單元四淺基礎(chǔ)設(shè)計(jì)與施工任務(wù)1天然地基上的淺基礎(chǔ)設(shè)計(jì)25課件講解

單元四淺基礎(chǔ)設(shè)計(jì)與施工

任務(wù)1天然地基上的淺基礎(chǔ)設(shè)計(jì)淺基礎(chǔ)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)內(nèi)容包括：地基（設(shè)計(jì)）計(jì)算和基礎(chǔ)設(shè)計(jì)地基計(jì)算：基礎(chǔ)埋深、地基承載力校核、變形計(jì)算及穩(wěn)定分析基礎(chǔ)設(shè)計(jì)：基礎(chǔ)選型、截面尺寸選擇、受力分析和計(jì)算、繪圖天然地基：沒有經(jīng)過(guò)人為加固處理的地基人工地基：需人工加固的軟弱地基淺基礎(chǔ)：≤5m，用一般方法、工藝施工深基礎(chǔ)：(樁基、沉井)，特殊工藝施工天然地基人工地基深基礎(chǔ)淺基礎(chǔ)方案組合造價(jià)低易施工安全合理技術(shù)先進(jìn)方案選擇概述條形基礎(chǔ)一、淺基礎(chǔ)分類

(按受力性能)剛性(無(wú)筋擴(kuò)展)基礎(chǔ)柔性(擴(kuò)展)基礎(chǔ)十字交叉筏

形箱

形（一）無(wú)筋擴(kuò)展基礎(chǔ)磚基礎(chǔ)：低層建筑墻下基礎(chǔ)。砌筑方便，強(qiáng)度低抗凍性差。砌法：二一間隔收（1/4磚）?！軲U10磚

M5砂漿大放腳毛石基礎(chǔ)：砌筑較方便，抗凍性好，適于6層及以下墻承重結(jié)構(gòu)。砌法：錯(cuò)縫搭接?！軲U20毛石

M5砂漿每階≥兩皮≤200≥400砼與毛石砼基礎(chǔ)：強(qiáng)度、耐久性和抗凍性均較好，適于荷載大及地下水位以下結(jié)構(gòu)。摻入毛石要求：占體積20~30%，尺寸≤300

。摻入毛石節(jié)約水泥柱下砼基礎(chǔ)墻下砼基礎(chǔ)（二）擴(kuò)展基礎(chǔ)（鋼筋砼基礎(chǔ)）

適用條件：良好的抗彎和抗剪性能。相同條件下基礎(chǔ)高度小，適于荷載大或土質(zhì)軟的情況下采用。

壓力擴(kuò)散基礎(chǔ)

F=100kn/m

37墻

p=100/0.37=270kpa

p=100/1.20=83kpa

基礎(chǔ)寬1.2m鋼筋砼條形基礎(chǔ)：1.墻下條形基礎(chǔ)：不帶肋與帶肋墻翼板墻肋梁砼墊層結(jié)構(gòu)柱基礎(chǔ)底板配筋結(jié)構(gòu)柱配筋2.柱下鋼筋砼單獨(dú)基礎(chǔ)：臺(tái)階形:

施工支模、澆筑簡(jiǎn)單，用材相對(duì)多。基礎(chǔ)底板配筋結(jié)構(gòu)柱配筋現(xiàn)澆柱下鋼筋砼單獨(dú)基礎(chǔ)：錐形：受力與用材合理，施工澆注成型較難。預(yù)制柱下鋼筋混凝土單獨(dú)杯口基礎(chǔ)：分為單支與雙支（視柱情況）；低杯口與高杯口。（三）柱下鋼筋混凝土條形基礎(chǔ)：柱肋梁砼墊層（四）柱下十字交叉基礎(chǔ)柱基礎(chǔ)底板梁（五）筏形基礎(chǔ)（板式與梁板式）梁柱底板（六）箱形基礎(chǔ)柱頂板底板梁隔板箱形基礎(chǔ)基礎(chǔ)方案的比較與選擇

基礎(chǔ)設(shè)計(jì)計(jì)算首先是進(jìn)行方案比較，選擇最適合工程實(shí)際的基礎(chǔ)類型，一般從以下三方面考慮：

滿足地基承載力要求：——第一功能要求，合理選擇持力層、基礎(chǔ)埋深，確定基礎(chǔ)形式；滿足建筑物變形要求：——從建筑物、基礎(chǔ)、地基的整體性與共同工作角度出發(fā)，根據(jù)荷載、地基情況，確定基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)與構(gòu)造形式；滿足建筑物使用要求：——從建筑物使用功能要求及建筑對(duì)地基變形要求考慮，如有地下室時(shí)，采用箱形與筏形基礎(chǔ)較為合理。二、基礎(chǔ)設(shè)計(jì)分級(jí)地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)分級(jí)：《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50007-2002）規(guī)定：（考慮地基復(fù)雜程度、建筑物規(guī)模與功能特征）甲級(jí)：重要的、30層以上高層、體型復(fù)雜、

