1、1浅谈影响基础埋深的主要因素摘要： 文中对影响基础埋深的主要因素进行了较为详细的综述, 并对相关问题做了简要的讨论和总结 关键词：基础埋深 地基 土质 建筑 中图分类号： TU4 文献标识码：A 文章编号： 前言 在确定高层建筑的基础埋深及选择基坑的挡土支护方案时, 必须慎之又慎, 要对建筑功能要求、结构的整体稳定、工程的周围环境、施工的技术条件、材料及设备等情况, 作周密的、细致的多方案论证对比, 选择耗料省、工期短、造价低且能确保安全的最佳方案作为设计和施工的实施方案, 这对保证设计和施工质量, 提高整个工程效益和投资效益, 有着决定性的意义。 一、基础埋深的提出 在探讨高层建筑结构嵌固端
2、时，必然牵涉到基础埋深问题。高层建筑基础要具有一定的埋置深度，首先是为了保证结构的整体稳定（包括抗滑） ，其次有利于减弱地震作用。规范对建筑的基础埋深有一定的量化规定，即“天然地基或复合地基基础，可取总高度的 1/15，桩基础可取总高度的 1/18”。这一规定有一定的欠考虑因素，因埋深仅与建筑物高度有关系。我们认为还应与建筑物的控制建筑体形重要指标的高宽比有关，高宽比值大者应严格，高宽比值小者可略为放松，要充分利用地基基础2的无限刚度。 二、基础埋深的确定基础埋深一般从室外地面算至基础底或承台底，如基础周围有可靠侧限时，即与“地球”有良好的接触时，算作有效埋深。单栋建筑位于一个场地或多栋建筑位
3、于一个场地但相距较远时，有效埋深容易判断；一个场地内高层建筑、多层裙房、其它多层建筑、地下室等共同存在且较近时，要慎重判定。 1 当高层建筑基础埋深和地下室基础埋深相同，二者之间的填土密实，且地下室基础及平面刚度都很大，侧移很小时，可认为高层建筑基础仍很好的与土接触，可认为埋深满足要求。 2 当高层建筑基础埋深较深，而地下室基础埋深较浅，二者相差 2 m 以上，且总埋深 h 大于总高度的 1/15 或 1/18 时，我们认为满足要求。 3 当高层建筑基础埋深和地下室基础埋深相同，二者之间的填土密实，但地下室平面刚度不大或设温度缝时，主楼可能有较大侧移，我们认为高层建筑基础没有可靠侧限，埋深不满
4、足要求。应将高层建筑基础加深或采取其它措施不设温度缝。 4 高层建筑的高层部分与多层裙房之间，根据地基与上部结构的条件，可设沉降缝（在地震区兼作防震缝） ，也可不设沉降缝。如有沉降缝，应将室外地坪以下之缝用粗砂填满填实，以保证侧限约束 三、影响基础埋深的因素 1 土层情况和地下水对埋深的影响 （1）土层情况的影响 建筑房屋时都希望在坚实的地基上, 而不愿设置在承载能力低、压3缩性很大的软弱土层上。但实际情况并不能这样理想, 因此在选择基础的埋置深度时, 对于不同的土层情况应区别对待。 a 地面以下土层若是承载力较高, 压缩性较低时, 各土层的地基承载力能满足上部结构的要求, 当确定基础埋置深度
5、时, 在不须考虑土的冻胀,邻近基础影响的条件下, 可按构造要求取小的基础埋置深度。- b 地面以下相当深度范围内都是比较软弱的土层时, 应考虑建筑物的性质和荷载大小进行分别处理。对于低层, 荷载不大的民用建筑, 如能考虑上部结构与地基的共同作用, 仍可采取天然的土层作为支承上部结构的持力层。对于高大、重型的建筑物, 就不能直接建造在这类未经加固的天然地基上, 往往需要采用换土、打桩等人工处理方法提高地基承载力, 有时还需要改变上部结构形式或者将基础设计成片筏形式或箱形, 这样做, 既加强结构整体刚度, 又可减少作用在地基上的附加压力。 c 硬土和软土分层间隔时, 若表层土是一层不厚的软土(如只
6、有 1 2m ) , 承载力不够, 但下面为硬土时, 则应尽量挖开软土层, 将基础埋在下面的硬土上. 如表面软土较厚, 地基承载力不能满足建筑物的要求, 而将基础深埋于下层硬土上又不经济, 且施工也困难时, 则可以考虑人工处理, 如用打桩等方法, 以加固软土地基, 将荷载传到下层硬土上。 (2)地下水的影响 地下水的水位一般不是固定的, 它随着季节的变化而涨落。 由于考虑到对地下水水位以下的土层进行施工很不方便, 特别是对非粘性土地基, 例如在粉砂或轻亚粘王(或亚粘土) 中施工, 有时会产生严重的流砂4现象, 所以基础应尽可能埋置在地下水位以上。非经常性的季节性地下水涨落也会对建筑物带来不利的
