地基處理和基礎設計

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一、引言

　　基礎是建筑物和地基之間的連接體?；A把建筑物豎向體系傳來的荷載傳給地基。從平面上可見，豎向結構體系將荷載集中于點，或分布成線形，但作為最終支承機構的地基，提供的是一種分布的承載能力。

　　如果地基的承載能力足夠，則基礎的分布方式可與豎向結構的分布方式相同。但有時由于土或荷載的條件，需要采用滿鋪的伐形基礎。伐形基礎有擴大地基接觸面的優(yōu)點，但與獨立基礎相比，它的造價通常要高的多，因此只在必要時才使用。不論哪一種情況，基礎的概念都是把集中荷載分散到地基上，使荷載不超過地基的長期承載力。因此，分散的程度與地基的承載能力成反比。有時，柱子可以直接支承在下面的方形基礎上，墻則支承在沿墻長度方向布置的條形基礎上。當建筑物只有幾層高時，只需要把墻下的條形基礎和柱下的方形基礎結合使用，就常常足以把荷載傳給地基。這些單獨基礎可用基礎梁連接起來，以加強基礎抵抗地震的能力。只是在地基非常軟弱，或者建筑物比較高的情況下，才需要采用伐形基礎。多數建筑物的豎向結構，墻、柱都可以用各自的基礎分別支承在地基上。中等地基條件可以要求增設拱式或預應力梁式的基礎連接構件，這樣可以比獨立基礎更均勻地分布荷載。

　　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。軟弱地基系指主要由淤泥、淤泥質土、沖填土、雜填土或其他高壓縮性土層構成的地基。在建筑地基的局部范圍內有高壓縮性土層時，應按局部軟弱土層考慮?？辈鞎r，應查明軟弱土層的均勻性、組成、分布范圍和土質情況，根據擬采用的地基處理方法提供相應參數。沖填土尚應了解排水固結條件。雜填土應查明堆積歷史，明確自重下穩(wěn)定性、濕陷性等基本因素。

　　在初步計算時，最好先計算房屋結構的大致重量，并假設它均勻的分布在全部面積上，從而等到平均的荷載值，可以和地基本身的承載力相比較。如果地基的容許承載力大于4倍的平均荷載值，則用單獨基礎可能比伐形基礎更經濟；如果地基的容許承載力小于2倍的平均荷載值，那么建造滿鋪在全部面積上的伐形基礎可能更經濟。如果介于二者之間，則用樁基或沉井基礎。

二、地基的處理方法

　　利用軟弱土層作為持力層時，可按下列規(guī)定執(zhí)行：1）淤泥和淤泥質土，宜利用其上覆較好土層作為持力層，當上覆土層較薄，應采取避免施工時對淤泥和淤泥質土擾動的措施；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）對于有機質含量較多的生活垃圾和對基礎有侵蝕性的工業(yè)廢料等雜填土，未經處理不宜作為持力層。局部軟弱土層以及暗塘、暗溝等，可采用基礎梁、換土、樁基或其他方法處理。在選擇地基處理方法時，應綜合考慮場地工程地質和水文地質條件、建筑物對地基要求、建筑結構類型和基礎型式、周圍環(huán)境條件、材料供應情況、施工條件等因素，經過技術經濟指標比較分析后擇優(yōu)采用。

　　地基處理設計時，應考慮上部結構，基礎和地基的共同作用，必要時應采取有效措施，加強上部結構的剛度和強度，以增加建筑物對地基不均勻變形的適應能力。對已選定的地基處理方法，宜按建筑物地基基礎設計等級，選擇代表性場地進行相應的現場試驗，并進行必要的測試，以檢驗設計參數和加固效果，同時為施工質量檢驗提供相關依據。

　　經處理后的地基，當按地基承載力確定基礎底面積及埋深而需要對地基承載力特征值進行修正時，基礎寬度的地基承載力修正系數取零，基礎埋深的地基承載力修正系數取1.0；在受力范圍內仍存在軟弱下臥層時，應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筑物，以及鋼油罐、堆料場等，地基處理后應進行地基穩(wěn)定性計算。結構工程師需根據有關規(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，按有關規(guī)范和地區(qū)經驗對地基變形允許值合理提出設計要求。地基處理后，建筑物的地基變形應滿足現行有關規(guī)范的要求，并在施工期間進行沉降觀測，必要時尚應在使用期間繼續(xù)觀測，用以評價地基加固效果和作為使用維護依據。復合地基設計應滿足建筑物承載力和變形要求。地基土為欠固結土、膨脹土、濕陷性黃土、可液化土等特殊土時，設計要綜合考慮土體的特殊性質，選用適當的增強體和施工工藝。復合地基承載力特征值應通過現場復合地基載荷試驗確定，或采用增強體的載荷試驗結果和其周邊土的承載力特征值結合經驗確定。

　　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。

    1、換填墊層法適用于淺層軟弱地基及不均勻地基的處理。其主要作用是提高地基承載力，減少沉降量，加速軟弱土層的排水固結，防止凍脹和消除膨脹土的脹縮。

    2、強夯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、雜填土和素填土等地基。強夯置換法適用于高飽和度的粉土，軟-流塑的粘性土等地基上對變形控制不嚴的工程，在設計前必須通過現場試驗確定其適用性和處理效果。強夯法和強夯置換法主要用來提高土的強度，減少壓縮性，改善土體抵抗振動液化能力和消除土的濕陷性。對飽和粘性土宜結合堆載預壓法和垂直排水法使用。

    3、砂石樁法適用于擠密松散砂土、粉土、粘性土、素填土、雜填土等地基，提高地基的承載力和降低壓縮性，也可用于處理可液化地基。對飽和粘土地基上變形控制不嚴的工程也可采用砂石樁置換處理，使砂石樁與軟粘土構成復合地基，加速軟土的排水固結，提高地基承載力。

