勻沉降將會明顯增加成本，這種方法也往往得不償失，故而尋找一種代價較低的調(diào)整不均勻沉降的方法很有實際價值。

為柱下獨基外側(cè)設(shè)置一個沉降調(diào)節(jié)套筒（鋼筋混凝土澆筑），套筒與獨基之間用至少兩側(cè)塑料薄膜隔離（便于兩者之間的脫離），現(xiàn)澆套筒，后澆獨基，獨基澆筑時預(yù)埋灌漿料埋管（注意防止埋管下端堵塞），柱側(cè)設(shè)置挑耳，當(dāng)觀測到結(jié)構(gòu)的不均勻沉降超過允許值時，對沉降大的柱下獨基進行沉降調(diào)節(jié)。調(diào)節(jié)時先確定需要進行調(diào)節(jié)的沉降值△，完后在柱側(cè)挑耳與獨基套筒之間設(shè)置液壓千斤頂（或具有同等效果的設(shè)備），通過統(tǒng)一控制液壓千斤頂?shù)男谐?，使獨基與獨基套筒之間脫離并使獨基基底與套筒之間的凈距為△，然后由灌漿料埋管以壓力灌漿方式灌入微膨脹灌漿料，待灌漿料到達(dá)設(shè)計強度時，撤出液壓千斤頂，完成沉降調(diào)節(jié)。

5 結(jié)語

實際工程中所用到的每一種基礎(chǔ)形式都具有其局限性，我們應(yīng)根據(jù)工程實際特點選擇合適的基礎(chǔ)形式。對于我們常用到的基礎(chǔ)形式中不可避免的問題，當(dāng)傳統(tǒng)方法已經(jīng)不能滿足實際需求時，我們必須要嘗試去探索新的思路。先利用千斤頂補償沉降，后利用灌漿料來補償沉降的調(diào)節(jié)方式不失為一種新的解決問題的思路，其具體實施固然是有較多困難，但該種形式亦有很多的發(fā)展和改進空間。