基礎(chǔ)工程第二九

同濟大學(xué)地下建筑與工程系袁聚云基礎(chǔ)工程設(shè)計原理

2-1第二章（1）第一節(jié).概述第二節(jié)淺基礎(chǔ)的類型第三節(jié)基礎(chǔ)的埋置深度補充材料地基承載力(土質(zhì)學(xué)與土力學(xué)第九章)第四節(jié)地基承載力的確定及驗算第五節(jié)基礎(chǔ)底面尺寸的確定第六節(jié)地基的變形驗算第七節(jié)地基基礎(chǔ)的穩(wěn)定性驗算第八節(jié)減輕不均勻沉降危害的措施第二章淺基礎(chǔ)設(shè)計的基本原理

第一節(jié).概述第二章淺基礎(chǔ)設(shè)計的基本原理

1.淺基礎(chǔ)的定義通常將基礎(chǔ)的埋置深度小于基礎(chǔ)最小寬度，且只需經(jīng)過挖槽、排水等普通施工程序就可建造的基礎(chǔ)稱作淺基礎(chǔ)。

2.淺基礎(chǔ)的荷載傳遞

上部結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)應(yīng)力和變形地基荷載基底壓力3.地基基礎(chǔ)設(shè)計考慮的主要因素基礎(chǔ)設(shè)計時，除須保證基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)本身具有足夠的強度和剛度外，同時還須選擇合理的基礎(chǔ)尺寸和布置方案，使地基的反力和沉降在允許的范圍之內(nèi)。因此，基礎(chǔ)設(shè)計包括地基與基礎(chǔ)兩部分，又常稱為地基基礎(chǔ)設(shè)計。淺基礎(chǔ)設(shè)計時應(yīng)考慮的主要因素(1)建筑基礎(chǔ)所用的材料及基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)型式；(2)基礎(chǔ)的埋置深度；(3)地基土的承載力；(4)基礎(chǔ)的形狀和布置，以及與相鄰基礎(chǔ)、地下構(gòu)筑物和地下管道的關(guān)系；(5)上部結(jié)構(gòu)類型、使用要求及對不均勻沉降的敏感性；(6)施工期限、施工方法及所需的施工設(shè)備等。在進行地基基礎(chǔ)設(shè)計時，由于各種建筑物有不同的結(jié)構(gòu)類型和不同的使用要求，同時建筑物地基的土質(zhì)條件和建筑物對不均勻沉降的敏感性也不同，因此針對具體問題需要采取不同的解決方法。地基基礎(chǔ)設(shè)計是一項極其復(fù)雜且細致的工作，為了能找到最為合理和最為有利的設(shè)計方案，必須綜合考慮這些相互關(guān)聯(lián)的因素，才能做到精心設(shè)計。第二節(jié)淺基礎(chǔ)的類型獨立基礎(chǔ)條形基礎(chǔ)(十字交叉條形基礎(chǔ))按基礎(chǔ)形狀和大小分類筏板基礎(chǔ)箱形基礎(chǔ)殼體基礎(chǔ)無筋擴展基礎(chǔ)按基礎(chǔ)材料的性能分類鋼筋混凝土擴展基礎(chǔ)

一、無筋擴展基礎(chǔ)

定義：通常由磚、塊石、毛石、素混凝土、三合土和灰土等材料建造的基礎(chǔ)。特點：抗壓性能較好，但抗拉、抗剪強度不高。

設(shè)計要求：發(fā)生在基礎(chǔ)內(nèi)的拉應(yīng)力和剪應(yīng)力不超過其材料強度設(shè)計值?？赏ㄟ^限制基礎(chǔ)外伸寬度與基礎(chǔ)高度的比值來實現(xiàn)。設(shè)計要求：在寬高比的限制下，基礎(chǔ)相對高度一般較大，幾乎不會發(fā)生彎曲變形，此類基礎(chǔ)習(xí)慣上稱之為剛性基礎(chǔ)。應(yīng)用范圍：無筋擴展基礎(chǔ)可用于六層和六層以下（三合土基礎(chǔ)不宜超過四層）的民用建筑和砌體承重的廠房。無筋擴展基礎(chǔ)又可分為墻下條形基礎(chǔ)和柱下獨立基礎(chǔ)。（a）墻下條形基礎(chǔ)；（b）柱下獨立基礎(chǔ)圖2-1無筋擴展基礎(chǔ)分類（d為柱中縱向鋼筋直徑）在橋梁基礎(chǔ)中，通常采用如圖2-2所示的剛性擴大基礎(chǔ)。圖2-2橋梁工程中常用的剛性擴大基礎(chǔ)二、鋼筋混凝土擴展基礎(chǔ)）

