基礎(chǔ)工程淺基礎(chǔ)類(lèi)型與埋深

基礎(chǔ)工程

FoundationEngineering巖土工程研究所閆小波Email:geoyxb@第2章淺基礎(chǔ)

淺基礎(chǔ)便于施工，工期短，造價(jià)低，如能滿(mǎn)足強(qiáng)度和變形要求，宜優(yōu)先采用。淺基礎(chǔ)的類(lèi)型基礎(chǔ)埋置深度的選擇§2.1淺基礎(chǔ)的類(lèi)型可按多方面分類(lèi)按材料、構(gòu)造、基礎(chǔ)剛度2.1.1無(wú)筋擴(kuò)展基礎(chǔ)

無(wú)筋擴(kuò)展基礎(chǔ)

系指用磚、毛石、混凝土、毛石混凝土、灰土和三合土等剛性材料組成的基礎(chǔ)；習(xí)慣上稱(chēng)為剛性基礎(chǔ)

適用于多層民用建筑和輕型廠房。

抗壓強(qiáng)度較大抗拉、抗剪性能較差拉應(yīng)力和剪應(yīng)力不超過(guò)相應(yīng)的材料強(qiáng)度設(shè)計(jì)值構(gòu)造的限制特點(diǎn)b——基礎(chǔ)底面寬度；

