困难场地基础

斜坡上的当代住宅
这座位于苏格兰的当代住宅建在一个倾斜的场地上,需要大量的地基工程。 (图片来源:Nigel Rigden)

开发者通常避开“棘手”的网站是有原因的。可能过高奠定基础成本,加上长期的不确定性,可以迅速将一个可行的项目变成一场大胆的赌博。然而,对于愿意接受技术挑战的自我建设者来说,看似“问题图”的东西有时可能会因祸得福。

地基的主要作用是将建筑物锚定在良好的地基上(换句话说,就是能够支撑建筑物的地基)。即使是相对较轻的结构,如木构架房屋需要安全地“固定在原地”,以抵抗地面移动。

问题是,传统的沟渠地基在大约2米深以下开始变得不经济。因此,在缺乏稳定地面的地方,你可能需要一些更复杂的东西来保护你的家免受自然的破坏。这通常意味着在设计阶段咨询结构工程师。对“特殊”地基的需求也会延长地基工作所需的时间,从常规建造的三到四天延长到两到三周——这一阶段的项目总成本增加了一倍多。

什么构成了一个棘手的情节?

地基升级的三个主要原因是倾斜的场地,靠近树木和/或存在树木,以及“糟糕的地面”。

即使是非常浅的斜坡也会造成并发症。排水和通道的设计需要仔细考虑,从山上流下的地表水需要在建筑物周围进行疏导。一般来说,场地越陡峭,成本就越大,通常需要在坡度超过1:25的地方修建昂贵的挡土墙来阻挡地面。

然而,最大的决定是建筑的位置。一种选择是在山上建造,挖掘出一个水平的基地。或者,你可以决定将建筑向外延伸,在凸起的区域下建造支撑墙。这两种选择都可能为你增加5000英镑以上的基础成本。

折衷的方法是通过一系列步骤使房屋与斜坡相适应,从而创造出分层布局。这将减少挖掘量,尽管它仍然可以增加高达10%的总建造成本。然而,倾斜的场地可以提供一个增加额外空间的机会,通过结合地下室作为一种经济有效的方式来填补地面上建筑的空白。

保留成熟的树木可以大大增加物业的“舒适价值”,同时有助于安抚规划者和不满的邻居。问题是,众所周知的干渴物种,如柳树和杨树,会导致地基不稳定,如收缩粘土。

作为一个粗略的指南,建议传统基础上的建筑物与单一树木的高度不应接近于树木成熟时的高度,或树木群的高度不应接近于树木的高度的1.5倍;的全国房屋建筑委员会(在新标签页打开)(NHBC)发布了“安全距离”表格。要确定地基深度,还需要考虑地基的收缩性和树种的需水量,以及树木与地基的距离。

砍伐树木也会造成问题。在清理场地后的几年里,粘土会逐渐膨胀,吸收树木不再吸收的水分。基础设计需要考虑到这一点。

根屏障是保护地基的有效方法。这包括在树和建筑之间挖掘一条狭窄的沟渠,比最低的根深约一米(沟渠通常深约4米),在沟渠中插入约4毫米厚的大型刚性塑料片。

当代木结构住宅

为了充分利用这片土地,在斜坡下面建了一个车库现代的房子,主要生活区在两层以上。 (图片来源:Jeremy Phillips)

“坏地面”

地面容易移动有以下几个原因:

体积变化:收缩粘土遭受季节性的体积变化,尽管这种变化很少延伸到地表以下一米以上。问题会因树木及灌木在近距离,结合的时期干旱和强降雨

冻胀:松软或泥泞的地面预示着高水位什么时候土壤会在哪里膨胀.然而,地表水很少在半米以上的深度结冰。

弥补的基础:之前开发的“棕色地带”的土地可以包含各种可怕的东西,比如旧的底座,下水道和水井。以前的工业用途或垃圾场也可能存在潜在的危险有毒化学物质或者甲烷气体,所以建议咨询当地政府受污染土地的登记册。然而,在某些情况下,解决方案可能相对简单,例如指定耐硫水泥。