當(dāng)剛性基礎(chǔ)的尺寸不能同時滿足地基承載力和基礎(chǔ)埋深的要求時，則需則需采用鋼筋混凝土擴展基礎(chǔ)。鋼筋混凝土擴展基礎(chǔ)具有較好的抗剪能力和抗彎能力，通常也稱之為柔性基礎(chǔ)或有限剛度基礎(chǔ)。特點：具有較好的抗剪能力和抗彎能力。設(shè)計要求：采用擴大基礎(chǔ)底面積的方法來滿足地基承載力的要求，但不必增加基礎(chǔ)的埋深；選擇合適的基礎(chǔ)材料、高度與配筋來滿足基礎(chǔ)抗剪和抗彎要求。鋼筋混凝土擴展基礎(chǔ)種類：獨立基礎(chǔ)、條形基礎(chǔ)、筏板基礎(chǔ)、箱形基礎(chǔ)和殼體基礎(chǔ)等?；A(chǔ)底面形狀：軸心受壓柱下一般為正方形，偏心受壓柱下一般為矩形。

1.柱下鋼筋混凝土獨立基礎(chǔ)鋼筋混凝土獨立基礎(chǔ)主要是指柱下單獨基礎(chǔ)。常見于橋梁工程、工業(yè)廠房等。截面形式：

現(xiàn)澆臺階形或錐形基礎(chǔ)和預(yù)制柱杯口形基礎(chǔ)。圖2-32.鋼筋混凝土條形基礎(chǔ)分為墻下條形基礎(chǔ)、柱下條形基礎(chǔ)和十字交叉條形基礎(chǔ)。

墻下條形基礎(chǔ)：橫截面積根據(jù)受力條件又可分為不帶肋和帶肋兩種。可看作是鋼筋混凝土獨立基礎(chǔ)的特例，其計算屬于平面應(yīng)變問題，只考慮在基礎(chǔ)橫向受力發(fā)生破壞。圖2-42.鋼筋混凝土條形基礎(chǔ)柱下條形基礎(chǔ)：當(dāng)?shù)鼗休d力較低且柱下鋼筋混凝土獨立基礎(chǔ)的底面積不能承受上部結(jié)構(gòu)荷載時，常把若干柱子的基礎(chǔ)連成一條，構(gòu)成柱下條形基礎(chǔ)。目的是將承受的集中荷載較均勻地分布到條形基礎(chǔ)底面積上，以減小地基反力，并通過形成的基礎(chǔ)整體剛度來調(diào)整可能產(chǎn)生的不均勻沉降。一個方向的單列柱基連在一起便成為單向條形基礎(chǔ)。圖2-52.鋼筋混凝土條形基礎(chǔ)十字交叉條形基礎(chǔ)：當(dāng)單向條形基礎(chǔ)的底面積仍不能承受上部結(jié)構(gòu)荷載時，可將縱橫柱基礎(chǔ)均連在一起，構(gòu)成十字交叉條形基礎(chǔ)。十字交叉條形基礎(chǔ)可承擔(dān)10層以下民用住宅。圖2-6圖2-73.筏板基礎(chǔ) 3.筏板基礎(chǔ) 當(dāng)?shù)鼗休d力低，而上部結(jié)構(gòu)的荷重又較大，以至于十字交叉條形基礎(chǔ)仍不能提供足夠的底面積來滿足地基承載力的要求時，或相鄰基槽間距很小時，可采用鋼筋混凝土滿堂基礎(chǔ)即筏板基礎(chǔ)。筏板基礎(chǔ)有更大的整體剛度，有利于調(diào)整地基的不均勻沉降，較能適應(yīng)上部結(jié)構(gòu)荷載分布的變化。特別對于有地下室的房屋或大型貯液結(jié)構(gòu)，如水池、油庫等，筏板基礎(chǔ)是一種比較理想的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。筏板基礎(chǔ)分為平板式和梁板式兩種類型。筏板基礎(chǔ)可在六層住宅中使用，也可在50層的高層建筑中使用，如美國休斯敦市的52層殼體廣場大樓就是采用天然地基上的筏板基礎(chǔ)，它的厚度為2.52m。平板式筏基是一塊等厚度（不得小于200mm）的鋼混平板；梁板式筏基是在筏板上沿柱軸縱橫向設(shè)置基礎(chǔ)梁而形成。圖2-8

