基礎工程：緒論

基礎工程:緒論一、基礎工程學的研究對象基礎工程學研究的對象是各類建筑物（房屋建筑、橋梁建筑、水工建筑、近海工程、地下工程等）的地基基礎和擋土結構物的設計和施工，以及為滿足基礎工程要求進行的地基處理方法?？梢哉J為基礎工程是巖土工程的一個重要組成部分，即用巖土工程的基本理論和方法去解決地基基礎方面的工程問題。由于基礎是建筑物結構的一部分，在基礎設計中需要大量的結構計算，所以基礎工程學也與結構計算理論和計算技術密切相關。二、地基與基礎基礎工程學研究的對象實際就是地基與基礎問題。1、地基：指的是直接承托建筑物的場地土層。在建筑物荷載下地基土會產生附加應力和變形，其范圍隨基礎類型和尺度、荷載大小以及土層分布而不同。建筑物對地基的要求是滿足強度、變形和穩(wěn)定的要求，這要求除考慮地基土本身的強度和變形特性外，還應考慮周圍的地質和水文條件、氣候和環(huán)境條件及其變化對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。

持力層和下臥層的概念當建筑物地基由多層土組成時，直接與基礎底面接觸的土層稱為持力層，持力層以下的其它土層稱為下臥層。持力層和下臥層都應滿足地基設計的要求，但對持力層的要求顯然比對下臥層要高。地基又可分為天然地基和人工地基兩類，前者是不加處理直接用作建筑物地基的天然土層，后者是經過地基處理后才滿足建筑物地基要求的土層。顯然，當能滿足基礎工程的要求時，采用天然地基是最經濟的。2、基礎是建筑物在地面以下的結構部分，與上部結構一樣應滿足強度、剛度和耐久性的要求。之所以將基礎從上部結構分出研究是由于以下的原因：(1)基礎是直接與地基土接觸的結構部分，與地基土的關系比上部結構密切得多。在設計中，除考慮上部結構傳下的荷載、基礎的材料和結構形式外，還必須考慮地基土的強度和變形特性，而常規(guī)的上部結構設計往往不考慮后者。(2)基礎施工有專門的技術和方法，包括基坑開挖、施工降水、樁基礎和其它深基礎的專項技術、各類地基處理技術等?；A施工受自然條件和環(huán)境條件的影響要比上部結構大得多。（3）基礎有獨特的功能和構造要求。例如地下室的功能和抗浮防滲要求、抗變形和抗震構造、特殊土地基上的構造等。根據設計和施工方法的不同，基礎又可分為淺基礎和深基礎兩大類。后者一般考慮基礎側面的抗力作用并使用專門的施工機械和方法。地基和基礎的設計往往不能截然劃分，正確的基礎設計必須建立在合理的地基評價基礎上?！暗鼗薄ⅰ盎A”在英語中用同一名詞“Foundation”，反映了兩者的不可分割性。三、基礎工程是土木工程的重要組成部分基礎工程是土木工程的一個組成部分，其重要性表現在以下幾個方面：1）地基基礎問題是土木工程領域普遍存在的問題?；A設計和施工是整座建筑物設計和施工中必不可少的一環(huán)，掌握基礎工程的設計理論和方法、了解施工原理和過程是不可缺少的訓練。當地基條件復雜或者惡劣時，基礎工程經常會成為工程中的難點和首先需要解決的問題。而由于土的復雜性、勘測工作的有限性等造成巖土工程的不定性和經驗性，基礎工程問題又往往成為最難把握的問題。2）地基基礎造價占土建總造價相當大的比例。在軟土地區(qū)，可達百分之十幾甚至超過百分之二十，如包括地下室則更高。這樣高的造價既要求設計和施工必須保證建筑物的安全和正常使用，同時也提出是否能選擇最合適的設計方案和施工方法，以降低基礎部分的造價。這在正確的理論和豐富的經驗指導下是能夠做到的。3）地基基礎事故累見不鮮，有時甚至釀成重大損失。而一旦發(fā)生了地基事故，彌補和整治是費錢、費力又費時的事。工程事故常常由地基事故所引起，例如國際水利工程的統(tǒng)計表明，自1830年以來，大壩失事中有25%可歸咎于地基事故。而造成基礎工程事故的原因有勘測、設計或施工的失誤，環(huán)境氣候的變化，乃至使用的不當等，有時這些原因可以同時存在。某一環(huán)節(jié)失誤或者考慮不周就可能釀發(fā)事故。廣州建筑物坍塌建筑物墻體開裂TransconaGrainElevator加拿大Transcona谷倉，建于1913年。高31m，寬23m。地基破壞后，西側下陷7.32m，東側抬高1.52m，傾斜27o。后用388個50T千斤頂糾正，但位置較原先下降4m。

