基础与地下结构

1、本章内容本章内容2.1 地基与基础的概念地基与基础的概念2.2 地基的分类与加固方法地基的分类与加固方法2.3 基础埋深的确定原则基础埋深的确定原则2.4 基础宽度的确定原则基础宽度的确定原则2.5 常用基础的类型及构造常用基础的类型及构造2.6 基础管沟基础管沟2.7 地下室的防水与防潮地下室的防水与防潮2.1 地基与基础概述地基与基础概述1.1.基本概念基本概念基础基础: :建筑物与土层直接接触的建筑物与土层直接接触的部位；部位；地基地基: :支撑建筑物重量的土层支撑建筑物重量的土层, ,地基承受建筑物荷载而产生地基承受建筑物荷载而产生的应力和应变随着土层深度的应力和应变随着土层深度的增加

2、而减小，在达到一定的增加而减小，在达到一定深度后就可忽略不计。深度后就可忽略不计。 持力层：持力层：直接承受建筑荷载直接承受建筑荷载的土层。的土层。 下卧层下卧层：持力层以下的土层。持力层以下的土层。2.2.两者的关系两者的关系基础是建筑物的组成部分，而地基不是；基础是建筑物的组成部分，而地基不是；基础承受建筑物上部所有荷载，并且传给地基；基础承受建筑物上部所有荷载，并且传给地基；两者共同作用，保证建筑物的稳定、安全、坚固耐久。两者共同作用，保证建筑物的稳定、安全、坚固耐久。概括为一个公式：概括为一个公式：A AN/PN/PA A为基础底面积；为基础底面积；N N为建筑物总荷载；为建筑物总荷载

3、；P P为地耐力为地耐力地耐力一定地耐力一定荷载越大，底面积越大荷载越大，底面积越大3.3.地基与基础设计应满足的基本条件地基与基础设计应满足的基本条件(1)(1)地基应具有较高的承载力地基应具有较高的承载力 足够的地耐力和良好的稳定性，足够的地耐力和良好的稳定性，并保证建筑物的均匀并保证建筑物的均匀沉降；尽可能选在承载力高且分布均匀的地段，如岩石类、沉降；尽可能选在承载力高且分布均匀的地段，如岩石类、碎石类、砂性土类等地段。碎石类、砂性土类等地段。强度、变形、稳定强度、变形、稳定( (2 2) )基础应具有足够的强度和耐久性基础应具有足够的强度和耐久性 足够的承载能力承受建筑物上部荷载足够的

4、承载能力承受建筑物上部荷载；埋于地下的隐；埋于地下的隐蔽工程，易受潮，且很难观察、维修、加固和更换。蔽工程，易受潮，且很难观察、维修、加固和更换。( (3 3) )基础工程应注意经济效果基础工程应注意经济效果 基础工程约占建筑总造价的基础工程约占建筑总造价的1010一一4040。天然地基天然地基 凡天然土层具有足够的承凡天然土层具有足够的承载力，不需经人工加固或改载力，不需经人工加固或改良便可作为建筑物地基。良便可作为建筑物地基。当建筑物上部的荷载较当建筑物上部的荷载较大或地基的承载力较弱，须大或地基的承载力较弱，须预先对土壤进行人工加固或预先对土壤进行人工加固或改良后才能作为建筑物地基。改良

5、后才能作为建筑物地基。2.2 2.2 地基的分类和加固方法地基的分类和加固方法人工地基压实法换填土桩基 地基地基加固的原理加固的原理是：是：“将土质由松变实，将土的含水将土质由松变实，将土的含水量由高变低量由高变低”地基土岩石碎石砂土人工填土粉土粘性土1.1.压实法压实法 压实机械：压实机械：重锤、压路机、振动压实机重锤、压路机、振动压实机 基本原理：基本原理：通过减小土壤颗粒间的孔隙，把细土通过减小土壤颗粒间的孔隙，把细土粒压入大颗粒间的空隙中去，并及时排去孔隙中粒压入大颗粒间的空隙中去，并及时排去孔隙中的空气，从而增强密实度，减少压缩。的空气，从而增强密实度，减少压缩。 优点：优点：不需增