高低層差超10層、對(duì)沉降有特殊要求、

場(chǎng)地與地質(zhì)條件復(fù)雜等。乙級(jí)：甲、丙以外的工業(yè)與民用建筑。丙級(jí)：場(chǎng)地與地基條件簡(jiǎn)單7層及以下建筑、

次要輕型建筑。三、基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)定所有建筑地基均應(yīng)滿足承載力計(jì)算要求；設(shè)計(jì)為甲、乙級(jí)的建筑均按地基變形設(shè)計(jì)；基礎(chǔ)本身強(qiáng)度、剛度和耐久性問(wèn)題。

四、地基承載力特征值的確定

地基承載力特征值：由載荷試驗(yàn)測(cè)定的地基土壓力變形曲線線性變形段內(nèi)規(guī)定的變形所對(duì)應(yīng)的壓力值，最大為比例界限值。是指在保證地基穩(wěn)定條件下，地基單位面積上所能承受的最大應(yīng)力。原位荷載試驗(yàn)裝置荷載試坑支墩次梁主梁承壓板千斤頂百分表基準(zhǔn)梁平板載荷試驗(yàn)由試驗(yàn)結(jié)果可繪制p～s關(guān)系曲線，并推斷出地基的極限荷載與臨塑壓力。

荷載試驗(yàn)p～s曲線

0spcrpuabcs1p1．直線變形階段（壓密階段）：p≤pcr

土中即將出現(xiàn)剪切破壞（塑性變形）點(diǎn)時(shí)的基底壓力稱為臨塑壓力（或比例極限）。pcr

土的變形主要是由土的壓實(shí)，孔隙體積減小引起的，土體處于彈性平衡狀態(tài)。2．剪切階段（彈塑性變形階段）：

pcr＜p＜pupcz地基中的變形不再是線形變化，壓力和變形之間成曲線關(guān)系；隨著壓力的增加，地基除進(jìn)一步壓密外，在局部（一般從基礎(chǔ)邊緣開始）出現(xiàn)了剪切破壞區(qū)（也稱為塑性區(qū)）。此段范圍內(nèi)的基底壓力稱為塑性荷載

pcz3.破壞階段：p≥pu

極限荷載pu：地基剛出現(xiàn)整體滑裂破壞面時(shí)的基底壓力。壓力增加，地基變形將急劇增大，塑性區(qū)擴(kuò)大，形成連續(xù)的滑動(dòng)面，土從荷載板下擠出，在地面隆起，這時(shí)地基已完全喪失穩(wěn)定性。pu連續(xù)滑動(dòng)面由試驗(yàn)結(jié)果可繪制p～s關(guān)系曲線，并推斷出地基的極限荷載與承載力特征值。

承載力特征值由載荷試驗(yàn)p～s關(guān)系曲線確定：荷載試驗(yàn)p～s曲線

0spcrpuabcs1p平板載荷試驗(yàn)由試驗(yàn)結(jié)果可繪制p～s關(guān)系曲線，并推斷出地基的極限荷載與臨塑壓力。

荷載試驗(yàn)p～s曲線

0spcrpuabcs1p1.當(dāng)p～s曲線上有比例界限時(shí)，取該比例界限所對(duì)應(yīng)的荷載值；2.當(dāng)極限荷載小于對(duì)應(yīng)比例界限的荷載值的2倍時(shí)，取極限荷載值的一半；3.當(dāng)不能按上述要求確定時(shí)，當(dāng)壓板面積為0.25～0.50m2，可取s/b=0.01～0.015所對(duì)應(yīng)的荷載，但其值不應(yīng)大于最大加載量的一半。4．同一土層實(shí)驗(yàn)不應(yīng)少于三點(diǎn)，當(dāng)試驗(yàn)實(shí)測(cè)值的極差不超過(guò)其平均值的30%時(shí)，取此平均值作為該土層的地基承載力特征值fak。地基承載力特征值的修正

當(dāng)基礎(chǔ)寬度大于3m或埋置深度大于0.5m時(shí)，從載荷試驗(yàn)或其它原位測(cè)試、經(jīng)驗(yàn)值等方法確定的地基承載力特征值，尚應(yīng)按下式修正：

