8、基础与地下室0

第8章基础与地下室 返回 本章学习月标 通过本章的学习 了解影响基础埋置深度的因素 理解地下工程常用防潮 防水构造做法 掌握基础的概念 基础与地基的关系 常用基础的类型 特点及其应用范围 8 1地基与基础的关系8 1 1地基 基础及与其荷载的关系 返回 基础是建筑物的墙或柱埋在地下的扩大部分 基础的作用是承受建筑物上部结构传来的全部荷载 并把这些荷载连同本身的自重一起传给地基 如图8 1所示 地基是指基础底面以下 受到荷载作用影响范围内的部分岩体 土体 基础是建筑物的重要组成部分 而地基则不是建筑物的组成部分 它只是基础下面承受建筑物荷载的土壤层 地基和基础虽然不同 但是又有着不可分割的关系 他们共同保证建筑物的坚固 耐久和安全 8 1 1地基 基础及与其荷载的关系 返回 8 1 1地基 基础及与其荷载的关系 返回 建筑物的全部荷载都是通过基础传给地基的 作为地基的岩体 土体 以其强度 地基承载力 和抗变形能力保证建筑物的正常使用和整体的稳定性 并使地基在防止整体破坏方面有足够的安全储备 地基承受荷载有一定的限度 每平方米面积所承受的最大垂直压力 称为地基承载力 为了保证建筑物的稳定和安全 必须满足建筑物基础底面的平均压力不过地基承载力 地基上所承受的全部荷载是通过基础传递的 因此当荷载一定时 可通过加大基础底面积来减少单位面积上地基所受到的压力 基础底面A可通过下式来确定 8 1 1地基 基础及与其荷载的关系 返回 基础底面A可通过下式来确定 A N f式中N 建筑物的总荷载 f一地基承载力 从上式可以看出 当地基承载力不变时 建筑总荷载越大 基础底面积也要求越大 或当建筑物总荷载不变时 地基承载力越小 基础底面积越大 8 1 2地基的分类 返回 地基可分为天然地基和人工地基两种类型 天然地基是指天然状态下即可满足承载力要求 不需经人工处理的地基 可做天然地基的岩土体包括岩石 碎石 砂土 戮性土等 当达不到上述要求时 可以对地基进行补强和加固 经人工处理的地基称为人工地基 处理方法有多种 如换填法 预压法 强夯法 振冲法 深层搅拌法等 8 1 2地基的分类 返回 换填法是指用砂石 灰土 素土 工业废渣等强度较高的材料 置换地基浅层软弱土 并在回填土的同时 采用机械逐层压实 预压法指在建筑基础施工之前 对地基土预先进行加载预压 使地基土被预先压实 从而提高地基土的强度和抵抗沉降的能力 8 1 2地基的分类 返回 强夯法是利用强大的夯击功 迫使深层土液化和动力固结而密实 该方法用80一300kN的重锤和8一20m的落距 强力对地基施加冲击能 强夯对地基土有加密作用 固结作用和预加变形作用 从而提高了地基承载力 降低了压缩性 目前强夯法又爱展为强夯置换法 在加密的同时对部分软弱土用粗骨料取代 然后再夯实 或者是用砂石以及其他颗粒材料填人夯坑内 这样便形成夯扩短桩 8 1 3地基与基础的设计要求1 地基应具有足够的承载力和均匀程度 返回 建筑物应尽量选择在地基承载力较高而且均匀的地段 如岩石 碎石等 地基土质应均匀 如果地基土质分布不均匀 处理不当就会使建筑物产生不均匀流徽此时极易产生墙体开裂 严重时会影响建筑物的正常使用 8 1 3地基与基础的设计要求2 基础应具有足够的强度和耐久性 返回 基础是建筑物的重要承重构件 它承受着上部结构传来的全部荷载动 是建筑物安全的重要保证 因此基础必须有足够的强度 才能够保证将建筑物的荷载何靠地传给地基 基础埋于地下 建成后检查和维修困难 所以在选择基础的材料与构造形式 时 应考虑其满足耐久性要求 8 1 3地基与基础的设计要求3 经济方面的要求 返回 