不稳定:最糟糕的是,过去的挖掘还是矿业活动可能使地面高度不稳定,新的地基可能会受到周期性的、不可预测的下沉。

阅读更多关于避免(在新标签页打开)(在新标签页打开)常见的情节问题(在新标签页打开)

基础的解决方案

在复杂地形上建造房屋通常涉及以下其中一种解决方案:

地面承重能力差,如软砂粘土在美国,最简单的解决办法就是再往下挖一点。如果一个标准的沟槽基础足够深,它的基础应该支撑在不受季节变化影响的坚实地面上,而梁和块地板可以愉快地跨越表面。

粘土然而,随着地基饱和和干燥,地基两侧的地基仍然容易周期性地膨胀和收缩。因此,为了抵抗侧向压力,可以在沟槽的两侧铺设一层柔性滑移膜,使旁边的粘土独立收缩或膨胀。

此外,建立更宽的基础可以帮助在更大的区域内分散荷载,但这可能需要钢筋来防止剪切。而且,正如我们所看到的,对于较深的沟底,很快就会变得更便宜、更容易和更安全,转而采用以下“工程”解决方案之一。

桩是在坚硬的基岩中深入钻孔的混凝土柱,在周围地面的摩擦阻力的帮助下,安全地锚定建筑物。这种方法在住宅建筑中变得更加常见,因为使用租用的小型打桩钻机安装的更便宜的短钻孔系统出现了。它现在是传统沟渠之后使用最广泛的地基类型,这在很大程度上要归功于鼓励保留树木和开发棕地的规划要求。

桩和环梁基础

(图片来源:伊恩·洛克)

在主墙下、角落和十字路口,每隔2.5米就会有一堆桩子。一旦到达坚固的地层,就可以在顶部安装蘑菇状的“桩帽”,在其上安装水平钢筋混凝土环梁(又名“地梁”)来支撑主墙。小型桩(“微型桩”)系统主要有四种类型:

  • 螺旋桩广泛应用于粘土地基,包括用“螺旋钻”(带有切割刀片的旋转轴)钻深24米的孔(直径200毫米至600毫米)。一旦钻开,螺旋钻就会被收回,洞内填满钢筋混凝土。这是最便宜和最常见的方法,而且几乎没有振动。在进入受限的场地,轻便的手钻三脚架可以钻到直径达300毫米、深度达13米的地方。
  • 连续飞钻桩应用于不稳定或含水地层。与螺旋钻桩的主要区别是,钻孔片是空心的,所以当螺旋钻退出时,混凝土可以直接泵到孔的底部。
  • 打桩采用钢套管,适用于潮湿、不稳定或受污染的地面。这些桩的尺寸从150mm到320mm不等,比CFA方法更经济。套管首先放置在一个小的先导孔中,然后在液压打桩机上使用合适的重量将其推入地面。这种方法的一个好处是它产生很少或没有破坏,节省了运输和处理,因此也减少了碳足迹。
  • 螺旋桩(也称为螺旋桩)类似于巨大的木螺钉-这些空心钢管桩是由机器缠绕在地面上,没有事先挖掘。主要的好处是快速安装和最小的土壤位移和处理。

筏子是一个大的连续的钢筋混凝土板,延伸到整个建筑的下面。通过将负载分布在整个足迹上,降低了单位面积的负载,使筏适用于地面不稳定的地方,例如有采矿历史的地点。

筏子不是试图锚定建筑物,而是在下沉的情况下吸收运动,保护位于顶部的建筑物结构。由于木筏可以跨越脆弱的地区,它们也经常用于可压缩的回填土地,地下水或粘土容易过度收缩的地点,以及地质条件不可预测的地区,如地表以下深处的河流。

筏基础

(图片来源:伊恩·洛克)