6、加额外的建筑材料不需增加额外的建筑材料 适用土质：适用土质：地下水位以上的粘土、砂类土和湿陷地下水位以上的粘土、砂类土和湿陷性黄土。性黄土。压实法强夯压实 振动压实 机械压实(1)强夯压实 用重锤自一定高度自由下落夯击土层使地基迅速固结的方用重锤自一定高度自由下落夯击土层使地基迅速固结的方法法;实法用于粘性土，湿陷性黄土及人工杂填土等软弱地基的实法用于粘性土，湿陷性黄土及人工杂填土等软弱地基的深层加固，但必要时要采取防震措施深层加固，但必要时要采取防震措施。(2) 振动压实法 将振动机械置于地基表面进行一定时间的振动，利用其激将振动机械置于地基表面进行一定时间的振动，利用其激振力在土中产生的剪

7、切压密作用，使一定深度内的土均匀振力在土中产生的剪切压密作用，使一定深度内的土均匀增密，从而改善地基的力学性能。增密，从而改善地基的力学性能。 振动压实法适用于处理砂性土及松散性杂填土（炉灰、炉振动压实法适用于处理砂性土及松散性杂填土（炉灰、炉渣、碎砖瓦等）。渣、碎砖瓦等）。(3) 机械压实 利用压路机、轮胎碾等机械碾压地基土壤，使地基压实排利用压路机、轮胎碾等机械碾压地基土壤，使地基压实排水固结。机械压实适用于大面积浅层填土。水固结。机械压实适用于大面积浅层填土。2.换土法 当地基土的局部或全部为当地基土的局部或全部为软弱土不宜采用压实法加软弱土不宜采用压实法加固时（如淤泥、沼泽、杂固时（如

8、淤泥、沼泽、杂填土、洞等），可将局部填土、洞等），可将局部或全部软弱土清除，换以或全部软弱土清除，换以好土，如粗砂、中砂、砂好土，如粗砂、中砂、砂石料、灰土等石料、灰土等。2.1换填法1 1) )施工工艺过程：施工工艺过程： 挖软弱层挖软弱层回填回填夯实夯实2 2) )适用范围适用范围n 淤泥淤泥n 淤泥质土淤泥质土n 湿陷性黄土湿陷性黄土n 素填土素填土n 杂填土杂填土 3.打桩法 打桩法打桩法 桩基的组成桩基的组成 桩基的分类桩基的分类 桩基布点桩基布点1)打桩法 打桩法是在软弱土层打桩法是在软弱土层中置入桩身，将建筑中置入桩身，将建筑物建造在桩上，所以物建造在桩上，所以也可称为桩基础也可

9、称为桩基础 具有承载力高、稳定具有承载力高、稳定性好、沉降量小而均性好、沉降量小而均匀、便于机械化施工、匀、便于机械化施工、适应性强等优点适应性强等优点。2)桩基的组成 桩基础是一种常用的深基础形式，桩基桩基础是一种常用的深基础形式，桩基由桩身和承台梁（或板）组成。由桩身和承台梁（或板）组成。 桩基础桩基础3)桩基分类按照承载方式：按施工工艺：端承桩摩擦桩预制桩灌注桩3)桩基分类 端承桩端承桩 是将桩尖直接支是将桩尖直接支承在岩石或硬土层上，承在岩石或硬土层上，用桩身支承建筑物的总用桩身支承建筑物的总荷载。荷载。 摩擦桩摩擦桩 是用桩挤实软弱是用桩挤实软弱土层，靠桩壁与土壤的土层，靠桩壁与土壤