基础工程约占建筑总造价的10 40 降低基础工程的造价是减少建筑总投资的有效方法 这就要求选择土质好的地段来建造建筑物 以减少地基处翅韵贫栩套需要特殊处理的地基 也要尽量选用地方材料及合理的构造形式 8 2基础的类型8 2 1基础埋置深度 返回 基础埋置深度是指从室外设计地面至基础底面的垂直距离 如图8 2所示 基础按其埋置深度大小可分为浅基础和深基础 基础埋置深度不超过5m时称为浅基础 大于5m的属于深基础 在确定基础埋置深度时 应优先选择浅基础 它的优点是不需要特殊的施工设备 施工技术也较简单 一般情况下 基础尽量浅埋 但不应小于0 5m 若浅层土质不良 需将基础加大埋深 此时需采取一些特殊的施工手段和相应的基础形式 如采用桩基 沉箱 沉井和地下连续墙等深基础 基础埋置深度的木小关系到地基的可靠性 施工的难易程度和造价的高低 影响基础的埋置深度的因素很多 其主要影响因素如下 8 2 1基础埋置深度1 建筑物的使用要求 基础形式及荷载 返回 当建筑物设置地下室 设备基础或地下设施时 基础埋深应满足其使用要求 高层建筑基础埋置深度随建筑高度增加适当增大 才能满足稳定性的要求 荷载大小和性质也影响基础埋置深度 一般荷载较大时应加大基础埋深 受向上拔力的基础 应有较大埋深以满足抗拔力的要求 8 2 1基础埋置深度2 工程地质和水文地质的条件 返回 基础应建造在坚实可靠的地基上 而不能设置在承载力低 压缩性高的软土层上 地基土通常由多层土组成 直接支承基础的土层称为持力层 下部各层土为下卧层 8 2 1基础埋置深度2 工程地质和水文地质的条件 返回 在满足地基稳定和变形要求的前提下 基础尽量浅埋 如浅层土作持力层不能满足要求 可考虑埋深 但应与其他方案比较 地基软弱土层在2m之内 下卧层为压缩性低的土时 一般应将基础埋在下卧层上 如软弱土层厚在2一5m之间 低层轻型建筑应争取将基础埋于表层软弱土层内 可加宽基础 必要时可用换土 压实等方法进行地基处理 如软弱土层大于5m 低层轻型建筑应尽量浅埋于软弱土层内 必要时可加强上部结构或进行地基处理 如地基土由多层土组成且均属于软弱土层或上部荷载很大时 常采用深基础方案 如桩基等 按地基条件选择埋深时 还经常要求从减少不均匀沉降的角度考虑 当土层分布明显不均匀或各部分荷载差别很大时 对同一建筑物可采用不同的埋深来调整不均匀沉降量 图8 3所示是不同土层条件下的六种基础埋深 8 2 1基础埋置深度2 工程地质和水文地质的条件 返回 8 2 1基础埋置深度2 工程地质和水文地质的条件 返回 l 地基土质分布均匀时 基础应尽量浅埋 但也不得低于500mm 如图8 3 a 所示 2 地基土层的上层为软土 厚度在2m以内 下层为好土时 基础应埋在好土层内 此时土方开挖量不大厂既可靠又经济 如图8 3 b 所示 3 地基土层的上层为软土 且高度在2 5m时 荷载小的建筑 低层 轻型 仍可将基础埋在软土内 但应加强上部结构的整体性 并增大基础底面积 若建筑总荷载较大 高层 重型 时 则应将基础埋在好土上 如图8 3 c 所示 8 2 1基础埋置深度2 工程地质和水文地质的条件 返回 4 地基土层的上层软土厚度大于5m时 对于建筑总荷载较小的建筑 应尽量利用引层的软弱土层为地基 将基础埋在软土内 必要时应加强土部结构 增大基础底面积或进行人工加固 否则 是采用人工地基还是把基础埋至好土层内 应进行经济比较后确定 如图8 3 d 所示 5 地基土层的上层为好土 下层为软土 此时 应力争把基础埋在好土里 适当提高基础底面 以有足够厚度的持力层 并验算下卧层的应力和应变 确保建筑的安全 