4．箱形基礎(chǔ)箱形基礎(chǔ)是由鋼筋混凝土底板、頂板、側(cè)墻、內(nèi)隔墻組成，形成一個整體性好、空間剛度大的箱體。箱形基礎(chǔ)比筏板基礎(chǔ)具有更大的抗彎剛度，可視為絕對剛性基礎(chǔ)，產(chǎn)生的沉降通常較為均勻。適用于軟弱地基上的高層、重型或?qū)Σ痪鶆虺两涤袊?yán)格要求的建筑物。與筏板基礎(chǔ)比較，箱形基礎(chǔ)的地下室被分割，空間較小，而筏板基礎(chǔ)的地下室空間則較大。箱形基礎(chǔ)埋深較深，基礎(chǔ)空腹，卸除了基底處原有的地基自重壓力，因此大大地減小了作用于基礎(chǔ)底面的附加應(yīng)力，減少建筑物的沉降，這種基礎(chǔ)又稱之為補償基礎(chǔ)。箱形基礎(chǔ)的材料消耗量較大，施工技術(shù)要求高，且還會遇到深基坑開挖帶來的問題和困難，是否采用，應(yīng)與其他可能的地基基礎(chǔ)方案作技術(shù)經(jīng)濟比較后再確定。

4．箱形基礎(chǔ)常用于筒形構(gòu)筑物（如煙囪、水塔、糧倉、中小型高爐等）的基礎(chǔ)，主要有M型組合殼、正圓錐殼和內(nèi)球外錐組合殼三種形式。

5、殼體基礎(chǔ)殼體結(jié)構(gòu)的內(nèi)力主要是軸向壓力，這就充分利用了混凝土結(jié)構(gòu)受壓性能好的特點，因而具有材料省和造價低等優(yōu)點。根據(jù)工程實踐統(tǒng)計，中小型筒形構(gòu)筑物的殼體基礎(chǔ)，可比一般梁、板式的鋼筋混凝土基礎(chǔ)節(jié)約混凝土50%左右，節(jié)省鋼筋30%以上。此外，一般情況下在殼體基礎(chǔ)施工時不必支模，土方挖運量也較少。但是，施工技術(shù)則要求較高，目前主要用于筒形構(gòu)筑物的基礎(chǔ)。

除以上介紹的主要類型基礎(chǔ)外，還有不少其它類型的基礎(chǔ)，如不埋式薄板基礎(chǔ)、無筋倒圓臺基礎(chǔ)、折板基礎(chǔ)等。5、殼體基礎(chǔ)第三節(jié)基礎(chǔ)的埋置深度基礎(chǔ)埋置深度(簡稱埋深):基礎(chǔ)底面到天然地面的垂直距離。確定淺基礎(chǔ)埋深的原則：凡能淺埋的應(yīng)盡量淺埋；除巖石地基外(至少0.1m)，最小埋深不宜小于0.5m(主要是考慮到基礎(chǔ)的穩(wěn)定性、動植物的影響等因素)；為保護基礎(chǔ)，基礎(chǔ)頂面一般不露出地面，要求基礎(chǔ)頂面低于地面至少0.1m；水下基礎(chǔ)考慮到水流沖刷的影響(應(yīng)將基礎(chǔ)埋置在沖刷深度以下)；要求滿足地基穩(wěn)定性和變形條件。影響基礎(chǔ)埋深的因素很多，應(yīng)綜合考慮以下幾個方面：(1)建筑物的用途和荷載性質(zhì)基礎(chǔ)埋深的選擇取決于:建筑物的用途，有無地下室、設(shè)備基礎(chǔ)和地下設(shè)施，基礎(chǔ)的類型和構(gòu)造條件等。

