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摘要：基础设计是建筑结构设计的重要内容之一，与建筑的安全和正常使用有着密切的关系。在地基基础设计中包括了对基础的设计和对
地基的处理，二者是密不可分的。
关键词：地基；基础；处理方法；设计
Abstract: the basic design of the building structure design is one of the important contents, and building and normal use have a close relationship. In the foundation design involves the fundamental design and right
Foundation processing, the two are inseparable.
Keywords: foundation; Foundation; Processing methods; design
中圖分类号：TU47文献标识码：A 文章编号：
一、概述
建筑物中裂缝的存在预示着结构承载力的不足,过大的裂缝会促使钢筋锈蚀而降低结构耐久性,会造成房屋渗漏,影响建筑物美观。客观现实是建筑物裂缝很难完全避免。一定程度的裂缝是可以接受的。但是,裂缝一旦出现就给人们以不安全感。并非所有裂缝都是危险裂缝,其成因归纳起来有由施工质量低劣造成裂缝,由外荷载引起的结构裂缝和由变形(温度变形、收缩变形、沉降变形等等)引起的非结构裂缝三大类。地基变形是造成建筑物裂缝损坏成倾斜和若干事故的重要原因。由于增加了上部荷载,地基承载力和可能产生的沉降变形值是关键问题。不同土质情况各异,多数的粘性土和砂性土地基,承载力都有一定的安全储备。但也有的地基(如湿陷性黄土浸水)使用期间的承载力可能比原修建时降低。如果由于地基的承载力不足,可能产生的变形较大时,应在进行充分分析比较的基础上,提出地基加固处理措施,进行必要的加固处理,如何评价既有建筑物的地基,特别是已产生明显裂缝和不均匀沉降的建筑物,妥善加固和处理好地基十分重要。因此,采用科学手段、认真检查、评价分析地基土的质量与状态,对保护既有建筑物,为地基处理提供可靠依据有着十分重要的意义。
二、地基基础在房屋安全鉴定中的地位与作用
基础是房屋极其重要的组成部分,一般住宅的传力路线如下:
地基
可见,基础是建筑物最大的构件。没有一个坚固耐久的基础,房屋上部结构就是建造得再坚固也要出问题。基础产生的病变,直接传给上部结构,而首当其冲的是墙、柱。地基虽然不是房屋的组成部分,但它要托住基础,承受包括基础自重在内的全部建筑物荷载。地基产生病变无疑会影响基础,使基础受到破坏。因而,地基基础的完好程度直接关系到整幢房屋的强度和稳定性,涉及居住和使用安全。所以说,房屋的安全鉴定,尤其是对地基基础的鉴定是极为重要的内容之一。
三、地基基础病变和损坏原因分析
地基基础病变和损坏原因,概括起来可以分为以下几个方面:
1、基础老化,或受腐蚀、风化,使基础抗剪强度不足以支撑上部结构的荷载,从而局部或整体被剪切破坏,引起上部结构的损坏。
2、地基的病态变形,因地质上的特殊原因,或人为因素的影响,导致不均匀沉降,引起上部结构的损坏。
3、因毗邻建筑增大荷载,地基受应力叠加影响的部分,会产生附加沉降,引起上部结构的损坏。这种损坏均发生在毗邻建筑主体结构基本完成或加层完成后。昭平县一住宅小区15#住宅楼。就因毗邻的16#房屋开槽后,15#与16#房屋毗邻的山墙出现水平裂缝。经鉴定:该处土质属淤泥,房屋在基础处理上,未采取有效措施防止压应力扩散至15#房屋基础上,当16#房屋地基在新增荷载下产生沉降时,导致15#房屋损坏。
4、对地基了解不够。基础设计不当,房屋建成后地基变形值超过了允许范围;或盲目套图设计,不因地制宜;或因设计计算错误,荷载不准确;或基础设计截面小,所用材料强度不够,作用在地基上的荷载超过了地基的承载力,都会使地基强度遭到破坏,使上部结构失去稳定。
5、地质勘察工作欠认真,所提供的土性及地基承载力不确切,地质勘察时钻孔间距太大或钻孔深度不够,不能全面准确地反映地基的实际情况。地质勘察报告不详细、不准确,造成地基基础设计方案的错误。
6、基础施工质量差,砖石、砂浆、混凝土强度低于规定,使基础强度不足,留下隐患。
7、由于外界动力荷载的影响,如爆破、机器、车辆的振动等影响,使地基土产生失稳和震陷等病害,导致不均匀沉降,引起上部结构的损坏。