如图8 3 e 所示 6 地基土层由好土和软土交替组成 低层轻型建筑应尽可能将基础埋在好土内 总荷载大的建筑可采用打端承桩穿过软土层 也可将基础深埋到下层好土中 两方案可经技术经济比较后选定 如图8 3 f 所示 8 2 1基础埋置深度2 工程地质和水文地质的条件 返回 存在地下水时 基础埋深一般应考虑埋于最高地下水位以上不小于0 2m处 当地下水位较高 基础不能埋置在地下水位以上时 宜将基础埋置在最低地下水位以上不少于0 2m的深度 且同时考虑施工时基坑的排水和坑壁的支护等因素 地下水位以下的基础 选材时 应考虑地下水对地基有腐蚀性的可能而要采取防腐措旅 如图8 4所示 8 2 1基础埋置深度2 工程地质和水文地质的条件 返回 8 2 1基础埋置深度3 土的冻结深度影响 返回 粉砂 粉土和猫性土等细粒土具有冻胀现象 冻胀时会将基础向上拱起 土层解冻融化 基础又会下沉 使基础处于不稳定状态 冻融的不均匀会使建筑物发生变形 严重时产生开裂等破坏情况 因此 建筑物的基础应埋置在冰冻层以下且不小于200mm 8 2 1基础埋置深度4 相临建筑物基拙埋置深度 返回 新建的建筑物基础埋置深度不宜大于相邻原有建筑物基础 如果新建基础大于原有建筑物的基础时 基础间的净距应根据荷载大小和性质等确定 一般为相邻基础底面高差的1 2倍 即L 1一2 H 如图8 5所示 若不能满足时 应加固原有地基或分段施工 设临时加固支撑 打板桩 地下连续墙等施工措施 8 2 1基础埋置深度4 相临建筑物基拙埋置深度 返回 8 2 1基础埋置深度5 其他 返回 为保护基础 一般要求基础顶面低于设计室外地面不少于0 1m 地下室或半地下室基础的埋置深度则要结合建筑设计的要求确定 8 2 2基础的类型 返回 基础的类型很多 按所用的材料及受力特点可分为刚性基础和柔性基础 即钢筋混凝土基础 刚性基础又包括砖基础 毛石基础 混凝土基础等 基础按构造形式分为独立式基础 条形基础 片筏基础 箱形基础 桩基础等 8 2 2基础的类型1 刚性基础 返回 刚性基础是指由刚性材料制作的基础 一般指抗压强度高 而抗拉 抗剪强度较低的材料就称为刚性材料 常用的有砖 灰土 混凝土 三合土 毛石等 为满足地基容许承载力的要求 需要加大基础底面积 基础底面尺寸的放大应根据材料的刚性角来决定 刚性角是指基础放宽的引线与墙体垂直线之间的夹角 a角 如图8 6所示 8 2 2基础的类型1 刚性基础 返回 刚性基础是指由刚性材料制作的基础 一般指抗压强度高 而抗拉 抗剪强度较低的材料就称为刚性材料 常用的有砖 灰土 混凝土 三合土 毛石等 为满足地基容许承载力的要求 需要加大基础底面积 基础底面尺寸的放大应根据材料的刚性角来决定 刚性角是指基础放宽的引线与墙体垂直线之间的夹角 a角 如图8 6所示 8 2 2基础的类型1 刚性基础 返回 凡受刚性角限制的基础称为刚性基础 为设计施工方便 将刚性角a换算成正切值b h 即宽高比 表8 1是各种材料基础的宽高比b h的容许值 如砖基础的大放脚宽高比不大于1 1 5成大放脚的做法 一般采用每两皮砖挑出1 4砖或每两皮砖挑出1 4砖与一皮砖挑出1 4砖相间砌筑 8 2 2基础的类型1 刚性基础 返回 8 2 2基础的类型 返回 8 2 2基础的类型 返回 8 3常用基础的构造 返回 8 3常用基础的构造8 3 1独立基础 返回 8 3常用基础的构造8 3 1独立基础 返回 8 3常用基础的构造8 3 1独立基础 返回 8 3常用基础的构造8 3 2条形基础 返回 8 3 2条形基础1 墙下条形基础 返回 8 3 2条形基础1 墙下条形基础 