浅谈建筑地基基础工程.doc

毕业毕业 设计设计 论论文文 浅浅谈谈建筑地基基建筑地基基础础工程工程 学 生 姓 名 陈 懋 学 号 08431208 指导教师姓名 职称 王萍 讲师 专 业 名 称 年级 建筑工程管理 2008 级 3 班 论 文 工 作 起 止 日 期 2011 年 4 月 2011 年 5 月 论 文 提 交 时 期 2011 年 月 日 云南科技信息职业学院云南科技信息职业学院 云南科技信息职业学院毕业论文 摘摘 要要 基础质量对建筑物的质量和安全起决定作用 而地基基础的设计便直接影 响其质量问题 因此 合理的设计以及合理的施工方法 才能确保建筑工程的 质量 在地基基础设计中包括了对基础的设计和对地基的处理 二者是密不可分 的 地基处理的好坏将直接关系到基础的选型和造价 本文就地基的处理和基 础设计进行的讨论 在地基基础设计中 基础的选型必须根据上部结构的荷载 和地基土体的承载力等各方面的情况来进行确定 本文还对地基与基础工程常见的事故以及产生事故的原因和预防措施等进 行了简要的阐述 关键词 地基 基础 桩基础 持力层 改善措施 工程事故关键词 地基 基础 桩基础 持力层 改善措施 工程事故 云南科技信息职业学院毕业论文 AbstractAbstract Based on the quality of the quality and safety of buildings play a decisive role and foundation design will directly affect their quality Therefore a reasonable design and construction methods and reasonable to ensure construction quality Foundation design included in the basic design and handling of the foundation the two are inseparable The quality of ground treatment is directly related to the selection and cost basis In this paper ground handling and basic design discussions In foundation design the selection must be based on the upper part of the structure and foundation soil load bearing capacity and other aspects of the situation to find out This is also the common ground and foundation engineering and have an accident and cause of the accident prevention measures are briefly described Keywords foundation foundation layout development improvement construction accident 云南科技信息职业学院毕业论文 I 目目 录录 前前 言言 1 第一章第一章 地基与基础地基与基础 2 1 1 地基和基础的概念 2 1 2 基础工程的发展方向 2 第二章第二章 地基的种类及处理地基的种类及处理 4 2 1 地基的种类 4 2 2 