式中fa—修正后的地基承載力特征值（kPa）；

fak—地基承載力特征值（kPa）；

γ—基礎(chǔ)底面以下土的重度，地下水位以下取有效重度（kN／m3）；

fa—修正后的地基承載力特征值（kPa）；

fak—地基承載力特征值（kPa）；γ—基礎(chǔ)底面以下土的重度，地下水位以下取有效重度（kN／m3）；γm—基底以上土的加權(quán)平均重度，地下水位以下取有效重度（kN／m3）；

b—基底寬度(m)，小于3m時(shí)按3m取值，大于6m

按6m取值；

ηb、ηd—基礎(chǔ)寬度和埋深的地基承載力修正系數(shù)，按基底下土的類別取值（表4-2）；

d—基礎(chǔ)埋置深度（m）,一般自室外地面標(biāo)高算起。地基承載力特征值應(yīng)按下列規(guī)定綜合考慮：

1.甲、乙級(jí)的建筑物采用載荷試驗(yàn)、理論公式計(jì)算及其他原位試驗(yàn)等方法綜合確定；

2.丙級(jí)的建筑物可按土的物理力學(xué)指標(biāo)、標(biāo)準(zhǔn)貫入、輕便觸探等方法確定。

3.次要建筑物可根據(jù)鄰近建筑物的經(jīng)驗(yàn)確定。地基計(jì)算（一）確定基礎(chǔ)埋深地基計(jì)算：基礎(chǔ)埋深、地基承載力校核、變形計(jì)算及穩(wěn)定分析基礎(chǔ)埋置深度：指設(shè)計(jì)室外地坪至基礎(chǔ)底面的距離。影響：建筑物的安全和正常使用；基礎(chǔ)施工技術(shù)措施；施工工期；工程造價(jià)。安全方面：對(duì)高層穩(wěn)定、滑移的影響；地基強(qiáng)度、變形的影響；基礎(chǔ)由于凍脹或水影響下的耐久性?！?.00－0.45埋深d≥0.5m≥0.1m1、與建筑物有關(guān)的條件建筑物用途，有無(wú)地下室、設(shè)施及設(shè)備基礎(chǔ)，基礎(chǔ)的形式和構(gòu)造影響因素：抗震設(shè)計(jì)：箱基筏基1/152、作用在地基上的荷載大小與性質(zhì)荷載大小選高承載力的作持力層荷載性質(zhì)大小承載力合適，宜淺埋相對(duì)比較水平荷載、上拔力作用震動(dòng)荷載避開細(xì)粉砂土層深埋1/153、工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件好軟(A)(B)A:考慮荷載情況，按最小埋深要求確定；B:考慮人工地基，按最小埋深要求確定；(C)C:地基土分為兩層，上硬下軟:好軟(D)(E)好軟D:地基土分為兩層，上軟下硬:E:地基土由若干軟硬交替土層組成地下水水位地下水水質(zhì)宜在地下水水位以上防侵蝕性破壞地下水流動(dòng)基坑排水防產(chǎn)生流砂與管涌水文地質(zhì)條件4、相鄰建筑物的基礎(chǔ)埋深L≥(1~2)ΔHΔH原基礎(chǔ)新基礎(chǔ)埋深≤相鄰的否則：L≥(1~2)ΔH否則：分段施工；設(shè)臨時(shí)加固支撐，打板樁，地下連續(xù)墻等施工措施，或加固原有建筑物的地基。新基礎(chǔ)5、地基凍融條件dminzdhmax凍脹性土防凍措施1.地下水位以上基礎(chǔ)側(cè)面用非凍脹性土回填；2.以下用樁基礎(chǔ)或自錨式基礎(chǔ)；3.選地勢(shì)高、地下水位低、排水好的建筑場(chǎng)地；4.防止地表水侵入地基，設(shè)地上地下排水設(shè)施；5.基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)圈梁，控制建筑長(zhǎng)高比，增強(qiáng)整體剛度；6.基礎(chǔ)梁下留有土層凍脹的空隙；7.室外設(shè)施、結(jié)構(gòu)與主體結(jié)構(gòu)斷開；8.跨年度施工的建筑及設(shè)計(jì)采暖的建筑，入冬前采取