b0——基礎(chǔ)頂面的墻體寬度或柱腳寬度；

H0——基礎(chǔ)高度；

b2——基礎(chǔ)臺(tái)階寬度；

tana——基礎(chǔ)臺(tái)階寬高比的允許值寬高比（或稱(chēng)剛性角）要求

優(yōu)點(diǎn)：就地取材、價(jià)格便宜、施工簡(jiǎn)單?！按蠓拍_”砌筑：兩皮一收二一間隔收▲常做100mm厚的墊層。

1）磚基礎(chǔ)每砌筑一層磚磚稱(chēng)為一皮二皮一收式為每?jī)善ごu磚的高度，收收進(jìn)1／4磚的寬度；二一間隔收式式為兩皮磚的的高度與一皮皮磚的高度相相間隔，交替替收進(jìn)，每次次均收進(jìn)1／4磚的寬度。這兩種砌筑方方法都可以滿(mǎn)滿(mǎn)足磚基礎(chǔ)的的剛性角要求求。標(biāo)準(zhǔn)磚規(guī)格為為240mm××115mm×53mm2）三合土基礎(chǔ)礎(chǔ)由石灰：砂：：碎磚（或碎碎石）按1:2:4-1:3:6配成；常用于地下水水位較低的四四層及四層以以下的民用建建筑工程中。。3）灰土基礎(chǔ)石灰和土（粘粘性土）按其其體積比3：7或2：8構(gòu)成；施工分2-3“步”完成?！啊耙徊健?，即即虛鋪220—250mm，夯擊150mm。灰土基礎(chǔ)適宜宜地下水位較較低，五層及及五層以下的的混合結(jié)構(gòu)房房屋和墻承重重的輕型工業(yè)業(yè)廠房?；彝僚c磚砌體體組合4）毛石基礎(chǔ)采用未風(fēng)化的的毛石作材料料，毛石基礎(chǔ)礎(chǔ)的寬度及臺(tái)階高高度不得小于于400mm，且要大于三三排。每階伸出長(zhǎng)度度不大于200mm。5）混凝土及毛毛石混凝土基基礎(chǔ)混凝土基礎(chǔ)的的強(qiáng)度、耐久久性、抗凍性性都較好。毛石混凝土基基礎(chǔ)適宜基礎(chǔ)礎(chǔ)體積大的情情況。例橋梁的墩臺(tái)臺(tái)基礎(chǔ)，但毛石的體積積不得超過(guò)總總體積的30%。鋼筋混凝土基基礎(chǔ)強(qiáng)度大，，抗彎性能良良好在相同條件下下，基礎(chǔ)厚度度較薄，不受基礎(chǔ)臺(tái)階階寬高比的限限制。適宜“寬基淺埋”、建筑物荷載較較大或地基土土較軟弱的情情況。剛性基礎(chǔ)——“柔性基礎(chǔ)”。柔性基礎(chǔ)礎(chǔ)2.1.2擴(kuò)展基礎(chǔ)柱下鋼筋混凝凝土獨(dú)立基礎(chǔ)礎(chǔ)墻下鋼筋混凝凝土條形基礎(chǔ)礎(chǔ)混凝土單獨(dú)基基礎(chǔ)鋼筋混凝土單單獨(dú)基礎(chǔ)◆條形基礎(chǔ)指基礎(chǔ)長(zhǎng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其寬度度的一種基礎(chǔ)礎(chǔ)形式。按上部結(jié)構(gòu)形形式分有：墻下條形基礎(chǔ)礎(chǔ)柱下條形基礎(chǔ)礎(chǔ)◆墻下鋼筋混凝凝土條形基礎(chǔ)礎(chǔ)適用：上部結(jié)構(gòu)荷載載大、地質(zhì)條條件差（若仍仍采用無(wú)筋擴(kuò)擴(kuò)展基礎(chǔ)，則則抗剪、抗彎彎能力不夠，，且將導(dǎo)致基基礎(chǔ)尺寸和埋埋深的增大））特點(diǎn)：抗彎、抗剪性性能好，基底底容許出現(xiàn)一一定撓曲變形形而不開(kāi)裂，，可承受彎拉拉應(yīng)力，由基基礎(chǔ)變截面處處剪力、基底底彎矩以及抗抗沖切等控制設(shè)計(jì)，具有基底面面積寬、埋深深淺等特點(diǎn)，但鋼筋用量量大。構(gòu)造形形式2.1.3柱下條形基礎(chǔ)礎(chǔ)⑴適用：相鄰柱荷相差差較大、采用用擴(kuò)展基礎(chǔ)（（柱下鋼筋砼砼獨(dú)立基礎(chǔ)））可能產(chǎn)生基基礎(chǔ)重疊時(shí)可可采用。⑵形式：①聯(lián)合基礎(chǔ)，，即相鄰柱基相連；②條形基礎(chǔ)，，即同一排柱基相連；③交叉條形基基礎(chǔ)，即條形基礎(chǔ)相交交叉連接。