基础与地基的关系

§2.1　基础与地基的关系

2.1.1　基础与地基的关系

在建筑工程中，把建筑物与土壤直接接触的部分称为基础。基础是建筑物埋置在地面以下的承重构件，是建筑物的重要组成部分，基础的作用是承受上部建筑物传递下来的全部荷载，并将这些荷载连同自重传给下面的土层。

地基不是建筑物的组成部分，是基础下面的土层，地基的作用是承受基础传来的全部荷载而产生应力和应变，其数值大小是随着土层深度的增加而减少的，如图2-1所示，在达到一定深度之后就可以忽略不计。直接承受建筑物荷载而需要进行计算压力的土层称为持力层，持力层以下的所有土层称为下卧层。地基不属于建筑物的组成部分。

图2-1　地基的应力扩散示意图

地基可以分为天然地基和人工地基两类。凡天然土层本身具有足够的强度，能直接承受建筑物荷载的地基称为天然地基。凡天然土层本身的承载能力弱，或建筑物上部荷载较大，必须预先对土壤层进行人工加工或加固处理后才能承受建筑物荷载的地基称为人工地基。人工加固地基通常采用压实法、换土法、打桩法以及化学加固法等。

2.1.2　基础与地基的设计要求

1.地基应具有足够的承载能力和均匀程度

建筑物应尽量选择地基承载力较高而且均匀的地段。地基土质应均匀，否则基础处理不当会使建筑物发生不均匀沉降，引起墙体开裂，严重时会影响建筑物的正常使用。

2.基础应具有足够的强度和耐久性

基础是建筑物的重要承重构件，基础承受着上部结构的全部荷载，是建筑物安全的重要保证。因此基础必须具有足够的强度，才能保证将建筑物的荷载可靠地传给地基。

3.经济技术要求

要求设计时尽量选择土质好的地段、优先选用地方材料、合理的构造形式、先进的施工技术方案，以降低消耗，节约工程成本。

2.1.3　地基的分类

地基可以分为天然地基和人工地基两种类型。

天然地基:不需经过处理就可以直接承受建筑物荷载的地基，如岩石、碎石、砂土、粉土、粘性土等。

人工地基:天然土层承载力较弱，缺乏足够的稳定性，不能直接承受建筑物荷载，必须进行人工加固，提高承载力和稳定性，这种经过人工处理的地基称为人工地基。

人工地基的常见做法:

1.换土法

当建筑物基础下的持力层比较软弱，不能满足上部荷载对地基的要求时，常采用换土垫层来处理软弱土地基。

2.机械压实法

对于含有一定承载力的地基土可以通过碾压或夯实，提高其强度，降低其透水性和压缩性，具体做法有重锤夯实法、机械碾压法、振动压实法等。

3.打桩法

当地基土上部为软弱土层时，可以从软弱土层置入桩身，将建筑物建造在桩上，因此也可以称为桩基础。桩基础按受力情况可以分为端承桩和摩擦桩。桩基础的常用做法有预制钢筋混凝土桩，现浇钢筋混凝土桩。现浇桩中又可以分为钻孔灌注桩、挖孔灌注桩、爆扩桩等。桩基础是当基础土质不良和条件复杂情况下被广泛采用的基础形式，桩基础具有承载力高、整体性能好、沉降量小且均匀、施工机械化程度高等优点。

4.化学处理法

通过使用化学药剂的方法使地基加固。

2.1.4　基础的埋置深度

由室外设计地面到基础底面的距离，称为基础的埋置深度，简称基础的埋深，如图2-2所示。埋深大于等于5m为深基础，小于5m为浅基础。在满足地基稳定和变形要求的前提下，地基宜浅埋，当上层地基的承载力大于下层土时，宜利用上层做持力层。除岩石地基外，基础埋深不宜小于0.5m。

图2-2　基础的埋深示意图

基础埋深的大小关系到地基的可靠性、施工的难易程度及工程造价的高低。影响基础埋深的因素很多，其主要因素如下:

1.建筑物的用途，基础的形式和构造

当建筑物设置地下室、设备基础或地下设施时，基础埋深应满足使用要求;高层建筑物基础埋深应随建筑高度的增大而增大，才能满足稳定性要求。

2.作用在地基上的荷载大小和性质

一般地，建筑物荷载较大时应加大基础埋深;受上拔力的基础应有较大埋深，以满足抗拔力的要求。

3.工程地质和水文地质条件

基础应建立在坚实可靠的地基上，不能设置在承载力低，压缩性高的软弱土层上。

存在地下水时，确定基础埋深一般应考虑将基础埋于地下水位以上不小于200mm处。当地下水位较高，基础不能埋置在地下水位以上时，宜将基础埋置在最低地下水位以下200mm处，如图2-3所示。这种情况，基础应采用耐水材料，且同时考虑施工时基坑的排水和坑壁的支护等因素。

4.土的冻结深度的影响

对于冬天地表土会结冰的地区，将结冰的土层厚度处称为冰冻线。为了防止冻融时土内所含的水的体积发生变化会对基础造成不良影响，基础底面应埋在冰冻线以下200mm处，如图2-4所示。

5.相邻建筑物的埋深

一般情况下，新建建筑物的基础应浅于相邻的原有建筑物的基础，以避免扰动原有建筑物的地基土壤。当埋深大于原有建筑物基础的埋深时，两基础之间应保持一定水平距离，其数值应根据荷载的大小和性质等情况而定，如图2-5所示，一般为相邻两基础底面高差的两倍。若不能满足上述要求，应采取分段施工、设临时加固支撑、打板桩、做地下连续墙等施工措施，或加固原有建筑物的基础。

图2-3　基础的埋深和地下水位的关系

图2-4　基础的埋深和冰冻线的关系

图2-5　相邻建筑物基础埋深示意图