8、使用不当造成地基的破坏。如随意在局部堆放重物,大量增加不均布荷载;或随意改变房间用途,使荷载大量增大;或随意安设强烈振动的机械,而未采取防振措施等,使地基基础遭受的荷载超过自身的抗剪力而破坏,产生局部沉降而引起房屋损坏。
四、对地基处理的意见与方法
1、对地基处理的意见
(1)通过多年的工程实践与总结,发现承重墙体裂缝的原因主要是由于对地基不进行处理或处理不认真,造成地基变形,引起基础的不均匀沉降,导致墙体裂缝。有些设计人员,不在地基处理上下功夫,而是片面地追求加大基础断面、增设地圈梁、加大地圈梁断面的配筋。认为这样就不会引起基础的不均匀沉降。不仅造成浪费,而且也解决不了墙体裂缝问题。事实是当出现不均匀沉降时,再大的基础断面也难以抵抗剪切破坏;再大的圈梁也难以抵抗这种变形。根据我国国情,砖混结构的住宅建筑将占相当大的比例。而砖混结构由于材料性质关系,对地基变形又较敏感。实践证明,约占50%的建筑物,地基需要进行不同程度的处理。要根据地质资料和场地地基的实际情况,因地制宜精心设计,使地基处理既经济合理、又安全可靠。
(2)严格按基建程序办事。一个厂区的选址、一幢建筑物的建造,均应有详细的地质报告。应摸清地下情况和活动规律,通过验槽、钎探减少或避免因地质不清发生的事故隐患。对古墓、枯井、洞穴、局部地基水道渗水等,应根据具体情况进行处理。
(3)保证施工质量也是地基处理过程中的一个关键。有了好的处理方案,做到精心设计,但施工粗糙,达不到设计要求,甚至不按设计要求施工,结构仍达不到预期效果。
(4)加强对构筑物的日常维护和管理。人们往往对构筑物只使用不维护,许多管道年久失修,跑水漏水、冒水,甚至有的管道上部进行了地面硬化封闭,不考虑检修问题,引起地基湿陷和不均匀沉降,造成事故。所以,对各种建筑物应建立严格的使用维护管理制度,才能防患于未然。
2、地基处理方法
原建筑物的地基处理可采用注浆法、小桩法、锚杆静压法、静力压入桩法、旋喷桩法、抬墙梁法、墩式加固法等。
(1)注浆法:采用水泥浆液、水泥粘土浆液、沥青浆液和化学浆液等注入到原建筑物基础下土层中,改善原地基土的物理力学性质。该法可用于砂、砂砾、湿陷性黄土地基和一般粘性土地基。采用该法时,
应考虑地基的附加沉降对增层结构的影响。
(2)小桩法:采用70～250mm就地灌注的钢筋混凝土桩,竖向或斜向加固地基。竖向小桩承载力可按摩擦桩设计,斜向小桩可按当地经验或通过试验确定。
(3)锚杆静压桩法:利用建筑物的自重,在原建筑物基础的两侧籍锚杆反力,通过千斤顶进行压桩加固地基。如图所示。
于原基础下地基软弱,原建筑物为钢筋混凝土条形或独立基础,施工时最终压桩设计值可按下式计算:
PP۔L=kpPa式中:
PP۔L——最终压桩力设计值;
Kp——压桩力系数,它与土质情况、桩材、桩截面形状,压桩速度等诸因素有关,可根据试验确定,在触变性粘土中,Kp可取1.5,在非触变性粘土(黄土或填土等),可取200;
Pa——单桩竖向承载力设计值。
静力压入桩法:在地下水位较低地区,利用建筑物自身重反力,用千斤顶直接在原建筑物基础下将桩压入土中,直接托住建筑物的方法。如图所示。
该法适用于地基较软弱且基础具备压桩支托施工条件的情况。施工时最终压力设计值可按计算确定。
(5)旋喷桩法:利用高压水泥浆或水玻璃浆液高速喷入土中成桩,桩径为0.5～1.5m。该法适用于砂土、粘性土、淤泥质土、黄土以及人工填土的地基加固,但不宜用于地下水流速度过快的砂土地基。单桩承载力宜通过试验确定。采用此法应注意地基附加沉降对增层结构的影响。
(6)双灰桩法:是在紧靠原建筑物基础边缘,用洛阳铲做竖直或斜向的单排或多排孔,在孔内夯填体积比为3:7的粉煤灰或生石灰,并做
1.0～1.5m长的桩顶土塞。桩径一般采用160～200mm ,中心距离为2～3倍桩径。该法可用于条形基础的地基加固。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
地基的处理，二者是密不可分的。
关键词：地基；基础；处理方法；设计
Abstract: the basic design of the building structure design is one of the important contents, and building and normal use have a close relationship. In the foundation design involves the fundamental design and right
Foundation processing, the two are inseparable.
