土木基礎(chǔ)工程基礎(chǔ)工程緒論

1、2021-5-29 一、基礎(chǔ)工程學(xué)的研究對(duì)象一、基礎(chǔ)工程學(xué)的研究對(duì)象 基礎(chǔ)工程學(xué)研究的對(duì)象是各類(lèi)建筑物（房屋建 筑、橋梁建筑、水工建筑、近海工程、地下工 程等）的地基基礎(chǔ)和擋土結(jié)構(gòu)物的設(shè)計(jì)和施工， 以及為滿足基礎(chǔ)工程要求進(jìn)行的地基處理方法。 可以認(rèn)為基礎(chǔ)工程是巖土工程的一個(gè)重要組成 部分，即用巖土工程的基本理論和方法去解決 地基基礎(chǔ)方面的工程問(wèn)題。由于基礎(chǔ)是建筑物 結(jié)構(gòu)的一部分，在基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中需要大量的結(jié)構(gòu) 計(jì)算，所以基礎(chǔ)工程學(xué)也與結(jié)構(gòu)計(jì)算理論和計(jì) 算技術(shù)密切相關(guān)。 2021-5-29 二、地基與基礎(chǔ)二、地基與基礎(chǔ) 基礎(chǔ)工程學(xué)研究的對(duì)象實(shí)際就是地基與基礎(chǔ) 問(wèn)題。 1、地基地基：指的是直接承托建筑

2、物的場(chǎng)地土層。 在建筑物荷載下地基土?xí)a(chǎn)生附加應(yīng)力和變 形，其范圍隨基礎(chǔ)類(lèi)型和尺度、荷載大小以及土 層分布而不同。建筑物對(duì)地基的要求是滿足強(qiáng)度、 變形和穩(wěn)定的要求，這要求除考慮地基土本身的 強(qiáng)度和變形特性外，還應(yīng)考慮周?chē)牡刭|(zhì)和水文 條件、氣候和環(huán)境條件及其變化對(duì)建筑物施工階 段和使用期間的影響。流砂管涌、液化、凍脹、 濕陷等 。 2021-5-29 持力層和下臥層持力層和下臥層的概念 當(dāng)建筑物地基由多層土組成時(shí)，直接與基礎(chǔ) 底面接觸的土層稱(chēng)為持力層，持力層以下的其它 土層稱(chēng)為下臥層。持力層和下臥層都應(yīng)滿足地基 設(shè)計(jì)的要求，但對(duì)持力層的要求顯然比對(duì)下臥層 要高。 地基又可分為天然地基和人工地基

3、兩類(lèi)，前者是 不加處理直接用作建筑物地基的天然土層，后者 是經(jīng)過(guò)地基處理后才滿足建筑物地基要求的土層。 顯然，當(dāng)能滿足基礎(chǔ)工程的要求時(shí)，采用天然地 基是最經(jīng)濟(jì)的。 2021-5-29 2、基礎(chǔ)基礎(chǔ)是建筑物在地面以下的結(jié)構(gòu)部分，與上 部結(jié)構(gòu)一樣應(yīng)滿足強(qiáng)度、剛度和耐久性的要求。 之所以將基礎(chǔ)從上部結(jié)構(gòu)分出研究是由于以下 的原因： (1) 基礎(chǔ)是直接與地基土接觸的結(jié)構(gòu)部分，與地 基土的關(guān)系比上部結(jié)構(gòu)密切得多。在設(shè)計(jì)中， 除考慮上部結(jié)構(gòu)傳下的荷載、基礎(chǔ)的材料和結(jié) 構(gòu)形式外，還必須考慮地基土的強(qiáng)度和變形特 性，而常規(guī)的上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)往往不考慮后者。 2021-5-29 (2) 基礎(chǔ)施工有專(zhuān)門(mén)的技術(shù)和方法，