地基的处理方法 4 2 3 建筑地基的处理 5 2 3 1 地基的改善措施 6 第三章第三章 基础的设计基础的设计 7 3 1 基础的选择 7 3 2 桩基础 8 3 2 1 桩平面布置原则 8 3 2 2 桩端进入持力层的最小深度 9 3 2 3 桩型选择原则 9 第四章第四章 地基与基础的工程事故地基与基础的工程事故 11 4 1 常见的地基与基础工程事故 11 4 2 造成工程事故的原因 12 4 3 工程事故的预防 12 结结 论论 13 总结与体会总结与体会 14 致致 谢谢 15 参考文献参考文献 16 云南科技信息职业学院毕业论文 1 前前 言言 地基与基础工程是建筑施工的主导工程之一 也是建筑施工技术最为复杂 难度最大 工期最长 占投资最多的分部工程 它的施工质量的好坏 直接影 响到建筑物的安危和寿命 以及施工成本和工程整体的顺利进行 近年来 随 着我国经济建设的迅猛发展 城市建设日益增多 对地基与基础施工的重要性 也日益受到各方的重视和关注 要求必须科学地进行施工 制订有效的保证质 量和安全措施 按工程施工质量验收规范要求认真的进行施工 以确保优质 安全 高速 低耗 高效益地顺利完成工程施工任务 为了适应新世纪建筑工 业迅猛发展的需要和我国加入 WTO 后建筑业与国际接轨的新形势 国家近年 对岩土工程勘察规范 地基基础设计规范 地基基础工程施工质量验收规范以 及有关地基基础的各种规范 规程 标准进行了全面修订 并颁布执行 本文 就地基的处理 基础的设计 基础工程常见的事故及预防措施进行简要的阐述 本册内容包括 地基与基础的概念 发展方向 地基处理 基础设计 地基与 基础常见的工程事故及预防措施等共 4 章 14 个条目 云南科技信息职业学院毕业论文 2 第一章第一章 地基与基础地基与基础 1 1 地基和基础的概念 基础指建筑底部与地基接触的承重构件 它的作用是把建筑上部的荷载传 给地基 因此地基必须坚固 稳定而可靠 基础下面承受建筑物全部荷载的土体或岩体称为地基 地基不属于建筑的 组成部分 但它对保证建筑物的坚固耐久具有非常重要的作用 是地球的一部 分 承受建筑物基础所传递的上部结构荷载的土层 或岩层 地基就其受力情 况而言 在建筑物基础荷载作用影响范围内的部分 称为持力层 在持力层以 下的部分 称为下卧层 1 2 基础工程的发展方向 基础工程今后重要的发展方向是 1 一 基础形状的理论研究不断深入 由于计算机的应用日趋广泛 许多计算方法如有限元法 边界元法 特征 线法等在基础工程形状的分析中得到应用 土工离心机模型实验 已成为验证 计算方法和解决包括基础工程在内的土工问题的有理手段 土的本构模型也是 基础工程分析中的一个重要组成部分 二 现场原位测试技术和基础工程质量检测技术的发展 为了改善取样实验质量或者进行现场施工监测 原位测试技术和方法有很 大发展 如旁压实验 动静触探 测斜仪 压力传感器和空隙水压力测试仪等 测试仪器和手段已被广泛应用 测试数据采集和资料整理自动化 实验设备和 实验方法的标准化以及广泛采用新技术已成为发展方向 三 高层建筑深基础继续受到重视 随着高层建筑物数量的增多 各类高层建筑深基础大量修建 尤其是大直 径桩墩基础 筏板带桩 箱基带桩等基础类型更受重视 云南科技信息职业学院毕业论文 3 由于深基坑开挖支护工程的需要 如地下连续墙 挡土灌注桩 深层搅拌 挡土结构 锚杆支护 钢板桩 铅丝网水泥护坡和沉井等地下支护结构的设计 施工方法都引起人们极大兴趣 四 软弱地基处理技术的发展 在我国各地区的经济建设中 有许多建筑物不得不建造在比较松软的不良 地基上 这类地基如不加特殊处理就很难满足上不建筑物对控制变形 保证稳 定和抗震的要求 因此 