10、的摩擦力承担总荷载。摩擦力承担总荷载。按照承载方式按照承载方式：3)桩基分类 预制桩预制桩：构件厂或施工现场预制，借助打：构件厂或施工现场预制，借助打桩机打入土中。桩机打入土中。 灌注桩灌注桩：现场采用钻孔机械钻孔成型并灌：现场采用钻孔机械钻孔成型并灌入混凝土后形成。（扩大头、无扩大头）入混凝土后形成。（扩大头、无扩大头）按施工工艺：按施工工艺：1，柴油锤桩机吊起预制方桩预制桩施工过程预制桩施工过程2.两个工人扶住桩头，将桩定位3.桩机开始将桩锤吊起仅半分钟，9米的桩就进入土中桩锤提起后，工人铲些土放在桩头上桩机又将钢管制作的送桩器吊起在工人的引导下，将送桩器放在桩顶上桩机通过送桩器开始继续打

11、桩快到持力层了，打了好一会桩才下去一两米送桩器只能看到一小段了，技术员在旁边记录最后几击的贯入量打桩机细节将送桩器提出送桩器提出后留下一个孔灌注桩施工过程灌注桩施工过程爆扩桩施工过程爆扩桩施工过程4)桩基布点 桩基布点是按承重结构的桩基布点是按承重结构的形式确定的。形式确定的。独立柱承重独立柱承重结构可采用点式布置。结构可采用点式布置。点点布置还可以根据桩的承载布置还可以根据桩的承载力和荷载大小选择单桩、力和荷载大小选择单桩、双桩或多桩布置，并用承双桩或多桩布置，并用承台板联合为一体共同承受台板联合为一体共同承受独立柱的荷载。独立柱的荷载。 承重结构为带形墙或密集柱时，则应采用带形布置，承重结

12、构为带形墙或密集柱时，则应采用带形布置，并用带形承台梁联合为一体共同承受上部荷载。并用带形承台梁联合为一体共同承受上部荷载。群桩效应 指指群桩基础群桩基础受竖向荷载后，由于承台、桩、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，降等性状发生变化而与单桩明显不同，承载承载力往往不等于各单桩承载力之和这一现象力往往不等于各单桩承载力之和这一现象。减轻不均匀沉降的措施 一、设法增强上部结构对不均匀沉降的适应能力； 二、设法减小不均匀沉降或者总沉降量。 具体措施： 1、从基础形式考虑，减小地基的不均匀沉降或者是

13、总沉降量； 2、对变形比较大的范围进行局部处理 3、从三者相互作用出发，采取建筑、结构、施工等措施；概念：概念： 室外设计地坪到基础底部的垂直距离- -室外地坪：室外地坪：自然地坪、设计地坪自然地坪、设计地坪- -自然地坪：自然地坪：施工建造场地的原有地坪。施工建造场地的原有地坪。- -设计地坪：设计地坪：按设计要求工程竣工后室外按设计要求工程竣工后室外场地经过挖掉部分土层（或者填垫部场地经过挖掉部分土层（或者填垫部分土层）后的地坪。分土层）后的地坪。2.2.分类：分类： 深基础深基础浅基础浅基础（小于（小于5m5m）基础的埋置深度基础的埋置深度不应小于不应小于0 0.5m .5m 3.基础埋

14、深的原则：基础埋深的原则：基础宜浅埋造价低，不小于500基础顶面顶面距地不小于1001.1.基础埋深基础埋深室外设计地坪基础底部基基础础埋埋深深 埋深小于基础底面宽度的埋深小于基础底面宽度的4 4倍且小于倍且小于5m5m，可用普通开挖基，可用普通开挖基坑和坑内排水方法修筑的基础，一般称为浅基础，如独立坑和坑内排水方法修筑的基础，一般称为浅基础，如独立基础、条形基础、筏板基础和箱形基础等基础、条形基础、筏板基础和箱形基础等 一般情况下，基础埋置深度一般情况下，基础埋置深度基础宽度的基础宽度的4 4倍或倍或5 5米为深基米为深基础础 深基础必须埋置在较深的坚实土层上，需用特殊的施工手深基础必须埋置

