房屋基础处理技术

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1、工程概况

　　1.1 某宿舍位于某市新中路立交桥环线附近，房屋建筑设计总面积4600㎡，框架结构7层，下设架空层，层高2.1m；上层层高均为3.1m，于早年竣工建好。该工程总投资600多万元。施工期间，工期紧、气候寒冷、基础差，多数土质属于淤泥，施工前将对基础进行处理。

　　1.2 地质条件：场地内房屋自上而下依次为①素填土厚0.90～3.00m，②淤泥厚5～8m，③粉质粘土滞厚4……8～9m④含泥中粗沙厚0.7～4m ⑤砂质粘土 厚0.5～3m

　　2、提出对基础进行处理

　　基础是建筑物和地基之间的连接体，基础把建筑物竖向体系传来的荷载传给地基。如果地基的承载力足够，则基础的分布方式可与竖向结构的分布方式相同，但由于土或质荷载的原因，需要采用满铺的伐形基础。伐形基础有广大地基接触面的优点，但与独立基础相比，它的造价要高，基础的概念都是把集中荷载分散到地基上，使荷载不超过地基的长期承载能力。建筑物如果有几层以上，基础土质较好，地下水位较低的粘土，亚粘土、则采用作支承、抗滑，可采用人工挖孔灌注桩。如果地基非常软弱，建筑物很高的情况下，则需要采用伐形基础，多数建筑物的竖向结构墙，柱都可以用各自的基础分别支承在土地基上。

　　假设地基承载力不足，属于软土地基，必须采取措施对软弱地基进行处理。软弱地基系由淤泥质土冲填土、杂填土或其它等构成的地基，那么在勘察时应查明软弱土层的均匀性组成，分布范围和土质泥沙，据采用的地基处理方案提供相应参数。在初步计算时最好计算房屋结构的大致重量，假设它均匀的分布在全部面积上，从而得到平均的荷载位，可以和地基本身的承载力相比较，如果地基的容许承载力大于4倍的平均截位，则用单独基础可能比伐形基础更经济。如果地基的容许承载力小于2倍的平均荷载位，那么比建造满铺在全部面积上的伐形基础更经济，如果介于在二者之间，则用桩基或沉井基础。

　　3、地基处理方案

　　当基地质土为淤泥，上层土层又较薄时，应采取避免施工中对淤泥和淤泥土扰动的措施。如果是冲填土，建筑物垃圾废料，当均匀性和密实度较好时均可利用作为持力层，对于有机质含量较多的生活垃圾和对基础有侵蚀性的工业度料等杂填土，未经处理不能作为持力层。在选择地基处理方法时，应综合工程地质和水文地质条件、建筑物对地基要求，建筑结构类型和基础型式，周围环境条件、材料供应情况，施工条件等因素，经过技术经济指标比较分析后择优采用。

　　地基处理时，必须采取有效措施，加强上部结构的刚度和强度，以增加建筑物对地基不均匀变形的适应能力，对已造定的地基处理方法，进行必要的测试，同时为施工质量提供相关依据。地基处理后，建筑地基变形应满足现行有关规范要求，并在施工期间进行沉降现测；如果地基上欠固结土、脚胀土，湿陷性黄土，则选用适当的增强体和施工工艺。

　　常用的地基处理方法有：换填基层法、强夯法、沙石桩法、振冲法、水泥土搅拌法、高压喷射浆法、预压法、夯实水泥土桩法、水泥粉煤灰碎石桩法、石灰桩法、灰土挤压桩法和土挤密桩法等。

　　房层基础处理方案应根据工程地质和水文地质条件，建筑物型与功能要求，荷载大小和分布情况，相邻建筑基础情况，施工条件和材料供应以及地区抗震裂度等综合考虑，选合理的基础型式。

　　结合该房层地基的实际情况，地基较差，荷载较大，施工前为增强整体性，减少不均匀沉降，为满足地基和沉降要求，可以采用桩基或人工处理地基，但人工挖孔桩适用于地下水位较深，而持力层以上无流动性淤泥质土者，因此采取桩基础作为建筑的基础比较理想。