各种不同类型的地基处理新技术因需要而产生和发展 成为岩土工程中的一个重要专题 地基处理的目的在于改善地基土的工程性质 例如提高土的强度 改善变 形模量或提高抗液化性能等 地基处理的方法很多 每种方法都有其不同的加 固原理和适用条件 在实际工程中必须根据地基上的特点选用最适宜的方法 今后随着建筑物的层高和荷载不断增大 软弱地基的概念和范围也有新的变化 各种新的处理方法会不断出现 地基处理技术必然会进一步发展 五 既有房屋增层和基础加固与托换 对于房屋的需求量在今后较长时期内都会很大 目前国家资金困难 基本 建设投资不会很多 为了满足当前的急需 对现有房屋的改建增层工程会日趋 增多 为此必须对已有建筑物的地基进行正确的评价 提出合理的承载力值 重视地基加固与托换技术的探讨与应用 云南科技信息职业学院毕业论文 4 第二章第二章 地基的种类及处理地基的种类及处理 2 1 地基的种类 地基有天然地基和人工地基两类 天然地基 具有足够的承载能力 在荷载作用下的压缩变形不超过允许范 围 可以支承建筑物基础的天然土 岩 层 凡能保证地基稳定的岩石 碎石 土 砂土 粘性土等都可作为天然地基 设计时要充分掌握地基土 岩 层的 压缩和沉降 抗剪和滑坡 土中含水量等因素 以保证地基安全可靠 人工地基 不具有充分承载能力的淤泥 淤泥质土 冲填土 杂填土或其 他高压缩性的软弱土层经过人工加固处理而成的建筑物地基 设计时既要注意 分析和合理利用基土的持力层 又要正确选择加固处理措施 2 2 地基的处理方法 人工地基的处理方法有密实法 换土法和加固法三类 2 1 密实法 用密实法处理地基又可分为 碾压夯实法 对含水量在 一定范围内的土层进行碾压或夯实 此法影响深度约为 200 毫米 仅适于平整基 槽或填土分层夯实 重锤夯实法 利用起重机械提起重锤 反复夯打 其有 效加固深度可达 1 2 米 此法适用于处理粘性土 砂土 杂填土 湿陷性黄土 地基和对大面积填土的压实以及杂填土地基的处理 机械碾压法 用平碾 羊足碾 压路机 推土机及其他压实机械压实松散土层 碾压效果取决于被压 土层的含水量和压实机械的能量 对于杂填土地基常用 8 12 吨的平碾或 13 16 吨的羊足碾 逐层填土 逐层碾压 振动压实法 在地基表面施加振 动力 以振实浅层松散土 振动压实效果取决于振动力 被振的成分和振动时间 等因素 用此法处理以砂土 炉渣 碎石等无粘性土为主的填土地基 效果良 好 强夯法 利用重量为 8 40 吨的重锤从 6 40 米的高处自由落下 对地 基进行强力夯实的处理方法 经过强夯的地基承载能力可提高 3 4 倍 以至 6 云南科技信息职业学院毕业论文 5 倍 压缩性可降低 200 1000 影响深度在 10 米以上 此法适用于处理砂土 粉砂 黄土 杂填土和含粉砂的粘性土等 施工时噪声与振动较大 堆载预 压法 在堆积荷载作用下 使饱和软土层排水固结 提高抗剪能力 增加地基 的稳定性 砂井堆载预压法 在软土层中按一定距离打入管井 井中灌入透水性 良好的砂 形成排水 砂井 在堆载预压下 加速地基排水固结 提高地基承 载能力 此外 还有挤密砂桩法和振动水冲桩法等 2 换土法 当地基持力层软弱 密集法不能满足建筑物荷载要求时 可采用换土垫层的办法处理土层 此法是先将基础底下一定深度的软弱土层挖 出 回填砂 碎石 素土或灰土等 逐层夯实 便成为承载能力较高的垫层 3 加固法 用加固法处理地基可分为 化学加固法 通过压力灌注 或搅拌混合等措施 使化学溶液或胶结剂进入土层 使土粒胶结 所用浆液主 要有 高标号硅酸盐水泥和速凝剂配制成的水泥浆液 以水玻璃为主加氯化钙 配制成的水玻璃浆液 以丙烯酸氨为主的浆液 以重铬酸盐木质素浆等纸浆液 