传统的“平筏”由均匀厚度的板组成,顶部和底部有大量钢筋,以抵御向上和向下的弯曲。另一种“宽脚趾”设计用于压缩性较差的地面。在这里,木筏支撑主墙的边缘被建造得更厚更深,并用金属“笼子”加固。建筑类似于非常厚的固体混凝土楼板,但既可以直接浇筑到地面上,也可以“漂浮”在细颗粒材料的床上。

筏子还需要适应可能的地面移动,而不需要破坏服务管道和排水管,这些管道可以通过浇注在混凝土中的护圈运行。筏式基础的主要缺点是成本高,这主要是由于大量的高强混凝土和钢材的消耗。

垫式基础设计用于承载单个“点荷载”。这种类型的基础适用于具有骨架结构的建筑物,如钢框架或传统的柱子和梁,其中框架可以支撑在一系列小的混凝土垫片上,而不是外墙坐在地面上连续的条形上。然而,与桩基础一样,可以通过在混凝土垫块之间建造钢筋混凝土地面梁来修改垫块,使其适用于支撑轻型板木框架建筑。

垫基础

(图片来源:伊恩·洛克)

建造相对简单。

  1. 首先挖一些大约一米深的大洞。通常情况下,这些墙将以600mm的中心紧密地间隔在一起,并位于墙角和墙壁较重的部分下(例如,窗户和门开口的两侧)。
  2. 洞通常是用机器挖的;一台简单的机械后钻孔机可以钻到1.4米左右的深度。
  3. 正方形或圆形垫分别铸造在每个坑的底部。
  4. 然后可以在顶部用螺栓固定钢柱,或者在每个垫基上建造砖墩或钢筋混凝土墩。

该系统的一个优点是施工过程是在一个称职的自建者的能力范围内。此外,由于使用了相对少量的混凝土,这是一个相当环保的基础系统。

垫块适用于贫瘠的土壤,也可以用来避免钻孔打桩有时被难以穿透的碎石袋或硬砾石阻塞,咬断钻头和卡住钻头的问题。缺点是这个过程是非常劳动密集型的。

建筑系统的影响

对于地表以下几米深的承重支撑,如由地面或有深根植被的收缩粘土构成的场地,桩基通常是最经济的解决方案。但在地面不稳定的地方,可以有效地“漂浮”在地面上的钢筋混凝土筏是更安全的选择。

合适的基础类型也会受到你所选择的房屋建造方法的影响。传统的砖石墙通常建立在标准沟渠或筏基础上,因为这些容易提供一致的水平基础。然而,环梁桩基础系统也可以适用于木结构框架和传统的砖石墙。

垫基适用于从钢支柱或柱子和梁墙点荷载。为了防止潮湿和腐烂的问题,传统的木框架结构可能最好由环形梁建造的短基墙支撑。

现代面板木结构比砖石结构轻得多,因此理论上对基础的要求应该更少。但正如我们所看到的,最重要的并不是房子的重量,而是这个负荷是在坚实的地面上,不会移动。只要这个盒子还可以打勾,地基就不应该为它们所承载的载荷而过度设计。

木材框架墙的另一个因素-或者实际上任何到达现场预制的东西-是基础需要有更高的精度(正负5mm),因为现场弥补错误的范围更小。

特许测量员伊恩·洛克是MRICS的董事Rightsurvey.co.uk(在新标签页打开)他还是八本流行的海恩斯房屋手册的作者,其中包括居屋扩建手册,自建手册而且物业手册


Ian也是Zennor Consultants的创始人。除了提供房屋调查,Zennor咨询公司还提供物业翻新和维护方面的专业指导,以及房屋扩建和阁楼改造的设计和施工方面的建议,包括规划和建筑法规的遵守。


Ian最近为他的家增加了一个100平方米的扩建;他设计和项目管理了建筑,并在DIY的基础上完成了大部分室内装修。