如何选择基础埋置深度-基础工程学

基础埋置深度（埋深）指设计地面标高至基础底面的标高差。为了保护基础不受破坏，并保证基础的安全及稳定，基础底面应埋置于设计地面以下一定深度。选择基础的埋置深度是基础设计工作的重要一环，因为它关系到地基基础设计方案的优劣、施工的难易和造价的高低。一般来说，在满足地基稳定和变形要求及有关条件的前提下，基础应尽量浅埋。对基础埋深的选择，主要考虑以下几方面因素。

（一）依建筑物的使用要求、荷载大小及性质选择埋深

不同使用功能的建筑物，如人防工程、地下车库、设备层、服务性设施的地下室等，对其基础埋深均有不同的要求。

当同一建（构）筑物内需采用不同类型基础时，应按埋深较大的基础考虑埋深，如单层厂房排架柱基及其邻近的设备基础，应以埋深大的基础考虑统一埋深。

对高层建筑，因竖向荷载大，且承受较大的水平荷载，所以高层建筑基础的埋置深度应满足地基承载力、变形和稳定性要求。在抗震设防区，除岩石地基外，天然地基上的筏形和箱形基础，其埋深不宜小于建筑物高度的1/15，以保证其稳定性。桩箱或桩筏基础的埋置深度（不计桩长）不宜小于建筑物高度的1/18。对高耸构筑物（烟囱、水塔），还要满足抗倾覆稳定性，所以也应有足够的埋深。位于岩石地基上的高层建筑，其基础埋深应满足抗滑稳定性要求。

又如：高压输电塔的基础属承受拉力或上拔力的构筑物，基础也需有足够埋深，否则基础抗拔阻力不能满足要求，也使基础发挥不出应有的功能。

对埋深浅的基础，除岩石地基外，其埋深也应不少于0.5m，且基础顶面应低于设计地面大于或等于0.1m，这对保护基础及加强其稳定性是有利的。

（二）依建筑场地工程地质及水文地质条件选择埋深

地基土层受荷载后，会产生不同程度的变形。因地质环境不同，各建筑场地的地基土层性状各异，而且同一场地的地基土也不可能完全均匀一致。因此，合理地选择支承基础的土层尤为重要。凡直接支承基础的土层称为持力层，其下的各土层称为下卧层。可见选择基础埋深的过程，也是依基础的荷载来选择持力层的过程。为了满足建筑物对地基承载力和地基变形的要求，基础应尽可能埋置在良好的持力层上。当地基受力层（或沉降计算深度）范围内存在软弱下卧层时，软弱下卧层的承载力和地基变形也应满足要求。

（1）当地基土由均匀的压缩性较小的土层构成时，该土层即可作为持力层，此时，只要根据作用在地基上的荷载、建筑物用途、地基土的冻胀性等因素，确定出合适的埋深（并满足基础最小埋深要求）即可。

（2）若压缩层范围内上部土层压缩性较大（软土），下部土层压缩性较小，则应依软土厚度及建筑物类型综合考虑：

1）当软土厚度不超过2m时，宜将下部土层作为持力层。

2）当软土厚度为2～5m时，低层轻型建筑物可用上部土层作持力层，必要时需加强上部结构刚度，或对持力层作相应人工处理。对3～5层一般混合结构及单层厂房（无吊车设备），以具体情况决定是否以下部土层为持力层。对高层建筑及有地下室的一般混合结构，应以下部土层为持力层。

3）当上部软土厚度大于5m时，对一般荷载不大的建筑物（3～5层以下混合结构，无吊车的单层厂房）以上部土层为持力层，必要时加强上部结构刚度或采用人工地基。对有地下室的房屋及高层建筑，可考虑采用人工地基或桩基，并按软土层具体厚度、施工设备及条件综合考虑。

（3）当地基土上部土层压缩性较小，而下部为压缩性较大的软土时，应依上部土层厚度情况来决定基础埋深。当上部土层厚度足够大时，则以上部土层为持力层，并尽量减小基础埋深，以利减小压缩层内软土所受影响的厚度，甚至可提高设计地面标高至自然地面以上。当基础尽量浅埋以后，其底部压缩性较小土层的厚度所剩无几时，则宜选择下部土层作持力层，并需对下部土层进行人工处理。