    4 、振沖法分加填料和不加填料兩種。加填料的通常稱為振沖碎石樁法。振沖法適用于處理砂土、粉土、粉質粘土、素填土和雜填土等地基。對于處理不排水抗剪強度不小于20kPa的粘性土和飽和黃土地基，應在施工前通過現場試驗確定其適用性。不加填料振沖加密適用于處理粘粒含量不大于10%的中、粗砂地基。振沖碎石樁主要用來提高地基承載力，減少地基沉降量，還可用來提高土坡的抗滑穩(wěn)定性或提高土體的抗剪強度。

    5 、水泥土攪拌法分為漿液深層攪拌法（簡稱濕法）和粉體噴攪法（簡稱干法）。水泥土攪拌法適用于處理正常固結的淤泥與淤泥質土、粘性土、粉土、飽和黃土、素填土以及無流動地下水的飽和松散砂土等地基。不宜用于處理泥炭土、塑性指數大于25的粘土、地下水具有腐蝕性以及有機質含量較高的地基。若需采用時必須通過試驗確定其適用性。當地基的天然含水量小于30%（黃土含水量小于25%）、大于70%或地下水的pH值小于4時不宜采用于法。連續(xù)搭接的水泥攪拌樁可作為基坑的止水帷幕，受其攪拌能力的限制，該法在地基承載力大于140kPa的粘性土和粉土地基中的應用有一定難度。

    6 、高壓噴射注漿法適用于處理淤泥、淤泥質土、粘性土、粉土、砂土、人工填土和碎石土地基。當地基中含有較多的大粒徑塊石、大量植物根莖或較高的有機質時，應根據現場試驗結果確定其適用性。對地下水流速度過大、噴射漿液無法在注漿套管周圍凝固等情況不宜采用。高壓旋噴樁的處理深度較大，除地基加固外，也可作為深基坑或大壩的止水帷幕，目前最大處理深度已超過30m。

    7、 預壓法適用于處理淤泥、淤泥質土、沖填土等飽和粘性土地基。按預壓方法分為堆載預壓法及真空預壓法。堆載預壓分塑料排水帶或砂井地基堆載預壓和天然地基堆載預壓。當軟土層厚度小于4m時，可采用天然地基堆載預壓法處理，當軟土層厚度超過4m時，應采用塑料排水帶、砂井等豎向排水預壓法處理。對真空預壓工程，必須在地基內設置排水豎井。預壓法主要用來解決地基的沉降及穩(wěn)定問題。

    8 、夯實水泥土樁法適用于處理地下水位以上的粉土、素填土、雜填土、粘性土等地基。該法施工周期短、造價低、施工文明、造價容易控制，目前在北京、河北等地的舊城區(qū)危改小區(qū)工程中得到不少成功的應用。

    9、 水泥粉煤灰碎石樁（CFG樁）法適用于處理粘性土、粉土、砂土和已自重固結的素填土等地基。對淤泥質土應根據地區(qū)經驗或現場試驗確定其適用性?；A和樁頂之間需設置一定厚度的褥墊層，保證樁、土共同承擔荷載形成復合地基。該法適用于條基、獨立基礎、箱基、筏基，可用來提高地基承載力和減少變形。對可液化地基，可采用碎石樁和水泥粉煤灰碎石樁多樁型復合地基，達到消除地基土的液化和提高承載力的目的。

    10 、石灰樁法適用于處理飽和粘性土、淤泥、淤泥質土、雜填土和素填土等地基。用于地下水位以上的土層時，可采取減少生石灰用量和增加摻合料含水量的辦法提高樁身強度。該法不適用于地下水下的砂類土。

    11 、灰土擠密樁法和土擠密樁法適用于處理地下水位以上的濕陷性黃土、素填土和雜填土等地基，可處理的深度為5～15m。當用來消除地基土的濕陷性時，宜采用土擠密樁法；當用來提高地基土的承載力或增強其水穩(wěn)定性時，宜采用灰土擠密樁法；當地基土的含水量大于24%、飽和度大于65%時，不宜采用這種方法。灰土擠密樁法和土擠密樁法在消除土的濕陷性和減少滲透性方面效果基本相同，土擠密樁法地基的承載力和水穩(wěn)定性不及灰土擠密樁法。

    12 、柱錘沖擴樁法適用于處理雜填土、粉土、粘性土、素填土和黃土等地基，對地下水位以下的飽和松軟土層，應通過現場試驗確定其適用性。地基處理深度不宜超過6m。

    13 、單液硅化法和堿液法適用于處理地下水位以上滲透系數為0.1～2m／d的濕陷性黃土等地基。在自重濕陷性黃土場地，對Ⅱ級濕陷性地基，應通過試驗確定堿液法的適用性。

    14、在確定地基處理方案時，宜選取不同的多種方法進行比選。對復合地基而言，方案選擇是針對不同土性、設計要求的承載力提高幅質、選取適宜的成樁工藝和增強體材料。

三、基礎的設計

　　房屋基礎設計應根據工程地質和水文地質條件、建筑體型與功能要求、荷載大小和分布情況、相鄰建筑基礎情況、施工條件和材料供應以及地區(qū)抗震烈度等綜合考慮，選擇經濟合理的基礎型式。

　　砌體結構優(yōu)先采用剛性條形基礎，如灰土條形基礎、Cl5素混凝土條形基礎、毛石混凝土條形基礎和四合土條形基礎等，當基礎寬度大于2.5m時，可采用鋼筋混凝土擴展基礎即柔性基礎。