⑶特點(diǎn)：因柱下條基為為集中荷載，，地基反力為為非線性分布布，需滿(mǎn)足一一定的構(gòu)造要要求；與擴(kuò)展展基礎(chǔ)相比，，具有結(jié)構(gòu)特特征優(yōu)良、承承載能力大等等特點(diǎn)。◆柱下條形基礎(chǔ)礎(chǔ)例圖◆十字交叉條形形基礎(chǔ)（交梁梁基礎(chǔ)）將條形基礎(chǔ)縱縱、橫兩個(gè)方方向聯(lián)合起來(lái)來(lái)，成為十字字交叉條形基基礎(chǔ)。⑴特點(diǎn)：具有有較大的空間間剛度和良好好的調(diào)整地基基不均勻沉降降的能力⑵適宜：柱網(wǎng)下的的地基軟弱，土的的壓縮性或柱荷載載的分布沿兩個(gè)方方向都很不均勻的的情況?！鰡蜗驐l形基礎(chǔ)的底底面積已能滿(mǎn)足地地基承載力的要求求，只需減少基礎(chǔ)礎(chǔ)之間的沉降差，，另一方向加設(shè)聯(lián)聯(lián)梁?！雎?lián)梁不著地，但需需要有一定的剛度度和強(qiáng)度?？砂磫螁蜗驐l形基礎(chǔ)的設(shè)設(shè)計(jì)，聯(lián)梁的配置置通常是帶經(jīng)驗(yàn)性性的。聯(lián)梁式交叉條形基基礎(chǔ)交叉基礎(chǔ)間加設(shè)聯(lián)聯(lián)梁組成的交梁基基礎(chǔ)2.1.4筏形基礎(chǔ)▲～是指柱下或墻下連連續(xù)的平板式基礎(chǔ)礎(chǔ)或梁板式鋼筋混混凝土基礎(chǔ)。（1）特點(diǎn)：①面積較大，具有有完整性和平面連連續(xù)性，因此易于于滿(mǎn)足軟弱地基承承載力的要求；②一般埋置深度較較大，在相同的上上部荷載作用下，，它的沉降量比其其它基礎(chǔ)形式的小??；③具有較大的整整體剛度，因此對(duì)對(duì)不均勻沉降有一一定的調(diào)節(jié)作用；；④能夠跨越地下下局部軟弱層，并并提供較大的地下下使用空間。⑵適用：當(dāng)上部結(jié)構(gòu)荷載過(guò)過(guò)大（常用于框架、框剪、剪力力墻結(jié)構(gòu)等高層建建筑），地基土抗剪強(qiáng)強(qiáng)度很低（如淤泥泥、軟粘土或塑性性區(qū)相對(duì)較大土層層）、基底間凈距距很小的情況。△亦稱(chēng)片筏基礎(chǔ)或或滿(mǎn)堂紅基礎(chǔ)?！部捎糜谄鲶w結(jié)結(jié)構(gòu)（我國(guó)某些南南方城市，直接建建在地表土層上））。筏形基基礎(chǔ)（3）構(gòu)造形式：按是是否設(shè)置肋梁又可可分為平板式和梁梁板式（下凹或上上凸）兩類(lèi)。◆箱形基礎(chǔ)：由頂、底板與內(nèi)、、外墻等組成、并并由鋼筋砼整澆而而成空間整體結(jié)構(gòu)構(gòu)。⑴適用：當(dāng)筏板基礎(chǔ)太厚時(shí)時(shí)，采用空心的空空間受力體系，即即箱形基礎(chǔ)，與實(shí)實(shí)體基礎(chǔ)相比，可可減少基底壓力，，增大了空間剛度度。多用于無(wú)水（或少水）時(shí)時(shí)的高層建筑（例北京等地）。。箱形基基礎(chǔ)⑵特點(diǎn)：具有很大的剛度和和整體性，能有效效地調(diào)整基礎(chǔ)的不不均勻沉降，防止止建筑物開(kāi)裂，且且埋深大，具有良良好的補(bǔ)償性和抗抗震性，空間部分分還可設(shè)計(jì)成地下下室、地下車(chē)庫(kù)或或地下設(shè)備層等⑶內(nèi)力計(jì)算：局部彎曲計(jì)算、、整體彎曲計(jì)算（（有時(shí)可簡(jiǎn)化為空空盒式梁計(jì)算），，具體計(jì)算方法見(jiàn)見(jiàn)后修課程《基礎(chǔ)工程㈡》或《基礎(chǔ)工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)》。