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2.2 淺基礎類型

淺基礎根據結構形式可分為無筋擴展基礎、擴展基礎、聯合基礎、柱下條形基礎、柱下交叉條形基礎、筏型基礎、箱型基礎和殼體基礎等。根據基礎所用材料和受力性能可分為無筋基礎(剛性基礎)和鋼筋混凝土基礎(柔性基礎)。

2.2.1 無筋擴展基礎

無筋擴展基礎通常指由磚、毛石、混凝土或毛石混凝土、灰土和三合土等材料組成的,且無需配置鋼筋的墻下條形基礎和柱下獨立基礎,又稱剛性基礎,如圖2.1所示。

圖2.1 無筋擴展基礎

(a)磚基礎;(b)毛石基礎;(c)灰土或三合土基礎;(d)混凝土或毛石混凝土基礎

1.磚基礎

磚砌體具有一定的抗壓強度,但抗拉強度和抗剪強度低,抗凍性差,適用于干燥較溫暖的地區,不宜用于寒冷和潮濕地區。在地下水位以上可用混合砂漿砌筑,水下或地基土潮濕時應采用水泥砂漿砌筑。磚基礎取材容易、施工方便,應用較為廣泛。

2.毛石基礎

毛石基礎是用未經人工加工的石材和砂漿砌筑而成。毛石的強度和抗凍性能優于磚,能就地取材,施工方便,價格較低,是常用的基礎材料之一。

3.灰土基礎

灰土基礎是用熟化后的石灰和黏性土按比例拌和并夯實而成。石灰和土料按體積配合比為3:7或2:8,拌和均勻后在基槽內分層夯實,每層虛鋪灰土220~250mm,夯實至150mm,稱為“一步灰土”。根據需要可設計成二步灰土或三步灰土。灰土雖然抗剪強度較低、抗水性能差,但因取材容易、施工簡單、價格便宜,故灰土基礎宜在比較干燥的土層中使用,在我國華北和西北地區應用較廣泛。

4、三合土基礎

三合土是由石灰、砂和骨料(礦渣、碎磚或碎石)加水混合而成。施工時石灰、砂、骨料按體積配合比為1:2:4或1:3:6拌和均勻后再分層夯實。三合土基礎常用于我國南方地區,地下水位較低的四層及四層以下的民用建筑工程中。

5.混凝土基礎和毛石混凝土基礎

混凝土基礎的抗壓強度、耐久性和抗凍性比較好,而且可做成任何形狀又便于機械化施工。因此,當荷載較大或位于地下水位以下時,可考慮選用混凝土基礎。為節省水泥用量常在混凝土中摻入占體積25%~30%的毛石(石塊尺寸不宜超過300mm),即做成毛石混凝土基礎。

2.2.2 擴展基礎

擴展基礎系指柱下鋼筋混凝土獨立基礎和墻下鋼筋混凝土條形基礎。與無筋擴展基礎相比,擴展基礎具有良好的抗彎和抗剪性能,因此也稱為柔性基礎。擴展基礎可在豎向荷載較大、地基承載力不高以及承受彎矩和水平荷載等情況下使用。由于這類基礎可通過擴大基礎底面積的方法來滿足地基承載力的要求,而不必增大基礎埋深,因而特別適用于需要“寬基淺埋”的工程。

1.柱下鋼筋混凝土獨立基礎

柱下鋼筋混凝土獨立基礎又稱單獨基礎,其構造如圖2.2所示?,F澆柱下的獨立基礎一般為錐形和臺階形,對于預制鋼筋混凝土柱下一般采用杯形基礎。獨立基礎的基底形狀一般均為矩形,其長寬比為1~3。

圖2.2 柱下鋼筋混凝土獨立基礎

(a)臺階形基礎;(b)錐形基礎;(c)杯形基礎

2.墻下鋼筋混凝土條形基礎

墻下鋼筋混凝土條形基礎構造如圖2.3所示,一般做成板式(或稱為無肋式),如圖2.3(a)所示。如地基不均勻,為了增強基礎的整體性和縱向抗彎能力,減小不均勻沉降,可以采用有肋的鋼筋混凝土條形基礎[圖2.3(b)],肋部配置縱向鋼筋和箍筋,以承受由于不均勻沉降引起的彎曲應力。由于這種基礎的高度可以很小,故適用于需要“寬基淺埋”的情況。

圖2.3 墻下鋼筋混凝土條形基礎

(a)無肋;(b)有肋

2.2.3 聯合基礎

聯合基礎是指相鄰兩柱公共的鋼筋混凝土基礎,又稱雙柱聯合基礎,這種基礎不僅可增大基底面積,而且還能起調整不均勻沉降、防止兩柱間相向傾斜的作用。常見的雙柱聯合基礎有矩形、梯形和連梁式等幾種形式,如圖2.4所示。

