基础工程课程总结

7浅基础7.1地基基础设计原则①对防止地基土体剪切破坏和丧失稳定性方面，应具有足够的安全度。②应控制地基变形量，使之不超过建筑物的地墓变形允许值，以免引起基础不利截面和上部结构的损坏，或影响建筑物的使用功能和外观。③基础的型式、构造和尺寸，除应能适应上部结构、符合使用需要，满足地基承载力(稳定性)和变形要求外，还应满足对基础结构的强度，刚度和耐久性的要求。7.2浅基础的类型：据基础刚度分：刚性基础和柔性基础；据形状和大小可分：独立基础、条形基础、十字交叉条形基础、筏形基础、箱形基础及壳体基础；根据基础所用材料的性能可分：砖砌体、石材及石材砌体、混凝土和毛石混凝土、灰土和三合土和钢筋混凝土。7.3基础埋置深度的确定7.3.1度一般是指基础底面到室外设计地面的距离，简称基础埋深。7.3.2深度，应按下列条件确定:（1）筑物的用途，有无地下设施，基础和形式和构造；（2）作用在地基上的荷载大小和性质；（3）工程地质和水文地质条件；（4）相邻建筑物的基础埋深；（5）地基土冻胀和融陷的影响。7.3.3稳定和变形要求的前提下，基础宜浅埋，当上层地基的承载力大于下层土时，宜利用上层土作持力层。除岩石地基外，基础埋深不宜小于0.5m。高层建筑筏形和箱形基础的埋置深度应满足地基承载力，变形和稳定性要求。在抗震设防区，除岩石地基外，天然地基上的箱形和筏形基础其埋置深度不宜小于建筑物高度的1/15；桩箱或桩筏基础的埋置深度（不计桩长）不宜小于建筑物高度的1/18～1/20。位于岩石地基上的高层建筑，其基础埋深应满足抗滑要求。7.4地基承载力的确定1（1）原位试验法：是一种通过现场直接试验确定承载力的方法。包括（静）载荷试验、静力触探试验、标准贯入试验、旁压试验等，其中以载荷试验法为最可靠的基本的原位测试法。（2）理论公式法：是根据土的抗剪强度指标计算的理论公式确定承载力的方法。（3）规范表格法：是根据室内试验指标、现场测试指标或野外鉴别指标，通过查规范所列表格得到承载力的方法。规范不同（包括不同部门、不同行业、不同地区的规范），其承载力不会完全相同，应用时需注意各自的使用条件。（4）当地经验法：是一种基于地区的使用经验，进行类比判断确定承载力的方法，它是一种宏观辅助方法。7.5偿性基础概述：又称浮基础，是指建筑物基础开挖卸去的土重部分抵偿了上部结构传来的荷载的基础。8桩基础及其他深基础8.1.1桩基础的类型（1）摩擦型桩：摩擦桩、端承型桩。（2）按桩材分类：木桩、钢筋混凝土桩、素混凝土桩钢桩、组合材料桩。（3）按成桩方法分:非挤土桩、部分挤土桩和挤土桩(4)径大小分：小直径桩、中等直径桩、大直径桩。（5）施工方法:预制桩和灌注桩8.1.2桩基础：是一种深基础，它由设置于土中的桩和桩顶联结的承台共同组成，或由柱与桩直接联结而成。承台：承台将所有桩的顶部由联成一整体并传递荷载。在承台上再修筑桥墩、桥台及上部结构。8.1.3桩基础适用条件(1)荷载较大，地基上部土层软弱，适宜的地基持力层位置较深，采用浅基础或人工地基在技术上、经济上不合理时；(2)河床冲刷较大，河道不稳定或冲刷深度不易计算正确，如采用浅基础施工困难或不能保证基础安全时；（3）当地基计算沉降过人或结构物对不均匀沉降敏感时，采用桩基础穿过松软(高压缩性)土层，将荷载传到较坚实(低压缩性)土层，减少结构物沉降并使沉降较均匀；2（4）当施工水位或地下水位较高时，采用桩基础可减小施工困难和避免水下施工；（5）地震区，在可液化地基中，采用桩基础可增加结构物的抗震能力，桩基础穿越可液化土层并伸入下部密实稳定土层，可消除或减轻地震对结构物的危害。8.2竖向荷载作用下单桩的工作性状8.2.1桩的荷载传递：在轴向荷载作用下，桩身将发生弹性压缩，同时桩顶部分荷载通过桩身传递到桩底，致使桩底土层发生压缩变形，这两者之和构成桩顶轴向位移。桩与桩周土体紧密接触，当桩相对于土向下位移时，土对桩产生向上作用的桩侧摩阻力。