淺析多層建筑常用基礎(chǔ)類型的選擇

計(jì)國(guó)彬　唐曉峰

摘要：多層建筑的上部結(jié)構(gòu)的整體剛度和抗震性能至關(guān)重要，而與之相適應(yīng)的基礎(chǔ)選型成為影響結(jié)構(gòu)安全和建筑經(jīng)濟(jì)的重要因素。通過(guò)大量工程實(shí)踐，發(fā)現(xiàn)有些建筑在基礎(chǔ)選型上與上部結(jié)構(gòu)不相適應(yīng)，與所處地基條件也不很協(xié)調(diào)，在發(fā)揮地基、基礎(chǔ)及上部結(jié)構(gòu)空間協(xié)調(diào)作用上不能較緊密地配合，協(xié)同工作，以發(fā)揮更大的、更充分的作用。有的建筑物基礎(chǔ)選型時(shí)不顧上部結(jié)構(gòu)，建筑場(chǎng)地的地基條件也考慮不周，孤立地設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，建成使用后出現(xiàn)一些問(wèn)題。所以，認(rèn)真總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，正確選擇基礎(chǔ)形式，用以指導(dǎo)工程設(shè)計(jì)是十分必要的。本文針對(duì)這個(gè)問(wèn)題，對(duì)多層建筑基礎(chǔ)類型選擇具體應(yīng)用進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：多層建筑 基礎(chǔ)選型 應(yīng)用

0 引言

基礎(chǔ)工程造價(jià)占整個(gè)建筑物造價(jià)的比重相當(dāng)大，遇到地基條件較差，處理地基須投入較多資金時(shí)，則基礎(chǔ)造價(jià)更高。合理的基礎(chǔ)選型，既能在技術(shù)先進(jìn)，也能在經(jīng)濟(jì)上合理。

1 多層建筑基礎(chǔ)選型條件

1.1 由設(shè)計(jì)單位提出來(lái)要求，勘察部門提供的擬建工程場(chǎng)地范圍的工程地質(zhì)、水文地質(zhì)報(bào)告，必須詳細(xì)提供地質(zhì)構(gòu)造和持力層范圍內(nèi)土層的物理力學(xué)性能及勘察結(jié)論意見(jiàn)，據(jù)以作為基礎(chǔ)選型的基本依據(jù)。不得以鄰近建筑物的勘察資料代替擬建工程的勘察報(bào)告。對(duì)于小區(qū)的地質(zhì)勘察普查資料，僅能作為參考，不得作為設(shè)計(jì)依據(jù)。

1.2 對(duì)于雜填土地基或軟弱地基，因其承載力較低，且地基變形較大，一般應(yīng)進(jìn)行地基處理。不能只靠加大基礎(chǔ)斷面、增強(qiáng)基礎(chǔ)剛度來(lái)承擔(dān)上部結(jié)構(gòu)荷載，因?yàn)榛A(chǔ)再大，相對(duì)于上部結(jié)構(gòu)還是較柔的。所以地基處理要與基礎(chǔ)選型結(jié)合起來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)。

1.3 根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)平面布置、結(jié)構(gòu)類型、上部結(jié)構(gòu)荷載大小及其分布，以及建筑物所處的抗震設(shè)防區(qū)，結(jié)合建筑場(chǎng)地地基實(shí)際情況，將地基、基礎(chǔ)與上部結(jié)構(gòu)視為一整體，綜合考慮基礎(chǔ)的選型。基礎(chǔ)形式與構(gòu)造要與上部結(jié)構(gòu)相適應(yīng)、相協(xié)調(diào)，要與所處地基相吻合，三者既是獨(dú)立部分，又有機(jī)聯(lián)系、相輔相成，使其發(fā)揮空間作用，共同工作。

1.4 建筑物所在場(chǎng)地周圍緊鄰建筑物情況，鄰近建筑物基礎(chǔ)與新構(gòu)建工程基礎(chǔ)干擾，即新建工程基礎(chǔ)放不下去，被迫改變基礎(chǔ)形式。建筑物使用功能要求，可能提供的建筑材料，以及工期要求，都有可能影響基礎(chǔ)形式的選擇，必須結(jié)合實(shí)際情況和技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析，妥善對(duì)基礎(chǔ)進(jìn)行選型，以求選擇的基礎(chǔ)形式既經(jīng)濟(jì)合理、技術(shù)先進(jìn)，又符合客觀實(shí)際。

1.5 當(dāng)?shù)氐氖┕ち?xí)慣作法，承建工程的施工隊(duì)伍的施工經(jīng)驗(yàn)，施工隊(duì)伍的裝備和技術(shù)水平，這些條件也是基礎(chǔ)選型應(yīng)考慮的因素?？紤]了這些條件，使基礎(chǔ)設(shè)計(jì)符合實(shí)際，可加快施工進(jìn)度。