为主的浆液 目前应用较多的是水泥浆液 纸浆液虽加固效果较好 但有毒 会污染地下水 高压旋喷法 利用喷射化学浆液与土粒混合搅拌处理地基 目前多使用水泥浆液 为防止浆液流失 常加入三乙醇胺和氯化钙等速凝剂 此法还可用于建筑物地基的补强 硅化加固法 此法是在渗透性较强的土层 利用一定的压力 把浆液通过下端带孔的管子注入土中 使土粒胶结起来 其 加固效果同所用的化学溶液浓度 土壤渗透性和注液压力有关 对于渗透系数 每分钟小于 10 6 米的粘性土 压力注入的硅酸钠溶液要依靠电渗作用 才能进 入土层空隙 这种方法称为电硅化法 此法加固作用快 工期短 还可用来制 止流砂 堵塞泉眼 也可用于加固已建工程 2 3 建筑地基的处理 人工地基的处理在建筑学中十分重要的 上层建筑是否牢固 地基是有无 可替代的作用的 建筑物的地基不够好 上层建筑很可能倒塌 这样说一点也 不为过 而地基处理的主要目的是采用各种地基处理方法以改善地基条件 地 云南科技信息职业学院毕业论文 6 基处理的对象是软弱地基和特殊土地基 中国的 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 2 3 1 地基的改善措施 对于地基的改善措施主要有以下五方面 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 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 减少其水压力的措施 4 改善动力特性 地基的动力特性表现在地震时粉 砂土将会产生液化 由于交通荷载或打桩等原因 使邻近地基产生振动下沉 因此需要研究和采取 使地基土防止液化 并改善振动特性以提高地基抗震性能的措施 5 改善特殊土的不良地基的特性 主要是指消除或减少黄土的湿陷性和膨 胀土的胀缩性等地基处理的措施 云南科技信息职业学院毕业论文 7 第三章第三章 基础的设计基础的设计 3 1 基础的选择 房屋基础设计应根据工程地质和水文地质条件 建筑体型与功能要求 荷 载大小和分布情况 相邻建筑基础情况 施工条件和材料供应以及地区抗震烈 度等综合考虑 选择经济合理的基础型式 3 砌体结构优先采用刚性条形基础 如灰土条形基础 Cl5 素混凝土条形基 础 毛石混凝土条形基础和四合土条形基础等 当基础宽度大于 2 5m 时 可采 用钢筋混凝土扩展基础即柔性基础 多层内框架结构 如地基土较差时 中柱宜选用柱下钢筋混凝土条形基础 中柱宜用钢筋混凝土柱 无地下室 地基较差 荷载较大为增强整体性 减少不均匀沉降 可采用 十字交叉梁条形基础 如采用上述基础不能满足地基基础强度和变形要求 又不宜采用桩基或人 工地基时 可采用筏板基础 有梁或无梁 框架结构 有地下室 上部结构对不均匀沉降要求严 防水要求高 柱网 较均匀 可采用箱形基础 柱网不均匀时 可采用筏板基础 有地下室 无防水要求 柱网 荷载较均匀 地基较好 可采用独立柱基 抗震设防区加柱基拉梁 或采用钢筋混凝土交叉条形基础或筏板基础 筏板基础上的柱荷载不大 柱网较小且均匀 可采用板式筏形基础 当柱 荷载不同 柱距较大时 宜采用梁板式筏基 无论采用何种基础都要处理好基础底板与地下室外墙的连结节点 框剪结构无地下室 地基较好 荷载较均匀 可选用单独柱基 墙下条基 抗震设防地区柱基下设拉梁并与墙下条基连结在一起 无地下室 地基较差 荷载较大 柱下可选用交叉条形基础并与墙下条基 连结在一起 以加强整体性 如还不能满足地基承载力或变形要求 可采用筏 云南科技信息职业学院毕业论文 8 板基础 剪力墙结构无地下室或有地下室 无防水要求 地基较好 宜选用交 叉条形基础 当有防水要求时 