（4）当场地地基土均为软土，甚至采用任何型式的浅基础也难以满足对地基土的承载力及变形要求时，则应对地基土进行人工处理，必要时还需加强上部结构刚度，再确定具体埋深。

（5）当地基土由多层软硬土层交替组成时，应根据各土层厚度及压缩性，以减小基础沉降的原则来决定基础埋深。

（6）当同一建筑物各基础荷载悬殊，或地基土水平方向展布不均且压缩性变化较大时，则同一建筑物基础可采取不同埋深，并注意应尽量减小建筑物的沉降差及局部倾斜，争取沉降趋于均匀，再综合以上原则选择埋深。

水文地质条件对基础埋深的影响应考虑以下方面：

（1）有地下水存在时，基础应尽量埋置在地下水位以上，以避免地下水对基坑开挖、基础施工和使用期间的影响。

（2）当场内地下水位较高，且土层透水性较强时，为防止因动水压力引起流砂，保护基坑壁的稳定，应尽量减小基坑开挖深度，基础埋深应尽量小为宜。当地下水有侵蚀性时，应对基础采取防侵蚀措施，或将基础底标高定在地下水位以上。

（3）当基坑底持力层为隔水层（或相对隔水层），其下为承压含水层时，要保证坑底土层自重压力大于承压水压力，防止出现管涌及冲溃坑底等土体破坏现象，即：

式中：γ——基坑底面隔水土层的重度，对潜水位以下的土取饱和重度（kN/m3）；

γw——水的重度（10kN/m3）；

h——基坑底面至承压含水层顶面的距离（m）；

hw——承压水位（m）。

如式（2-1）无法得到满足，则应设法降低承压水头高度或减小基础埋深。对于平面尺寸较大的基础，在满足式（2-1）的要求时，还应有不小于1.1的安全系数。

（4）对施工场地附近的地表水（湖、河、水库、地下管道漏水及排放）与地下水的水力联系，及对施工现场的影响，均应进行调查，这样可为设计及施工方案的合理选择提供有利条件。

（三）考虑地基土冻胀和融陷的影响确定埋深

1.地基土产生冻胀的原因及危害

在寒冷地区，当地温低于0℃后，因土中液态水冻结使地基土形成冻土，且土体强度增大，体积膨胀并引起地基土隆起，即冻胀。位于冻胀区的基础所受到的冻胀力如大于基底压力，基础就有被抬起的可能。当温度升至0℃以上，土体解冻，液态水的含量增加，土体承载力降低，压缩性大增，引起地基沉降，即融陷。地基土的冻胀与融陷一般是不均匀的，容易造成建筑物开裂损坏。对冻融现象随季节变化每年冻融交替一次的土层称季节性冻土。季节性冻土在我国北方分布很广，且对建筑产生的危害较大。对持续冻结多年的冻土（三年以上的冻结土层）称多年性冻土。(www.xing528.com)

土在冻结过程中，当地温降至0℃以下，土中重力水及毛细水先后冻结时，结合水并未冻结（如结合水外层-1℃左右才冻结，其内层-10℃以下才冻结），它会从水膜较厚处向薄处移动。当既存在结合水又有毛细水不断补给的条件时，土中水分会从下部土体中向冻结锋面聚集，即在形成冻结土的过程中，除土层原有水分冻结外，未冻结土层中的水分向冻结土层迁移（称水分迁移）而冻结，使上部土层含水量增大，其结果是在冻结面上形成冰夹层及冰透镜体。可见，水分迁移并再冻结是引起地基土冻胀的主要原因。

土层含水量越大，地下水位越高，负温维持时间越长，则越利于水分迁移。在细粒土中，因其中结合水表面能较大，又存在毛细水，水分迁移现象最明显，所以其冻胀率大。

2.考虑地基土的冻胀性确定埋深

地基土的粒径级配、含水量、地下水位等因素决定了地基土的冻胀性。《建筑地基基础设计规范》（GB 50007-2011）将地基土按其冻胀程度分为不冻胀土、弱冻胀土、冻胀土、强冻胀土及特强冻胀土共五类（表2-1）。

