7基础工程.

2020/1/12山东科技大学王清标1第七章基础工程•学习指导：1.看看身边的建筑、桥梁等，思考其基础的形式；2.由课程中的不同基础类型，想像其在土中放置后的具体位置和作用；•本章重点：1.地基.基础的作用；2.刚性基础、柔性基础的区别；3.独立基础、条形基础、桩基础的形式。2020/1/12山东科技大学王清标27.1工程地质勘察•工程地质勘察的目的主要是查明工程地质条件，分析存在的地质问题，对建筑地区作出工程地质评价。•工程地质勘察的任务是按照不同勘察阶段的要求，正确反映场地的工程地质条件及岩土体性状的影响，并结合工程设计、施工条件，以及地基处理等工程的具体要求，进行技术论证和评价，提出岩土工程问题及解决问题的决策性具体建议，并提出基础、边坡等工程的设计准则和岩土工程施工的指导性意见，为设计、施工提供依据，服务于工程建设的全过程。•选址勘察、初步勘察、详细勘察2020/1/12山东科技大学王清标3•7.1.1工程地质测绘•工程地质测绘就是填绘工程地质图，根据野外调查综合研究勘察区的地质条件，填绘在适当比例尺地形图上加以综合反映。•工程地质测绘方法有实地测绘法和像片成图法。地形图测绘用经纬仪配合小平板仪施测水准测量用水准仪和水准标尺测定两点间的高差2020/1/12山东科技大学王清标4精密水准仪光学经纬仪2020/1/12山东科技大学王清标5•工程地质测绘方法有实地测绘法和像片成图法。•像片成图法是利用地面摄影或航空（卫星）拍摄的像，先在室内解释，并结合所掌握的区域地质资料，确定出地层岩性、地质构造、地貌、水系及不良地质现象等，描绘在单张像片上。然后在像片上选择需要调查的若干点和路线，据此去实地进行调查、校对修正，绘成底图。最后，将结果转绘成工程地质图。右图为航空摄影测量示意。2020/1/12山东科技大学王清标6•7.1.2工程地质勘探方法•在工程地质测绘的基础上，为了进一步查明地表以下的工程地质问题，取得深层地质资料而进行的。•勘探的方法：坑、槽探，钻探，地球物理勘探等。•7.1.3一般工业与民用建筑岩土工程勘察•7.1.4高层建筑岩土工程勘察•7.1.5公路工程地质勘察•7.1.6桥梁工程地质勘察•7.1.7隧道工程地质勘察2020/1/12山东科技大学王清标72020/1/12山东科技大学王清标87.2浅基础•基础多埋置于地面以下，但诸如码头桩基础、桥梁基础、半地下室箱形基础等均有一部分在地表之上。通常把位于天然地基上、埋置深度小于5m的一般基础（柱基或墙基）以及埋置深度虽超过5m，但小于基础宽度的大尺寸基础（如箱形基础），统称为天然地基上的浅基础。•在桥梁结构中，对于无冲刷河流，埋置深度是指河底或地面至基础底面的距离；有冲刷河流是指局部冲刷线至基础底面的距离。2020/1/12山东科技大学王清标9•如果地基属于软弱土层（通常指承载力低于100kPa的土层），或者上部有较厚的软弱土层，不适于做天然地基上的浅基础时，也可将浅基础做在人工地基上。•天然地基上的浅基础埋置深度较浅，用料较省，无需复杂的施工设备，在开挖基坑、必要时支护坑壁和排水疏干后对地基不加处理即可修建，工期短、造价低，因而设计时宜优先选用天然地基。当这类基础及上部结构难以适应较差的地基条件时才考虑采用大型或复杂的基础形式，如连续基础、桩基础或人工处理地基。2020/1/12山东科技大学王清标10•正是由于地基土质较差，基础埋置较浅，仅3.05米,在建到第三层时,基础发生不均匀沉降。塔顶中心点偏离中心线2.1米,现已偏离5.2米,终成斜塔。比萨斜塔2020/1/12山东科技大学王清标11•7.2.1浅基础的类型（按基础刚度的不同）•（1）刚性基础•由砖、石、素混凝土或灰土等材料做成的基础。2020/1/12山东科技大学王清标12•（2）扩展基础当刚性基础不能满足力学要求时，可以做成钢筋混凝土基础，称为扩展基础。•柱下扩展基础和墙下扩展基础一般做成锥形和台阶形。对于墙下扩展基础，当地基不均匀时，还要考虑墙体纵向弯曲的影响。