　　方案中我们要着重考虑超长给结构带来的不利影响，当增大结构伸缝间距或者是不设伸缩缝时，必须采取切实可行的措施，要防止结构开裂，在适当增大伸缩最大间隙的各项措施中，在结构施工阶段采取防裂措施是通用的减少混凝土收缩不利影响的有效方法，我们一般采用的做法是设置施工浇带，另外，当建筑物存在较大的高差，但是结构设计根据实际情况，不设置永久变形缝时，例子中就存在采用施工后带来解决施工阶段的差异沉降问题。

　　当地下室结构超长过多，单靠设置后浇带不足以解决混凝土收缩和温度变化问题时，可以考虑采用补偿收缩混凝土，在适当位置设置膨胀加强带时，并制定严格的技术保障措施，保证混凝土原材料的质量和微膨胀剂的配合理准确，结构设计应对地下室结构部位混凝土的限制膨胀率采取措施。

　　在施工中高层建筑主体与裙房之间是设置永久变形缝，还是在施工阶段沉降后浇带，应根据场地地基持力层土质情况，基础形式上部结构布置等条件综合确定。在采用天然基础埋深，一般应大于裙房基础埋深至少2米，不满足要求时，应计算高层建的隐定性，并与高层建的架空层贯通，期间设置了沉降缝，基础埋深基本相同，沉降缝间采用硬质材料充填，如果处理不好，出现高屋建筑层与地下架空层互质问题，建筑投放使用后，发现沉降缝两侧墙开裂，造成渗漏。

　　近年来，复合地基得到广泛运用，地基可以提高地基持力层承载力，有效地控制建筑物的沉隆，以解决高层建筑主体和裙房之间差异沉隆问题。不论采用哪种方法，如果采用施工后浇带而不设置永久变形缝，却有可能出现裙房与高层建筑物的整体倾斜，因此，如何保证高层建筑物整体使用寿命。除质量安全、材料、工艺要求外，首先要把握基础施工方案，这是关键。

　　4、简述桩基础的计算

　　（1）计算单桩竖向承载力

　　F500Ra=41002/2=2050KN

　　F400 Ra=3100/2=1550KN

　　（2）确定桩数量，间距和布置方式，桩的间距采用了3.6倍桩径。

　　（3）内力控制：

　　NK=4666

　　Fk=4666

　　F=6200

　　（4）单桩竖向力计算：N=1.35*（1633.7-78.3）=2099KN

　　（5）承台形心到承台两腰距离弯矩计算：

　　M1=2099[1.8-0.75*0.65/（4-0.999^2 ）^0.5]/3=1063KNM

　　M2=2099[1.8-0.75*0.7/（4-0.999^2） ^0.5]/3=1047 KNM

　　2、承台受冲承载力

　　① X方向上自述边最近桩边的水平距离：

　　Aox=900-700/2-433/2=333mm

　　② Y方向自柱边到最近桩边的水平距离（下边）

　　Aoy1=1040-650/2-433/2=498mm

　　③ Y方向自柱边到最近桩边的水平距离（上边）

　　Aoy2=520-650/2-433/2=-22mm

　　④ Y方向冲切系数 Boy2=0.84/（入oy2+0.2）

　　3、底部角桩对承台的冲切验算

　　N1=N1=2099700N 满足要求

　　4、承台斜载面受剪顾载力计算

　　X方向斜载面受剪承载力计算

　　Vx=N2+N3=4199400N

　　5、柱下局部受压承载力：

　　Ab =（bx+2*c）（by+2*c）

　　C=Min{cx，cy，bx，by}=650mm

　　Ab=（700+2*650）（650+2*650）=3900000mm

　　B1=Sqr（Ab/A1）= Sqr（3900000/455000）=2.928

　　W*β1*fcc*A1=16227305N≥F=6299100N

　　满足要求

　　6、桩局受压承载力：

　　F=Nmax+vg*Qgk=2099.7+1.35*78.3

　　 =2205KN

　　A1=∏*d^2/4=196350mm

　　承台在角桩局部受压计算底面积计算：

　　Ab=（bx+2*c）*（by+2*c）

　　C=250mm

　　Ab=8894631mm

　　β1=2.128

　　W*β1*fcc*A1=5090815N≥F=205432N满足要求

　　5、小结

　　基础处理方案关键是上部荷载准确性，而荷载的准确性关键是结构型式，如砖墙、框架、剪力墙，外观造型等等因素将直接影响对基础的处理。