　　多層內框架結構，如地基土較差時，中柱宜選用柱下鋼筋混凝土條形基礎，中柱宜用鋼筋混凝土柱。

　　框架結構、無地下室、地基較好、荷載較小可采用單獨柱基，在抗震設防區(qū)可按《建筑抗震設計規(guī)范》第6.1.1l條設柱基拉梁。

　　無地下室、地基較差、荷載較大為增強整體性，減少不均勻沉降，可采用十字交叉梁條形基礎。

　　如采用上述基礎不能滿足地基基礎強度和變形要求，又不宜采用樁基或人工地基時，可采用筏板基礎（有梁或無梁）。

　　框架結構、有地下室、上部結構對不均勻沉降要求嚴、防水要求高、柱網較均勻，可采用箱形基礎；柱網不均勻時，可采用筏板基礎。

　　有地下室，無防水要求，柱網、荷載較均勻、地基較好，可采用獨立柱基，抗震設防區(qū)加柱基拉梁?；虿捎娩摻罨炷两徊鏃l形基礎或筏板基礎。

　　筏板基礎上的柱荷載不大、柱網較小且均勻，可采用板式筏形基礎。當柱荷載不同、柱距較大時，宜采用梁板式筏基。

　　無論采用何種基礎都要處理好基礎底板與地下室外墻的連結節(jié)點。

　　框剪結構無地下室、地基較好、荷載較均勻，可選用單獨柱基，墻下條基，抗震設防地區(qū)柱基下設拉梁并與墻下條基連結在一起。

　　無地下室，地基較差，荷載較大，柱下可選用交叉條形基礎并與墻下條基連結在一起，以加強整體性，如還不能滿足地基承載力或變形要求，可采用筏板基礎。剪力墻結構無地下室或有地下室，無防水要求，地基較好，宜選用交叉條形基礎。當有防水要求時，可選用筏板基礎或箱形基礎。高層建筑一般都設有地下室，可采用筏板基礎；如地下室設置有均勻的鋼筋混凝土隔墻時，采用箱形基礎。

　　當地基較差，為滿足地基強度和沉降要求，可采用樁基或人工處理地基。

　　多棟高樓與裙房在地基較好（如卵石層等）、沉降差較小、基礎底標高相等時基礎可不分縫（沉降縫）。當地基一般，通過計算或采取措施（如高層設混凝土樁等）控制高層和裙房間的沉降差，則高層和裙房基礎也可不設縫，建在同一箋基上。施工時可設后澆帶以調整高層與裙房的初期沉降差。

　　當高層與裙房或地下車庫基礎為整塊筏板鋼筋混凝土基礎時，在高層基礎附近的裙房或地下車庫基礎內設后澆帶，以調整地基的初期不均勻沉降和混凝土初期收縮。

　　現在我就大型基礎設計中較多見的基礎類型的樁基礎和后澆帶的設計討論一下

    1、當天然地基或人工地基的地基承載力或變形不能滿足設計要求，或經過經濟比較采用淺基礎反而不經濟時，可采用樁基礎。

    2、樁平面布置原則：

    1）力求使各樁樁頂受荷均勻，上部結構的荷載重心與樁的重心相重合，并使群樁在承受水平力和彎矩方向有較大的抵抗矩。

    2）在縱橫墻交叉處都應布樁，橫墻較多的多層建筑可在橫墻兩側的縱墻上布樁，門洞口下面不宜布樁。

    3）同一結構單元不宜同時采用摩擦樁和端承樁。

    4）大直徑樁宜采用一柱一樁；筒體采用群樁時，在滿足樁的最小中心距要求的前提下，樁宜盡量布置在筒體以內或不超出筒體外緣1倍板厚范圍之內。

    5）在伸縮縫或防震縫處可采用兩柱共用同一承臺的布樁形式。

    6）剪力墻下的布樁量要考慮剪力墻兩端應力集中的影響，而剪力墻中和軸附近的樁可按受力均勻布置。

    3 、樁端進入持力層的最小深度：

    1）應選擇較硬上層或巖層作為樁端持力層。樁端進入持力層深度，對于粘性土、粉土不宜小于2d（d為樁徑）；砂土及強風化軟質巖不宜小于1.5d；對于碎石土及強風化硬質巖不宜小于1d，且不小于0.5m。

    2）樁端進入中、微風化巖的嵌巖樁，樁全斷面進入巖層的深度不宜小于0.5m，嵌入灰?guī)r或其他未風化硬質巖時，嵌巖深度可適當減少，但不宜小于0.2m。

    3）當場地有液化土層時，樁身應穿過液化土層進入液化土層以下的穩(wěn)定土層，進入深度應由計算確定，對碎石土、礫、粗中砂、堅硬粘性土和密實粉土且不應小于0.5m，對其他非巖石土且不宜小于1.5m。

    4）當場地有季節(jié)性凍土或膨脹土層時，樁身進入上述土層以下的深度應通過抗拔穩(wěn)定性驗算確定，其深度不應小于4倍樁徑，擴大頭直徑及1.5m。

    樁型選擇原則。樁型的選擇應根據建筑物的使用要求，上部結構類型、荷載大小及分布、工程地質情況、施工條件及周圍環(huán)境等因素綜合確定。

    1）預制樁（包括混凝土方形樁及預應力混凝土管樁）適宜用于持力層層面起伏不大的強風化層、風化殘積土層、砂層和碎石土層，且樁身穿過的土層主要為高、中壓縮性粘性土，穿越層中存在孤石等障礙物的石灰?guī)r地區(qū)、從軟塑層突變到特別堅硬層的巖層地區(qū)均不適用。其施工方法有錘擊法和靜壓法兩種。

    2）沉管灌注樁（包括小直徑D＜5O0mm，中直徑D＝500～600mm）適用持力層層面起伏較大、且樁身穿越的土層主要為高、中壓縮性粘性土；對于樁群密集，且為高靈敏度軟土時則不適用。由于該樁型的施工質量很不穩(wěn)定，故宜限制使用。