4、包括基坑開(kāi) 挖、施工降水、樁基礎(chǔ)和其它深基礎(chǔ)的專(zhuān)項(xiàng)技 術(shù)、各類(lèi)地基處理技術(shù)等。基礎(chǔ)施工受自然條 件和環(huán)境條件的影響要比上部結(jié)構(gòu)大得多。 （3）基礎(chǔ)有獨(dú)特的功能和構(gòu)造要求。例如地下 室的功能和抗浮防滲要求、抗變形和抗震構(gòu)造、 特殊土地基上的構(gòu)造等。 根據(jù)設(shè)計(jì)和施工方法的不同，基礎(chǔ)又可分為淺 基礎(chǔ)和深基礎(chǔ)兩大類(lèi)。后者一般考慮基礎(chǔ)側(cè)面 的抗力作用并使用專(zhuān)門(mén)的施工機(jī)械和方法。 2021-5-29 地基和基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)往往不能截然劃分，正確的 基礎(chǔ)設(shè)計(jì)必須建立在合理的地基評(píng)價(jià)基礎(chǔ)上。 “地基”、“基礎(chǔ)”在英語(yǔ)中用同一名詞 “Foundation”，反映了兩者的不可分割性。 2021-5-29 三、基礎(chǔ)工程是

5、土木工程的重要組成部分三、基礎(chǔ)工程是土木工程的重要組成部分 基礎(chǔ)工程是土木工程的一個(gè)組成部分，其重要 性表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面： 1）地基基礎(chǔ)問(wèn)題是土木工程領(lǐng)域普遍存在的問(wèn) 題?；A(chǔ)設(shè)計(jì)和施工是整座建筑物設(shè)計(jì)和施工 中必不可少的一環(huán)，掌握基礎(chǔ)工程的設(shè)計(jì)理論 和方法、了解施工原理和過(guò)程是不可缺少的訓(xùn) 練。當(dāng)?shù)鼗鶙l件復(fù)雜或者惡劣時(shí)，基礎(chǔ)工程經(jīng) 常會(huì)成為工程中的難點(diǎn)和首先需要解決的問(wèn)題。 而由于土的復(fù)雜性、勘測(cè)工作的有限性等造成 巖土工程的不定性和經(jīng)驗(yàn)性，基礎(chǔ)工程問(wèn)題又 往往成為最難把握的問(wèn)題。 2021-5-29 2）地基基礎(chǔ)造價(jià)占土建總造價(jià)相當(dāng)大的比例。 在軟土地區(qū)，可達(dá)百分之十幾甚至超過(guò)百分之 二

6、十，如包括地下室則更高。這樣高的造價(jià)既 要求設(shè)計(jì)和施工必須保證建筑物的安全和正常 使用，同時(shí)也提出是否能選擇最合適的設(shè)計(jì)方 案和施工方法，以降低基礎(chǔ)部分的造價(jià)。這在 正確的理論和豐富的經(jīng)驗(yàn)指導(dǎo)下是能夠做到的。 2021-5-29 3）地基基礎(chǔ)事故累見(jiàn)不鮮，有時(shí)甚至釀成重大 損失。而一旦發(fā)生了地基事故，彌補(bǔ)和整治是 費(fèi)錢(qián)、費(fèi)力又費(fèi)時(shí)的事。 工程事故常常由地基事故所引起，例如國(guó)際水 利工程的統(tǒng)計(jì)表明，自1830年以來(lái)，大壩失事 中有25%可歸咎于地基事故。而造成基礎(chǔ)工程 事故的原因有勘測(cè)、設(shè)計(jì)或施工的失誤，環(huán)境 氣候的變化，乃至使用的不當(dāng)?shù)龋袝r(shí)這些原 因可以同時(shí)存在。某一環(huán)節(jié)失誤或者考慮不周 就

7、可能釀發(fā)事故。 2021-5-29 廣州建筑物坍塌 2021-5-29 2021-5-29 2021-5-29 建筑物墻體開(kāi)裂 2021-5-29 Transcona Grain Elevator 加拿大Transcona 谷倉(cāng)，建于1913年。高31m，寬 23m。地基破壞后，西側(cè)下陷7.32m，東側(cè)抬高 1.52m，傾斜27o。后用388個(gè)50T千斤頂糾正，但 位置較原先下降4m。 2021-5-29 虎丘塔 蘇州虎丘塔，建于公元 959961年期間，7級(jí)8 角形磚塔，塔底直徑 13.66m，高47.5m。塔 頂1957年位移1.7m， 1978年2.3m。重心偏離 基礎(chǔ)軸線0.924m。