这种情况下，为了增加基础的整体性和加强基础纵向抗弯能力，墙下扩展基础可采用有肋的基础形式。2020/1/12山东科技大学王清标132020/1/12山东科技大学王清标14•7.2.1浅基础的类型（按构造类型不同分）•（1）单独基础：在建筑中，柱的基础一般是单独基础•（2）条形基础：墙的基础通常连续设置成长条形，称为条形基础。2020/1/12山东科技大学王清标15•（3）筏板基础和箱形基础：当柱子或墙传来的荷载很大，地基土较软弱，用单独基础或条形基础都不能满足地基承载力要求时，往往需要把整个房屋底面（或地下室部分）做成一片连续的钢筋混凝土板，作为房屋的基础，称为筏板基础。为了增加基础板的刚度，以减小不均匀沉降，高层建筑往往把地下室的底板、顶板、侧墙及一定数量的内隔墙一起构成一个整体刚度很强的钢筋混凝土箱形结构，称为箱形基础。2020/1/12山东科技大学王清标16•（4）壳体基础：为改善基础的受力性能，基础的形式可不做成台阶状，而做成各种形式的壳体，称做壳体基础。正、倒锥组合壳基础2020/1/12山东科技大学王清标17•7.2.2减少不均匀沉降的措施•地基的不均匀沉降会造成建筑物的开裂，影响其使用功能的发挥，因此，设计中必须考虑如何防止或减轻不均匀沉降造成的危害。浅基础设计和计算应该兼顾地基和基础两方面进行，主要内容包括：1．天然地基设计：选择基础埋置深度；确定地基承载力；验算地基变形和地基稳定性。2．基础设计：选择基础类型和材料；计算基础内力；确定基础各部分尺寸、配筋和构造。•减少沉降的措施：建筑措施、结构措施、施工措施2020/1/12山东科技大学王清标18•（1）建筑措施①建筑物体型应力求简单•当地基软弱时，建筑物的紧接高差以不超过一层为宜2020/1/12山东科技大学王清标19•②控制建筑物的长高比二层以上的砌体承重房屋，当预估的最大沉降量超过120mm时，长高比不宜大于2.5。2020/1/12山东科技大学王清标20•③合理布置纵横墙外纵墙多次转折，内纵墙中断的建筑物地基不良时，应尽量使内、外纵墙都贯通2020/1/12山东科技大学王清标21•④设置沉降缝•(a)、(b)适用于砌体承重结构房屋；(c)适用于框架结构房屋2020/1/12山东科技大学王清标22•⑤合理安排建筑物间的距离•原有的一幢二层房屋，在新建五层大楼影响下开裂•⑥控制与调整建筑物的各部分标高2020/1/12山东科技大学王清标23•（2）结构措施•①减轻建筑物的自重•②在墙体内设置圈梁•③减小和调整基础底面附加应力•④采用非敏感结构基础尺寸不妥当引起的损坏圈梁中断时的处理2020/1/12山东科技大学王清标24•（3）施工措施①保持地基土的原状结构②选择合理的施工方法③合理安排施工顺序2020/1/12山东科技大学王清标257.3深基础•位于地基深处承载力较高的土层上，埋置深度大于5m或大于基础宽度的基础，称为深基础，如桩基、地下连续墙、墩基和沉井等。•深基础的两种类型——桩基础与墩基础•7.3.1桩基础（分类）桩可根据桩身材料、施工方法、成桩过程中挤土效应、承载性状及使用功能等进行分类。•①按桩身材料分类按桩身材料不同，可将桩划分为木桩、混凝土桩、钢筋混凝土桩、钢桩、其它组合材料桩。a.木桩b.预制混凝土桩c.预制混凝土管桩g.复合桩地面•②按施工方法分类按施工方法可分为预制桩、灌注桩两大类。•沉管灌注桩施工过程:就位——沉套管——开始灌注混凝土——下钢筋骨架——继续浇灌混凝土——拔管成型d.e.f.混凝土灌注桩•③按成桩过程中挤土效应分类随着桩的设置方法（打入或钻孔成桩等）的不同，桩周土所受的排挤作用也很不相同。挤土作用会引起桩周土天然结构、应力状态和性质的变化，从而影响土的性质和桩的承载力。对桩按设置效应分为三类：挤土桩、小量挤土桩和非挤土桩。•④按承载性状分类轴向荷载作用下的竖直桩，按达到承载力极限状态时的荷载传递主要方式，可分为(a)端承型桩和(b)摩擦型桩两大类，如下图所示。