地基与基础工程教学课件PPT.ppt

l. f. he,广东省城市建设技师学院,l.zhang,第一章 地基与基础工程,1-1 绪论,1-2 地基处理,1-3 浅基础施工,1-4 桩基础施工,l. f. he,广东省城市建设技师学院,l.zhang,第二章 地基与基础工程,1-1 绪论,1-2 地基处理,1-3 浅基础施工,1-4 桩基础施工,l. f. he,广东省城市建设技师学院,l.zhang,1-1 绪论,基础工程学的研究对象 基础工程学研究的对象是各类建筑物（房屋建筑、桥梁建筑、水工建筑、近海工程、地下工程等）的地基基础和挡土结构物的设计和施工，以及为满足基础工程要求进行的地基处理方法。 可以认为基础工程是岩土工程的一个重要组成部分，即用岩土工程的基本理论和方法去解决地基基础方面的工程问题。由于基础是建筑物结构的一部分，在基础设计中需要大量的结构计算，所以基础工程学也与结构计算理论和计算技术密切相关。,l. f. he,广东省城市建设技师学院,l.zhang,地基与基础 基础工程学研究的对象实际就是地基与基础问题。 地基：指的是直接承托建筑物的场地土层。 在建筑物荷载下地基土会产生附加应力和变形，其范围随基础类型和尺度、荷载大小以及土层分布而不同。建筑物对地基的要求是满足强度、变形和稳定的要求，这要求除考虑地基土本身的强度和变形特性外，还应考虑周围的地质和水文条件、气候和环境条件及其变化对建筑物施工阶段和使用期间的影响。流砂管涌、液化、冻胀、湿陷等 。,l. f. he,广东省城市建设技师学院,l.zhang,持力层和下卧层的概念 当建筑物地基由多层土组成时，直接与基础底面接触的土层称为持力层，持力层以下的其它土层称为下卧层。持力层和下卧层都应满足地基设计的要求，但对持力层的要求显然比对下卧层要高。 地基又可分为天然地基和人工地基两类，前者是不加处理直接用作建筑物地基的天然土层，后者是经过地基处理后才满足建筑物地基要求的土层。显然，当能满足基础工程的要求时，采用天然地基是最经济的。,l. f. he,广东省城市建设技师学院,l.zhang,基础是建筑物在地面以下的结构部分，与上部结构一样应满足强度、刚度和耐久性的要求。 之所以将基础从上部结构分出研究是由于以下的原因： (1) 基础是直接与地基土接触的结构部分，与地基土的关系比上部结构密切得多。在设计中，除考虑上部结构传下的荷载、基础的材料和结构形式外，还必须考虑地基土的强度和变形特性，而常规的上部结构设计往往不考虑后者。,l. f. he,广东省城市建设技师学院,l.zhang,(2) 基础施工有专门的技术和方法，包括基坑开挖、施工降水、桩基础和其它深基础的专项技术、各类地基处理技术等。基础施工受自然条件和环境条件的影响要比上部结构大得多。 (3) 基础有独特的功能和构造要求。例如地下室的功能和抗浮防渗要求、抗变形和抗震构造、特殊土地基上的构造等。 根据设计和施工方法的不同，基础又可分为浅基础和深基础两大类。后者一般考虑基础侧面的抗力作用并使用专门的施工机械和方法。,l. f. he,广东省城市建设技师学院,l.zhang,基础工程是土木工程的重要组成部分 基础工程是土木工程的一个组成部分，其重要性表现在以下几个方面： 1. 地基基础问题是土木工程领域普遍存在的问题。基础设计和施工是整座建筑物设计和施工中必不可少的一环，掌握基础工程的设计理论和方法、了解施工原理和过程是不可缺少的训练。当地基条件复杂或者恶劣时，基础工程经常会成为工程中的难点和首先需要解决的问题。而由于土的复杂性、勘测工作的有限性等造成岩土工程的不定性和经验性，基础工程问题又往往成为最难把握的问题。,l. f. he,广东省城市建设技师学院,l.zhang,2. 地基基础造价占土建总造价相当大的比例。在软土地区，可达百分之十几甚至超过百分之二十，如包括地下室则更高。 这样高的造价既要求设计和施工必须保证建筑物的安全和正常使用，同时也提出是否能选择最合适的设计方案和施工方法，以降低基础部分的造价。