在桩顶荷载沿桩身向下传递的过程中，必须不断地克服这种阻力，故桩身截面轴向力随深度逐斩减小，传至桩底截面的轴向力为桩顶荷载减去全部桩侧阻力，并与桩底支承反力(即桩端阻力)大小相等、方向相反。8.2.2单桩的破坏模式：单桩在轴向荷载作用下．其破坏模式主要取决于桩周土的抗剪强度、桩端支承情况、桩的尺寸以及桩的类型。8.2.3桩侧负摩阻力（1）穿越较厚松散填土、自重湿陷性黄土、欠固结土层进入相对较硬土层；（2）桩周存在软弱土层，临近桩地面有较大长期荷载，或地面大面积堆载。（3）降低地下水位，土有效应力增加，产生显著沉降。8.3群桩竖向承载力8.3.1群桩：由若干根单桩组成，上部用承台连成整体。群桩效应:群桩基础受竖向荷载后，由于承台、桩、土的相互作用使其桩侧阻力、桩端阻力、沉降等性状发生变化而与单桩明显不同，承载力往往不等于各单桩承载力之和，称其为群桩效应。群桩效应受土性、桩距、桩数、桩的长径比、桩长与承台宽度比、成桩方法等多因素的影响而变化。8.2.2群桩效应系数：用以度量构成群桩承载力的各个分量因群桩效应而降低或提高的幅度指标，如侧阻、端阻、承台底土阻力的群桩效应系数。影响群桩效应的因素：①承台刚度；②基土性质；③基桩间距。38.4桩基水平承载力与位移计算单桩的水平承载力特征值的确定应符合下列规定：（1）对于受水平荷载较大的设计等级为甲级、乙级的建筑桩基，单桩水平承载力特征值应通过单桩水平静载试验确定，试验方法可按现行行业标准《建筑基桩检测技术规范》JGJ106执行。（2）钢筋混凝土预制桩、钢桩、桩身正截面配筋率不小于0.65%的灌注桩，可根据静载试验结果取地面处水平位移为10mm（对于水平位移敏感的建筑物取水平位移6mm）所对应的荷载的75%为单桩水平承载力特征值。（3）对于桩身配筋率小于0.65%的灌注桩，可取单桩水平静载试验的临界荷载的75%为单桩水平承载力特征值。（4）当缺少单桩水平静载试验资料时，可按下列公式估算桩身配筋率小于0.65%的灌注桩的单桩水平承载力特征值：式（5.7.2）（5）验算永久荷载控制的桩基的水平承载力时，应将上述2～5款方法确定的单桩水平承载力特征值乘以调整系数0.80；验算地震作用桩基的水平承载力时，宜将按上述2～5款方法确定的单桩水平承载力特征值乘以调整系数1.25。8.5其他深基础8.5.1把基础做在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。在计算基础时应该考虑基础侧壁摩擦力的影响。这类基础叫做深基础。8.5.2沉井基础。特点：这种基础现采用较少。由于它整体性好、刚度大、传力可靠，在大跨度和深水地区修建桥梁仍被采用。8.5.3地下连续墙定义：在地面上采用一种挖槽机械，沿着深开挖工程的周边轴线，在泥浆护壁条件下，开挖一条狭长的深槽，清槽后在槽内吊放钢筋笼，然后用导管法浇筑混凝土，筑成一个单元槽段，如此逐段进行，在地下筑成一道连续的墙壁。4分类：（1）按成墙方式：桩排式、壁板式、桩壁组合式。（2）按用途：临时挡土墙、防渗墙、用作主体结构兼作临时挡土墙的地下连续墙；(3)按填筑的材料：土质墙、混凝土墙、钢筋混凝土墙（现浇和预制）和组合墙（预制钢筋混凝土墙板和现浇混凝土的组合，或预制钢筋混凝土墙板和自凝水泥膨润土泥浆的组合）9地基处理9.1.1地基处理对象：一般是软弱土地基和特殊土地基。目的：①提高地基土的抗剪强度，即提高地基承载力；②改善地基土的压缩特性，增加其密实度，减小基础的沉降和不均匀沉降；③改善其透水性，消除其它不利因素的影响，达到满足建筑物对地基强度与变形要求的目的。9.1.2特点：强度低、压缩性高、透水性小，通常无法满足建筑物对地基强度和变形条件的要求，因此工程中常需对此类地基进行加固处理。9.2换填垫层法9.2.1定义：将基础底面下一定深度范围内的软弱土层挖去，然后分层回填强度较大的砂、碎石、素土或灰土等材料，并加以夯实或振密的一种地基处理方法。适用于：淤泥、淤泥质土、素填土、杂填土地基及暗沟、暗塘等的浅层地基处理。