土木基礎(chǔ)工程課件-第二章地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的基本原理

第2章淺基礎(chǔ)

2-1概述2-2淺基礎(chǔ)的類型2-3基礎(chǔ)埋置深度的選擇2-4淺基礎(chǔ)的地基承載力2-5基礎(chǔ)底面尺寸的確定2-6擴(kuò)展基礎(chǔ)設(shè)計(jì)2-7聯(lián)合基礎(chǔ)設(shè)計(jì)2-8減輕不均勻沉降危害的措施9/28/2023基礎(chǔ)工程課件2-1概述天然地基上的淺基礎(chǔ)（本章討論）

人工地基上的淺基礎(chǔ)

2.1.1淺基礎(chǔ)設(shè)計(jì)內(nèi)容2.1.2淺基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方法2.1.3地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)原則9/28/2023基礎(chǔ)工程課件1.地基的類型9/28/2023基礎(chǔ)工程課件2.基礎(chǔ)的類型9/28/2023基礎(chǔ)工程課件2.1.1淺基礎(chǔ)設(shè)計(jì)內(nèi)容主要內(nèi)容：1.選擇基礎(chǔ)方案（確定材料、類型，進(jìn)行基礎(chǔ)平面布置）；2.確定地基持力層和基礎(chǔ)埋置深度；3.確定地基承載力；4.確定基礎(chǔ)的底面尺寸，必要時(shí)進(jìn)行地基變形與穩(wěn)定性驗(yàn)算；5.進(jìn)行基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（內(nèi)力分析、截面計(jì)算、構(gòu)造要求）；6.繪制基礎(chǔ)施工圖，提出施工說(shuō)明。9/28/2023基礎(chǔ)工程課件2.1.2淺基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方法常規(guī)設(shè)計(jì)法（簡(jiǎn)化計(jì)算法）、相互作用設(shè)計(jì)法。常規(guī)設(shè)計(jì)法要點(diǎn)：特點(diǎn)：滿足靜力平衡條件；不滿足變形協(xié)調(diào)條件。結(jié)論：地基越軟弱或越不均勻，按常規(guī)設(shè)計(jì)法計(jì)算的結(jié)果與實(shí)際情況的差別就可能越大。9/28/2023基礎(chǔ)工程課件合理的設(shè)計(jì)方法：考慮地基、基礎(chǔ)與上部結(jié)構(gòu)的相互作用（分析難度較大）。常規(guī)設(shè)計(jì)法適用條件：1.地基沉降較小或較均勻；2.基礎(chǔ)剛度較大。9/28/2023基礎(chǔ)工程課件2.1.3地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)原則9/28/2023基礎(chǔ)工程課件5)地基內(nèi)有厚度較大或厚薄不勻的填土，其自重固結(jié)未完成時(shí)。即應(yīng)驗(yàn)算地基變形。9/28/2023基礎(chǔ)工程課件9/28/2023基礎(chǔ)工程課件9/28/2023基礎(chǔ)工程課件9/28/2023基礎(chǔ)工程課件標(biāo)準(zhǔn)值9/28/2023基礎(chǔ)工程課件設(shè)計(jì)值9/28/2023基礎(chǔ)工程課件按結(jié)構(gòu)型式分：擴(kuò)展基礎(chǔ)、聯(lián)合基礎(chǔ)、柱下條形基礎(chǔ)、柱下交叉條形基礎(chǔ)、筏形基礎(chǔ)、箱形基礎(chǔ)、殼體基礎(chǔ)等。