淺基礎

淺基礎 Shallow Foundation
國立成功大學土木工程學系 陳媺易

什麼是基礎？

由梁照雲所寫的「工業廠房地基基礎施工技術與加固技術的研究」中提到的地基和基礎：「…地基是指建築物受到荷載力，基底下方產生的變形的那部分地層。而基礎則是指將建築物的荷載力傳遞給地基的下部結構。…」^[1]，我們可以清楚地了解地基和基礎的定義和差異。而根據此書，我們也可以歸納出，一個安全的地基，除了要擁有能夠抵抗強度破壞的能力，阻止土壤產生剪力破壞，還必須讓基礎的位移或沉降不超過允許值。

淺基礎和深基礎的比較

基礎的設計有兩種種類型，包括淺基礎（獨立基腳、聯合基腳、連續基腳、筏式基礎…等等）與深基礎（樁基礎、沉箱基礎…等等）。表一就不同技術及承載力等項目進行淺基礎及深基礎之比較。

表一  淺基礎及深基礎比較表。（作者陳媺易製）

雖然淺基礎與深基礎各有優缺點，但由於淺基礎極為基本及普遍，因此淺基礎通常為土木相關學系專業科目「基礎工程學」一開始接觸的部份，也是「基礎工程學」最重要的章節之一。

淺基礎的定義

基礎工程（Principles of foundation engineering，Braja M Das著。洪明瑞、張惠文、林登峰、鄭清江 譯。）一書中提到：「…Terzaghi (1943) 是第一位提出概括性理論來評估淺基礎 (shallow foundation) 的極限承載力的人。而根據 Terzaghi 提出的概括性理論，如果基礎深度小於或等於基礎寬度，則稱為淺基礎。其中，基礎深度=，基礎寬度=B。…」^[2]不過，經過後來其他研究者的研究，目前的研究者認為，即使基礎深度等於3或4倍基礎寬度，亦可定義為淺基礎。

圖一 位於粗糙堅硬連續基礎下之土壤承載力破壞（圖片來源：基礎工程 (Principles of foundation engineering)）

淺基礎的種類

1. 獨立基腳
   認識大地工程一書中對於獨立基腳的定義為：「獨立基礎板將單柱之各種載重傳至基礎底面之地層。」^[3]這邊有一個地方需要小心注意，當載重合力作用位置通過基礎板的重心，柱的載重均勻傳至下面的地層時，必須小心基礎板下的壓力不可以大於容許壓力。
2.  聯合基腳
   認識大地工程一書中對於聯合基腳的定義為：「基礎板支撐兩支或兩支以上之柱，使其載重傳至基礎底面之地層。」^[3]我們可以以基礎板的柱為支點，基礎板下壓力為載重，利用支點和載重，推算控制斷面上的設計剪力及設計彎矩。
3. 連續基腳
   認識大地工程一書中對於連續基腳的定義為：「連續基礎板支撐多支柱，使其載重傳至基礎底面之地層。」^[3]這邊有一個地方需要小心注意，當多支柱使用同一個連續基礎板做為基腳時，多支柱的合力必須與基礎板的重心在同一個位置，以免發生偏心。
4. 筏式基礎
   認識大地工程一書中對於筏式基礎的定義為：「大型基礎板或結合地樑及地下室牆體，將建築物所有柱或牆之各種載重傳至基礎底面之地層。」^[3] 這邊有一個地方需要小心注意，筏式基礎的壓力會不均勻分佈，因此計算筏式基礎時，需考慮偏心造成的影響。

結論  

這篇文章的內容主要是對淺基礎做一些基本的介紹，像是基本的定義、基本的分類…等等。有了基本觀念的基礎之後，再進入進階的淺基礎的設計，像是用 Terzaghi 承載力理論導出的一般承載力公式、承載力公式之地下水修正、淺基礎之沉陷公式…等等，會比較能夠理解每個設計公式背後的涵義。

參考文獻

1. 梁照雲 (2010)。工業廠房地基基礎施工技術與加固技術的研究。
2. Braja M Das著 (2007)。洪明瑞、張惠文、林登峰、鄭清江 譯。基礎工程 (Principles of foundation engineering)。新加坡商聖智學習。
3. 侯秉承 主編 (2013)。認識大地工程。中興工程科技研究發展基金會。