2 多層建筑常用的幾種基礎(chǔ)形式分析

2.1 墻下條形基礎(chǔ)。常用的磚、毛石、混凝土剛性基礎(chǔ)，主要是承受抗壓強(qiáng)度，也承受抗拉、抗剪強(qiáng)度，但抗拉、抗剪強(qiáng)度不高?；A(chǔ)內(nèi)產(chǎn)生的拉應(yīng)力、剪應(yīng)力通過(guò)剛性角控制，使其不超過(guò)材料的允許值。它一般適用于建造5層以下民用建筑及輕型生產(chǎn)用房，如果地基承載力較高，且地基比較均勻，層數(shù)還可以適當(dāng)增加。這種基礎(chǔ)的特點(diǎn)是，造價(jià)低、施工快，通過(guò)地圈梁的加強(qiáng)，增強(qiáng)基礎(chǔ)的整體剛度，能承受上部結(jié)構(gòu)較大的荷載及適應(yīng)一定的地基變形。常用的鋼筋混凝土柔性基礎(chǔ)也是墻下條形基礎(chǔ)的較好形式。當(dāng)上部結(jié)構(gòu)荷載較大，地基承載力又較低，且地基又不很均勻，采用剛性基礎(chǔ)往往會(huì)使基礎(chǔ)斷面過(guò)大，如果要保持淺基礎(chǔ)，則基礎(chǔ)露出地面，如果加深基礎(chǔ)又要增加土方量基礎(chǔ)造價(jià)。即使采用剛性基礎(chǔ)，也難避免在基礎(chǔ)產(chǎn)生較大的抗拉、抗剪應(yīng)力時(shí)，出現(xiàn)基礎(chǔ)裂縫、不均勻下沉，以致引起上部結(jié)構(gòu)墻體裂縫。這時(shí)一般采用鋼筋混凝土條形基礎(chǔ)，它可以承受較大的彎矩和剪力，用基礎(chǔ)斷面大小和配筋量來(lái)滿足受力要求。如果地基不均勻，還可加肋梁，以增強(qiáng)抗彎能力，調(diào)整不均勻沉降。一般6層以上民用建筑或輕型廠房可以采用這種基礎(chǔ)。

2.2 獨(dú)立基礎(chǔ)。剛性或柔性獨(dú)立基礎(chǔ)一般多用于柱下基礎(chǔ)，根據(jù)柱荷載偏心距大小，基礎(chǔ)斷面可為方形或矩形。當(dāng)柱距較大時(shí)，常為獨(dú)立基礎(chǔ)，這樣較為經(jīng)濟(jì)。為增強(qiáng)基礎(chǔ)整體性，也可采用拉梁適當(dāng)拉結(jié)，以增強(qiáng)適應(yīng)地基變形和抗震能力。多層建筑上部結(jié)構(gòu)為框架體系時(shí)，如地基承載力較高，地基變形較小，荷載及柱網(wǎng)分布較均勻，宜選用獨(dú)立基礎(chǔ)，但在縱橫兩個(gè)方向宜拉梁適當(dāng)拉接。拉梁斷面選擇要適當(dāng)，不宜過(guò)大，可通過(guò)計(jì)算確定。一般民用建筑中的內(nèi)柱，多數(shù)可考慮采用獨(dú)立基礎(chǔ)，而不用條形基礎(chǔ)，在滿足承載力及變形要求下，其經(jīng)濟(jì)效果是較好的。

2.3 柱下條形基礎(chǔ)及十字交叉基礎(chǔ)。當(dāng)柱荷載較大或地基較差時(shí)，采用獨(dú)立基礎(chǔ)不能滿足承載力要求，擴(kuò)大基礎(chǔ)面積又受到場(chǎng)地限制時(shí)，可考慮采用條形基礎(chǔ)。條形基礎(chǔ)具有較大的剛度，對(duì)于調(diào)整不均勻沉降有良好的作用，但當(dāng)柱距較大時(shí)，條基的剛度也差，調(diào)整不均勻沉降的能力也降低，所以選用柱下條形基礎(chǔ)應(yīng)控制在柱距不宜過(guò)大（6～7m）的條件下，能較好發(fā)揮作用。當(dāng)?shù)鼗休d力較低而柱荷載又較大時(shí)，或地基變形和柱荷載的分布在兩個(gè)方向都不均勻時(shí)，一方面要求擴(kuò)大基礎(chǔ)底面積，以滿足承載和地基變形的要求，同時(shí)又要求基礎(chǔ)具有較大剛度，來(lái)調(diào)整不均勻沉降，這時(shí)可考慮設(shè)置十字交叉基礎(chǔ)。十字交叉基礎(chǔ)具有較大的空間剛度，是一種較好的基礎(chǔ)形式，但它有自己的適用范圍，不可任意濫用，只有當(dāng)條形基礎(chǔ)不能滿足要求時(shí)，才采用十字交叉基礎(chǔ)。