2.2.1擴(kuò)展基礎(chǔ)作用：把墻或柱的荷載側(cè)向擴(kuò)展到土中，使之滿足地基承載力和變形的要求。2.2淺基礎(chǔ)類型按材料分：無(wú)筋基礎(chǔ)（剛性基礎(chǔ)）、鋼筋混凝土基礎(chǔ)。9/28/2023基礎(chǔ)工程課件1.無(wú)筋擴(kuò)展基礎(chǔ)指由磚、毛石、砼、毛石砼、灰土、三合土等材料組成的無(wú)需配置鋼筋的墻下條形基礎(chǔ)或柱下獨(dú)立基礎(chǔ)。俗稱“剛性基礎(chǔ)”。適用于多層民用建筑和輕型廠房。磚：強(qiáng)度等級(jí)不低于MU10。砂漿：不低于M5。在地下水位以下或當(dāng)?shù)鼗脸睗駮r(shí)，應(yīng)采用水泥砂漿砌筑。適用于6層及6層以下的民用建筑和磚墻承重的廠房。(1)磚基礎(chǔ)9/28/2023基礎(chǔ)工程課件墊層作用（素砼，100厚，C10）：保護(hù)坑底土體不被人為擾動(dòng)和雨水浸泡；改善基礎(chǔ)的施工條件。(2)毛石基礎(chǔ)毛石是指未經(jīng)加工鑿平的石料。應(yīng)采用未風(fēng)化的硬質(zhì)巖石，禁用風(fēng)化毛石。9/28/2023基礎(chǔ)工程課件(3)灰土基礎(chǔ)石灰和土料按體積比3:7或2:8拌和均勻，在基槽內(nèi)分層夯實(shí)（每層虛鋪220~250mm,夯實(shí)至150mm）?；彝粱A(chǔ)宜在比較干燥的土層中使用。在我國(guó)華北和西北地區(qū)，廣泛用于5層和5層以下的民用房屋。(4)三合土基礎(chǔ)由石灰、砂、骨料（礦渣、碎磚、碎石）加水混合而成。體積比1:2:4或1:3:6。用于4層和4層以下的民用房屋。9/28/2023基礎(chǔ)工程課件四合土基礎(chǔ)（南方個(gè)別地區(qū)用）：水泥：石灰：砂：骨料＝1:1:5:10或1:1:6:12(5)砼基礎(chǔ)C15。抗壓強(qiáng)度、耐久性、抗凍性較好。毛石砼基礎(chǔ)：在砼基礎(chǔ)中埋入體積占25%~30%的毛石，石塊尺寸不宜超過(guò)300mm?？晒?jié)省水泥用量，減少水化熱。9/28/2023基礎(chǔ)工程課件2.鋼筋砼擴(kuò)展基礎(chǔ)（簡(jiǎn)稱擴(kuò)展基礎(chǔ)）特點(diǎn)：抗彎、抗剪性能較好，基礎(chǔ)高度較小。(1)墻下鋼筋砼條形基礎(chǔ)9/28/2023基礎(chǔ)工程課件(2)柱下鋼筋砼獨(dú)立基礎(chǔ)圖2-4柱下鋼筋混凝土獨(dú)立基礎(chǔ)(a)階梯形基礎(chǔ)；(b)錐形基礎(chǔ)；(c)杯口基礎(chǔ)9/28/2023基礎(chǔ)工程課件2.2.2聯(lián)合基礎(chǔ)9/28/2023基礎(chǔ)工程課件2.2.3柱下條形基礎(chǔ)9/28/2023基礎(chǔ)工程課件特點(diǎn)：整體抗彎剛度較大，因而具有調(diào)整不均勻沉降的能力；基底壓力較均勻；造價(jià)高于擴(kuò)展基礎(chǔ)。常用作軟弱地基或不均勻地基上框架或排架結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)。9/28/2023基礎(chǔ)工程課件2.2.4柱下交叉條形基礎(chǔ)9/28/2023基礎(chǔ)工程課件2.2.5筏形基礎(chǔ)特點(diǎn)：底面積大，故可減小基底壓力；可提高地基承載力（尤其在有地下室時(shí)）；能增強(qiáng)基礎(chǔ)的整體性，調(diào)整不均勻沉降。其他功能：見(jiàn)教材。注意：當(dāng)?shù)鼗@著軟硬不均時(shí)，要慎用。9/28/2023基礎(chǔ)工程課件(1)墻下筏形基礎(chǔ)為一塊厚度約200~300mm的鋼筋砼平板。主要在華東地區(qū)采用，淺埋或不埋。