这在正确的理论和丰富的经验指导下是能够做到的。 3. 地基基础事故累见不鲜，有时甚至酿成重大损失。而一旦发生了地基事故，弥补和整治是费钱、费力又费时的事。,l. f. he,广东省城市建设技师学院,l.zhang,工程事故常常由地基事故所引起，例如国际水利工程的统计表明，自1830年以来，大坝失事中有25%可归咎于地基事故。而造成基础工程事故的原因有勘测、设计或施工的失误，环境气候的变化，乃至使用的不当等，有时这些原因可以同时存在。某一环节失误或者考虑不周就可能酿发事故。,l. f. he,广州建筑物坍塌,l. f. he,广东省城市建设技师学院,l.zhang,l. f. he,广东省城市建设技师学院,l.zhang,l. f. he,广东省城市建设技师学院,l.zhang,建筑物墙体开裂,l. f. he,广东省城市建设技师学院,l.zhang,transcona grain elevator,加拿大transcona 谷仓，建于1913年。高31m，宽23m。地基破坏后，西侧下陷7.32m，东侧抬高1.52m，倾斜27o。后用388个50t千斤顶纠正，但位置较原先下降4m。,l. f. he,广东省城市建设技师学院,l.zhang,苏州虎丘塔，建于公元959961年期间，7级8角形砖塔，塔底直径13.66m，高47.5m。塔顶1957年位移1.7m，1978年2.3m。重心偏离基础轴线0.924m。,l. f. he,广东省城市建设技师学院,l.zhang,地基土为世界罕见的软弱土，层厚达25m。因此，墨西哥城艺术宫严重下沉，沉降量竟高达4m。临近的公路下沉2m，公路路面至艺术宫门前高差达2m。参观者需步下9级台阶，才能从公路进入艺术宫。这是地基沉降最严重的典型实例。,l. f. he,广东省城市建设技师学院,l.zhang,墨西哥博物馆不均匀沉降,l. f. he,广东省城市建设技师学院,l.zhang,大量的地基事故则由地基变形所引起。由于地基的不均匀变形，基础之间产生差异沉降，发生挠曲或倾斜，上部结构受到影响，也会产生倾斜、扭转、挠曲，并可能造成结构的损坏。不仅影响到建筑物的正常使用功能，有时还危及建筑物的安全。对于这样的建筑物，常常需要实施建筑物的纠偏、上部结构和（或）地基基础的加固，有的必须拆除，其代价是昂贵的。因此，对变形问题必须充分重视。,l. f. he,广东省城市建设技师学院,l.zhang,（2）与地基直接接触而使其行为十分复杂，与 岩、土的联系密切。,（3）对整个工程的工期和造价可产生较大的影响。,（4）属隐蔽性工程，出现问题难以补救。,基础工程的特点,（1）上部结构-基础-地基系统中的重要组成部分。,l. f. he,广东省城市建设技师学院,l.zhang,20世纪90年代以来，陆续编制的规范规程有: 建筑地基处理技术规范jgj 79-91 建筑桩基技术规范jgj 94-94 高层建筑岩土工程勘察规范jgj 72-96 建筑基坑工程技术规范yb 9258-97 高层建筑箱形和筏形基础技术规范jgj 6-99 建筑基坑支护技术规程jgj 120-99 既有建筑地基基础加固技术规jgj 123-2000 岩土工程勘察规范gb 50021-2001 建筑抗震设计规范gb50011-2001 建筑地基基础设计规范gb50007-2002 这些规范规程都是基础工程各个领域中取得的科研成果和工程经验的高度概括，反映了近十年来基础工程的发展水平。,l. f. he,基础类型,浅埋基础,深埋基础,l. f. he,广东省城市建设技师学院,l.zhang,基础,浅埋基础,独立基础,条形基础,十字交叉基础,箱形基础,桩 基,沉井与沉箱基础,地下连续墙基础,筏板基础,基础分类,壳体基础,深埋基础,l. f. he,广东省城市建设技师学院,l.zhang,柱下独立基础,墙下独立基础,独立基础,l. f. he,广东省城市建设技师学院,l.zhang,柱下条形基础,墙下条形基础,条形基础,l. f. he,十字交叉基础,l. f. he,广东省城市建设技师学院,l.zhang,筏 板 基 础,l. f. he,广东省城市建设技师学院,l.zhang,箱形基础,l. f. he,广东省城市建设技师学院,l.zhang,壳体基础,l. f. he,广东省城市建设技师学院,l.zhang,桩基础,l. f. he,广东省城市建设技师学院,l.zhang,沉井基础,l. f. he,广东省城市建设技师学院,l.zhang,江阴长江公路大桥是一座悬索桥。