8、 虎丘塔 2021-5-29 2021-5-29 2021-5-29 地基土為世界罕見(jiàn)的軟弱土，層厚達(dá)25m。因此，墨西哥城藝術(shù)宮墨西哥城藝術(shù)宮嚴(yán) 重下沉，沉降量竟高達(dá)4m。臨近的公路下沉2m，公路路面至藝術(shù)宮 門(mén)前高差達(dá)2m。參觀者需步下9級(jí)臺(tái)階，才能從公路進(jìn)入藝術(shù)宮。這 是地基沉降最嚴(yán)重的典型實(shí)例。 2021-5-29 墨西哥博物館不均勻沉降不均勻沉降 2021-5-29 大量的地基事故則由地基變形所引起。由于地 基的不均勻變形，基礎(chǔ)之間產(chǎn)生差異沉降，發(fā) 生撓曲或傾斜，上部結(jié)構(gòu)受到影響，也會(huì)產(chǎn)生 傾斜、扭轉(zhuǎn)、撓曲，并可能造成結(jié)構(gòu)的損壞。 不僅影響到建筑物的正常使用功能，有時(shí)還危 及建筑物的

9、安全。對(duì)于這樣的建筑物，常常需 要實(shí)施建筑物的糾偏、上部結(jié)構(gòu)和（或）地基 基礎(chǔ)的加固，有的必須拆除，其代價(jià)是昂貴的。 因此，對(duì)變形問(wèn)題必須充分重視。 2021-5-29 四、基礎(chǔ)工程的特點(diǎn) （1） 上部結(jié)構(gòu)-基礎(chǔ)-地基系統(tǒng)中的重要組成部分。 （2）與地基直接接觸而使其行為十分復(fù)雜，與 巖、土的聯(lián)系密切。 （3） 對(duì)整個(gè)工程的工期和造價(jià)可產(chǎn)生較大的影 響。 （4） 屬隱蔽性工程，出現(xiàn)問(wèn)題難以補(bǔ)救。 2021-5-29 五、地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的主要方面五、地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的主要方面 基礎(chǔ)設(shè)計(jì) 地 基 結(jié) 構(gòu) 承 載 力 沉降變形 穩(wěn) 定 性 強(qiáng) 度 剛 度 基 本 尺 寸 鋼 筋 數(shù) 量 等 2021-5-

10、29 六六. .地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)資料地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)資料 荷載資料 2021-5-29 巖土工程勘察資料 (1) 建筑場(chǎng)地（不良）地質(zhì)條件及危害程度; (2) 地層分布情況及各層巖、土的物理力學(xué)性質(zhì); (3) 地下水類(lèi)型、水位、腐蝕性等; (4) 地震設(shè)防區(qū)：場(chǎng)地類(lèi)別，砂土液化; (5) 方案建議。 原位測(cè)試資料原位測(cè)試資料 2021-5-29 工工程程地地質(zhì)質(zhì)斷斷面面圖圖 321 1 2 3 4 5 319.70 319.00 319.80 319.90 319.90 319 317 2.5m 315 313 311 309 307 305 303 301 316.1 315.3 313.3 312

11、.5 313.8 318.0 317.7 313.0 311.2 317.1 311.0 313.2 314.8 301.0 311.3 317.2 318.5 間隔距離/m 21.00 20.00 19.00 18.50 高程/m 314.5 301.5 311.5 304.4 304.2 311.8 316.5 317.5 302.0 304.8 304.6 301.1 301.3 301.3 301.3 建筑物中心線 2021-5-29 土 層 編 號(hào) 土層名 土性特征描述 天然容 重 /kN/m3 孔隙 比 e 粘聚 力 /kPa 內(nèi)摩擦 角 / 承載力標(biāo)準(zhǔn)值 /kPa 壓縮模 量 /