防護(hù)措施。

總之，在保證建筑物安全、穩(wěn)定、耐久使用的前提下，應(yīng)盡量淺埋，以便節(jié)省投資，方便施工。除基巖外，一般不宜小于0.5m。另外，基礎(chǔ)頂面應(yīng)底于設(shè)計(jì)外地面0.1m以上，以避免基礎(chǔ)外露。（二）地基承載力計(jì)算1、地基承載力確定：

fa—修正后的地基承載力特征值（kPa）；

fak—地基承載力特征值（kPa）；γ—基礎(chǔ)底面以下土的重度，地下水位以下取有效重度（kN／m3）；γm—基底以上土的加權(quán)平均重度，地下水位以下取有效重度（kN／m3）

b—基底寬度(m)，小于3m時(shí)按3m取值，大于6m按6m取值；

ηb、ηd—基礎(chǔ)寬度和埋深的地基承載力修正系數(shù)，按基底下土的類別取值（表4-2）；

d—基礎(chǔ)埋置深度（m）,一般自室外地面標(biāo)高算起。2、基礎(chǔ)底面尺寸的確定（中心荷載作用）pkpk≤faFklGkb基礎(chǔ)底面dd要求基底面積pkmax≤1.2fapk≤fa2、基礎(chǔ)底面尺寸確定（偏心荷載）設(shè)計(jì)上一般pmin＞0pkmaxpkminddFkGkMkVklbe要求條形基礎(chǔ)：取

l=1m或一個(gè)開間為計(jì)算單元矩形基礎(chǔ)：取l/b=nl=n·b方形基礎(chǔ)：

l=b

fa—修正后的地基承載力特征值（kPa）；

fak—地基承載力特征值（kPa）；γ—基礎(chǔ)底面以下土的重度，地下水位以下取有效重度（kN／m3）；γm—基底以上土的加權(quán)平均重度，地下水位以下取有效重度（kN／m3）

b—基底寬度(m)，小于3m時(shí)按3m取值，大于6m按6m取值；

ηb、ηd—基礎(chǔ)寬度和埋深的地基承載力修正系數(shù)，按基底下土的類別取值（表4-2）；

d—基礎(chǔ)埋置深度（m）,一般自室外地面標(biāo)高算起。3、變形計(jì)算：設(shè)計(jì)為甲、乙級(jí)的建筑均按地基變形設(shè)計(jì)；丙級(jí)有些可以不計(jì)算變形地下室：補(bǔ)償基礎(chǔ)

建筑物的沉降觀測(cè)

與地基允許變形值

（1）建筑物的沉降觀測(cè)目的：預(yù)估最終沉降量，判斷不均勻沉降的發(fā)展趨勢(shì)，以便控制施工速度或采取相應(yīng)的加固處理措施。沉降觀測(cè)點(diǎn)的布置設(shè)置好水準(zhǔn)基點(diǎn)。宜靠近觀測(cè)對(duì)象，但必須在壓力影響范圍以外，水準(zhǔn)基點(diǎn)不應(yīng)少于三個(gè)。設(shè)置好觀測(cè)點(diǎn)。一般設(shè)置在建筑物四周的角點(diǎn)、轉(zhuǎn)角處、縱橫墻的中點(diǎn)、沉降縫和新老建筑物連接處的兩側(cè)，或地質(zhì)條件有明顯變化的地方，數(shù)量不宜少于6點(diǎn)。觀測(cè)點(diǎn)的間距一般為8～12m。沉降觀測(cè)的技術(shù)要求采用精密水準(zhǔn)儀測(cè)量，觀測(cè)的精度為0.01mm。從澆搗基礎(chǔ)后立即開始，施工期間的觀測(cè)不應(yīng)少于4次。竣工后觀測(cè)時(shí)間間隔，第一年不少于3～5次，第二年不少于2次，以后每年1次，直到下沉穩(wěn)定為止。穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)為半年的沉降量不超過(guò)2㎜。如沉降速率減少到0.05mm/d以下時(shí)，可認(rèn)為沉降趨向穩(wěn)定，這種沉降稱為減速沉降。如出現(xiàn)等速沉降，就有導(dǎo)致地基喪失穩(wěn)定的危險(xiǎn)。當(dāng)出現(xiàn)加速沉降時(shí)，表示地基已喪失穩(wěn)定，應(yīng)及時(shí)采取措施，防止發(fā)生工程事故。（2）地基變形分類不同建筑物采用不同的地基變形特征來(lái)進(jìn)行比較與控制?！督ㄖ鼗A(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50007—2002）將地基變形依其特征分為以下四種：l）沉降量：指單獨(dú)基礎(chǔ)中心的沉降值（圖3—8）；2）沉降差：指兩相鄰單獨(dú)基礎(chǔ)沉降量之差（圖3—9）；3）傾斜：指單獨(dú)基礎(chǔ)在傾斜方向上兩端點(diǎn)的沉降差與其距離之比（圖3—10）；4）局部?jī)A斜：指砌體承重結(jié)構(gòu)沿縱墻6～10m內(nèi)基礎(chǔ)兩點(diǎn)的沉降差與其距離之比（圖3—11）。圖3—8基礎(chǔ)沉降量圖3—9基礎(chǔ)沉降差圖3—11墻身局部?jī)A斜圖3—10基礎(chǔ)傾斜Δs傾斜=lΔs局部?jī)A斜=l=6～10m（3）地基變形允許值