適用于具有硬殼持力層、比較均勻的軟弱地基上六層及六層以下承重橫墻較密的民用建筑。

硬土軟土9/28/2023基礎(chǔ)工程課件(2)柱下筏形基礎(chǔ)9/28/2023基礎(chǔ)工程課件2.2.6箱形基礎(chǔ)特點(diǎn)：剛度極大；抗震性能好；有補(bǔ)償效應(yīng)。地下室用途受限制；工期長(zhǎng)；造價(jià)高；施工技術(shù)復(fù)雜。柱下條形基礎(chǔ)、柱下交叉條形基礎(chǔ)、筏形基礎(chǔ)、箱形基礎(chǔ)又統(tǒng)稱為連續(xù)基礎(chǔ)。9/28/2023基礎(chǔ)工程課件2.2.7殼體基礎(chǔ)其他基礎(chǔ)：折板基礎(chǔ)等。9/28/2023基礎(chǔ)工程課件2-3基礎(chǔ)埋置深度的選擇

基礎(chǔ)的埋置深度是指基礎(chǔ)的底面至室外設(shè)計(jì)地面的距離。確定基礎(chǔ)埋深時(shí)，除了要考慮持力層的情況外，還應(yīng)考慮使用功能、地下室、地下設(shè)施、基礎(chǔ)形式、荷載、地質(zhì)水文條件、相鄰建筑物以及凍脹、沖刷等因素。

9/28/2023基礎(chǔ)工程課件基礎(chǔ)埋深的確定原則是：在保證安全可靠的前提下盡量淺埋。但基礎(chǔ)埋深不得小于0.5m，基礎(chǔ)頂面距地面的距離宜大于0.1m。

同一建筑物下面各部分的基礎(chǔ)埋深可以不一致。

9/28/2023基礎(chǔ)工程課件2.3.1與建筑物有關(guān)的條件建筑物在使用功能和用途方面的要求；高層建筑；承受上拔力的基礎(chǔ)；高聳結(jié)構(gòu)；冷庫(kù)等。9/28/2023基礎(chǔ)工程課件2.3.2工程地質(zhì)條件持力層下臥層軟弱下臥層9/28/2023基礎(chǔ)工程課件對(duì)于中小型建筑物：

良好土層——堅(jiān)硬、硬塑、可塑狀態(tài)的粘性土層；密實(shí)或中密狀態(tài)的砂土層和碎石土層；其他中低壓塑性土層。

軟弱土層——軟塑、流塑狀態(tài)的粘性土層；松散狀態(tài)的砂土層；未經(jīng)處理的填土；其他高壓縮性土層。9/28/2023基礎(chǔ)工程課件(1)良好土層埋深由其他條件和最小埋深確定。淺埋，一般取d=0.5~1.5m。(2)軟弱土層1~2層：按情況(1)處理3~5層：可采用連續(xù)基礎(chǔ)方案、或人工地基方案。6層以上：樁基方案。9/28/2023基礎(chǔ)工程課件(3)軟弱土層良好土層h當(dāng)h>2m時(shí)：按情況(2)處理。當(dāng)h<2m時(shí)：選良好土層為持力層。墊層

做法一做法二9/28/2023基礎(chǔ)工程課件(4)2~3m厚的“硬殼層”持力層頂面傾斜時(shí)：柱下獨(dú)立基礎(chǔ)對(duì)于中小型建筑物，宜盡量選硬殼層為持力層。采用“寬基淺埋”方案。9/28/2023基礎(chǔ)工程課件2.3.3水文地質(zhì)條件