9.2.2作用：①提高地基的承载力；②减少地基的沉降量；③加速软弱土层的排水固结；④防止冻胀；⑤消除冻胀土的冻胀作用。9.3预压法9.3.1定义：在建筑物建造前，，对天然地基或已设排水体的地基施加预压荷载，使土体中的孔隙水排出，逐渐固结，使地基的沉降在加载预压期间基本完成或大部分完成，同时可增加地基土的抗剪强度，从而提高地基的承载力和稳定性的地基处理方法。9.3.2加固机理：在饱和软土地基上施加荷载后,孔隙水被缓慢排除，孔隙体积随之逐渐减少，地基发生固结变形。适用：淤泥质土、淤泥和冲填土等饱和粘性土地基。59.4强夯法和强夯置换法9.4.1定义：反复将夯锤（100～40T）从高处（10～40m）自由落下，给地基冲击和振动能量，强制压实地基，从而提高地基土承载力并降低其压缩性，还可改善地基土抵抗振动液化能力和消除湿陷性黄土的湿陷性等作用。9.4.2用于：处理松散的碎石土、杂填土、砂土，低饱和度的粉土、粘土、湿陷性黄土；在高饱和度的细粒土地基上应慎重使用。9.5振冲法振冲法分加填料和不加填料两种。加填料的通常称为振冲碎石桩法。振冲法适用于处理砂土、粉土、粉质粘土、素填土和杂填土等地基。对于处理不排水抗剪强度不小于20kPa的粘性土和饱和黄土地基，应在施工前通过现场试验确定其适用性。不加填料振冲加密适用于处理粘粒含量不大于10%的中、粗砂地基。振冲碎石桩主要用来提高地基承载力，减少地基沉降量，还可用来提高土坡的抗滑稳定性或提高土体的抗剪强度。9.6挤密法灰土挤密桩法和土挤密桩法适用于处理地下水位以上的湿陷性黄土、素填土和杂填土等地基，可处理的深度为5～15m.当用来消除地基土的湿陷性时，宜采用土挤密桩法；当用来提高地基土的承载力或增强其水稳定性时，宜采用灰土挤密桩法；当地基土的含水量大于24%、饱和度大于65%时，不宜采用这种方法。灰土挤密桩法和土挤密桩法在消除土的湿陷性和减少渗透性方面效果基本相同，土挤密桩法地基的承载力和高压喷射注浆法适用于处理淤泥、淤泥质土、粘性土、粉土、砂土、人工填土和碎石土地基。当地基中含有较多的大粒径块石、大量植物根茎或较高的有机质时，应根据现场试验结果确定其适用性。对地下水流速度过大、喷射浆液无法在注浆套管周围凝固等情况不宜采用。9.7化学加固法6是利用某些化学溶液注入地基土中，通过化学反应生成胶凝物质或使土颗粒表面活化,在接触处胶结固化,以增强土颗粒间的连结，提高土体的力学强度的方法。常用的加固方法有硅化加固法、碱液加固法、电化学加固法和高分子化学加固法。9.8水泥粉煤灰碎石（CFG）桩法水泥粉煤灰碎石桩（CFG桩）法适用于处理粘性土、粉土、砂土和已自重固结的素填土等地基。对淤泥质土应根据地区经验或现场试验确定其适用性。基础和桩顶之间需设置一定厚度的褥垫层，保证桩、土共同承担荷载形成复合地基。该法适用于条基、独立基础、箱基、筏基，可用来提高地基承载力和减少变形。对可液化地基，可采用碎石桩和水泥粉煤灰碎石桩多桩型复合地基，达到消除地基土的液化和提高承载力的目的。9.9托换技术解决原有建筑物的地基处理、基础加固或改建问题，解决在原有建筑物基础下修建地下工程，以及新建工程临近原有建筑物而影响到原有工程安全等问题的技术总称。分为①补救托换；②预防托换；③维持托换.10特殊土地基10.1湿陷性黄土地基10.1.1湿陷性黄土，就是天然黄土在一定压力作用下，当浸水后结构迅速破坏，而发生显著下沉的现象。具有这种特性的黄土称为湿陷性黄土，不具有这种特性的黄土称为非湿陷性黄土。10.1.2湿陷系数的确定湿陷系数是判定黄土是否具有湿陷性，以及湿陷性的强弱程度的数值指标，以δs表示。该指标是通过室内试验内的浸水试验求出的，土样在某压力下的湿陷系数δs用下式表示：10.1.3湿陷性黄土地基的湿陷等级的确定，湿陷性黄土地基的湿陷等级，应根据湿陷量的计算值和自重湿陷量的计算值来判定。0'hhhpps710.1.4湿陷性黄土地基的设计和施工，除了必须遵循一般的设计和施工原则外，还应针对湿陷性特点，采用适当的工程措施，