在建筑工程領域,地基與基礎是確保建筑物安全、穩定與耐久性的根本。它們隱蔽于地面之下,卻承載著上部結構的全部荷載,并將這些荷載有效地傳遞到下層地基土中。因此,正確選擇地基基礎類型并嚴格按照規范進行施工,是工程建設成敗的關鍵。本文將系統闡述地基基礎的主要種類,并詳細介紹地基與基礎工程的核心施工技術。
一、地基基礎的主要種類
地基基礎種類繁多,根據埋置深度、結構形式和施工方法等,主要可分為淺基礎和深基礎兩大類。
1. 淺基礎
指基礎埋置深度較淺(通常小于基礎寬度或小于5米),施工相對簡單的基礎形式。它主要將荷載通過基礎底面直接傳遞給淺層地基土。常見類型包括:
- 獨立基礎:常用于柱下,呈獨立塊狀。材料可為混凝土、鋼筋混凝土等。
- 條形基礎:呈連續長條形,適用于承重墻或密集排柱下。
- 筏板基礎:又稱滿堂基礎,是一塊覆蓋整個建筑物底面積的鋼筋混凝土板,能有效分散荷載,適用于上部荷載大、地基土質較軟或不均勻的情況。
- 箱形基礎:由底板、頂板和縱橫墻體組成的整體性好的空心箱體結構,具有極大的剛度和承載力,常用于高層建筑或對不均勻沉降要求嚴格的結構。
2. 深基礎
當淺層土質無法滿足承載或變形要求時,需采用深基礎,將荷載傳遞至更深處的堅實土層或巖層。主要類型有:
- 樁基礎:應用最廣泛的深基礎,由樁身和承臺組成。按施工方法可分為預制樁(通過錘擊、靜壓等方式沉入)和灌注樁(現場成孔后澆筑混凝土)。
- 地下連續墻:在地面以下構筑的連續鋼筋混凝土墻體,既可作為基坑支護,也可直接作為承重基礎,特別適用于深基坑和復雜地質條件。
- 沉井與沉箱基礎:通過井筒或箱體在自重或配重作用下下沉至設計標高,然后封底構成的基礎,適用于持力層埋深較大、水域或軟弱地層施工。
二、地基與基礎工程施工關鍵技術
地基與基礎工程施工是一個系統工程,其質量直接關系到整個建筑的安全。主要施工環節與技術要點如下:
1. 施工前準備
詳細勘察:通過地質勘探,明確土層分布、物理力學性質、地下水位等,為設計與施工提供依據。
基坑降水與支護:若地下水位高于基坑底,需采取井點降水等措施。根據基坑深度、土質及周邊環境,設計合理的支護結構(如土釘墻、排樁、內支撐等),確保基坑邊坡穩定和周邊安全。
2. 地基處理
對于軟弱或不均勻地基,需先進行處理以提高其承載力和穩定性。常用方法有:
- 換填墊層法:挖除軟弱土層,換填砂石、灰土等材料并壓實。
- 強夯法:用重錘自由落下,沖擊地基土,使其密實。
- 預壓法(堆載預壓、真空預壓):通過施加荷載,加速地基土的固結沉降。
- 復合地基法:如水泥土攪拌樁、CFG樁等,通過樁體與樁間土共同承擔荷載。
3. 基礎施工
淺基礎施工:主要流程為定位放線、基坑開挖、驗槽、墊層施工、鋼筋綁扎、模板支設、混凝土澆筑與養護。關鍵在于確保基坑尺寸、標高準確,以及混凝土的密實度和強度。
樁基礎施工:
* 預制樁:重點控制樁的起吊、運輸、堆放,以及沉樁時的垂直度、貫入度或標高,避免樁身損壞和過大的擠土效應。
- 灌注樁:核心是保證成孔質量(孔徑、孔深、垂直度、沉渣厚度)、鋼筋籠制作與安放精度,以及水下混凝土澆筑的連續性與密實性,防止縮頸、斷樁等缺陷。
- 地下連續墻施工:采用專用挖槽機械分段開挖槽段,在泥漿護壁條件下,完成鋼筋籠吊放和導管法水下混凝土澆筑,形成單元槽段,并保證各槽段之間的有效連接(接頭處理)。
4. 質量檢驗與監測
施工全過程及完成后必須進行嚴格的質量檢驗,如地基承載力試驗(靜載試驗、動力觸探等)、樁身完整性檢測(低應變法、聲波透射法等)。應對基坑變形、建筑物沉降進行長期監測,信息化指導施工,確保安全。
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地基基礎工程是建筑工程的開端,也是隱蔽而至關重要的部分。選擇合適的基礎類型,猶如為建筑選擇合適的“立足之地”;而精湛、規范的施工技術,則是將設計藍圖轉化為安全實體的保障。隨著工程技術的發展,更多的新材料、新工藝(如裝配式基礎、智能化施工監測等)不斷涌現,推動著地基基礎工程向著更高效、更環保、更安全的方向邁進。唯有深刻理解其原理,嚴格遵守規范,方能筑牢建筑的百年根基。