表2-1　地基土的冻胀性分类

注：①wp为塑限含水量（%）；w为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碎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的颗粒含量不大于15%）、细砂（粒径小于0.075mm的颗粒含量不大于10%）均按不冻胀考虑；
⑦η为平均冻胀率，即最大地面冻胀量与场地冻结深度之比。

为了防止建筑物因地基土冻融造成破坏，消除基底面的法向冻胀力，应保证基础的最小埋置深度（dmin）；当冻深及地基的冻胀性较大时，还应设法减小或消除基础外侧的切向冻胀力，这对维护不采暖的轻型结构（如仓库、管道支架等）的安全显得更为重要。

季节性冻土地区基础埋置深度宜大于场地冻结深度。对于深厚季节性冻土地区，当建筑物基础底面土层为不冻胀、弱冻胀、冻胀土时，基础埋置深度可以小于场地冻结深度，此时基础最小埋置深度按下式计算：

式中：hmax——基础底面下允许残留冻土层的最大厚度（m），按表2-5查取；

zd——季节性冻土地基的场地冻结深度（m），自冻前自然地面算起，等于实测冻土层厚度减去冻胀量。当无实测资料时，按下式计算：

式中：z0——标准冻结深度（m），其定义为：地下水位与冻结锋面之间的距离大于2m，不冻胀黏性土，地表平坦、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，按规范中标准冻深线图采用；

ψzs——土的类别对冻深的影响系数，按表2-2查取；

ψzw——土的冻胀性对冻深的影响系数，按表2-3查取；

ψze——环境对冻深的影响系数，按表2-4查取。

表2-2　土的类别对冻深的影响系数

表2-3　土的冻胀性对冻深的影响系数

表2-4　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。

在冻土层地区，因土质、水文地质条件等因素不同，冻土层的深度在各地区及同一地区也不一致。为了防止建筑物基础受地基土冻结的影响，可将基础埋深确定在冻深以下，在土层冻结深度较小且冻胀性较弱的地区可采用一般的浅基础，在冻结深度较大且冻胀性较强的地区，可采用独立基础或桩基础，但需考虑大量土方开挖、工期延长、工程造价增加等情况对工程项目是否合算。

表2-5　建筑基底下允许残留冻土层厚度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计算基底平均压力时取永久荷载标准组合值乘以0.9，可以内插。

在冻胀、强冻胀、特强冻胀地基上可采取如下措施以减小或消除冻害：宜选择地势高、地下水位低的地段作为建筑场地，并防止地表水浸入地基；对地下水位以上的基础侧面回填厚度不小于20cm的中、粗砂等非冻胀性材料，以消除切向冻胀力；对地下水位以下的基础，可采用桩基础；增加房屋的整体刚度，如设置基础梁和圈梁、控制上部结构的长高比；当独立基础联系梁下或桩基础承台下有冻土时，为防止因土的冻胀将梁或承台拱裂，应在梁或承台下留有相当于该土层冻胀量的空隙。

（四）考虑对已有建筑物基础的影响确定埋深

当拟建建（构）筑物邻近已有建筑物时，应考虑拟建基础施工及使用过程中对邻近建筑物基础的影响。当新旧基础净距很小，则应使新建基础埋深不超过已有基础埋深为宜，否则可能引起原有基础下沉或倾斜。若设计埋深必须大于已有基础埋深时，应按以下原则确定两基础的净距，即：

ΔH/L≤0.5～1.0 （当荷载较小、土质较好时，取大值）

式中：ΔH——相邻基础底标高差（m）；

L——相邻基础净距（m）。

若以上原则不能满足，则应分段施工新建基础，并对原有基础采取加固、支撑等保护措施。当附近存在涵管等地下设施时，拟建基础底标高应低于地下设施底标高。

（五）考虑地表水对基础埋深的影响

在有流水作用的地段，要考虑水流及浪击对基础的侵蚀，所以河床或岸边的建筑物基础埋深应大于流水最大冲刷深度，以利基础的稳定性。