基础埋深的选择

基础埋置深度是指基础底面至地面（一般指室外地面）的距离。直接支承基础的土层称为持力层，选择基础埋置深度也即选择合适的地基持力层。

基础埋置深度的大小对于建筑物的安全和正常使用、基础施工技术措施、施工工期和工程造价等影响很大，因此，确定基础埋置深度是基础设计工作中的重要环节。设计时必须综合考虑建筑物自身条件（如使用条件、结构形式、荷载的大小和性质等）以及所处的环境（如地质条件、气候条件、邻近建筑的影响等），善于从实际出发，抓住其中起决定性作用的因素，以尽量浅埋的原则，合理选择基础埋置深度。以下分述选择基础埋深时应考虑的几个主要因素。

建筑物的用途，有无地下室、设备基础和地下设施，以及基础宜选择的形式与构造，这往往成为选择基础埋置深度的首要条件。因此，对于需设置地下室或设备层的建筑物、半埋式结构物等，都应将基础埋深与建筑结构条件综合考虑。例如：在设置电梯处，自地面向下需要有至少1.4m的电梯缓冲坑，电梯井处基础埋深应满足这一要求。

对于高层建筑结构，承受水平荷载（风荷载、地震作用等）较大，就要求基础必须有足够的埋置深度，以保证基础的稳定性，减少建筑物的整体倾斜，防止倾覆及滑移。在抗震设防区，除岩石地基外，采用天然地基上的筏板基础和箱形基础的埋置深度不宜小于建筑物高度的1/15；采用桩基或箱基的埋置深度不宜小于建筑物高度的1/18～1/20（桩长不计在埋深内）。对于承受上拔力的基础，如输电塔基础，也要求较大的埋深以提供足够的抗拔阻力。

为了保护基础不受气候变化、人类和其他生物活动等的影响，基础宜埋置在地表以下，其最小埋深为0.5m，且基础顶面应至少低于室外设计地面0.1m。

8.3.2　相邻建筑物的影响

当存在相邻建筑物时，为了不影响原有建筑基础的安全，新建筑物基础埋深不宜大于原有建筑物的埋深。当埋深大于原有建筑物基础时，两基础间应保持一定净距，其数值应根据原有建筑荷载大小、基础形式和土质情况确定，一般不宜小于基础地面高差的1～2倍（如图8-5所示）。

图8-5　相邻建筑物埋深的影响

如果不能满足上述要求，应采取分段施工，设置临时加固支撑、地下连续墙、板桩等施工措施，来保证相邻建筑物的安全。也可以对原有建筑物的地基进行加固。

直接支撑基础的土层称为持力层，在持力层下方的土层称为下卧层。为了保证建筑物地基承载力和地基变形的要求，基础应尽可能地选择可靠的持力层。一般当上层土的承载力能满足要求时，就应优先选择浅埋，以减少造价；若其下有软弱土层时，则应验算软弱下卧层的承载力是否满足，并尽可能增大基底至软弱下卧层的距离。

在选择基础埋深和持力层时，应充分了解场地地质勘查报告中土层的分布情况，各土层的厚度、物理力学性质以及土层承载力等。在工程应用中，应根据施工难易程度、材料用量（造价）等进行方案比较确定。必要时还可以考虑采用基础浅埋加地基处理的设计方案。

对于建于稳定土坡（坡高H≤8m且坡角β≤45°）上的基础（如图8-6所示），对于条形基础或矩形基础，当垂直于坡顶边缘线的基础底面边长b≤3m，且坡顶边缘距基础底面外边缘的水平距离a≥2.5m时，基础的埋深应满足下列要求：

条形基础　d≥（3.5b-a）tanβ　（8-5a）

矩形基础　d≥（2.5b-a）tanβ　（8-5b）

图8-6　土坡坡顶处基础的埋深

满足上述要求时，建造基础不影响土坡的稳定性。否则，应进行土坡稳定性验算。

基础埋深选择还应注意地下水的埋藏条件和动态。对于天然地基上浅基础，基础应尽量埋置于地下水位以上，以免地下水对地基基坑开挖及基础施工的不利影响。当基础必须埋在地下水位以下时，除应当考虑基坑排水、坑壁支撑以保护地基土不受扰动等措施外，还要考虑可能出现的涌土、流砂等问题。对具有侵蚀性的地下水，还应考虑地下水对基础材料的化学腐蚀作用。对于具有地下室的民用建筑、厂房，还有考虑地下室的防渗问题。轻型结构物由于地下水顶托的上浮托力，地下水上浮托力引起基础底板的内力等。

当持力层位于隔水层而其下方又存在承压水时，为避免基坑开挖土压减小造成基坑隆起甚至冲破，要求基底至承压水层顶面要有一定的土层厚度，保证坑底隔水层的重力应大于其下面承压水的压力。

地表下一定深度的地层温度随大气温度而变化，当地层温度低于0℃且土中部分孔隙水将冻结形成冰，称为冻土。冻土分为多年冻土和季节性冻土两类。季节性冻土层是冬季冻结、天暖解冻的土层，在我国华北、东北、西北地区分布广泛。多年冻土指冻结状态持续两年或两年以上的土，主要分布在我国黑龙江大小兴安岭及海拔较高的青藏高原等地区。