既然是悬索桥，南北两岸就必须有系钢索的锚碇。沉井平面长69m，宽51m，下沉深度为58m，相当于九个半篮球场那么大的20层高楼埋进地底下。,l. f. he,广东省城市建设技师学院,l.zhang,第一章 地基与基础工程,1-1 绪论,1-2 地基处理,1-3 浅基础施工,1-4 桩基础施工,l. f. he,广东省城市建设技师学院,l.zhang,概述 垫层法 排水固结法 深层水泥搅拌法 高压喷射注浆法 强夯法 振冲法,1-2 地基处理,l. f. he,广东省城市建设技师学院,l.zhang,早在二千年前就已采用了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，也是我国古代传统的建 筑技术之一；我国古代在沿海地区极其软弱的地基上修建海 塘时，采用每年农闲时逐年填筑，即现代堆载预压法中称为 分期填筑的方法，利用前期荷载使地基逐年固结，从而提高 土的抗剪强度，以适应下一期荷载的施加，这就是我国古代 劳动人民在软土地基上从实践中积累的宝贵经验。,l. f. he,广东省城市建设技师学院,l.zhang,一、地基常见问题 二、地基处理对象 三、地基处理目的 四、地基处理定义 五、地基处理方法,1-2-1 概述,l. f. he,广东省城市建设技师学院,l.zhang,一、地基常见问题,包括以下五个方面： 1地基强度及稳定性问题：地基的抗剪强度不足引 起局部或整体剪切破坏。 2压缩及不均匀沉降问题：引起开裂。 3渗漏问题：大坝地基，基坑开挖降水，防洪 4液化问题：地震、机器、车辆的振动以及波浪作 用和爆破等动力荷载可能引起地基土，特别是饱 和无粘性土的液化、失稳和震陷等危害。 5. 特殊土地基问题：比如黄土湿陷、膨胀土涨缩、 岩溶塌陷等。,l. f. he,广东省城市建设技师学院,l.zhang,加拿大特朗斯康谷仓，建于1913年。高31m，宽23m，片筏基础。由于事前未探明有厚达16m的软土层，建成储存谷物后，西侧突然陷入土中8.8米，东侧抬高1.5m，仓身倾斜27o。,地基强度不够失事的谷仓,l. f. he,广东省城市建设技师学院,l.zhang,路基滑坡,由于路基下伏软土地基，因其强度不够而导致路基滑坡。,l. f. he,广东省城市建设技师学院,l.zhang,因地基不均匀沉降导致墙体开裂,l. f. he,广东省城市建设技师学院,l.zhang,地基沉降变形因其路面开裂,l. f. he,广东省城市建设技师学院,l.zhang,大坝渗漏,渗漏产生的问题： 1）蓄水水位下降； 2）产生流土、管涌，大坝失事,l. f. he,广东省城市建设技师学院,l.zhang,岩溶塌陷引起桩基折断,l. f. he,广东省城市建设技师学院,l.zhang,1.软弱地基 淤泥及淤泥质土地基，即软土地基 冲填土地基 人工填土地基 高压缩性土地基 2.不良地基 湿陷性黄土地基、膨胀土地基、季节性冻土地基、岩溶地基、松砂土地基,二、地基处理对象,l. f. he,广东省城市建设技师学院,l.zhang,软弱地基 在附加应力影响范围内主要受力层由软土组 成，则为软弱地基。一般由软弱土组成，软弱土 指淤泥、淤泥质土、某些冲填土以及其他高压缩 性土。 1）淤泥和淤泥质土是在静水或缓慢流水的环境 中沉积，并经生物化学作用而形成，是具有特殊性 质的粘性土。具有高含水率，高孔隙比，高压缩性、 抗剪强度低，触变性和流变性等不良特征。,l. f. he,广东省城市建设技师学院,l.zhang,2）冲填土 冲填土是在疏浚河流或港口航道时，认为地由 水力冲填泥砂形成的填土。