可选用筏板基础或箱形基础 高层建筑一般都 设有地下室 可采用筏板基础 如地下室设置有均匀的钢筋混凝土隔墙时 采 用箱形基础 当地基较差 为满足地基强度和沉降要求 可采用桩基或人工处理地基 多栋高楼与裙房在地基较好 如卵石层等 沉降差较小 基础底标高相等 时基础可不分缝 沉降缝 当地基一般 通过计算或采取措施 如高层设混凝 土桩等 控制高层和裙房间的沉降差 则高层和裙房基础也可不设缝 建在同 一笺基上 施工时可设后浇带以调整高层与裙房的初期沉降差 当高层与裙房或地下车库基础为整块筏板钢筋混凝土基础时 在高层基础 附近的裙房或地下车库基础内设后浇带 以调整地基的初期不均匀沉降和混凝 土初期收缩 3 2 桩基础 当天然地基或人工地基的地基承载力或变形不能满足设计要求 或经过经 济比较采用浅基础反而不经济时 可采用桩基础 4 3 2 1 桩平面布置原则 1 力求使各桩桩顶受荷均匀 上部结构的荷载重心与桩的重心相重合 并使群桩在承受水平力和弯矩方向有较大的抵抗矩 2 在纵横墙交叉处都应布桩 横墙较多的多层建筑可在横墙两侧的纵墙 上布桩 门洞口下面不宜布桩 3 同一结构单元不宜同时采用摩擦桩和端承桩 4 大直径桩宜采用一柱一桩 筒体采用群桩时 在满足桩的最小中心距 要求的前提下 桩宜尽量布置在筒体以内或不超出筒体外缘 1 倍板厚范围之内 5 在伸缩缝或防震缝处可采用两柱共用同一承台的布桩形式 6 剪力墙下的布桩量要考虑剪力墙两端应力集中的影响 而剪力墙中和 云南科技信息职业学院毕业论文 9 轴附近的桩可按受力均匀布置 3 2 2 桩端进入持力层的最小深度 1 应选择较硬上层或岩层作为桩端持力层 桩端进入持力层深度 对于 粘性土 粉土不宜小于 2d d 为桩径 砂土及强风化软质岩不宜小于 1 5d 对 于碎石土及强风化硬质岩不宜小于 1d 且不小于 0 5m 2 桩端进入中 微风化岩的嵌岩桩 桩全断面进入岩层的深度不宜小于 0 5m 嵌入灰岩或其他未风化硬质岩时 嵌岩深度可适当减少 但不宜小于 0 2m 3 当场地有液化土层时 桩身应穿过液化土层进入液化土层以下的稳定 土层 进入深度应由计算确定 对碎石土 砾 粗中砂 坚硬粘性土和密实粉 土且不应小于 0 5m 对其他非岩石土且不宜小于 1 5m 4 当场地有季节性冻土或膨胀土层时 桩身进入上述土层以下的深度应 通过抗拔稳定性验算确定 其深度不应小于 4 倍桩径 扩大头直径及 1 5m 3 2 3 桩型选择原则 桩型的选择应根据建筑物的使用要求 上部结构类型 荷载大小及分布 工程地质情况 施工条件及周围环境等因素综合确定 1 预制桩 包括混凝土方形桩及预应力混凝土管桩 适宜用于持力层层 面起伏不大的强风化层 风化残积土层 砂层和碎石土层 且桩身穿过的土层 主要为高 中压缩性粘性土 穿越层中存在孤石等障碍物的石灰岩地区 从软 塑层突变到特别坚硬层的岩层地区均不适用 其施工方法有锤击法和静压法两 种 2 沉管灌注桩 包括小直径 D 5O0mm 中直径 D 500 600mm 适 用持力层层面起伏较大 且桩身穿越的土层主要为高 中压缩性粘性土 对于 桩群密集 且为高灵敏度软土时则不适用 由于该桩型的施工质量很不稳定 故宜限制使用 3 在饱和粘性土中采用上述两类挤土桩尚应考虑挤土效应对于环境和质 云南科技信息职业学院毕业论文 10 量的影响 必要时采取预钻孔 设置消散超孔隙水压力的砂井 塑料插板 隔 离沟等措施 钻孔灌注桩适用范围最广 通常适用于持力层层面起伏较大 桩 身穿越各类上层以及夹层多 风化不均 软硬变化大的岩层 如持力层为硬质 岩层或地层中夹有大块石等 则需采用冲孔灌注桩 无地下水的一般土层 可 采用长短螺旋钻机干作业成孔成桩 钻 