若冻胀产生的上抬力大于作用在基础的竖向荷载，可能会引起基础及上部建筑物的开裂甚至破坏。而土层解冻时，土体软化，强度降低，地基产生融陷。地基上的冻胀与融陷通常是不均匀的，因此，容易引起建筑开裂损坏。季节性冻土的冻胀性与融陷性是相互关联的，常以冻胀性加以概括。《建筑地基基础设计规范》根据冻土层的平均冻胀率η的大小，将地基土划分为不冻胀、弱冻胀、冻胀、强冻胀和特强冻胀5类（见表8-3）。

式中：Δz——地表冻胀量（m）；

zd——场地冻结深度（m）。

表8-3　地基土的冻胀性分类

注：（1）ωp——塑限含水量（％）；ω——在冻土层内冻前天然含水量的平均值（％）；

（2）盐渍化冻土不在表列；

（3）塑性指数大于22时，冻胀性降低一级；

（4）粒径小于0.005mm的颗粒含量大于60时，为不冻胀土；

（5）石类土当充填物大于全部质量的40％时，其冻胀性按充填物土的类别判断；

（6）碎石土、砾砂、粗砂、中砂（粒径小于0.075mm颗粒含量不大于15％）、细砂（粒径小于0.075mm颗粒含量不大于10％）均按不冻胀考虑。

1）设计冻深与基础埋深的确定

季节性冻土的设计冻深zd应按下式计算：

zd=z0·ψzs·ψzw·ψze　　（8-7）

式中：zd——设计冻深（m）；

z0——标准冻深（m），系采用在地面平坦、裸露、城市之外的空旷场地中不少于10年实测最大冻深的平均值，无实测资料时，按《建筑地基基础设计规范》“中国季节性冻土标准冻深线图”采用；

ψzs——土的类别对冻深的影响系数（表8-4）；

表8-4　土的类别对冻深的影响系数表

ψzw——土的冻胀性对冻深的影响系数（表8-5）；

表8-5　土的冻胀性对冻深的影响系数

ψze——环境对冻深的影响系数（表8-6）。

表8-6　环境对冻深的影响系数

注：环境影响系数一项，当城市市区人口为20万～50万时，按城市近郊取值；当城市市区人口大于50万小于或等于100万时，按城市市区取值；当城市市区人口超过100万时，按城市市区取值；5km以内的郊区应按城市近郊取值。

当建筑物基础底面以下允许有一定厚度的冻土层时，可用下式计算基础的最小埋深：

dmin=zd-hmax　　（8-8）

式中：hmax——基础底面下允许残留冻土层的最大厚度（m），可按表8-7查取，当有充分依据时，也可按当地经验确定。

表8-7　建筑基底下允许残留的冻土厚度hmax（m）

注：（1）本表只计算法向冻胀力，如果基侧存在切向冻胀力，应采取防切向力措施；

（2）本表不适用于宽度小于0.6m的基础，矩形基础可取短边尺寸按方形基础计算；

（3）表中数据不适用于淤泥、淤泥质土和欠固结土；

（4）表中基底平均压力数值为永久荷载标准值乘以0.9，可以内插。

2）防冻害措施

在冻胀、强冻胀、特强冻胀地基上，应采用下列防冻害措施：

（1）对在地下水位以上的基础，基础侧面应回填非冻胀性的中砂或粗砂，其厚度不应小于200mm；对在地下水位以下的基础，可采用桩基础、保温性基础、自锚式基础（冻土层下有扩大板或扩地短桩），也可将独立基础或条形基础做成正梯形的斜面基础。

（2）宜选择地势高、地下水位低、地表排水良好的建筑场地。对低洼场地，建筑物的室外地坪标高至少高出自然地面300～500mm，其范围不宜小于建筑四周向外各1倍的冻结深度距离。

（3）应做好排水设施，在施工和使用期间防止水侵入建筑地基。在山区应设置截水沟或在建筑物下设置暗沟，以排走地表水和潜水。

（4）在强冻胀性和特强冻胀性地基上，其基础结构应设置钢筋混凝土圈梁和基础梁，并控制建筑的长高比。

（5）当独立基础连系梁下或桩基础承台下有冻土时，应在梁或承台下留有相当于该土层冻胀量的空隙。当结构中不允许留空隙时，宜用聚苯板等可压缩性材料填充，以防止因土的冻胀而将承台或梁拱裂。

（6）外门斗、室外台阶和散水坡等部位宜与主体结构断开。散水坡分段不宜超过1.5m，坡度不宜小于3%，其下宜填入非冻胀性材料。

（7）对跨年度施工的建筑，入冬前也应对地基采取相应的防护措施；按采暖设计的建筑物，当冬季不能正常采暖时，也应对地基采取保温措施。

（8）可采用基侧降温法、基侧换土法、改善水土条件等方法降低或消除切向冻胀力。