對于認高層素建筑奴，為浸了滿暫足穩(wěn)優(yōu)定性室要求維，減癥少建進筑物膏整體淺傾斜慚，防奮止傾跳覆和釘滑移疲，在籠地震另區(qū)，終基礎(chǔ)榜埋深攤不宜卡小于墊建筑狡物高盞度1/祥15。對于屯受有閉上拔榮力的賤結(jié)構(gòu)申（如晶輸電匙塔）火基礎(chǔ)糧，也城要求池有較鉤大的宇埋深覆以滿飯足抗歡拔要隙求。當(dāng)管沈道與上基礎(chǔ)慶相交類時，所基礎(chǔ)微埋深著應(yīng)低薦于管砌道，計并在掉基礎(chǔ)屋上面剖預(yù)留悄足夠衣間隙聯(lián)的孔跌洞，音以防雙止基終礎(chǔ)沉緊降壓選壞管臭道。與基晶礎(chǔ)剛?cè)槎纫菜挠嘘P(guān)健，如舞用磚閘石等勒脆性青材料撇砌筑價的剛悠性基吩礎(chǔ)，扎為了弦防止撇基礎(chǔ)足本身介材料般的破綱壞，信基礎(chǔ)情的構(gòu)上造高召度往的往很傘大，怠因此販剛性贊基礎(chǔ)如埋深漏要大襖于鋼株筋混絡(luò)凝土按柔性持基礎(chǔ)辭。對于窄橋墩樓基礎(chǔ)脈，其側(cè)基礎(chǔ)懲頂面急應(yīng)位拘于河木流最料低水秘位以廊下，描其埋晃置深拔度還煉應(yīng)考該慮河哭床的毫沖刷墓深度遇。如果晴有地痛下室屯，則帝基礎(chǔ)簡埋置兔深度縮慧受地敬下室倘空間敏高度寄的控刻制，礦一般箏埋深溝較深訊；如河有地誓下設(shè)模施，嫩基礎(chǔ)理埋置稅深度上還決漫定于否設(shè)施駝的空獸間要往求。(2粒)蜘工程他地質(zhì)爐和水逮文地留質(zhì)條黨件我國差沿海姐軟土拳地區(qū)蓬多為稿沉積諷土，哥沉積尿土在尿沉積膀過程直中條初件變展化大雙，土弟層性彎質(zhì)變妄異很挎大。休軟土桶的特訪點是免：土爪層松唐軟、呈孔隙率比大腦、壓闖縮性碰高、吃強度腰低，融層厚欠大，聽屬于東不良罷地基衡。以浴下的燭軟土留地區(qū)恰應(yīng)特曬別注甜意：上海表、福棉建、迎寧波糾、天嚇津、懲連云可港、劈燕溫州慚等地緣瑞區(qū)。根據(jù)荒工程支地質(zhì)姑條件顫選擇場合適濤的土孟層作趨為基治礎(chǔ)的走持力掘?qū)邮瞧反_定延基礎(chǔ)撞埋深忙的重歪要因芒素。持力湖層：直接毛支撐引基礎(chǔ)膠的土礙層稱圣為持澤力層漫。下臥襖層：持力董層以蜜下的壘各土口層稱摔為下頌臥層航。軟弱悄下臥秤層：其承肌載力防明顯筋小于火持力沒層的肆下臥襖層。地基恭持力罪層應(yīng)漠盡可享能選張擇承況載力覺高而罰壓縮貢性小韻的土婦層，堡當(dāng)持戰(zhàn)力層判下存畫在軟肆弱下聾臥層透時，泄應(yīng)同躁時考止慮軟尖弱下層臥層燈的強縱度和鼓變形淋要求豪。通常欄在選搬擇基愁礎(chǔ)埋乏深時會大致耍會遇吳到以供下幾棋種情餡況：1）在粉整個問壓縮碼層范迎圍內(nèi)蛋均為咽承載告能力邪良好豈的低鏈壓縮但性土錫層，皮此時鈔基礎(chǔ)弱埋深稍可按目滿足伯建筑寫功能愁和結(jié)男構(gòu)構(gòu)挽造要輩求的碰最小損值選菠取。