12、MPa 說(shuō) 明 人工填土 褐黃色，稍濕到很濕， 上 部約0.5m為雜填土 16 0.7 10 15 不宜作為持力層 粉質(zhì)粘土 灰黃色，軟塑 17 0.7 12 15 不宜作為持力層 粉砂 灰色，成分為長(zhǎng)石、 石英 等，稍密，飽和 17.5 0.7 20 150 10 粉質(zhì)粘土 灰黃色，軟塑到流塑， 呈 透鏡體分布 18.5 0.73 15 18 不宜作為持力層 細(xì)砂 灰色，成分為長(zhǎng)石、 石英 等，稍密，飽和 18.5 0.55 25 200 12 粘土 灰黃色，硬塑 19 0.5 25 20 300 14 泥質(zhì)砂巖 淺灰色，中等風(fēng)化到 微風(fēng) 化，巖體完整性較好 20 1000 可認(rèn)為不可壓縮

13、地層參數(shù)表 2021-5-29 七、基礎(chǔ)工程的現(xiàn)狀七、基礎(chǔ)工程的現(xiàn)狀 基礎(chǔ)工程是一項(xiàng)古老的工程技術(shù)，發(fā)展到今 天已成為一門(mén)專(zhuān)門(mén)的科學(xué)。隨著巖土工程及其 它相關(guān)學(xué)科的不斷發(fā)展，基礎(chǔ)工程在設(shè)計(jì)計(jì)算 理論和方法、施工技術(shù)和機(jī)械設(shè)備等方面都有 長(zhǎng)足的進(jìn)展。 2021-5-29 20世紀(jì)90年代以來(lái)，陸續(xù)編制的規(guī)范規(guī)程有 建筑地基處理技術(shù)規(guī)范JGJ 79-91、建 筑樁基技術(shù)規(guī)范JGJ 94-94、高層建筑巖 土工程勘察規(guī)范JGJ 72-96、建筑基坑工 程技術(shù)規(guī)范YB 9258-97、高層建筑箱形 和筏形基礎(chǔ)技術(shù)規(guī)范JGJ 6-99、建筑基坑 支護(hù)技術(shù)規(guī)程JGJ 120-99、既有建筑地基 基礎(chǔ)加固技

14、術(shù)規(guī)JGJ 123-2000、巖土工 程勘察規(guī)范GB 50021-2001、建筑抗震 設(shè)計(jì)規(guī)范Gb50011-2001、建筑地基基礎(chǔ) 設(shè)計(jì)規(guī)范GB50007-2002等。這些規(guī)范規(guī)程 都是基礎(chǔ)工程各個(gè)領(lǐng)域中取得的科研成果和工 程經(jīng)驗(yàn)的高度概括，反映了近十年來(lái)基礎(chǔ)工程 的發(fā)展水平。 2021-5-29 目前，基礎(chǔ)工程的關(guān)注點(diǎn)之一是在設(shè)計(jì)計(jì)算 理論和方法方面的研究探討，包括考慮上部結(jié) 構(gòu)、基礎(chǔ)與地基共同工作的理論和設(shè)計(jì)方法， 概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)理論和方法，優(yōu)化設(shè)計(jì)方法， 數(shù)值分析方法和計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用等。 2021-5-29 另外，隨著高層建筑和大跨度大空間結(jié)構(gòu)的 涌現(xiàn)、地下空間的開(kāi)發(fā)等，與之密切相

15、關(guān)的兩種 技術(shù)也得到極大的重視。 其一為樁基礎(chǔ)技術(shù)，其中樁土共同工作理論， 新的樁基設(shè)計(jì)控制理論變形控制理論，樁基 非線性分析和設(shè)計(jì)方法，樁基承載力和沉降的合 理估算，新的樁型例如大直徑成孔灌注樁、預(yù)應(yīng) 力管樁、套筒樁、微型樁等的研究開(kāi)發(fā)，后注漿 技術(shù)在樁基工程中的應(yīng)用，樁基礎(chǔ)的環(huán)境效應(yīng)等 都成為研究和開(kāi)發(fā)的熱點(diǎn)。 2021-5-29 其二是深基坑開(kāi)挖問(wèn)題，研究的重點(diǎn)放在土、 水壓力的估算，基坑支護(hù)設(shè)計(jì)理論和方法的深 化優(yōu)化設(shè)計(jì)、概念設(shè)計(jì)和動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)、考慮 時(shí)空效應(yīng)的方法等；新的基坑支護(hù)方法例如復(fù) 合土釘墻、作為主體結(jié)構(gòu)應(yīng)用的地下連續(xù)墻、 錨桿擋墻等的開(kāi)發(fā)研究；基坑開(kāi)挖對(duì)環(huán)境的影 響；逆作法技術(shù)