否則，應(yīng)考慮：流砂；流土。對(duì)有侵蝕性的地下水，還應(yīng)考慮：地下結(jié)構(gòu)防滲；地下結(jié)構(gòu)抗浮，例如設(shè)置抗浮錨桿基礎(chǔ)應(yīng)盡量埋置在地下水位以上。9/28/2023基礎(chǔ)工程課件2.3.4地基凍融條件多年凍土；季節(jié)性凍土：凍脹、融陷；最小埋深規(guī)定。2.3.5場(chǎng)地環(huán)境條件≥0.5m≥0.1m管道；河流沖刷線。9/28/2023基礎(chǔ)工程課件2.4淺基礎(chǔ)的地基承載力2.4.1地基承載力概念

·地基承載力是指地基承受荷載的能力。

·在保證地基穩(wěn)定的條件下，使建筑物的沉降量不超過(guò)允許值的地基承載力稱為地基承載力特征值fa。地基承載力是一個(gè)定值，對(duì)嗎？9/28/2023基礎(chǔ)工程課件工程中通常以兩個(gè)指標(biāo)來(lái)表示地基承載力，即地基的容許承載力和極限承載力?！兜鼗?guī)范》所稱的地基承載力特征值相當(dāng)于通常所說(shuō)的地基容許承載力?！兜鼗?guī)范》規(guī)定，淺基礎(chǔ)的基底壓力應(yīng)滿足下列要求：9/28/2023基礎(chǔ)工程課件當(dāng)需要滿足抗震設(shè)防要求時(shí)，應(yīng)按相關(guān)規(guī)定進(jìn)行檢算。（見(jiàn)第9章）9/28/2023基礎(chǔ)工程課件2.4.2地基承載力特征值的確定1.按土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)以理論公式計(jì)算；2.按地基載荷試驗(yàn)確定；3.按規(guī)范承載力表確定；4.按建筑經(jīng)驗(yàn)確定。四類方法：9/28/2023基礎(chǔ)工程課件1.按土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)以理論公式計(jì)算(1)地基極限承載力理論公式

fa=pu/K

K=2~3常用公式：魏錫克公式、漢森公式等等。該方法不常用，原因主要有：1）該方法未考慮地基變形；2）c、φ的取值可靠度較低；3）不同公式的計(jì)算結(jié)果相差較大。9/28/2023基礎(chǔ)工程課件(2)規(guī)范推薦的理論公式當(dāng)荷載為中心荷載或偏心很小（偏心距e≤l/30，l為偏心方向基礎(chǔ)邊長(zhǎng)）時(shí)：fa＝Mbγb+Mdγmd+Mcck≈p1/4（2－5）b——基礎(chǔ)底面寬度，大于6m時(shí)按6m考慮；對(duì)于砂土，小于3m時(shí)按3m考慮。地基沉降可能過(guò)大9/28/2023基礎(chǔ)工程課件長(zhǎng)期承載力：地基承載力隨建筑物荷載的增加而增大。短期承載力：類似方法又稱為φ=0法。長(zhǎng)期承載力>短期承載力（超強(qiáng)固結(jié)土可能例外）。9/28/2023基礎(chǔ)工程課件9/28/2023基礎(chǔ)工程課件2.按地基載荷試驗(yàn)確定（最可靠）淺層平板載荷試驗(yàn)、深層平板載荷試驗(yàn)、螺旋板載荷試驗(yàn)。9/28/2023基礎(chǔ)工程課件地基靜載試驗(yàn)概況平板載荷試驗(yàn)裝置示意圖百分表堆載荷載板主梁平臺(tái)千斤頂9/28/2023基礎(chǔ)工程課件9/28/2023基礎(chǔ)工程課件優(yōu)缺點(diǎn)：能較好的反映天然土體的壓縮性；試驗(yàn)工作量和費(fèi)用較大，時(shí)間較長(zhǎng)。fa的確定方法：9/28/2023基礎(chǔ)工程課件(1)當(dāng)p~s曲線上有比例界限p1時(shí)，取fak=p1；確定地基承載力實(shí)測(cè)值：(2)當(dāng)pu<2p1時(shí)，取fak=pu/2；(3)當(dāng)不能按上述二款要求確定時(shí)，可取s/b=0.01~0.015所對(duì)應(yīng)的荷載作為fak，但其值不應(yīng)大于最大加載量的一半。對(duì)同一土層，應(yīng)選擇三個(gè)以上的試驗(yàn)點(diǎn)，當(dāng)試驗(yàn)實(shí)測(cè)值的極差（最大值與最小值之差）不超過(guò)其平均值的30%時(shí)，取其平均值作為該土層的地基承載力特征值fak。確定地基承載力特征值：9/28/2023基礎(chǔ)工程課件3.按規(guī)范承載力表確定野外鑒別結(jié)果室內(nèi)物理力學(xué)指標(biāo)現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)力觸探試驗(yàn)錘擊數(shù)fak