2.4 鋼筋混凝土筏片基礎(chǔ)。當(dāng)?shù)鼗休d力較低，且地基土質(zhì)不均勻，而上部結(jié)構(gòu)荷載卻很大，采用十字交叉基礎(chǔ)，有的基礎(chǔ)之間的空隙所剩無(wú)幾，有的基礎(chǔ)底面積重疊，已不能提供足夠的基礎(chǔ)底面積時(shí)，這時(shí)可采用筏片基礎(chǔ)。對(duì)于有地下室的結(jié)構(gòu)，它本身不要求防水或防潮，筏片基礎(chǔ)恰好就是地下室的底板結(jié)構(gòu)。當(dāng)荷載不太大時(shí)，常采用平板式筏片；當(dāng)荷載較大時(shí)，可采用梁板式筏片。由于筏片基礎(chǔ)的整體剛度較大，故能將各柱或墻體的不均勻沉降調(diào)整得較為均勻。對(duì)于某些不均勻地基，且土質(zhì)又較軟，應(yīng)先進(jìn)行地基處理。提高地基承載力，減少地基的壓縮性，再在處理過(guò)的地基上做筏片基礎(chǔ)。這種地基與基礎(chǔ)同時(shí)結(jié)合考慮，技術(shù)和經(jīng)濟(jì)效果均較理想。那種認(rèn)為不管地基如何軟弱和不均勻，只要做筏片基礎(chǔ)就萬(wàn)無(wú)一失的想法是不全面的，實(shí)際工程中的教訓(xùn)還是有的，應(yīng)引以為戒。

2.5 樁基礎(chǔ)。樁基礎(chǔ)具有承載力高、沉降量小的特點(diǎn)。一般建筑物應(yīng)盡量采用淺基礎(chǔ)，若地基變形和強(qiáng)度方面都無(wú)法滿足要求時(shí)，則可采用此種形式的深基礎(chǔ)。下列情況可考慮采用樁基礎(chǔ)：

2.5.1 建筑物上部結(jié)構(gòu)荷載較大，而地基上部軟弱，下部有可作為樁端持力層的堅(jiān)實(shí)土層時(shí)；

2.5.2 天然地基上的淺基礎(chǔ)沉降量過(guò)大，即使進(jìn)行地基處理也不能滿足建筑物要求時(shí)；

2.5.3 對(duì)較為重要的建筑物，雖然地基承載力尚好，但由于對(duì)控制沉降有較高要求，不允許有過(guò)大沉降，也可考慮采用；

2.5.4 對(duì)土層不很厚，土質(zhì)又較差，如做條形基礎(chǔ)，土方量較大，可考慮采用鉆孔，灌注短樁。

基礎(chǔ)選型一般宜先考慮天然淺基，這是因?yàn)闇\基具有造價(jià)較低、施工方便的優(yōu)點(diǎn)，當(dāng)天然地基不能滿足變形和強(qiáng)度要求時(shí)，才考慮樁基。樁基的優(yōu)點(diǎn)較多，但須結(jié)合建筑場(chǎng)地和地基情況選用，選用不當(dāng)會(huì)提高造價(jià)，造成浪費(fèi)，甚至得到相反的效果。如果地基上部土層較好，下部軟弱，樁通過(guò)較強(qiáng)土層支承于較弱土層上，反而會(huì)使建筑物沉降。

樁分為預(yù)制樁和灌注樁，而灌注樁又分為等徑灌注樁和大直徑擴(kuò)底墩。擴(kuò)底墩的優(yōu)點(diǎn)是承載力高，沉降小，造價(jià)低，一樁一墩，省去承臺(tái)，能承受較大的豎向荷載及水平荷載。此處爆擴(kuò)短樁也有不少應(yīng)用。

縱觀國(guó)內(nèi)建筑物出現(xiàn)的一些上部結(jié)構(gòu)裂縫事故，不少與地基基礎(chǔ)有關(guān)?；A(chǔ)設(shè)計(jì)至關(guān)重要，基礎(chǔ)選型更為關(guān)鍵，地基、基礎(chǔ)及上部結(jié)構(gòu)是一個(gè)整體，不能孤立地選型，應(yīng)整體考慮。