殼體箱形基基礎(chǔ)2.1.5殼體基礎(chǔ)由正圓錐形及其組組合形式構(gòu)成的殼殼體基礎(chǔ)，可用于于一般工業(yè)與民用用建筑柱基礎(chǔ)和筒筒體的構(gòu)筑物（如如煙囪、水塔等））基礎(chǔ)。這種基礎(chǔ)使徑向內(nèi)內(nèi)力轉(zhuǎn)化為壓應(yīng)力力為主，據(jù)報(bào)道，，可比一般梁、板板式的鋼筋混凝土土基礎(chǔ)減少混凝土土用量50%左右，節(jié)約鋼筋30%以上。殼體基基礎(chǔ)2.1.6巖層錨桿基礎(chǔ)巖石錨桿基礎(chǔ)適用用于直接建在基巖巖上的柱基，以及及受拉或受水平力力較大的建筑、構(gòu)構(gòu)筑物基礎(chǔ)。巖石錨桿基礎(chǔ)通過(guò)過(guò)錨桿插入上部結(jié)結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)度、灌漿漿等，以確保錨桿桿基礎(chǔ)與巖石有效效地連成整體。柱下單獨(dú)基礎(chǔ)墻下單獨(dú)基礎(chǔ)十字交叉梁梁板式筏形基礎(chǔ)箱形基礎(chǔ)柱下條形基礎(chǔ)墻下條形基礎(chǔ)淺基礎(chǔ)型式式總結(jié)計(jì)算方法柱下條基計(jì)算靜力法、倒梁法、、鏈桿法、有限元元法等十字交叉梁按剛度分配，滿(mǎn)足足靜力和變形協(xié)調(diào)調(diào)條件。筏形基礎(chǔ)按條帶分配，再按按十字交叉梁計(jì)算算。箱形基礎(chǔ)基底壓力采用劃分分區(qū)格的簡(jiǎn)化方法法計(jì)算，地基承載載力驗(yàn)算按常規(guī)方方法計(jì)算。2.2基礎(chǔ)埋置深度的選選擇持力層——直接支撐基礎(chǔ)的土土層；下臥層——持力層以下的各土土層。選擇基礎(chǔ)埋置深度度，也就是選擇合合適的地基持力層層。與建筑物有關(guān)的條條件作用在地基上的荷荷載大小和性質(zhì)影響基礎(chǔ)埋深的因因素工程地質(zhì)條件和水水文地質(zhì)條件相鄰建筑物的基礎(chǔ)礎(chǔ)埋深地基土凍脹和融陷陷的影響基礎(chǔ)埋深應(yīng)考慮的的因素2.2.1建筑結(jié)構(gòu)條件與場(chǎng)場(chǎng)地環(huán)境條件結(jié)構(gòu)條件結(jié)構(gòu)物荷載的大小小結(jié)構(gòu)物荷載的性質(zhì)質(zhì)◆當(dāng)存在相鄰建筑物物時(shí)：新建筑物基礎(chǔ)埋深深不宜大于原有建建筑物基礎(chǔ)。當(dāng)埋深大于原有建建筑物基礎(chǔ)時(shí)，兩兩基礎(chǔ)間應(yīng)保持一一定凈距L。2.2.2工程地質(zhì)條件選擇持力層時(shí)：▲地基上好下軟，基基礎(chǔ)應(yīng)盡量淺埋；；▲地基上軟下好（（如圖），應(yīng)具體體分析。軟好h1h2◆墻基礎(chǔ)，若地基持持力層頂面傾斜，，可作成臺(tái)階形過(guò)過(guò)渡基礎(chǔ)。若滿(mǎn)足圖示要求，，且b≤3m，a≤2.5m，則要求埋深：：式中：χ為系數(shù)。▲不滿(mǎn)足上式時(shí)，，應(yīng)進(jìn)行穩(wěn)定性驗(yàn)驗(yàn)算?！粑挥谶吰律系慕ㄖ锫裆?.2.3水文地質(zhì)條件遇水時(shí)，基底應(yīng)盡盡量放在地下水位位以上；基底低于潛水面時(shí)時(shí)，要考慮基坑排排水、支護(hù)和地下水水質(zhì)問(wèn)題題；若遇承壓水時(shí)，應(yīng)應(yīng)驗(yàn)算基坑的穩(wěn)定定性，（見(jiàn)下圖）；橋墩基礎(chǔ)應(yīng)埋置在在最大沖刷線下一一定深度。2.3.4地基凍融條件高寒地區(qū)，存在凍脹現(xiàn)象?？紤]埋深的基本原原則：將基底置于于當(dāng)?shù)貥?biāo)準(zhǔn)凍深線以下。