•7.3.2地下连续墙地下连续墙的优点是刚度大,既挡土又挡水,施工时无振动,噪音低,可用于任何土质。施工过程：利用专用的挖槽机械在泥浆护壁下开挖一定长度（一个单元槽段）——挖至设计深度并清除沉渣——插入接头管——吊入钢筋笼——导管浇注混凝土——待混凝土初凝后拔出接头管——逐段施工。•地下连续墙在成槽之前先要沿设计轴线施工导墙，导墙的作用是挖槽导向、防止槽段上口塌方、存蓄泥浆和作为测量的基准。•7.3.2地下连续墙地下连续墙的优点是刚度大,既挡土又挡水,施工时无振动,噪音低,可用于任何土质。施工过程：利用专用的挖槽机械在泥浆护壁下开挖一定长度（一个单元槽段）——挖至设计深度并清除沉渣——插入接头管——吊入钢筋笼——导管浇注混凝土——待混凝土初凝后拔出接头管——逐段施工。•地下连续墙在成槽之前先要沿设计轴线施工导墙，导墙的作用是挖槽导向、防止槽段上口塌方、存蓄泥浆和作为测量的基准。2020/1/12山东科技大学王清标31•7.3.3沉井基础为了满足结构物的要求，适应地基的特点，在土木工程结构的实践中形成了各种类型的深基础，其中沉井基础，尤其是重型沉井、深水浮运钢筋混凝土沉井和钢沉井，在国内外已有广泛的应用和发展，如我国的南京长江大桥。公路铁路两用双层钢架连续桥梁，跨度160米，铁路桥总长6,772米，1968年建成，该桥的建成是中国修建深水基础桥梁工程的一项重大突破。2020/1/12山东科技大学王清标322020/1/12山东科技大学王清标33沉井按下沉方式分类：（1）就地制造下沉的沉井这种沉井是在基础设计的位置上制造，然后挖土靠沉井自重下沉。如基础位置在水中，需先在水中筑岛，再在岛上筑井下沉。（2）浮运沉井在深水地区，筑岛有困难或不经济，或有碍通航，或河流流速大，可在岸边制筑沉井拖运到设计位置下沉，这类沉井叫浮运沉井。2020/1/12山东科技大学王清标34沉井按外观形状分类，在平面上可分为单孔或多孔的圆形、矩形、圆端沉井及网格形沉井。圆形沉井受力好，适用于河水主流方向易变的河流。矩形沉井制作方便，但四角处的土不易挖除，河流水流也不顺。圆端形沉井兼有两者的优点也在一定程度上兼有两者的缺点，是土木工程中常用的基础类型。2020/1/12山东科技大学王清标35沉井竖直剖面外形主要有竖直式、倾斜式及阶梯式等。采用哪种形式主要视沉井需要通过的土层性质和下沉深度而定。沉井施工过程:基坑开挖——铺砂垫层和承垫木——沉井制作——抽取承垫木——挖土下沉——封底回填——浇筑其它部分结构。7.4地基处理•地基处理的历史可追溯到古代，我国劳动人民在地基处理方面有着极其宝贵的丰富经验，许多现代的地基处理技术都可在古代找到它的雏型。•宝贵经验：•软土中夯入碎石等压密土层的夯实法；•灰土和三合土的垫层法；•分期填筑的方法。2020/1/12山东科技大学王清标37•7.4.1地基处理的对象与目的•（1）地基处理的对象地基处理的对象是软弱地基和特殊土地基。•我国的《建筑地基基础设计规范》（GBJ7－89）中明确规定：“软弱地基系指主要由淤泥、淤泥质土、冲填土、杂填土或其它高压缩性土层构成的地基”。•特殊土地基带有地区性的特点，它包括软土、湿陷性黄土、膨胀土、红粘土和冻土等地基。2020/1/12山东科技大学王清标38•（2）地基处理的目的•地基处理的目的是采用各种地基处理方法以改善地基条件，这些措施包括以下五个方面的内容。•1.改善剪切特性地基的剪切破坏表现在建筑物的地基承载力不够；使结构失稳或土方开挖时边坡失稳；使临近地基产生隆起或基坑开挖时坑底隆起。因此，为了防止剪切破坏，就需要采取增加地基土的抗剪强度的措施。•2.改善压缩特性地基的高压缩性表现在建筑物的沉降和差异沉降大，因此需要采取措施提高地基土的压缩模量。2020/1/12山东科技大学王清标39•3.改善透水特性地基的透水性表现在堤坝、房屋等基础产生的地基渗漏；基坑开挖过程中产生流沙和管涌。因此需要研究和采取使地基土变成不透水或减少其