Keywords: foundation; Foundation; Processing methods; design
中圖分类号：TU47文献标识码：A 文章编号：
一、概述
建筑物中裂缝的存在预示着结构承载力的不足,过大的裂缝会促使钢筋锈蚀而降低结构耐久性,会造成房屋渗漏,影响建筑物美观。客观现实是建筑物裂缝很难完全避免。一定程度的裂缝是可以接受的。但是,裂缝一旦出现就给人们以不安全感。并非所有裂缝都是危险裂缝,其成因归纳起来有由施工质量低劣造成裂缝,由外荷载引起的结构裂缝和由变形(温度变形、收缩变形、沉降变形等等)引起的非结构裂缝三大类。地基变形是造成建筑物裂缝损坏成倾斜和若干事故的重要原因。由于增加了上部荷载,地基承载力和可能产生的沉降变形值是关键问题。不同土质情况各异,多数的粘性土和砂性土地基,承载力都有一定的安全储备。但也有的地基(如湿陷性黄土浸水)使用期间的承载力可能比原修建时降低。如果由于地基的承载力不足,可能产生的变形较大时,应在进行充分分析比较的基础上,提出地基加固处理措施,进行必要的加固处理,如何评价既有建筑物的地基,特别是已产生明显裂缝和不均匀沉降的建筑物,妥善加固和处理好地基十分重要。因此,采用科学手段、认真检查、评价分析地基土的质量与状态,对保护既有建筑物,为地基处理提供可靠依据有着十分重要的意义。
二、地基基础在房屋安全鉴定中的地位与作用
基础是房屋极其重要的组成部分,一般住宅的传力路线如下:
地基
可见,基础是建筑物最大的构件。没有一个坚固耐久的基础,房屋上部结构就是建造得再坚固也要出问题。基础产生的病变,直接传给上部结构,而首当其冲的是墙、柱。地基虽然不是房屋的组成部分,但它要托住基础,承受包括基础自重在内的全部建筑物荷载。地基产生病变无疑会影响基础,使基础受到破坏。因而,地基基础的完好程度直接关系到整幢房屋的强度和稳定性,涉及居住和使用安全。所以说,房屋的安全鉴定,尤其是对地基基础的鉴定是极为重要的内容之一。
三、地基基础病变和损坏原因分析
地基基础病变和损坏原因,概括起来可以分为以下几个方面:
1、基础老化,或受腐蚀、风化,使基础抗剪强度不足以支撑上部结构的荷载,从而局部或整体被剪切破坏,引起上部结构的损坏。
2、地基的病态变形,因地质上的特殊原因,或人为因素的影响,导致不均匀沉降,引起上部结构的损坏。
3、因毗邻建筑增大荷载,地基受应力叠加影响的部分,会产生附加沉降,引起上部结构的损坏。这种损坏均发生在毗邻建筑主体结构基本完成或加层完成后。昭平县一住宅小区15#住宅楼。就因毗邻的16#房屋开槽后,15#与16#房屋毗邻的山墙出现水平裂缝。经鉴定:该处土质属淤泥,房屋在基础处理上,未采取有效措施防止压应力扩散至15#房屋基础上,当16#房屋地基在新增荷载下产生沉降时,导致15#房屋损坏。
4、对地基了解不够。基础设计不当,房屋建成后地基变形值超过了允许范围;或盲目套图设计,不因地制宜;或因设计计算错误,荷载不准确;或基础设计截面小,所用材料强度不够,作用在地基上的荷载超过了地基的承载力,都会使地基强度遭到破坏,使上部结构失去稳定。
5、地质勘察工作欠认真,所提供的土性及地基承载力不确切,地质勘察时钻孔间距太大或钻孔深度不够,不能全面准确地反映地基的实际情况。地质勘察报告不详细、不准确,造成地基基础设计方案的错误。
6、基础施工质量差,砖石、砂浆、混凝土强度低于规定,使基础强度不足,留下隐患。
7、由于外界动力荷载的影响,如爆破、机器、车辆的振动等影响,使地基土产生失稳和震陷等病害,导致不均匀沉降,引起上部结构的损坏。
8、使用不当造成地基的破坏。如随意在局部堆放重物,大量增加不均布荷载;或随意改变房间用途,使荷载大量增大;或随意安设强烈振动的机械,而未采取防振措施等,使地基基础遭受的荷载超过自身的抗剪力而破坏,产生局部沉降而引起房屋损坏。