一般建筑物的地基允許變形值：多層或高層建筑整體傾斜：0.0025（60-100m高）平均沉降量200mm相鄰柱基沉降差：0.002L(框架柱間距)

（4）地基沉降與時(shí)間的關(guān)系一般建筑物在施工期間完成的沉降量：砂土可認(rèn)為其最終沉降量已完成80％以上；低壓縮性粘性土已完成最終沉降量的50％～80％；中壓縮性土可以認(rèn)為已完成20％～50％；高壓縮性土可以認(rèn)為已完成5％～20％。工程實(shí)踐中：計(jì)算地基最終沉降量；根據(jù)沉降與時(shí)間的關(guān)系（主要考慮粘性土），以便預(yù)留建筑物有關(guān)部分之間的凈空，合理選擇連接方法和施工順序。4、穩(wěn)定計(jì)算：高層、軟土、坡地建筑基礎(chǔ)構(gòu)造一、無(wú)筋擴(kuò)展基礎(chǔ)允許寬高比：[b2/H0]=tanα基礎(chǔ)設(shè)計(jì)高度：其值與基底壓力、

材料質(zhì)量有關(guān)見（P129頁(yè)表格）αb0bb1h1H0b2磚基礎(chǔ)俗稱大放腳，其各部分的尺寸應(yīng)符合磚的模數(shù)。砌筑方式有兩皮一收和二一間隔收（又稱兩皮一收與一皮一收相間）兩種（圖2-23）。兩皮一收是每砌兩皮磚，即120mm，收進(jìn)1/4磚長(zhǎng)，即60mm；二一間隔收是從底層開始，先砌兩皮磚，收進(jìn)1/4磚長(zhǎng)，再砌一皮磚，收進(jìn)1/4磚長(zhǎng)，如此反復(fù)。

二、擴(kuò)展基礎(chǔ)抗彎和抗剪性能好2001005050100現(xiàn)澆柱錐形基礎(chǔ)200階梯形基礎(chǔ)階梯形基礎(chǔ)構(gòu)造尺寸：

每階高度：300~500邊緣不小于200厚基礎(chǔ)墊層：厚度≥70；

砼強(qiáng)度等級(jí)≥C10砼強(qiáng)度等級(jí)≥C20受力鋼筋

直徑：≥φ10

間距：@100~200鋼筋保護(hù)層厚度

有墊層：≥40；無(wú)墊層：≥70分布鋼筋

直徑：≥φ6

間距：不大于300，受力筋1/10底板受力鋼筋長(zhǎng)度取相應(yīng)邊長(zhǎng)的0.9倍，并交錯(cuò)布置。柱下鋼筋混凝土獨(dú)立基礎(chǔ)當(dāng)邊長(zhǎng)≥2.5m時(shí)：墻下鋼筋砼條形基礎(chǔ)50605050b≥200H≥b/8100120受力筋構(gòu)造筋構(gòu)造尺寸與形式基礎(chǔ)高度＞250時(shí)采用錐形；基礎(chǔ)高度≤250時(shí)采用平板式。橫向受力鋼筋

直徑：φ8~16

間距：@100~300縱向分布鋼筋

φ6~8，

@100~300保護(hù)層

有墊層≥40

無(wú)墊層≥70當(dāng)基礎(chǔ)寬度大于或等于2.5m時(shí)，底板受力鋼筋的長(zhǎng)度可取基礎(chǔ)寬度的0.9倍，并交錯(cuò)布置。T形及十字形交接處，底板橫向受力鋼筋僅沿一個(gè)主要受力方向通長(zhǎng)布置，另一方向的橫向受力鋼筋可布置到主要受力方向底板寬度1/4處。在拐角處底板橫向受力鋼筋應(yīng)沿兩個(gè)方向布置墻肋梁砼墊層當(dāng)?shù)鼗浫鯐r(shí)，為了減少不均