它的颗粒组成随泥砂来 源而变，多为粘粒和粉粒，其次为砂粒。冲填土当 粘粒含量较多时往往是欠固结的，其强度和压缩性 都比天然沉积的同类土差。,l. f. he,广东省城市建设技师学院,l.zhang,3）杂填土 主要是人类在生产和生活活动中，堆填建筑垃 圾、工业废料、生活垃圾等杂物形成的填土。这些 土的组成物质中，建筑垃圾性能较为稳定，工业垃 圾遇水会发生变化；生活垃圾成分极为复杂，混合 不均匀。杂填土性质与堆填年龄有关，填龄较短者 往往是欠固结，一般填龄达到五年左右的杂填土， 性质才逐渐趋于稳定。杂填土大多疏松且不均匀， 在同一场地的不同位置，其承载力和压缩性往往有 较大差异。,l. f. he,广东省城市建设技师学院,l.zhang,4）其他高压缩性土 饱和松散粉细砂(包括部分粉土)也应属于软弱 地基范畴。其在动力荷载(机械振动、地震等)重复 作用下将产生液化；基坑开挖时也会产生管涌。,l. f. he,广东省城市建设技师学院,l.zhang,不良地基 主要受力层由具有特殊工程性质的土层组成， 这些土层包括：湿陷性黄土、膨胀土。 1）湿陷性黄土 在我国西北和华北地区分布很广，其颗粒以粉 粒为主，颗粒间主要由碳酸盐、硫酸盐和氯化物等 可溶性盐逐渐浓缩、沉淀形成的胶结物所胶结， 孔隙比在1.0左右。天然黄土强度一般很高，能直立 成壁，压缩性也较低。但遇水后，由于水膜增厚和 颗粒间盐类胶结物质溶于水而使土的结构破坏，从 而突然发生显著的沉陷，强度也迅速降低。,l. f. he,广东省城市建设技师学院,l.zhang,2）膨胀土 天然状态下强度很高，压缩性较低。但 由于其粘粒含量很高，且矿物成分主要为蒙脱石 和伊利石，胀缩性显著，吸水膨胀失水收缩，反 复作用强度降低，不均匀变形较大，引起上部建 筑物开裂。,l. f. he,广东省城市建设技师学院,l.zhang,对于不能满足强度、变形和稳定性等要求的问 题地基，必须经过人工改良或加固后才能使用，这 种改良和加固，就称地基处理。,四、地基处理定义,l. f. he,广东省城市建设技师学院,l.zhang,换土垫层法： 密实法：表层密实法、重锤夯实法、强夯法、阵 冲挤密桩法、土（灰土、二灰土)桩法、 夯实水泥土桩法等 置换法：碎石桩法、石灰桩法 胶结法：静压注浆法、高压喷射注浆法、水泥土搅 拌法 排水固结法：堆载预压法、真空预压法、降低地下 水法等 加筋法：土工织物法、加筋土法、土锚、土钉、树 根桩法,五、地基处理方法,l. f. he,广东省城市建设技师学院,l.zhang,密实法 是借助于机械、夯锤或爆破产生的振 动和冲击使土的孔隙比减小，或在地基内打砂桩、 碎石桩、土桩或灰土桩，挤密桩间土体而达到处理 目的。其中主要有重锤夯实法、强夯法、振冲挤密 法以及砂桩、土桩或灰土桩挤密法等，可用于处理 无粘性土、杂填土、非饱和粘性土及湿陷性黄土等 地基，但振冲挤密法的适用范围一般只限于砂土和 粘粒含量较低的粘性土。,l. f. he,广东省城市建设技师学院,l.zhang,置换法是用砂、碎石、矿渣或其它合适的材料置换地基中的软弱或不良土层，夯压密实后作为基底垫层，或用上述材料填筑成一根根桩体，由桩群和桩间土组成复合地基，从而达到处理目的。常用于处理软弱地基。从经济合理考虑，开挖置换法一般适用于处理浅层地基（深度通常不超过3m）。,l. f. he,广东省城市建设技师学院,l.zhang,胶结法是靠压力传送或利用电渗原理，把含有胶结 物质并能固化的浆液灌入土层，使其渗入土的孔隙 或充填土岩中的裂缝和洞穴中，或者把很稠的浆体 压入事先打好的钻孔中，借助于浆体传递的压力挤 密土体并使其上抬，达到加固或处理目的。其适用 性与灌浆方法和浆液性能有关，一般可用于处理砂 土、砂砾石、湿陷性黄土及粘性土等地基。,排水固结法是采用预压、降低地下水位、电渗等方法促使土层排水固结，以减少地基的沉降和不均匀沉降，提高承载力。主要用于处理软弱粘性土地基。,l. f. he,广东省城市建设技师学院,