四、对地基处理的意见与方法
1、对地基处理的意见
(1)通过多年的工程实践与总结,发现承重墙体裂缝的原因主要是由于对地基不进行处理或处理不认真,造成地基变形,引起基础的不均匀沉降,导致墙体裂缝。有些设计人员,不在地基处理上下功夫,而是片面地追求加大基础断面、增设地圈梁、加大地圈梁断面的配筋。认为这样就不会引起基础的不均匀沉降。不仅造成浪费,而且也解决不了墙体裂缝问题。事实是当出现不均匀沉降时,再大的基础断面也难以抵抗剪切破坏;再大的圈梁也难以抵抗这种变形。根据我国国情,砖混结构的住宅建筑将占相当大的比例。而砖混结构由于材料性质关系,对地基变形又较敏感。实践证明,约占50%的建筑物,地基需要进行不同程度的处理。要根据地质资料和场地地基的实际情况,因地制宜精心设计,使地基处理既经济合理、又安全可靠。
(2)严格按基建程序办事。一个厂区的选址、一幢建筑物的建造,均应有详细的地质报告。应摸清地下情况和活动规律,通过验槽、钎探减少或避免因地质不清发生的事故隐患。对古墓、枯井、洞穴、局部地基水道渗水等,应根据具体情况进行处理。
(3)保证施工质量也是地基处理过程中的一个关键。有了好的处理方案,做到精心设计,但施工粗糙,达不到设计要求,甚至不按设计要求施工,结构仍达不到预期效果。
(4)加强对构筑物的日常维护和管理。人们往往对构筑物只使用不维护,许多管道年久失修,跑水漏水、冒水,甚至有的管道上部进行了地面硬化封闭,不考虑检修问题,引起地基湿陷和不均匀沉降,造成事故。所以,对各种建筑物应建立严格的使用维护管理制度,才能防患于未然。
2、地基处理方法
原建筑物的地基处理可采用注浆法、小桩法、锚杆静压法、静力压入桩法、旋喷桩法、抬墙梁法、墩式加固法等。
(1)注浆法:采用水泥浆液、水泥粘土浆液、沥青浆液和化学浆液等注入到原建筑物基础下土层中,改善原地基土的物理力学性质。该法可用于砂、砂砾、湿陷性黄土地基和一般粘性土地基。采用该法时,
应考虑地基的附加沉降对增层结构的影响。
(2)小桩法:采用70～250mm就地灌注的钢筋混凝土桩,竖向或斜向加固地基。竖向小桩承载力可按摩擦桩设计,斜向小桩可按当地经验或通过试验确定。
(3)锚杆静压桩法:利用建筑物的自重,在原建筑物基础的两侧籍锚杆反力,通过千斤顶进行压桩加固地基。如图所示。
于原基础下地基软弱,原建筑物为钢筋混凝土条形或独立基础,施工时最终压桩设计值可按下式计算:
PP۔L=kpPa式中:
PP۔L——最终压桩力设计值;
Kp——压桩力系数,它与土质情况、桩材、桩截面形状,压桩速度等诸因素有关,可根据试验确定,在触变性粘土中,Kp可取1.5,在非触变性粘土(黄土或填土等),可取200;
Pa——单桩竖向承载力设计值。
静力压入桩法:在地下水位较低地区,利用建筑物自身重反力,用千斤顶直接在原建筑物基础下将桩压入土中,直接托住建筑物的方法。如图所示。
该法适用于地基较软弱且基础具备压桩支托施工条件的情况。施工时最终压力设计值可按计算确定。
(5)旋喷桩法:利用高压水泥浆或水玻璃浆液高速喷入土中成桩,桩径为0.5～1.5m。该法适用于砂土、粘性土、淤泥质土、黄土以及人工填土的地基加固,但不宜用于地下水流速度过快的砂土地基。单桩承载力宜通过试验确定。采用此法应注意地基附加沉降对增层结构的影响。
(6)双灰桩法:是在紧靠原建筑物基础边缘,用洛阳铲做竖直或斜向的单排或多排孔,在孔内夯填体积比为3:7的粉煤灰或生石灰,并做
1.0～1.5m长的桩顶土塞。桩径一般采用160～200mm ,中心距离为2～3倍桩径。该法可用于条形基础的地基加固。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。