    3）在飽和粘性土中采用上述兩類擠土樁尚應考慮擠土效應對于環(huán)境和質量的影響，必要時采取預鉆孔。設置消散超孔隙水壓力的砂井、塑料插板、隔離溝等措施。鉆孔灌注樁適用范圍最廣，通常適用于持力層層面起伏較大，樁身穿越各類上層以及夾層多、風化不均、軟硬變化大的巖層；如持力層為硬質巖層或地層中夾有大塊石等，則需采用沖孔灌注樁。無地下水的一般土層，可采用長短螺旋鉆機干作業(yè)成孔成樁。鉆（沖）孔時需泥漿護壁，故施工現場受限制或對環(huán)境保護有特殊要求的，不宜采用。

    4）人工挖孔樁適用于地下水水位較深，或能采用井點降水的地下水水位較淺而持力層較淺且持力層以上無流動性淤泥質土者。成孔過程可能出現流砂、涌水、涌泥的地層不宜采用。

    5）鋼樁（包括H型鋼樁和鋼管樁）工程費用昂貴，一般不宜采用。當場地的硬持力層極深，只能采用超長摩擦樁時，若采用混凝土預制樁或灌注樁又因施工工藝難以保證質量，或為了要趕工期，此時可考慮采用鋼樁。鋼樁的持力層應為較硬的土層或風化巖層。

    6）夯擴樁，當樁端持力層為硬粘土層或密實砂層，而樁身穿越的土層為軟土、粘性土、粉土，為了提高樁端承載力可采用夯擴樁。由于夯擴樁為擠土樁，為消除擠土效應的負面影響，應采取與上述預制樁和沉管灌注樁類似的措施。

    后澆帶設計

    因調整地基初期不均勻沉降而設的后澆帶，帶寬800～1O00mm。后澆帶自基礎開始在各層相同位置直到裙房屋頂板全部設后澆帶，包括內外墻體。施工時后澆帶兩邊梁板必須支撐好，直到后澆帶封閉并混凝土達到設計強度后拆除。后澆帶內的混凝土等級采用比原構件提高一級的微膨脹混凝土。如沉降觀測記錄在高層封頂時，沉降曲線平緩可在高層封頂一個月后封閉后澆帶。沉降曲線不緩和則宜延長封閉后澆帶時間。

    基礎后澆帶封閉前要求施工時覆蓋，以免雜物垃圾掉落難于清理。并提出清除雜物垃圾的措施，如后澆帶處墊層局部降低等。有必要時后澆帶中設置適量加強鋼筋，如梁面、底鋼筋相同等措施。

    設計者必須認真對待由于超長給結構帶來的不利影響，當增大結構伸縮縫間距或者是不設置伸縮縫時，必須采取切實可行的措施，防止結構開裂。在適當增大伸縮縫最大間距的各項措施中，在結構施工階段采取防裂措施是國內外通用的減小混凝土收縮不利影響的有效方法，我國常用的做法是設置施工后澆帶。另外，當建筑物存在較大的高差，但是結構設計根據具體情況可不設置永久變形縫時，例如高層建筑主體和多層（或低層）裙房之間，也常常采用施工后澆帶來解決施工階段的差異沉降問題。這兩種施工后澆帶，前者可稱之為收縮后澆帶，后者可稱之為沉降后澆帶。

    后澆帶的設計

　 當建筑結構的平面尺寸超過混凝土規(guī)范規(guī)定的伸縮縫最大間距（混凝土規(guī)范第9.1.1條）時，可考慮采用施工后澆帶的方法來適當增大伸縮縫間距。但一般地上結構由于受環(huán)境溫度變化影響較大，所以伸縮縫最大間距不宜超過混凝土規(guī)范限值過多，同時應注意加強屋面保溫隔熱，采用可靠的、高效的外墻外保溫，并適當提高外縱墻、山墻、屋面等重要部位的縱向鋼筋配筋率。當地上結構由于抗震設計需要而設置了防震縫時，伸縮縫寬度應滿足防震縫寬度的要求。地下室結構超長的情況較為常見，除地下室頂板和處于室外地面以上的地下室外墻受溫度變化影響相對較大外，地下室內部和基礎結構在使用階段受室內外溫度變化影響較小，需解決的主要問題是混凝土收縮應力對結構的影響。除在施工階段設置后澆帶外，應該加強地下室頂板及地下室外墻的配筋，建議縱向鋼筋最小配筋率不宜小于0.5%，鋼筋應盡可能選擇直徑較小的，一般10到16即可，間距盡量選擇較密的，宜不大于150mm，細而密的鋼筋分布對結構抗裂是有利的。

　 必須指出的是，后澆帶只能解決施工期間的混凝土自收縮，它不能解決由于溫度變化引起的結構應力集中，更不能替代伸縮縫。有一些結構設計者將后澆帶和伸縮縫等同起來的看法是錯誤的，因為兩者的作用并不相同。

　 當地下室結構超長過多，單靠設置后澆帶不足以解決混凝土收縮和溫度變化問題時，可以考慮采用補償收縮混凝土，在適當位置設置膨脹加強帶。采用這種方法，不僅可以進一步增大伸縮縫最大間距，而且可以用膨脹加強帶取代部分施工后澆帶，從而實現混凝土的連續(xù)澆筑即無縫施工。但應注意，采用膨脹加強帶取代部分施工后澆帶時，膨脹加強帶的位置應設置在結構溫度應力集中部位，并應制定嚴格的技術保障措施，保證混凝土原材料的質量和微膨脹劑的配合比準確，結構設計應對地下室結構各部位混凝土的限制膨脹率提出明確要求。