7、影响, 例如水位上升后, 新浸水的土层强度就会下降, 压缩性增加; 如水位下降了, 又使土粒之间的接触压力增加, 从而使建筑物产生了附加的沉降。因此, 在确定基础埋置深度时, 应考虑这些影响, 在设计时还应考虑地下水对基础材料是否有侵蚀性。 2 土的冻胀对埋里深度的影响 在寒冷地区, 冬季地面下一定深度的土会冻结,土在冻结时, 未冻结区的水分会向冻结区转移, 形成冻结区水份积聚, 因而使冻土的体积剧烈膨胀。若房屋基础建造在这种冻胀土上, 则在冬季由于巨大的冻胀力将使基础上抬, 当春暖解冻时, 基础又将下沉, 这样就会引起建筑物的严重变形, 如墙身开裂、门窗倾斜而开启困难等, 甚至使建筑物遭受严
8、重破坏。特别是在粉砂和轻亚粘土中, 当土中含水较多,地下水位又接近冻结深度, 因而有足够的水深向冻结区转移时, 就会有严重的冻胀现象, 在这种情况下, 必须把基础埋置在冻结深度以下。对于碎石和较粗颗粒的砂土地基, 由于士中孔隙较大, 水的毛细现象不显著, 所以冻而不胀。这时, 选择基础的埋置深度时, 可以不考虑冻胀影响。在季节性冻土地区建造房屋.除保证基础有一定的最小埋置深度外, 还应采取一些必要的防冻害措施.才能保证建筑物免遭冻害。 3 房屋的结构形式、使用要求、荷载大小和相邻基础对埋置深度的影响房屋的结构形式和使用要求不同时, 基础的埋置深度也就不一样。例如: 对不均匀沉降敏感性较低的砖石
9、承重结构, 层与层间有钢筋硅楼板的房屋等,它们的基础可埋得浅些。对于不均匀沉降敏感的房屋或构筑物, 5就需要选择强度较高的土层, 如有地下管道等设施时, 一般应将基础埋在地下管道以下, 以免地下管道在基础下穿过而影响管道的安全与维修。4 基础埋深对建筑结构动力反应性质的影响 针对基础埋深对建筑结构动力反应性质的影响, 已有的研究内容包括基础埋深对建筑结构的动力特性( 自振周期和自振频率) 、动力反应( 位移和加速度) 以及地震时产生的地基震陷的影响, 所采用的研究方法以理论分析和数值模拟为主。研究结果表明: (1) 基础埋深的改变不影响土和上部结构共同工作体系的基本周期; (2) 高层建筑基础
10、的转角随着基础埋深的增加而增大, 而基础的水平位移随着基础埋深的增加而减小, 最终反映出来的建筑物顶部的位移随着基础埋深的增加而减小。 四、通过对基础埋深对于建筑结构影响的已有研究成果进行概括和总结, 可以得到如下的几点结论: 1 地基承载力随基础埋深的增加而增大, 二者之间近似满足线性关系。2 基础埋深对地基变形的影响与埋深的大小有关。当基础埋深较小时, 其对地基变形的影响并不明显; 而当基础埋深较大时, 其对地基变形的影响比较显著, 随着基础埋深的增加, 地基的变形逐渐减小。 3 基础埋深对地基中应力分布和基础反力的影响规律与对地基变形的影响规律相同。 4 在计算地基变形和地基中的应力分布
11、时是否考虑基础埋深的影响 65 基础埋深对于建筑结构的稳定性具有显著的影响。 6 关于基础埋深对地基土与上部结构组成的相互作用体系的动力特性与动力反应的影响, 多数学者的研究结果认为基础埋深的改变对相互作用体系动力特性的影响并不明显, 而其对相互作用体系动力反应的影响比较显著, 相互作用体系的位移反应将随着基础埋深的增加而减小。 五、有待进一步研究的问题 鉴于已有的研究成果中, 基础埋深对地基承载力、地基变形以及地基中的应力分布等方面的研究已经相对比较成熟, 因此今后有待进一步研究的问题主要集中于如下的两个方面: 1 基础埋深对建筑结构和地基稳定性的影响。 应该考虑地基土体、基础与上部结构的相
12、互作用对建筑结构和地基进行稳定性分析。同时, 地震作用如何加以考虑也是一个值得研究的问题。 2 基础埋深对地基土体与上部结构所组成的相互作用体系的动力特性与动力反应的影响。 不同学者针对该方面问题进行研究, 所得出的结论有所差异, 原因在于上部结构的刚度条件的差异。应当考虑上部结构不同的刚度条件进行大量的数值计算,总结得出基础埋深对土体与结构相互作用体系的动力特性和动力反应影响的规律。 结语 在建筑结构的工程实践中, 基础的埋置深度对建筑结构的影响是很重要的一个方面。如何选择合理的基础埋深, 在保证建筑结构安全和正7常使用的前提下, 力求做到经济合理, 即实现安全性和经济性的统一, 是建筑结构在工程实践中必须很好解决的问题。 参考文献 1 马天戈. 建筑工程地基研究J. 现代商贸工业. 2011(16)