返回 8 3 2条形基础2 柱下条形基拙 返回 因为上部结构为框架结构或排架结构 荷载较大或荷载分布不均匀 地基承载力偏低 为增加基底面积或增强整体刚度 以减少不均匀沉降 常用钢筋混凝土条形基础 将各柱下基础用基础梁相互连接成一体 形成井格基础 如图8 11所示 8 3 2条形基础2 柱下条形基拙 返回 8 3 3筏片基础 返回 建筑物的基础由整片的钢筋混凝土板组成 板直接作用于地基上 称为筏片基础 筏片基础的整体性好 可以跨越基础下的局部软弱土 筏片基础常用于地基软弱的多层砌体结构 框架结构 剪力墙结构的建筑 以及上部结构荷载较大且不均匀或地基承载力低的情况 按其结构布置分为梁板式和无梁式 其受力特点与倒置的楼板相似 如图8 12所示 8 3 3筏片基础 返回 8 3 4箱形基础 返回 当上部建筑物为荷载大 对地基不均匀沉降要求严格的高层建筑 重型建筑以及软弱土地基上多层建筑时 为增加基础刚度 将地下室的底板 顶板和墙整体浇成箱子状的基础 称为箱形基础 箱形基础的整体空间刚度大 整体性强 能抵抗地基的不均匀沉降 同时有较好的地下空间可以利用 基础的中空部分可用作地下室或停车库 能承受很大的弯矩 较适用于高层建筑或在软弱地基上建造的重型建筑物 如图8 13所示 8 3 4箱形基础 返回 8 3 5桩基础 返回 当浅层地基上不能满足建筑物对地基承载力和变形的要求 而又不适宜采取地基处理措施时 就要考虑以下部坚实土层或岩层作为持力层的深基础 一般地广泛采用桩基础 桩基础一般由设置于土中的桩身和承接上部结构的承台组成 如图8 14所示 桩基是按设计的点位将桩身置于土中 桩的上端灌注钢筋混凝土承台梁 承台梁上接柱或墙体 以便使建筑荷载均匀地传给桩基 在寒冷地区 承台梁下一般铺设100一200mm厚的粗砂或焦渣 以防土壤冻胀引起承台的反拱破坏 8 3 5桩基础 返回 8 3 5桩基础 返回 桩的类型很多 按材料可分为钢管桩 钢筋混凝土桩一 按照桩的施工特点可以分为振人桩 压人桩 打人桩 钻孔灌人桩等 按桩的受力性能可分为摩擦桩和端承桩 按桩的断面形式可分为圆形 方形 六角形等 常用的桩基有钻孔桩人振动桩 爆护桩等 8 4地下室8 4 1地下室分类 返回 建筑物下部的地下使用空间称为地下室 利用地下空间 可节约建设用地 地下室可用作设备房间 贮藏房间 旅馆 餐厅 商场 车库以及用作战备人防工程 高层建筑常利用深基础如箱形基础 建造一层或多层地下室 既增加了使用面积又省掉室内填土的费用 地下室按使用性质分 有普通地下室 普通的地下空间 一般按地下楼层进行设计 和防空地下室 有人民防空要求的地下空间 应妥善解决紧急状况下的人员隐蔽与疏散 应有保证人身安全的技术措施 按顶板标高分 有半地下室 埋深为1 3 1 2倍的地下室净高 和全地下室 埋深为地下室净高的1 2以上 按结构材料分 有砖混结构地下室和钢筋混凝土结构的地下室 图8 15所示为地下室示意图 8 4地下室8 4 1地下室分类 返回 8 4地下室8 4 2地下室的组成 返回 地下室一般由墙体 底板 顶板 门窗 楼梯五大部分组成 8 4 2地下室的组成1 墙体 返回 地下室的外墙不仅承受垂直荷载 还承受土 地下水和土壤冻胀的侧压力 因此地下室的外墙应按挡土墙设计 如用钢筋混凝土或素混凝土墙 应按计算来确定 其最小厚度除应满足结构要求外 还应满足抗渗厚度的要求 其最小厚度不低于30Omm 外墙应做防潮或防水处理 如用砖墙 现在较少采用 其厚度不小于490mm 8 4 2地下室的组成2 底板 返回 底板处于最高地下水位以上 并且无压力作用时 可按一般地面工程处理 