15、在较深的坚实土层上，需用特殊的施工手段和设备修筑，如桩基、沉井、沉箱、地下连续墙等段和设备修筑，如桩基、沉井、沉箱、地下连续墙等 深基础耗料多，施工困难，遇水及塌方的概率较高，因此深基础耗料多，施工困难，遇水及塌方的概率较高，因此在设计时优先考虑天然地基上的浅基础。在设计时优先考虑天然地基上的浅基础。 只有在表层土质极弱、总荷载较大或其他特殊情况下，才只有在表层土质极弱、总荷载较大或其他特殊情况下，才选用深基础选用深基础2.2.确定基础埋置深度的影响因素确定基础埋置深度的影响因素 1 1）建筑物的特点及使用要求）建筑物的特点及使用要求 2 2）地基土的情况）地基土的情况 3 3）地下水位的影响

16、）地下水位的影响 4 4）土的冻结深度的影响）土的冻结深度的影响 5 5）相邻基础的影响）相邻基础的影响 6 6）其他影响）其他影响1）建筑物的特点及使用要求）建筑物的特点及使用要求有无地下室、设备基础和地下设施等，是基础埋置有无地下室、设备基础和地下设施等，是基础埋置深度的先决条件深度的先决条件土质地基上的高层建筑，基础埋深随着建筑物高度土质地基上的高层建筑，基础埋深随着建筑物高度的增高应适当加大的增高应适当加大岩石地基的高层应满足抗滑要求岩石地基的高层应满足抗滑要求2 2）地基土的情况）地基土的情况3 3）地下水位的影响）地下水位的影响最高地下水位最高地下水位最低地下水位最低地下水位最高地

17、下水位最高地下水位（a a）地下水位较低时的基础埋深位置）地下水位较低时的基础埋深位置（b b）地下水位较高时的基础埋深位置）地下水位较高时的基础埋深位置1.1.埋在地下水位以上埋在地下水位以上2.2.将基础埋在地下水位以下且基础底距最低水位不小于将基础埋在地下水位以下且基础底距最低水位不小于2002004 4）土的冻结深度的影响）土的冻结深度的影响 冰冻线：冰冻线：冻结土与非冻结冻结土与非冻结土的分界线。土的分界线。 冻胀现象：冻胀现象：由于土中水由于土中水的冻结和冰体（特别是凸的冻结和冰体（特别是凸镜状冰体）的增长引起土镜状冰体）的增长引起土体膨胀、地表不均匀隆起体膨胀、地表不均匀隆起的作

18、用。的作用。 易冻胀的土层易冻胀的土层：粉砂、粉砂、轻亚粘土等轻亚粘土等。新旧建筑物基础埋深的关系：新旧建筑物基础埋深的关系：新建建筑物新建建筑物不大于不大于原有建筑物时：原有建筑物时：影响不明显。影响不明显。新建建筑物新建建筑物大于大于原有建筑物时：原有建筑物时：基础间的基础间的净距净距应根据荷载大小和性应根据荷载大小和性质等确定，一般为相邻基础底面高质等确定，一般为相邻基础底面高差的差的1 12 2倍。倍。5 5）相邻基础的影响）相邻基础的影响2.4 2.4 基础宽度的确定原则基础宽度的确定原则柔性基础柔性基础按按基础使用材料基础使用材料及其受力特点及其受力特点刚性基础刚性基础凡受刚性角控

19、制的基础为刚性基础。凡受刚性角控制的基础为刚性基础。刚性基础所刚性基础所用的材料有砖、混凝土、毛石等，这些材料共同的特点是抗用的材料有砖、混凝土、毛石等，这些材料共同的特点是抗压强度大，而抗拉、抗剪强度小。压强度大，而抗拉、抗剪强度小。基础挑出放脚的部分，将其对角线连接与高度线形基础挑出放脚的部分，将其对角线连接与高度线形成的夹角成刚性角。成的夹角成刚性角。刚性基础刚性基础砖基础砖基础石基础石基础混凝土基础混凝土基础（a a）基础放脚宽高比在允许范围内，基础底面拉应力小，未超过材料的抗）基础放脚宽高比在允许范围内，基础底面拉应力小，未超过材料的抗拉强度，受力良好。拉强度，受力良好。（b b）基

