建筑构造
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1.3 地基与基础构造中的特殊问题

1.3.1 防止不均匀沉降的措施

当建筑物出现下沉,而上部结构刚度不足(如采用单独基础的框架建筑、混合结构、装配式建筑等),建筑物中部沉降量大于两端时,会呈现中部下凹的挠曲变形,墙体将出现八字裂缝;当建筑物两端沉降量大时,呈现中部上凸的挠曲变形。此时,墙体则出现倒八字裂缝(图2.1.3.1)。由此可见,裂缝上端是向沉降量大的一边发展,且开裂往往集中在刚性薄弱的部位,或构件断面削弱的地方,如门窗、洞口等。

欲消除房屋不均匀沉降的不利因素,首先要找出可能引起地基不均匀沉降的内因和自然条件的外因。在设计方面应使上部结构和基础都能满足当地地质条件;在施工方面当基坑(槽)开挖之后应进一步核实地基土的实况。发现问题随时进行修正处理。整个施工过程,应防止由于自然条件(如下雨、结冰等)的影响,以及施工用水等外因引起的沉降。还要防止建成后地面渗水、管道漏水引起的局部基础沉降。

在设计中防止不均匀沉降的具体措施如下。

图2.1.3.1 基础不均匀沉降墙体挠曲开裂

1.按地基容许变形来控制基础设计

根据地基容许变形来调整基础的宽度和深度,以达到均匀沉降的目的。当持力层较弱,且厚度变化较大时,在软土层厚度较大的区段,可将基础底面适当加宽,减小地基应力。当软弱持力层厚度较大,可将该处基础适当落深,使之与其他区段的软持力层厚度接近,为基础获得均匀沉降创造条件。

其他,当地基土软硬不匀时,可以采用换土法加以处理。如地基土大部分较硬,小部分为软土,宜采用以硬换软的方法;或地基土大部分为软土,小部分的硬土,即以软换硬,以获得均匀的地基土质。

2.提高基础和上部结构的刚度

当基础或上部结构具有良好的刚性时,其本身具有适应地基变形的能力,使建筑物沉降时不发生扭曲,把地基的不均匀沉降转换成建筑物的均匀沉降。有些刚性良好的建筑,虽然由于地基的不均匀沉降而产生倾斜,但上部结构并没有出现裂缝破坏。如建造在连片基础上的建筑或采用钢筋混凝土条形基础以及具有现浇钢筋混凝土楼板和较多横墙的建筑。

基础本身的刚度是整个建筑物刚度的重要组成部分,采用刚度好的基础材料和形式,是提高建筑物的整体性和防止上部结构开裂的有效措施。在混合结构中常用刚性墙基础和基础圈梁的方法。

(1)刚性墙基础:采用一定高度和厚度的钢筋混凝土墙与基础共同作用,能均匀地传递荷载,调整不均匀沉降。刚性墙基础可以带肋或成平板式(图2.1.3.2)。

图2.1.3.2 刚性墙基础

(2)基础圈梁:沿基础上部做连续封闭的钢筋混凝土圈梁(图2.1.3.3),配合上部的楼层圈梁共同作用,保证建筑物的整体性。由于基础圈梁处在建筑物的底部,使建筑物出现挠曲时,在下部起第一道纵向拉结作用。尤其是当墙面开有各种洞口(如大门、窗、通道)不能连续的情况下,设基础圈梁具有良好的效果。

图2.1.3.3 基础圈梁

1.3.2 相邻建筑物基础

在原有建筑附近建造房屋,应注意新建房屋对原有建筑物基础的影响。如拟建房屋和原建筑物距离很近时,拟建房屋的基础埋置深度最好小于原有建筑物基础的埋置深度,以

免影响原有建筑物的安全和正常使用。如果必须将拟建房屋基础埋到原有建筑物基础底面以下,应保证ΔH/L不大于0.5,

如图2.1.3.4所示。

在原有建筑物旁边扩建房屋,两房屋紧密相连时,可采用挑梁的方法。两基础埋置深度同上规定,避开对原建筑基础的

图2.1.3.4 扩建基础的埋置深度

影响,如图2.1.3.5所示。

1.3.3 不同埋深的基础

当基础埋置深度不一,标高相差很小

的情况下,基础可成斜坡埋置。如倾斜度较大,应设踏步形基础,如图2.1.3.6所示。踏

步高H不大于500mm,同时踏步长L≥2H。

当上部建筑荷载较小,两基底之差H>500mm,且在1m以内,可用钢筋混凝土压梁

式,如图2.1.3.6所示。

1.3.4 地基局部处理

基础在开挖基坑(槽)之后,如发现局部基坑(槽)底的土质与勘探资料不符合,或与设计要求不同时,应重新确定地基容许承载力,并探明软弱土层范围,然后进行处理。

地基局部处理的原则是使处理后的地基基础沉降比较均匀,不使局部地区产生过大或过小的沉降。同时,应注意软硬地区交接处的上部结构和基础的加固。具体处理方法

如下。

图2.1.3.5 挑梁式扩建基础

图2.1.3.6 不同埋深的基础

1.局部换土法

如发现的填土坑、墓穴、池塘、河沟的范围不大,而深度又在3m以内,可选用局部换土法。将坑中松软虚土挖除,至坑底及四壁均见天然土为止。当松软土坑大于等于5000mm时,基槽底部沿墙身方向挖成踏步形,踏步的高宽比为1∶2。然后更换压缩性相近的天然土,也可用灰土、砂、级配砂石

等材料回填。回填时应分层洒水夯实,或用平板振捣器振实。每层回填厚度不大于200mm。一般应使换土层的容许承载力与其他持力层的容许承载力相近。

2.跨越法与挑梁法

当基槽中发现废井、枯井或直径小而深度大的洞穴,除了可用局部换土法(但应先将井边砖圈拆除至槽底1m以上,再进行回填土)外,还可在井上设过梁或拱圈跨越井

穴,如图2.1.3.7所示。

图2.1.3.7 过梁跨越法

3.橡皮土的处理

当发现地基土含水量大,有橡皮土的现象,要避免直接在地基上夯打,这时,可用晾槽法或掺入石灰末,以降低土的含水量,或根据具体情况用碎石或卵石压入土中,将土挤实。

1.3.5 管道通过基础的处理

在基础附近有上下水管道,应注意防止漏水。当管道位于基槽下面,最好拆迁,或将基础局部落低。否则应采取防护措施,防止管道被基础压坏。如在管道周围包裹混凝土,或改用铸铁管、混凝土管来代替陶氏管等。

当管道穿过基础或墙基时,必须在基础或墙基上留有足够的空隙使建筑物下沉时不致压弯或损坏管道。当管道穿过基础,基础又不允许切断时,可将局部基础适当落深,使管

道穿过墙基,如图2.1.3.8所示。

图2.1.3.8 管道通过基础的处理

近年来在地基基础和地下工程的设计中开始采用地下连续墙的方法。地下连续墙的基本原理是在地面用一种具有特殊装置的挖掘机或钻凿机,开挖一条狭长的深沟,在沟内放置钢筋,然后浇捣混凝土,形成一条地下连续的墙壁,可以供截水、挡土、承重或抗振之用。也可以作建筑物的基础和地下结构物的边墙。地下连续墙的特点是技术经济效果好,可以减少土方量、缩短工期、施工安全、方便,适用于各种技术条件和复杂的环境,可在距邻近建筑物30~50mm的最小距离内进行地下施工。施工时没有震动,不影响邻近建筑物的安全。墙的结构形式有:柱式、板式、板柱结合等。