即垫层上现浇混凝土60一80mm厚 再做面层 如底板处于最高地下水位以下时 底板不仅承受上部垂直荷载 还承受地下水的浮力荷载 因此应采用钢筋混凝土底板 并双层配筋 底板下垫层上还应设置防水层 以防渗漏 8 4 2地下室的组成3 顶板 返回 可用现浇板 预制板或者预制板上做现浇层 装配整体式楼板 如为防空地下室 必须采用现浇板 并按有关规定决定厚度和混凝土强度等级 在无采暖的地下室顶板上 即首层地板处应设置保温层 以利于首层房间的使用舒适 8 4 2地下室的组成4 门窗 返回 普通地下室的门窗与地上房间门窗相同 地下室外窗如在室外地坪以下时 应设置采光井和防护算 以利室内采光 通风和室外行走安全 防空地下室一般不允许设窗 如需开窗 应设置战时堵严措施 防空地下室的外门应按防空等级要求 设置相应的防护构造 8 4 2地下室的组成5 楼梯 返回 可与地面上房间结合设置 层高小或用作输助房间的地下室 可设置单跑楼梯 有防空要求的地下室 至少要设置两部楼梯通向地面的安全出口 并且必须有一个是独立的安全出口 这个安全出口周围不得有较高建筑物 以防空袭倒塌 堵塞出口 影响安全疏散 8 4 3地下室的防潮 防水构造 返回 地下室外墙和底板都埋于地下 地下水通过地下室围护结构渗人室内 不仅影响使用 而且当水中含有酸 碱等腐蚀性物质时 还会对结构产生腐蚀 影响其耐久性 因此防潮 防水往往是地下室构造处理的重要问题 当设计最高地下水位高于地下室底板标高或有地面水下渗的可能时 应采用防水做法 当设计最高地下水位低于地下室底板300一500mm 且地基范围内的土雄及回填土无形成上层滞水可能时 应采用防潮做法 8 4 3地下室的防潮 防水构造1 地下室防潮 返回 当设计最高地下水位低于地下室底板 且无形成上层滞水可能时 地下水不会侵人地下室内部 地下室底板和外墙可以只做防潮处理 地下室防潮只适甩于防无压水地下室防潮的构造要求 砖墙必须采用水泥砂浆砌筑 灰缝必须饱满汇在外墙外侧设垂直防潮层 做法一般为1 2 5水泥砂浆找平 刷冷底子油一道 热沥青两道 防潮层做至室外散水处 然后在防潮层外侧回填低渗透性土壤如薪土 灰土等 并且逐层夯实 底宽500mm左右 此外 地下室所有墙体 必须设两道水平防潮层 一道设在底层地坪附近 一般设置在结构层之间 另一道设在室外地面散水以上150 200mm的位置 如图8 16所示 8 4 3地下室的防潮 防水构造1 地下室防潮 返回 8 4 3地下室的防潮 防水构造2 地下室防水 返回 当设计最高地下水位高于地下室地层时 需做好地下室外墙和地层的防水处理 目前采用的防水措施有自防水和材料防水两类 自防水是用防水混凝土作外墙和地板 使承重 围护 防水功能三者合一 这种防水措施施工较为简便 材料防水是在外墙和地板表面敷设防水材料 如卷材 涂料 防水水泥砂浆等 以阻止地下水的渗人 卷材防水是常用的一种防水材料 根据卷材与墙体的关系 可分为外防水和内防水 如图8 17和图8 18所示 8 4 3地下室的防潮 防水构造2 地下室防水 返回 8 4 3地下室的防潮 防水构造2 地下室防水 返回 8 4 3地下室的防潮 防水构造2 地下室防水 返回 卷材防水层设在地下工程围护结构外侧 即迎水面 时 称为外防水 这种方法防水效果好 采用较多 但维修困难 外防水的具体作法是 先在混凝土垫层上将油毡满铺整个地下室 在其上浇筑细石混凝土或水泥砂浆保护层 以便浇筑钢筋混凝土底板 底层防水油毡须留出足够的长度 以便与墙面垂直防水油毡搭接 8 4 3地下室的防潮 防水构造2 地下室防水 返回 墙体防水是先在外墙外侧抹20mm厚1 2 5水泥砂