2）地漸基上谷部為傍軟弱滑土層畢而下格部為奪良好鍛土層寇情況悟，當(dāng)敏軟弱源土層它厚度礙較小(小于2m仍)時，肢宜選電取下擺部良鈴好土低層作先為地傳基持挑力層融；當(dāng)坐軟弱膚土層圣厚度裁較大戚時，耐應(yīng)從崖施工著技術(shù)蚊和工蜓程造慚價等跑方面贏綜合低分析調(diào)天然臨地基倉、人雹工地節(jié)基或友深基國礎(chǔ)形寧式的圓優(yōu)劣眼，從鏡中選誰出合召適的肉基礎(chǔ)除形式助和埋摧深。3）淺蕉層土辛為良波好的腿地基覆持力花層而北其下莫為軟銷弱下慎臥層(軟土作地區(qū)玻地表翁普遍次存在2~嫌3m的“硬殼彩層”)，此恥時基苦礎(chǔ)應(yīng)睜盡量夫淺埋乎，即辦采用當(dāng)所謂臨的“鉗寬基型淺埋遠”形攝式，伍軟弱末下臥榴層的搜強度奶及沉盼降控尸制要樂求對博基礎(chǔ)射埋深冬的確渡定影紅響很潤大。4）致在整燃個壓盲縮層憂范圍可內(nèi)均燈為高佩壓縮挖性的脖軟弱俯土層撲，此憤時不頸宜采樂用天冠然地爆基作牧為持耗力層別，可構(gòu)對天掩然地稠基進刃行地往基處團理后溪，再狡考慮華建筑賓功能蝴和結(jié)判構(gòu)構(gòu)芳造要陣求選柏定基炎礎(chǔ)埋圍深。5）甚如果叼在持虛力層甩下埋凝藏有寬承壓匆含水礦層時萄，選棄擇基運礎(chǔ)埋即深必日須考甩慮承獵壓水些的作似用，貿(mào)以免舞在開聞挖基雜坑時佳，坑惹底土設(shè)被承熔壓水蜜沖破央，從啦而引栽起突嬸涌或掌流砂沾現(xiàn)象仰。(3技)侍考慮隱相鄰餓建筑紙物基秘礎(chǔ)埋械深的反影響如果牲新建水的建疤筑物書與已算有的訴相鄰盾建筑漫物距哈離過今近，晚為保說證原暗有建謙筑物屆的安鑼全和歐正常卷使用蝴，新叔建建兄筑物貫的基鎖礎(chǔ)埋假深不葛宜深梅于相薄鄰原港有建吃筑物街的基扎礎(chǔ)埋陳置深芳度。如果附新建址的建牧筑物忘荷載待很大蠢，而尿基礎(chǔ)腐埋深姓又深勺于相來鄰原盡有建今筑物巡壽的基綿礎(chǔ)埋齒深，欣解決戚的辦走法是旺：設(shè)計種時考茂慮與請原有獸建筑管物之懼間保揀持一浴定的增距離呀，其誦數(shù)值局與荷酒載大蛾小及定土質(zhì)駱條件泳有關(guān)牧，一恭般取滋相鄰酸兩基拜礎(chǔ)底蒙面高酷差的燃1～取2倍蘇。如射不能殿滿足漿上述裝要求域，則謹必須腫采取絞其它掩可靠椅的加四固和滿支護籠措施烏。(4什)拌考慮局地基導(dǎo)土凍暢脹和政融陷慮的影攝響在寒開冷地鮮區(qū)，為地面終下一罪定深掙度范護圍內(nèi)屠的土音會產(chǎn)商生凍籍結(jié)，殺形成課凍土組。由宏于土辨在凍商結(jié)時勢體積饒膨脹緞，產(chǎn)港生凍欄脹現(xiàn)律象。細粒絕土層姓（粘窗土、奧粉土領(lǐng)、粉請砂）棕有凍般脹的池特點密。如基盡礎(chǔ)埋嗚置在定凍結(jié)樓深度館范圍援內(nèi)，田則在雪冬天鴨因凍彈脹而姓上抬鳥，造休成門膽窗不街能開被啟，桶嚴(yán)重竊的甚競至引濃起墻及體開番裂。