圖2.4 雙柱聯合基礎

(a)矩形聯合基礎;(b)梯形聯合基礎;(c)連梁式聯合基礎

在為相鄰兩柱分別設置獨立基礎時,常因其中一柱靠近建筑界限,或因兩柱間距較小,而出現基底面積不足或荷載偏心過大等情況,此時可考慮采用聯合基礎。

2.2.4 柱下條形基礎

當柱荷載較大、地基軟弱或地基壓縮性分布不均勻時,為了滿足地基承載力要求,減小柱基之間的不均勻沉降,可將同一方向或同一軸線上若干根柱子的單獨基礎聯合成長條形連續基礎,稱為柱下條形基礎,如圖2.5所示。為了增強基礎的整體剛度,柱下條形基礎通常設置肋梁,因而基礎的斷面通常為倒T形,T形截面中部高度較大者即為肋梁,底部橫向外伸部分為翼板,一般情況下,常用等截面的柱下條形基礎[圖2.5(a)];當柱荷載較大時,可在柱兩側局部增高(加腋)做成柱位加腋的柱下條形基礎[圖2.5(b)]。這種基礎的抗彎剛度較大,因而具有調整不均勻沉降的能力,可使各柱的豎向位移較為均勻。柱下條形基礎常用于軟弱地基上的框架結構或排架結構中。另外,當柱距較小、基底面積較大、相鄰基礎十分接近時,為方便施工,也可采用柱下條形基礎。

圖2.5 柱下條形基礎

(a)等截面;(b)柱位處加腋;(c)條形基礎尺寸

2.2.5 柱下交叉條形基礎

當采用柱下條形基礎仍不能滿足地基承載力要求或在地基兩個方向都存在不均勻沉降時,則可在柱網下沿縱、橫兩個方向分別設置鋼筋混凝土條形基礎,從而形成柱下交叉條形基礎,如圖2.6所示。這是一種較復雜的淺基礎,造價比柱下條形基礎高。

如果采用柱下單向條形基礎已經能夠滿足地基承載力要求,可僅在另一個方向設置連梁以調整其不均勻沉降,從而形成連梁式柱下交叉條形基礎,如圖2.7所示。

圖2.6 柱下交叉條形基礎

圖2.7 連梁式柱下交叉條形基礎

2.2.6 筏形基礎

當采用柱下交叉條形基礎仍不能滿足地基承載力要求,或交叉條形基礎的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,可以將建筑物柱或墻下的基礎連成一片,這種滿堂式的基礎稱為筏形(片筏)基礎。筏板基礎由于其底面積大,故可減小基底壓力,同時也可提高地基的承載力。筏形基礎常用于地基土很軟弱,墻、柱荷載很大和特別是需要有地下室的情況。這類基礎具有較大的整體剛度,有利于調整地基的不均勻沉降和跨越地基中的洞穴。

筏板基礎在構造上好像倒置的鋼筋混凝土樓蓋,并可分為平板式和梁板式兩種,如圖2.8所示。平板式的筏板基礎為一塊等厚度鋼筋混凝土平板,其厚度不應小于500mm,一般為0.5~2.5m,如圖2.8(a)所示。當柱荷載較大時,可將柱位下板厚局部加大或設柱墩,以防止基礎發生沖切破壞,如圖2.8(b)所示;若柱距較大,為了減小板厚,增大筏板剛度,可在柱軸兩個方向設置肋梁,形成梁板式筏形基礎,如圖2.8(c)、(d)所示。

在具有硬殼層(包括人工處理形成的)比較均勻的軟弱地基上,可采用墻下淺埋或不埋的筏形基礎,但僅適用于6層及6層以下承重橫墻較密的民用建筑。

2.2.7 箱形基礎

箱形基礎是由鋼筋混凝土底板、頂板和若干縱橫墻組成的整體空間結構,如圖2.9所示。與一般實體基礎相比,箱形基礎具有很大的抗彎剛度,一般不會發生地基不均勻變形,從而基本上消除了因地基變形而使建筑物開裂的可能;箱形基礎埋深較大,基礎中空,使開挖卸去的土重部分或全部抵償了上部結構傳來的荷載,從而減少了基底的附加壓力,降低了地基沉降量,故箱形基礎又稱為補償性基礎。另外,箱形基礎的抗震性能較好。

圖2.8 筏形基礎

(a)、(b)平板式;(c)、(d)梁板式

圖2.9 箱形基礎

箱形基礎適用于軟弱地基上的高層、超高層、重型或對不均勻沉降要求嚴格的建筑。基礎的中空部分還可作為儲藏室、設備間、庫房等,但不可用作地下停車場。

箱形基礎的鋼筋、水泥用量大,施工技術復雜,工期長,造價高。因此,工程中是否采用箱形基礎,應與其他可能的地基基礎方案進行技術經濟分析比較后再做決定。

2.2.8 殼體基礎

為了更好地發揮基礎的受力性能,可將基礎的形式做成殼體,如圖2.10所示。常見的殼體基礎的形式有正圓錐殼、M形組合殼和內球外錐組合殼3種。殼體基礎的優點是省材料、造價低、力學性能好;缺點是施工技術要求較高。殼體基礎可用于柱基礎和煙囪、水塔、電視塔、料倉等筒形構筑物的基礎。

圖2.10 殼體基礎

(a)正圓錐殼;(b)M形組合殼;(c)內球外錐組合殼

另外,磚基礎、毛石基礎和鋼筋混凝土基礎在施工前常在基坑底面鋪設強度等級為C15的素混凝土墊層,其厚度為100mm。墊層作用是保護坑底土體不被人為擾動和雨水浸泡,同時改善基礎的施工條件。

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