　 對高層建筑主體與裙房之間是設置永久變形縫，還是在施工階段設置沉降后澆帶，應該根據建筑場地地基持力層土質情況、基礎形式、上部結構布置等條件綜合確定。當地基持力層土質較好，例如高層建筑基礎做在基巖層或卵石層上，或采用樁基時，高層建筑沉降變形量較小，此時可考慮采用施工后澆帶而不設置永久變形縫，將高層建筑與裙房基礎（或地下室）連成整體。當地基持力層壓縮性較高，且厚度較大，高層建筑主體與裙房之間的高差懸殊較大，高層建筑荷載較大，則由于高層建筑與裙房之間的差異沉降量較大，在采用天然地基的情況下，還是以設置永久變形縫將高層建筑與裙房徹底脫開為好。當高層建筑與相鄰的裙房之間設置永久變形縫時，高層建筑的基礎埋深一般應大于裙房基礎埋深至少2米，不滿足此要求時應計算高層建筑的穩(wěn)定性，并采取可靠措施防止高層建筑與裙房之間發(fā)生相互傾斜。筆者曾經參觀過某工程，高層建筑地下一層，地上十六層，純地下車庫一層，與高層建筑地下室貫通，其間設置了沉降縫，基礎埋深基本相同，沉降縫間采用硬質材料填充。由于沒有解決好高層建筑與地下車庫間的互傾問題，建筑投入使用后，發(fā)現沉降縫兩側墻體開裂，造成地下室滲漏。

　 近年來，復合地基得到了廣泛應用，復合地基可以提高地基持力層承載力，提高土體彈性模量，有效地控制建筑物沉降。北京地區(qū)有些工程已經通過在高層建筑下采用復合地基的方法來替代樁基，以解決高層建筑主體與裙房之間差異沉降的問題。不論采用哪種方法，如果采用施工后澆帶而不設置永久變形縫，都應依據相關規(guī)范計算裙房和高層建筑的整體傾斜。當采用地基處理時，在結構設計圖紙上，應明確規(guī)定采用地基處理后，高層建筑與裙房之間的變形要求。

　 施工后澆帶的位置，應根據基礎和上部結構布置的具體情況確定，不能想當然，搞一刀切。后澆帶應設置在結構受力較小處，一般在梁、板跨度內的三分之一處，結構彎矩和剪力均較小，且宜自上而下對齊，豎向上不宜錯開，后澆帶間距一般為30米到50米。在高層建筑與裙房之間設置后澆帶時，后澆帶宜處于裙房一側，且在結構設計上，應注意加強高層建筑與裙房相連部位的構造，提高縱向鋼筋配筋率，用以抵抗后澆帶封閉后由剩余差異沉降差所引起的結構內力。為減小后澆帶封閉后由剩余差異沉降差所引起的結構內力，尚應采取其他措施，通?？煽紤]以下方法：

　 1、高層建筑采用樁基或其他地基基礎處理方法，或補償基礎，盡量擴大高層建筑基礎與地基接觸面積，減小高層建筑基礎底面接觸壓力，而裙房則采用埋深較淺的獨立柱基或條形基礎等，調節(jié)高層建筑與裙房之間的差異沉降。

　 2、盡量減小裙房部分基礎與地基的接觸面積，即盡量增大裙房部分的基礎底面接觸壓力，加大裙房的沉浸量。

　 3、結合高層建筑埋置深度要求，調整高層建筑地下室高度，使地基持力層落在壓縮性小、地基承載力高的土層上，可有效地減小高層建筑的沉降量。

　　進行地基基礎設計時，結構設計者應結合工程具體情況，多方面對比，選擇經濟合理的方案。

　　后澆帶部位的鋼筋一般不宜斷開，而應讓鋼筋連續(xù)通過，即只將后澆帶處的混凝土臨時斷開。但有時工程具體情況不允許留后澆帶，例如某工程地下車庫通道的頂板、底板均與主樓相連，但是由于施工場地狹小，無法留設后澆帶，于是要求施工單位先施工結構主體，待主體完成后再施工車道部分，要求施工單位對與主體相連的鋼筋必須預留，后期采用焊接連接，同一截面的鋼筋焊接連接率不得大于50%。

　　有的工程將后澆帶內鋼筋全部斷開，這時候，為避免在同一截面鋼筋100%連接，宜將后澆帶曲折布置，而不要沿一直線布置。連接方式建議首選機械連接或焊接，但要注意施工質量。采用搭接連接時，應注意后澆帶寬度要滿足按混凝土規(guī)范計算的鋼筋搭接連接長度。

　 基礎后澆帶的斷面形式，應于結構設計圖紙上用詳圖明確表示出來，而不應推給施工單位。當地下水位較高時，宜在基礎后澆帶下設置防水板并增設一道附加防水層。

四、工程實例

    1、工程概況

        3、設計過程

        柱網布置詳見附圖

　　經過PKPM結構計算軟件對本樓上部結構進行的計算，取軸力最大的情況得出柱底最小軸力為1930KN，最大柱底軸力為5832KN。由于淺層土不足以承受此荷載，所以選用樁基礎作為建筑物的基礎。由于柱底軸力差異較大，從經濟性和節(jié)約成本的考慮,所以選用2種樁徑，分別是F500和F400。

　　在設計工程中還應該注意的是PKPM所算出的柱底軸力為設計值,不能直接用于計算需要把算出的值除以1.25來轉化為特征值來計算.

    1、 確定單樁豎向承載力設計值

　　樁側總極限摩阻力標準值：Rsk=Up×Σlifsi
　　樁端極限阻力標準值：Rpk=Ap×fp
　　本工程中的單樁極限承載力根據靜載試驗確定F500為4100KN, F400為3100KN
　　單樁豎向承載力設計值 Rd=( Rsk+Rpk )/1.65
       F500 Rd=4100/1.65=2484.8KN
       F400 Rd=3100/1.65=1878.8KN
　　單樁豎向承載力特征值Ra=( Rsk+Rpk )/2.0 
       F500 Ra=4100/2=2050KN
       F400 Ra=3100/2=1550KN