具體：先按規(guī)范進(jìn)進(jìn)行凍土的分類(lèi)（（五類(lèi)），然后再再進(jìn)行最小埋深dmin的計(jì)算。計(jì)算：——對(duì)于季節(jié)性?xún)鐾潦街小O(shè)計(jì)凍深；——標(biāo)準(zhǔn)凍深，查規(guī)范范圖；——土類(lèi)對(duì)凍深的影響響系數(shù)；——土的凍脹性對(duì)凍深深的影響系數(shù)；——環(huán)境對(duì)凍深的影響響系數(shù)?！?dāng)建筑基礎(chǔ)底面以以下允許有一定厚厚度的凍土層時(shí)，，用下式計(jì)算基礎(chǔ)礎(chǔ)的最小埋深：式中hmax——基底下允許殘留凍凍土層的最大厚度度，可查規(guī)范表或或按當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)確定定。凍融條件件2.5基礎(chǔ)底面尺寸的確確定兩部分內(nèi)容：計(jì)算基底尺寸A軟弱下臥層驗(yàn)算2.5.1求基底面積A思路：按地基持力層的承承載力來(lái)計(jì)算，分分為兩種情況：中心荷載作用下求求A偏心荷載作用下求求A中心荷載作用下要滿(mǎn)足：而所以①方形基礎(chǔ)②矩形基礎(chǔ)（需先選定b或l，一般取l/b＝1.0～2.0）③條形基礎(chǔ)沿長(zhǎng)度方向取lm計(jì)算，則：偏心荷載作用下：要求：設(shè)計(jì)中，對(duì)于偏心心荷載，一般先試試算，后驗(yàn)算?；蚧蚍Q(chēng)“逐次漸近試算法”。步驟：①先按式（7.19）求A中；②A偏=（1.1～1.4）A中；③驗(yàn)算；④調(diào)整?！纠?．4】柱截面300mm×400mm，作用在柱底的荷荷載標(biāo)準(zhǔn)值：中心心垂直荷載700kN，力矩80kN·m，水平荷載13kN。其他參數(shù)見(jiàn)圖7.20。試根據(jù)持力層地地基承載力確定基基礎(chǔ)底面尺寸?！窘狻?）求地基承載力特特征值根據(jù)粘性土e＝0.7，IL＝0.78,查表7.10得：ηb＝0.3，ηd＝1.6。持力層承載力特征征值fa(先不考慮對(duì)基礎(chǔ)寬寬度進(jìn)行修正)：2)初步選擇基底尺寸寸計(jì)算基礎(chǔ)和回填土土重Gk時(shí)的基礎(chǔ)埋深d=1/2(1.0+1.3)=1.15m由公式（7.19）：由于偏心不大，，基礎(chǔ)底面積按按20%增大，即初步選擇基底尺尺寸A=l×b=2.4××1.6=3.84m2(≈3.88m2)，且b=1.6m<3m，不需再對(duì)fa進(jìn)行修正。3）驗(yàn)算持力層層地基承載力基礎(chǔ)和回填土重重偏心距滿(mǎn)足?；鬃畲髩簯?yīng)力力：最后，確定該柱柱基礎(chǔ)底面長(zhǎng)l=2.4m，寬b=1.6m.。3．5．2軟弱下臥層的驗(yàn)驗(yàn)算思路：要求傳遞到軟軟弱下臥層頂面面處的附加應(yīng)力力與自重應(yīng)力之之和不超過(guò)軟弱弱下臥層的承載載力，即：式中：Pz——軟弱下臥層頂面處的附加應(yīng)力值值；pcz——軟弱下臥層頂面處土的自重應(yīng)力值值；fa——軟弱下臥層頂面面處經(jīng)深度修正后的地基承載力特特征值。附加應(yīng)力Pz的簡(jiǎn)化計(jì)算：——（壓力擴(kuò)散角法法）矩形基礎(chǔ)條形基礎(chǔ)式中θ——地基壓力擴(kuò)散角角，可按表7．14采用?！纠?.7】圖中柱基礎(chǔ)荷載載標(biāo)準(zhǔn)值，若基礎(chǔ)底面尺寸寸，。。試根據(jù)圖中資資料驗(yàn)算基礎(chǔ)底底面是否滿(mǎn)足地地基承載力要求求。【例3.6】某住宅承重墻厚厚240mm，地基土表層為為雜填土，重度度17.3kN/m3，其下為粉土層層，重度18.3kN/m3，承載力特征值值170kPa，孔隙比0.86，飽和度大于0.91，地下水位在地地面下