20、础宽度加大，其放脚宽高比过允许刚性角范围，基础因受拉开裂）基础宽度加大，其放脚宽高比过允许刚性角范围，基础因受拉开裂而破坏而破坏。（c c）在基础宽度加大的同时，也增加基础高度，使基础放脚宽高比控制在允）在基础宽度加大的同时，也增加基础高度，使基础放脚宽高比控制在允许范围内许范围内（1 1）灰土基础）灰土基础 灰土基础是用经过消解后的生石灰和粘土按一定比例拌合灰土基础是用经过消解后的生石灰和粘土按一定比例拌合而成，一般取灰土比例为而成，一般取灰土比例为3:73:7或或2:82:8。 灰土基础一般适用于五层或五层以下、地下水位较低的砌灰土基础一般适用于五层或五层以下、地下水位较低的砌体结构房屋，

21、其厚度与建筑物层数有关。体结构房屋，其厚度与建筑物层数有关。灰土基础施工时应逐层铺设，每层夯实前虚铺灰土基础施工时应逐层铺设，每层夯实前虚铺220220，夯实后的，夯实后的厚度为厚度为150150。 灰土基础的灰土基础的抗冻、防水性能差抗冻、防水性能差，在地下水位以下或较潮湿在地下水位以下或较潮湿的地基上不宜采用的地基上不宜采用。 （2 2）三合土基础）三合土基础 三合土基础是用石灰、砂、碎石（或碎砖、矿渣等）三三合土基础是用石灰、砂、碎石（或碎砖、矿渣等）三种材料按种材料按1:2:41:2:41:3:61:3:6的体积比进行配合，在基槽内分层夯的体积比进行配合，在基槽内分层夯实，每层夯实前虚

22、铺实，每层夯实前虚铺220220，夯实后的厚度为，夯实后的厚度为150150。 (3)(3)毛石基础：毛石基础：1 1、刚性角：、刚性角： 宽高比为宽高比为1 1：1.251.251.501.502 2、毛石基础常砌成阶梯、毛石基础常砌成阶梯形，每阶伸出的长度不宜形，每阶伸出的长度不宜大于大于200mm200mm，毛石基础台，毛石基础台阶的高度和基础墙的宽不阶的高度和基础墙的宽不宜小于宜小于400mm400mm。（4 4）砖基础）砖基础 砖砌台阶形基础是广泛应用的一种刚性基础，称为大放脚。砖砌台阶形基础是广泛应用的一种刚性基础，称为大放脚。二皮一收式：每两皮砖的高度，收进二皮一收式：每两皮砖的

23、高度，收进1/41/4砖的宽度；砖的宽度；二一间隔收式：两皮砖的高度与一皮砖的高度相间隔，交替二一间隔收式：两皮砖的高度与一皮砖的高度相间隔，交替收进，每次均收进收进，每次均收进1/41/4砖的宽度。砖的宽度。（5 5）混凝土基础）混凝土基础截面形式：矩形、台阶形和锥形截面形式：矩形、台阶形和锥形 H H350mm350mm，矩形；，矩形； 350mm 350mmH H1000mm1000mm，台阶形，每个台阶高，台阶形，每个台阶高350400mm350400mm； 台阶多于三级，锥形。台阶多于三级，锥形。地基处理密实为准地基处理密实为准 基础选型因地制宜基础选型因地制宜 毛石混凝土基础毛石混