      2、確定樁的數量、間距和布置方式

　　初步估算樁數時，先不要考慮群樁效應，
　　在確定樁的數量時,我是根據各底層柱的軸力確定應該選用何種直徑的樁和確定樁的數量,例如在附圖中的(16)-(c)柱底軸力為1944.8KN(特征值),我選用兩樁承臺,樁徑為400;
　　(8)-(A)柱底軸力為4665.6KN,我選用三樁承臺,樁徑為500.
　　當為偏心受壓，一般樁的根數應相應的增加10％～20％。
　　樁的間距（中心距）采用3.6倍樁徑.
　　原則：使得群樁橫截面的重心應與荷載合力的作用點重合和接近或者是使其重心處于合力作用點變化范圍之內，并應盡量接近最不利的合力作用點。

     具體布置方法見附圖。

    3、 承臺設計

    獨立承臺、柱下或墻下條形承臺（梁式承臺），以及筏板承臺和箱形承臺，承臺設計包括選擇承臺的材料及其強度等級，幾何形狀及其尺寸，進行承臺結構承載力計算，并應使其構造滿足一定的要求。

　 構造要求：承臺最小寬度不應小于500mm，承臺邊緣至樁中心的距離不宜小于樁的直徑或邊長，邊緣挑出部分不應小于150mm，墻下條形承臺邊緣挑出部分可降低至75mm。條形和柱下獨立承臺的最小厚度為500mm，其最小埋深為600mm。

　　本工程中承臺混凝土等級C30,取其中的(8)-(A)柱位置的承臺為例計算:

    一、基本資料：　

    承臺類型：三樁承臺    圓樁直徑 d ＝ 500mm　
    樁列間距 Sa ＝ 900mm    樁行間距 Sb ＝ 1560mm　
    樁中心至承臺邊緣距離 Sc ＝ 500mm　
    承臺根部高度 H ＝ 1100mm    承臺端部高度 h ＝ 1100mm　
     柱子高度 hc ＝ 700mm（X 方向）    柱子寬度 bc ＝ 650mm（Y 方向）

    二、控制內力：　

    Nk ＝ 4666；　
    Fk ＝ 4666；　
    F ＝ 6299.1；

    三、承臺自重和承臺上土自重標準值 Gk：　

　 a ＝ 2(Sc + Sa) ＝ 2*(0.5+0.9) ＝ 2.8m　
    b ＝ 2Sc + Sb ＝ 2*0.5+1.56 ＝ 2.56m　
    承臺底部面積 Ab ＝ a * b - 2Sa * Sb / 2 ＝ 2.8*2.56-2*0.9*1.56/2 ＝ 5.76m　
    承臺體積 Vct ＝ Ab * H1 ＝ 5.76*1.1 ＝ 6.340m?　
    承臺自重標準值 Gk ＝ γc * Vct ＝ 25*6.34 ＝ 158.5kN　
    土自重標準值 Gk ＝ γs * (Ab - bc * hc) * ds ＝ 18*(5.76-0.65*0.7)*0.8 　
    ＝ 76.4kN　
    承臺自重及其上土自重標準值 Gk ＝ Gk + Gk ＝ 158.5+76.4 ＝ 235.0kN　

    四、承臺驗算：　

    圓樁換算樁截面邊寬 bp ＝ 0.866d ＝ 0.866*500 ＝ 433mm　
 　1、承臺受彎計算：　
  　(1)單樁樁頂豎向力計算：　
    在軸心豎向力作用下　
    Qk ＝ (Fk + Gk) / n    （基礎規(guī)范 8.5.3-1）　
    Qk ＝ (4666+235)/3 ＝ 1633.7kN ≤ Ra ＝ 2020kN　
    每根單樁所分配的承臺自重和承臺上土自重標準值 Qgk：　
    Qgk ＝ Gk / n ＝ 235/3 ＝ 78.3kN　
    扣除承臺和其上填土自重后的各樁樁頂相應于荷載效應基本組合時的豎向力設計值：　
    Ni ＝ γz * (Qik - Qgk)　
    N ＝ 1.35*(1633.7-78.3) ＝ 2099.7kN　
    (2)承臺形心到承臺兩腰的距離范圍內板帶的彎矩設計值：　
    S ＝ (Sa ^ 2 + Sb ^ 2) ^ 0.5 ＝ (0.9^2+1.56^2)^0.5 ＝ 1.801m　
    αs ＝ 2Sa ＝ 2*0.9 ＝ 1.800m　
    α ＝ αs / S ＝ 1.8/1.801 ＝ 0.999　
    承臺形心到承臺兩腰的距離 B1：　
    B1 ＝ Sa / S * 2Sb / 3 + Sc * (Sa + Sb) / S ＝ 1.203m　
    M1 ＝ Nmax * [S - 0.75 * c1 / (4 - α ^ 2) ^ 0.5] / 3    （基礎規(guī)范 8.5.16-4）　
    ＝ 2099.7*[1.801-0.75*0.65/(4-0.999^2)^0.5]/3　
    ＝ 1063.6kN·m　
    ②號筋 Asy ＝ 3783mm?    ζ ＝ 0.068    ρ ＝ 0.32%　
    10Φ22@110  （As ＝ 3801）　
    (3)承臺形心到承臺底邊的距離范圍內板帶的彎矩設計值：　
    承臺形心到承臺底邊的距離 B2 ＝ Sb / 3 + Sc ＝ 1.020m　
    M2 ＝ Nmax * [αs - 0.75 * c2 / (4 - α ^ 2) ^ 0.5] / 3    （基礎規(guī)范 8.5.16-5）　
    ＝ 2099.7*[1.8-0.75*0.7/(4-0.999^2)^0.5]/3　
    ＝ 1047.7kN·m　
    ①號筋 Asx ＝ 3667mm?    ζ ＝ 0.076    ρ ＝ 0.36%　
    10Φ22@100  （As ＝ 3801）　

    2、承臺受沖切承載力驗算：　

     (1)柱對承臺的沖切驗算：　
    扣除承臺及其上填土自重，作用在沖切破壞錐體上的沖切力設計值：　
    Fl ＝ 6299100N　
    三樁三角形柱下獨立承臺受柱沖切的承載力按下列公式計算：　
    Fl ≤ [βox * (2bc + aoy1 + aoy2) + (βoy1 + βoy2) * (hc + aox)] * βhp * ft * ho　                                  （參照承臺規(guī)程 4.2.1-2）　