9/28/2023基礎(chǔ)工程課件注意：埋深d的取法，見(jiàn)教材。超載q=γmdqd=q/γm主裙樓一體的情況9/28/2023基礎(chǔ)工程課件與土力學(xué)中介紹的理論公式具有相同的形式，但兩者含義不同。還需要注意下列兩點(diǎn)：1）公式中已經(jīng)包含了基礎(chǔ)寬度和埋深的影響；2）公式中的b是指基礎(chǔ)的短邊。9/28/2023基礎(chǔ)工程課件9/28/2023基礎(chǔ)工程課件4.按建筑經(jīng)驗(yàn)確定基槽檢驗(yàn)和地基的局部處理：在基槽挖至接近槽底時(shí)，應(yīng)由設(shè)計(jì)、施工和勘察人員對(duì)槽底土層進(jìn)行檢查，即所謂“驗(yàn)槽”。對(duì)沒(méi)有地基勘察資料的輕型建筑物，地基淺層情況只能憑驗(yàn)槽了解；有地基勘察報(bào)告的工程，主要是核實(shí)勘察資料是否符合實(shí)際。通過(guò)驗(yàn)槽，可以判斷持力層的承載力、地基的均勻程度是否滿足設(shè)計(jì)要求，以防止產(chǎn)生過(guò)量的不均勻沉降。驗(yàn)槽以細(xì)致的觀察為主，輔以輕便簡(jiǎn)易的勘探方法，如輕便觸探和夯擊聽(tīng)音等。9/28/2023基礎(chǔ)工程課件通過(guò)觀察驗(yàn)槽和釬探后，如不滿足要求，應(yīng)根據(jù)具體情況更改設(shè)計(jì)或進(jìn)行地基處理。對(duì)于槽底的局部人工填土和墓坑、松土坑、廢井，一般宜挖除并用碎石、砂、灰土等分層回填夯實(shí)。對(duì)于局部松軟土，一般應(yīng)挖除至原土。當(dāng)上述挖、填方法由于施工困難等緣故而不宜采用時(shí)，可考慮采用鋼筋混凝土梁板基礎(chǔ)，以跨越局部松軟土，或采用增大基礎(chǔ)埋深、擴(kuò)大基礎(chǔ)面積、布置聯(lián)合基礎(chǔ)、加設(shè)擠密樁或局部設(shè)置樁基等方法加以解決。當(dāng)柱基或部分基槽下方存在過(guò)于堅(jiān)硬的舊基礎(chǔ)、樹(shù)根和巖石等障礙物時(shí)，均應(yīng)盡可能挖除，以防建筑物產(chǎn)生不均勻沉降或開(kāi)裂。9/28/2023基礎(chǔ)工程課件2.4.3地基變形驗(yàn)算建筑物的地基變形計(jì)算值△應(yīng)不大于地基變形允許值[△]，即要求滿足下列條件：

△≤[△]（2–15）回顧9/28/2023基礎(chǔ)工程課件地基變形按其特征可分為四種：沉降量——獨(dú)立基礎(chǔ)中心點(diǎn)的沉降值或整幢建筑物基礎(chǔ)的平均沉降值；沉降差——相鄰兩個(gè)柱基的