24、凝土基础2.柔性基础：柔性基础：当建筑物上部荷载较大时采用在混凝土底部加入钢筋，提当建筑物上部荷载较大时采用在混凝土底部加入钢筋，提高抗拉强度，这种不受刚性角限制的基础称为柔性基础。高抗拉强度，这种不受刚性角限制的基础称为柔性基础。 1.1.墙下条形基础墙下条形基础 2. 2. 柱下独立基础柱下独立基础 3. 3. 柱下条形基础柱下条形基础 柱下单向条形基础柱下单向条形基础 联梁式交叉条形基础联梁式交叉条形基础 柱下井格基础柱下井格基础 4.4.整体式基础整体式基础 筏式基础筏式基础 箱形基础箱形基础 5.5.桩基础桩基础 锤击预制桩、沉管灌注桩锤击预制桩、沉管灌注桩 6.6.特种基础特种基础

25、 沉井基础、沉箱基础、壳体基础沉井基础、沉箱基础、壳体基础按构造形式分类按构造形式分类碎砖三合土垫层碎砖三合土垫层主要用于墙承载结构中主要用于墙承载结构中2.柱下独立基础柱下独立基础适用于土质和荷载均匀的适用于土质和荷载均匀的柱承载结构的建筑物柱承载结构的建筑物体育馆基础？体育馆基础？交大希望实验中心基础结构交大希望实验中心基础结构3. 3. 柱下条形基础柱下条形基础 只减少基础之只减少基础之间的沉降差间的沉降差 当地基条件较差当地基条件较差, ,为了提高建筑物的整体性为了提高建筑物的整体性, ,防止柱防止柱子之间产生不均匀沉降子之间产生不均匀沉降, ,常将柱下基础沿纵横两个常将柱下基础沿纵横

26、两个方向扩展连接起来方向扩展连接起来, ,做成十字交叉的做成十字交叉的井格基础。井格基础。柱下井格基础：柱下井格基础：扩大基底面积；具有足够的空间刚扩大基底面积；具有足够的空间刚度调整不均匀沉降。度调整不均匀沉降。筏式基础：筏式基础：将墙或柱下基础连成一片，使整个建将墙或柱下基础连成一片，使整个建筑物的荷载承受在一块整板上，这种满堂式的板筑物的荷载承受在一块整板上，这种满堂式的板式基础称式基础称筏式基础筏式基础。 筏片基础可分为筏片基础可分为梁板式和无梁式梁板式和无梁式两两种类型。种类型。 板式筏板基础的厚度不宜小于板式筏板基础的厚度不宜小于200200 肋梁式筏式基础的板厚不得小于肋梁式筏式

27、基础的板厚不得小于200200，且宜大于计算区段内最长板且宜大于计算区段内最长板跨的跨的1/201/20 箱形基础箱形基础: :由钢筋混凝土的底板、顶板和若干纵横墙组成的，由钢筋混凝土的底板、顶板和若干纵横墙组成的，形成中空箱体的整体结构，共同来承受上部结构的荷载。形成中空箱体的整体结构，共同来承受上部结构的荷载。基础管沟 1、沿墙管沟 2、中间管沟 3、过门管沟第四节地下室的防潮与防水设计最高水位设计最高水位5001000500100mm混凝土垫层混凝土垫层冷底子油冷底子油沥青油毡沥青油毡20厚水泥砂浆保护层厚水泥砂浆保护层结构层结构层20厚水泥砂浆找平层厚水泥砂浆找平层冷底子油冷底子油卷材防水层卷材防水层干铺油毡干铺油毡120厚保护墙或聚苯乙烯板保护层厚保护墙或聚苯乙烯板保护层20厚灌注水泥砂浆厚灌注水泥砂浆低渗性回填土低渗性回填土地下室防水构造地下室防水构造卷材外防水卷材外防水 卷材内防水：地坪水平防水外墙垂直防水地下室防水构造地下室防水构造地下室防水构造地下室防水构造地下室防水构造地下室防水构造最大水头和墙厚的比值最大水头和墙厚的比值H/h设计抗渗等级设计抗渗等级/MPa10100.6101015150.80.8151525251