    X 方向上自柱邊到最近樁邊的水平距離：　
    aox ＝ 900 - 0.5hc - 0.5bp ＝ 900-700/2-433/2 ＝ 333mm　
    λox ＝ aox / ho ＝ 333/(1100-110) ＝ 0.337　
    X 方向上沖切系數 βox ＝ 0.84 / (λox + 0.2)    （基礎規(guī)范 8.5.17-3）　
    βox ＝ 0.84/(0.337+0.2) ＝ 1.565　
    Y 方向（下邊）自柱邊到最近樁邊的水平距離：　
    aoy1 ＝ 2 * 1560 / 3 - 0.5bc - 0.5bp ＝ 1040-650/2-433/2 ＝ 498mm　
    λoy1 ＝ aoy1 / ho ＝ 498/(1100-110) ＝ 0.504　
    Y 方向（下邊）沖切系數 βoy1 ＝ 0.84 / (λoy1 + 0.2)    （基礎規(guī)范 8.5.17-4）　
    βoy1 ＝ 0.84/(0.504+0.2) ＝ 1.194　
    Y 方向（上邊）自柱邊到最近樁邊的水平距離：　
    aoy2 ＝ 1560 / 3 - 0.5bc - 0.5bp ＝ 520-650/2-433/2 ＝ -22mm　
    λoy2 ＝ aoy2 / ho ＝ -22/(1100-110) ＝ -0.022　
    當 λoy2 < 0.2 時，取 λoy2 ＝ 0.2，aoy2 ＝ 0.2ho ＝ 0.2*990 ＝ 198mm　
    Y 方向（上邊）沖切系數 βoy2 ＝ 0.84 / (λoy2 + 0.2)    （基礎規(guī)范 8.5.17-4）　
    βoy2＝ 0.84/(0.2+0.2) ＝ 2.1　
    [βox * (2bc + aoy1 + aoy2) + (βoy1 + βoy2) * (hc + aox)] * βhp * ft * ho　
    ＝ [1.565*(2*650+498+198)+(1.194+2.1)*(700+333)]*0.975*1.43*990　
    ＝ 9029023N ≥ Fl ＝ 6299100N，滿足要求?！?br />      (2)底部角樁對承臺的沖切驗算：　
    扣除承臺和其上填土自重后的角樁樁頂相應于荷載效應基本組合時的豎向力設計值：　
    Nl ＝ N1 ＝ 2099700N　
    承臺受角樁沖切的承載力按下列公式計算：　
    Nl ≤ β12 * (2c2 + a12) * tg(θ2 / 2) * βhp * ft * ho    （基礎規(guī)范 8.5.17-10）　
    θ2 ＝ 2 * arctg(Sa / Sb) ＝ 2*arctg(900/1560) ＝ 60°　
    c2 ＝ [Sc * ctg(θ2 / 2) + Sc + 0.5bp] * Cos(θ2 / 2)　
    ＝ [500*ctg30°+500+433/2]*Cos30°＝ 1371mm　
    a12 ＝ (2Sb / 3 - 0.5bp - 0.5bc) * Cos(θ2 / 2)　
    ＝ (2*1560/3-433/2-650/2)*Cos30°＝ 432mm　
    λ12 ＝ a12 / ho ＝ 432/(1100-110) ＝ 0.436　
    底部角樁沖切系數 β12 ＝ 0.56 / (λ12 + 0.2)    （基礎規(guī)范 8.5.17-11）　
    β12 ＝ 0.56/(0.436+0.2) ＝ 0.88　
    β12 * (2c2 + a12) * tg(θ2 / 2) * βhp * ft * ho　
    ＝ 0.88*(2*1371+432)*tg30°*0.975*1.43*990　
    ＝ 2229798N ≥ Nl ＝ 2099700N，滿足要求?！?br />     (3)頂部角樁對承臺的沖切驗算：（近似計算）　
      扣除承臺和其上填土自重后的角樁樁頂相應于荷載效應基本組合時的豎向力設計值：　
      Nl ＝ Max{N2, N3} ＝ 2099700N　
      承臺受角樁沖切的承載力按下列公式計算：　
      Nl ≤ β11 * (2c1 + a11) * tg(θ1 / 2) * βhp * ft * ho    （基礎規(guī)范 8.5.17-8）　
      θ1 ＝ arctg(Sb / Sa) ＝ arctg(1560/900) ＝ 60°　
      c1 ＝ ctgθ1 * 2Sc + Sc + 0.5bp ＝ ctg60°*2*500+500+433/2 ＝ 1293mm　
      a11 ＝ Sa - 0.5bp - 0.5bc ＝ 900-433/2-650/2 ＝ 333mm　
      λ11 ＝ a11 / ho ＝ 333/(1100-110) ＝ 0.337　
      底部角樁沖切系數 β11 ＝ 0.56 / (λ11 + 0.2)    （基礎規(guī)范 8.5.17-9）　
      β11 ＝ 0.56/(0.337+0.2) ＝ 1.043　
      β11 * (2c1 + a11) * tg(θ1 / 2) * βhp * ft * ho　
       ＝ 1.043*(2*1293+333)*tg30°*0.975*1.43*990　
       ＝ 2433399N ≥ Nl ＝ 2099700N，滿足要求。　