廉到了欺春夏裝季節(jié)佛，凍晶土溶儉化以推后強定度降竟低，倦產(chǎn)生諒融陷演現(xiàn)象鞭，基很礎(chǔ)下潛陷。閱為了像防止拘產(chǎn)生聾上述康不利符的影叮響，攀必須感將基解礎(chǔ)埋何置在訊凍結(jié)適深度啄以下挖。季節(jié)北性凍處土層掛厚度設(shè)一般腔在5貴0c猜m以格上，畫最厚蕉達3新m。凍脹昆影響鈴因素顯：土濁粒徑勢大小縫、土蜘中含腿水量戶以及蘋地下恩水補處給的領(lǐng)可能粥性等般。對于打結(jié)合最水含讀量極瘡少的承粗顆鞭粒土妹，因熟不發(fā)增生水融分遷嘴移，遍故不演存在水凍脹拌問題太。在相項同條菌件下倍，粘蕩性土荷的凍宋脹性泊比粉被砂嚴(yán)心重得跳多。細粒編土的牲凍脹欄與含漫水量鼓有關(guān)品，如熱果凍累脹前義，土六處于短含水慣量很項少的索堅硬線狀態(tài)蘋，凍褲脹就釣很微燙弱。呀凍脹績程度籃還與泛地下長水位垮高低賠有關(guān)矛，若勿地下移水位千高或貝通過霸毛細性水能栽使水巡壽分向腫凍結(jié)床區(qū)補漁充，帥則凍狠脹較墳嚴(yán)重禍。根據(jù)太野外吸凍脹菌觀測緒和建次筑物箏的調(diào)睜查，蓋可將么季節(jié)旺性凍創(chuàng)土按閥土的盾類別遙、凍鑰前天船然含莖水量史、凍惕結(jié)期新間地貞下水機位距壁凍結(jié)萄面的塌最小曉距離華、平挑均凍能脹率離等將烏地基蒸土的導(dǎo)凍脹魂性分住為不籍凍脹枝、弱園凍脹積、凍席脹、奧強凍俱脹和靜特強區(qū)凍脹扇五類借，見濱表2德-2遣。季節(jié)規(guī)性凍鼠土地株基的堵設(shè)計運深度zd可按杜下式諒計算：式中麻：zd──桌設(shè)計瘋凍深至；z0──域標(biāo)準(zhǔn)膏凍深薪。系襖采用掩在地益表平允坦、播裸露崇、城舞市之外的廁空曠賭場地占中不挖少于傲10暑年實裝測最蔥大凍異深的溜平均貪值；狼ψ列zs損──授土的妨類別煙對凍綁深的體影響省系數(shù)表，按鉤表2雞-3率(a騰)；福ψ艙zw幟──吧土的讀凍脹故性對娛凍深趟的影避響系和數(shù)，執(zhí)按表肝2-站3(底b)飄；腥ψz家e─性─環(huán)桂境對拖凍深爺?shù)挠盀稠懴狄?shù)，簡按表定2-杠3(談c)甜。對于歷不凍辮脹地梢基，樂基礎(chǔ)扇的埋深深可命不考堡慮凍黃脹深熔度的漢影響釀。對于旁弱凍窯脹、封凍脹春、強惑凍脹點和特槐強凍匯脹的概基礎(chǔ)哥最小肢埋深言，可際按下闊式計簽算：式中dmi撥n輸──吃基礎(chǔ)談最小塞埋深襪；hma柄x─膏─基舅礎(chǔ)底本面下書允許顛殘留譜凍土剃層的策最大賄厚度短，按宜表2米-3耀(d謙)查交取。加當(dāng)有新充分鬼依據(jù)爪時，凍基底色下允頁許殘羞留凍背土層蹦厚度龜也可濤根據(jù)墾當(dāng)?shù)剡^經(jīng)驗牲確定艘。滿足載基礎(chǔ)嫌最小邪埋深歷是防賢止凍釋害