虎丘塔蘇州虎丘塔，建于公元959～961年期間，7級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。重心偏離基礎軸線0.924m。虎丘塔地基土為世界罕見的軟弱土，層厚達25m。因此，墨西哥城藝術宮嚴重下沉，沉降量竟高達4m。臨近的公路下沉2m，公路路面至藝術宮門前高差達2m。參觀者需步下9級臺階，才能從公路進入藝術宮。這是地基沉降最嚴重的典型實例。墨西哥博物館不均勻沉降

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，基礎之間產生差異沉降，發(fā)生撓曲或傾斜，上部結構受到影響，也會產生傾斜、扭轉、撓曲，并可能造成結構的損壞。不僅影響到建筑物的正常使用功能，有時還危及建筑物的安全。對于這樣的建筑物，常常需要實施建筑物的糾偏、上部結構和（或）地基基礎的加固，有的必須拆除，其代價是昂貴的。因此，對變形問題必須充分重視。四、基礎工程的特點

（1）

上部結構-基礎-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雜，與巖、土的聯系密切。

（3）對整個工程的工期和造價可產生較大的影響。

（4）屬隱蔽性工程，出現問題難以補救。

五、地基基礎設計的主要方面基礎設計地基結構

承載力沉降變形穩(wěn)定性強度剛度基本尺寸鋼筋數量等六.地基基礎設計資料荷載資料

巖土工程勘察資料

(1)建筑場地（不良）地質條件及危害程度;(2)地層分布情況及各層巖、土的物理力學性質;

(3)地下水類型、水位、腐蝕性等;(4)地震設防區(qū)：場地類別，砂土液化;(5)方案建議。

原位測試資料土層

編號

土層名

土性特征描述

天然容重

/kN/m3

孔隙比

e

粘聚力

/kPa

內摩擦角

/

承載力標準值/kPa

壓縮模量

/MPa

說明

①

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

②

粉質粘土

灰黃色，軟塑

17

0.7

12

15

不宜作為持力層

③

粉砂

灰色，成分為長石、石英

等，稍密，飽和

17.5

0.7

20

150

10

④

粉質粘土

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

⑤

細砂

灰色，成分為長石、石英

等，稍密，飽和

18.5

0.55

25

200

12

⑥

粘土

灰黃色，硬塑

19

0.5

25

20

300

14

⑦

泥質砂巖

淺灰色，中等風化到微風

化，巖體完整性較好

20

1000

可認為不可壓縮

地層參數表七、基礎工程的現狀基礎工程是一項古老的工程技術，發(fā)展到今天已成為一門專門的科學。隨著巖土工程及其它相關學科的不斷發(fā)展，基礎工程在設計計算理論和方法、施工技術和機械設備等方面都有長足的進展。

目前，基礎工程的關注點之一是在設計計算理論和方法方面的研究探討，包括考慮上部結構、基礎與地基共同工作的理論和設計方法，概率極限狀態(tài)設計理論和方法，優(yōu)化設計方法，數值分析方法和計算機技術的應用等。

另外，隨著高層建筑和大跨度大空間結構的涌現、地下空間的開發(fā)等，與之密切相關的兩種技術也得到極大的重視。其一為樁基礎技術，其中樁土共同工作理論，新的樁基設計控制理論——變形控制理論，樁基非線性分析和設計方法，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、預應力管樁、套筒樁、微型樁等的研究開發(fā)，后注漿技術在樁基工程中的應用，樁基礎的環(huán)境效應等都成為研究和開發(fā)的熱點。

其二是深基坑開挖問題，研究的重點放在土、水壓力的估算，基坑支護設計理論和方法的深化——優(yōu)化設計、概念設計和動態(tài)設計、考慮時空效應的方法等；新的基坑支護方法例如復合土釘墻、作為主體結構應用的地下連續(xù)墻、錨桿擋墻等的開發(fā)研究；基坑開挖對環(huán)境的影響；逆作法技術的應用等。

在地基處理方面，進一步完善復合地基理論，對各類地基處理方法機理的深化研究以及施工及檢測技術的改進也是基礎工程關心的問題。對于深水和復雜地質條件下的基礎工程，例如在大型橋梁、水工結構、近海工程中，重要的是深入研究地震、風和波浪沖擊的作用，以及發(fā)展深水基礎（超長大型水下樁基、新型沉井等）的設計和施工方法。八、基礎工程課的學習特點基礎工程學需要工程地質學和土力學的基本知識，這兩門專業(yè)基礎課是本課程的先修課程，其中土的基本特性，以及土力學中關于強度、變形、穩(wěn)定、地基承載力等課題的基本內容和地基計算方法等都是必須掌握的。本課程要求會利用上述土力學知識，結合結構計算和施工知識，合理地解決基礎工程問題?；A類型淺埋基礎深埋基礎基礎淺埋基礎獨立基礎

條形基礎

十字交叉基礎

箱形基礎

樁基礎沉井和沉箱基礎地下連續(xù)墻基礎筏板基礎

基礎分類殼