      3、承臺斜截面受剪承載力計算：　
     (1)X方向（上邊）斜截面受剪承載力計算：　
    扣除承臺及其上填土自重后 X 方向斜截面的最大剪力設計值：　
      Vx ＝ N2 + N3 ＝ 4199400N　
     柱上邊緣計算寬度 bxo：　
      Sb / 3 - Sc ＝ 1560/3-500 ＝ 20mm ≤ 0.5bc ＝ 325mm　
      bxo ＝ a ＝ 2800mm　
    承臺斜截面受剪承載力按下列公式計算：　
    Vx ≤ βhs * βy * ft * bxo * ho    （基礎規(guī)范 8.5.18-1）　
      X 方向上自樁內邊緣到最近柱邊的水平距離：　
      ay ＝ 520 - 0.5bc - 0.5bp ＝ 520-650/2-433/2 ＝ -22mm　
      λy ＝ ay / ho ＝ -22/(1100-110) ＝ -0.022　
      當 λy < 0.3 時，取 λy ＝ 0.3　
      βy ＝ 1.75 / (λy + 1.0) ＝ 1.75/(0.3+1.0) ＝ 1.346　
      βhs * βy * ft * bxo * ho ＝ 0.95*1.346*1.43*2800*990 ＝ 5069495N　
         ≥ Vx ＝ 4199400N，滿足要求?！?br />      (2)X方向（下邊）斜截面受剪承載力計算：　
    扣除承臺及其上填土自重后 X 方向斜截面的最大剪力設計值：　
      Vx ＝ N1 ＝ 2099700N　
    柱下邊緣計算寬度 bxo：　
    bxo ＝ 2 * [Sc + (2Sb / 3 - 0.5bc + Sc) * Sa / Sb] ＝ 2402mm　
    承臺斜截面受剪承載力按下列公式計算：　
    Vx ≤ βhs * βy * ft * bxo * ho    （基礎規(guī)范 8.5.18-1）　
     X 方向上自樁內邊緣到最近柱邊的水平距離：　
      ay ＝ 1040 - 0.5bc - 0.5bp ＝ 1040-650/2-433/2 ＝ 498mm　
      λy ＝ ay / ho ＝ 498/(1100-110) ＝ 0.504　
      βy ＝ 1.75 / (λy + 1.0) ＝ 1.75/(0.504+1.0) ＝ 1.164　
    βhs * βy * ft * bxo * ho ＝ 0.95*1.164*1.43*2402*990 ＝ 3760082N　
         ≥ Vx ＝ 2099700N，滿足要求?！?br />     (3)Y方向斜截面受剪承載力計算：　
    扣除承臺及其上填土自重后 Y 方向斜截面的最大剪力設計值：　
      Vy ＝ Max{N2 , N3} ＝ 2099700N　
    承臺斜截面受剪承載力按下列公式計算：　
    Vy ≤ βhs * βx * ft * byo * ho    （基礎規(guī)范 8.5.18-1）　
      Y 方向上自樁內邊緣到最近柱邊的水平距離：　
      ax ＝ 900 - 0.5hc - 0.5bp ＝ 900-700/2-433/2 ＝ 333mm　
      λx ＝ ax / ho ＝ 333/(1100-110) ＝ 0.337　
      βx ＝ 1.75 / (λx + 1.0) ＝ 1.75/(0.337+1.0) ＝ 1.309　
    βhs * βx * ft * byo * ho ＝ 0.95*1.309*1.43*2560*990 ＝ 4507164N　
         ≥ Vy ＝ 2099700N，滿足要求?！?/p>

    4、柱下局部受壓承載力計算：　
      局部荷載設計值 F ＝ 6299100N　
      混凝土局部受壓面積 Al ＝ bc * hc ＝ 455000mm?　
      承臺在柱下局部受壓時的計算底面積按下列公式計算：　
      Ab ＝ (bx + 2 * c) * (by + 2 * c)　
      c ＝ Min{Cx, Cy, bx, by} ＝ Min{1050,955,700,650} ＝ 650mm　
      Ab ＝ (700+2*650)*(650+2*650) ＝ 3900000mm?　
      βl ＝ Sqr(Ab / Al) ＝ Sqr(3900000/455000) ＝ 2.928　
    ω * βl * fcc * Al ＝ 1.0*2.928*0.85*14.33*455000 ＝ 16227305N　
          ≥ F ＝ 6299100N，滿足要求。　

    5、樁局部受壓承載力計算：　
      局部荷載設計值 F ＝ Nmax + γg * Qgk ＝ 2099.7+1.35*78.3 ＝ 2205.4kN　
      混凝土局部受壓面積 Al ＝ π * d ^ 2 / 4 ＝ 196350mm?　
      承臺在角樁局部受壓時的計算底面積按下列公式計算：　
      Ab ＝ (bx + 2 * c) * (by + 2 * c)　
      圓樁 bx ＝ by ＝ Sqr(Al) ＝ 443mm　
      c ＝ Min{Cx, Cy, bx, by} ＝ Min{250,250,443,443} ＝ 250mm　
      Ab ＝ (443+2*250)*(443+2*250) ＝ 889463mm?　
      βl ＝ Sqr(Ab / Al) ＝ Sqr(889463/196350) ＝ 2.128　
    ω * βl * fcc * Al ＝ 1.0*2.128*0.85*14.33*196350 ＝ 5090815N　
       ≥ F ＝ 2205432N，滿足要求?！?/p>

    五、工程小結

    1、基礎設計關鍵是上部荷載準確性，上部荷載準確性關鍵是結構選型，即結構計算模型與軟件的 計算條件（模型）吻合程度。象純磚混，框架，剪力墻等吻合程度是好的，導荷準確，可直接用于基礎設計。象混合結構（小設計院現象，經濟欠發(fā)達區(qū)存在）、復雜結構等導荷準確性與實際有差別，如是拿來主義哪就完了。

    2、結構用任何軟件（通過鑒定）進行上部結構計算都可，在于習慣。而其它結構須用兩種以上軟件進行上部結構計算，對結果分析，手算綜合確定上部荷載。

    3、基礎設計軟件核心簡單，荷載相同，各種軟件計算結果一致。

    4、平時注意設計交流，知識積累，切忌拿來主義，定能成為優(yōu)秀結構師。