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基礎(chǔ)是建筑物和地基之間的連接體。建筑物荷載通過基礎(chǔ)傳到地基,作為最終支承機構(gòu)的地基,提供的是一種分布的承載能力,所以在設(shè)計地基基礎(chǔ)時就要滿足下列要求:1)應(yīng)使地基有足夠的強度,在荷載作用后,地基土不發(fā)生剪切破壞或失穩(wěn)。2)不使地基產(chǎn)生過大的沉降和不均勻沉降,保證建筑物的正常使用。3)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)本身應(yīng)有足夠的強度和剛度,在地基反力作用下不會產(chǎn)生強度破壞,并具有改善沉降與不均勻沉降的能力。
如果地基的承載能力足夠,則基礎(chǔ)的分布方式可與豎向結(jié)構(gòu)的分布方式相同。如果地基承載力不足,就可以判定為軟弱地基,就必須采取措施對軟弱地基進行處理。軟弱地基是指主要由淤泥、淤泥質(zhì)土、沖填土、雜填土或其他高壓縮性土層構(gòu)成的地基。在建筑地基的局部范圍內(nèi)有高壓縮性土層時,應(yīng)按局部軟弱土層考慮。這類地基土主要是強度低、壓縮性高,易引起建筑物的不均勻沉降,造成部分結(jié)構(gòu)的開裂或傾斜。勘察時,應(yīng)查明軟弱土層的均勻性、組成、分布范圍和土質(zhì)情況,根據(jù)擬采用的地基處理方法提供相應(yīng)參數(shù)。沖填土尚應(yīng)了解排水固結(jié)條件。雜填土應(yīng)查明堆積歷史,明確自重下穩(wěn)定性、濕陷性等基本因素。地基處理就是按照上部結(jié)構(gòu)對地基的要求,對地基土進行必要的加固或改良,提高地基土的承載力,保證地基的穩(wěn)定,減少房屋的沉降或不均勻沉降,消除濕陷性黃土的濕陷性,提高抗液化能力等。
利用軟弱土層作為持力層時,可按下列規(guī)定執(zhí)行:1)淤泥和淤泥質(zhì)土,宜利用其上覆較好土層作為持力層,當上覆土層較薄,應(yīng)采取避免施工時對淤泥和淤泥質(zhì)土擾動的措施;2)沖填土、建筑垃圾和性能穩(wěn)定的工業(yè)廢料,當均勻性和密實度較好時,均可利用作為持力層;3)對于有機質(zhì)含量較多的生活垃圾和對基礎(chǔ)有侵蝕性的工業(yè)廢料等雜填土,未經(jīng)處理不宜作為持力層。局部軟弱土層以及暗塘、暗溝等,可采用基礎(chǔ)梁、換土、樁基或其他方法處理。在選擇地基處理方法時,應(yīng)綜合考慮場地工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件、建筑物對地基要求、建筑結(jié)構(gòu)類型和基礎(chǔ)型式、周圍環(huán)境條件、材料供應(yīng)情況、施工條件等因素,經(jīng)過技術(shù)經(jīng)濟指標比較分析后擇優(yōu)采用。
地基處理設(shè)計時,應(yīng)考慮上部結(jié)構(gòu),基礎(chǔ)和地基的共同作用,必要時應(yīng)采取有效措施,加強上部結(jié)構(gòu)的剛度和強度,以增加建筑物對地基不均勻變形的適應(yīng)能力。對已選定的地基處理方法,宜按建筑物地基基礎(chǔ)設(shè)計等級,選擇代表性場地進行相應(yīng)的現(xiàn)場試驗,并進行必要的測試,以檢驗設(shè)計參數(shù)和加固效果,同時為施工質(zhì)量檢驗提供相關(guān)依據(jù)。
經(jīng)處理后的地基,當按地基承載力確定基礎(chǔ)底面積及埋深而需要對地基承載力特征值進行修正時,基礎(chǔ)寬度的地基承載力修正系數(shù)取零,基礎(chǔ)埋深的地基承載力修正系數(shù)取1.0;在受力范圍內(nèi)仍存在軟弱下臥層時,應(yīng)驗算軟弱下臥層的地基承載力。對受較大水平荷載或建造在斜坡上的建筑物或構(gòu)筑物,以及鋼油罐、堆料場等,地基處理后應(yīng)進行地基穩(wěn)定性計算。結(jié)構(gòu)工程師需根據(jù)有關(guān)規(guī)范分別提供用于地基承載力驗算和地基變形驗算的荷載值;根據(jù)建筑物荷載差異大小、建筑物之間的聯(lián)系方法、施工順序等,按有關(guān)規(guī)范和地區(qū)經(jīng)驗對地基變形允許值合理提出設(shè)計要求。
地基處理后,建筑物的地基變形應(yīng)滿足現(xiàn)行有關(guān)規(guī)范的要求,并在施工期間進行沉降觀測,必要時應(yīng)在使用期間繼續(xù)觀測,用以評價地基加固效果和作為使用維護依據(jù)。復合地基設(shè)計應(yīng)滿足建筑物承載力和變形要求。地基土為欠固結(jié)土、膨脹土、濕陷性黃土、可液化土等特殊土時,設(shè)計要綜合考慮土體的特殊性質(zhì),選用適當?shù)脑鰪婓w和施工工藝。復合地基承載力特征值應(yīng)通過現(xiàn)場復合地基載荷試驗確定,或采用增強體的載荷試驗結(jié)果和其周邊土的承載力特征值結(jié)合經(jīng)驗確定。
常用的地基處理方法有:換填墊層法、強夯法、砂石樁法、振沖法、水泥土攪拌法、高壓噴射注漿法、預壓法、夯實水泥土樁法、水泥粉煤灰碎石樁法、石灰樁法、灰土擠密樁法和土擠密樁法、柱錘沖擴樁法、單液硅化法和堿液法等。如換填墊層法適用于淺層軟弱地基及不均勻地基的處理;強夯法又稱動力固結(jié)法,適用于處理碎石土、砂土、低飽和度的粉土與粘性土、濕陷性黃土、雜填土和素填土等。
總之,進行地基基礎(chǔ)設(shè)計時,結(jié)構(gòu)設(shè)計者應(yīng)結(jié)合工程具體情況進行多方面對比,選擇經(jīng)濟合理的方案。