16、的應(yīng)用等。 2021-5-29 在地基處理方面，進(jìn)一步完善復(fù)合地基理論， 對(duì)各類(lèi)地基處理方法機(jī)理的深化研究以及施工 及檢測(cè)技術(shù)的改進(jìn)也是基礎(chǔ)工程關(guān)心的問(wèn)題。 對(duì)于深水和復(fù)雜地質(zhì)條件下的基礎(chǔ)工程，例如 在大型橋梁、水工結(jié)構(gòu)、近海工程中，重要的 是深入研究地震、風(fēng)和波浪沖擊的作用，以及 發(fā)展深水基礎(chǔ)（超長(zhǎng)大型水下樁基、新型沉井 等）的設(shè)計(jì)和施工方法。 2021-5-29 八、基礎(chǔ)工程課的學(xué)習(xí)特點(diǎn)八、基礎(chǔ)工程課的學(xué)習(xí)特點(diǎn) 基礎(chǔ)工程學(xué)需要工程地質(zhì)學(xué)和土力學(xué)的基 本知識(shí)，這兩門(mén)專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課是本課程的先修課 程，其中土的基本特性，以及土力學(xué)中關(guān)于強(qiáng) 度、變形、穩(wěn)定、地基承載力等課題的基本內(nèi) 容和地基計(jì)算方法

17、等都是必須掌握的。本課程 要求會(huì)利用上述土力學(xué)知識(shí)，結(jié)合結(jié)構(gòu)計(jì)算和 施工知識(shí)，合理地解決基礎(chǔ)工程問(wèn)題。 2021-5-29 基礎(chǔ)類(lèi)型 F 淺埋基礎(chǔ) F 深埋基礎(chǔ) 2021-5-29 基礎(chǔ) 淺埋基礎(chǔ) 獨(dú)立基礎(chǔ) 條形基礎(chǔ) 十字交叉基礎(chǔ) 箱形基礎(chǔ) 樁 基 礎(chǔ) 沉井和沉箱基礎(chǔ) 地下連續(xù)墻基礎(chǔ) 筏板基礎(chǔ) 基礎(chǔ)分類(lèi) 殼體基礎(chǔ) 深埋基礎(chǔ) 2021-5-29 柱下獨(dú)立基礎(chǔ) 墻下獨(dú)立基礎(chǔ) 獨(dú)立基礎(chǔ) 2021-5-29 柱下條形基礎(chǔ)墻下條形基礎(chǔ) 條形基礎(chǔ) 2021-5-29 十字交叉基礎(chǔ) 2021-5-29 筏 板 基 礎(chǔ) 2021-5-29 箱形基礎(chǔ) 2021-5-29 殼體基礎(chǔ) 2021-5-29 樁基礎(chǔ) 2

18、021-5-29 沉井基礎(chǔ) 2021-5-29 沉井基礎(chǔ) 江陰長(zhǎng)江公路大 橋是一座懸索橋。 既然是懸索橋，南 北兩岸就必須有系 鋼索的錨碇。沉井 平面長(zhǎng)69m，寬 51m，下沉深度為 58m，相當(dāng)于九個(gè) 半籃球場(chǎng)那么大的 20層高樓埋進(jìn)地底 下。 2021-5-29 沉箱基礎(chǔ) 2021-5-29 錢(qián)塘江大橋（19341937） 2021-5-29 一、基礎(chǔ)工程學(xué)的研究對(duì)象一、基礎(chǔ)工程學(xué)的研究對(duì)象 基礎(chǔ)工程學(xué)研究的對(duì)象是各類(lèi)建筑物（房屋建 筑、橋梁建筑、水工建筑、近海工程、地下工 程等）的地基基礎(chǔ)和擋土結(jié)構(gòu)物的設(shè)計(jì)和施工， 以及為滿足基礎(chǔ)工程要求進(jìn)行的地基處理方法。 可以認(rèn)為基礎(chǔ)工程是巖土工程的一個(gè)重要組成