冲 孔时需泥浆护壁 故施工现场受 限制或对环境保护有特殊要求的 不宜采用 4 人工挖孔桩适用于地下水水位较深 或能采用井点降水的地下水水位 较浅而持力层较浅且持力层以上无流动性淤泥质土者 成孔过程可能出现流砂 涌水 涌泥的地层不宜采用 5 钢桩 包括 H 型钢桩和钢管桩 工程费用昂贵 一般不宜采用 当 场地的硬持力层极深 只能采用超长摩擦桩时 若采用混凝土预制桩或灌注桩 又因施工工艺难以保证质量 或为了要赶工期 此时可考虑采用钢桩 钢桩的 持力层应为较硬的土层或风化岩层 云南科技信息职业学院毕业论文 11 第四章第四章 地基与基础的工程事故地基与基础的工程事故 4 1 常见的地基与基础工程事故 常见的地基与基础工程事故有 5 一 地基失稳造成工程事故 建筑物作用在地基上的荷载密度超过地基承载力 地基将产生剪切破坏 地基产生剪切破坏将使建筑物下沉倒塌或破坏 二 地基变形造成工程事故 地基在建筑物荷载作用下产生沉降 当总沉降量或不均匀沉降超过建筑物 允许沉降时 影响建筑物正常使用造成工程事故 三 地基渗流造成工程事故 渗流造成潜蚀 在地基中形成土洞 溶洞或土体结构改变 导致地基破坏 渗流形成流土 管涌导致地基破坏 地下水位下降引起地基中有效应力改变 导致地基沉降 严重的可造成工 程事故 四 土坡滑动造成工程事故 建在土坡上或土坡顶和土坡坡趾附近的建 构 筑物会因为土坡滑动产生破 坏 五 地震造成工程事故 由于地壳运动所至的地基破坏造成工程事故 六 特殊土地基工程事故 特殊土主要指 湿陷性黄土地基 膨胀土地基 冻土地基以及盐渍土地基 等 特殊土的工程性质与一般土不同 特殊土地基工程事故也有特殊性 七 其他地基工程事故 地下工程 地铁 地下商场 地下车库和人防工程等 的兴建 地下采矿造 云南科技信息职业学院毕业论文 12 成的采空区以及地下水位的变化 均可能导致影响范围内地面下沉造成地基工 程事故 另外 各种原因的地裂缝也将造成工程事故 八 基础工程事故 除地基工程事故外 基础工程事故也影响建筑物的正常使用和安全 基础 工程事故可分为基础错位事故 基础构件施工质量事故以及其他基础工程事故 4 2 造成工程事故的原因 造成地基与基础工程事故的原因有 一 对场地工程地质情况缺乏全面 正确的了解 二 设计方案不合理或设计计算错误 三 施工质量造成地基与基础工程事故 四 环境条件改变造成地基与基础工程事故 五 其他原因造成地基与基础工程事故 4 3 工程事故的预防 精心勘察 精心设计 精心施工可以预防绝大部分地基与基础工程事故 首先要搞好工程勘察工作 预防地基与基础工程事故首先要重视对建筑场 地工程地质和水文地质条件的全面 正确了解 这是预防地基与基础工程事故 的关键 其次要做到精心设计 在全面 正确了解场地工程地质条件的基础上 根 据建筑物对地基的要求 进行地基基础设计 如天然地基不能满足要求 则应 进行地基处理形成人工地基 并采用合理的基础形式 地基 基础 上部结构 是一个统一的整体 在设计中应统一考虑 要认真分析地基变形 正确估计施 工后沉降 并控制建筑物施工后沉降在允许范围内 最后要做到精心施工 合理的设计需要通过精心施工来实现 要杜绝施工 质量事故 云南科技信息职业学院毕业论文 13 结结 论论 地基与基础工程是建筑施工的主导工程之一 特别是近年来 随着我国经 济建设的迅猛发展 城市建设日益增多 对地基与基础施工的重要性 也日益 受到各方的重视和关注 地基与基础工程是建筑施工技术最为复杂 难度最大 工期最长 占投资 最多的分部工程 地基的处理是否合理直接影响了基础的选型和造价 而基础 的设计直接影响了建筑的质量 所以必须科学地进行施工 制订有效的保证质 量和安全措施 按工程施