《农业设施工程学》基础工程课件

1、农业设施工程学基础工程第1页，共62页。温州三楼倒塌事件10日凌晨3时25分，鹿城区双屿街道中央涂村中央街159号4间6层农民自建房出现突发倒塌事故。截至今天凌晨1时12分，共搜救出28人，其中确认死亡22人。思考1：三栋楼倒塌原因？经初步分析，这起农民自建房突发倒塌事故，系农民自建房年代久、质量差，地质基础不牢，且前阶段持续受到降雨影响等原因造成。事故原因还在进一步调查中。第2页，共62页。 第二章 基 础 工 程 任何建筑物都建造在一定的地层上，建筑物的全部荷载都由它下面的地层来承担。 受建筑物影响的那一部分地层称为地基，建筑物与地基接触的最下部分称为基础。第3页，共62页。地基：承受建筑

2、物荷载应力与应变不能忽略的土层。（有一定深度和范围）基础：埋入土层一定深度并将荷载传给地基的建筑物下部结构。 持力层 ：直接支撑建筑物基础的土层。 下卧层(软弱) ：持力层下部的土层。第4页，共62页。结构荷载基底压力第5页，共62页。 天然地基：没有经过人为处理，直接修建。人工地基：承载力低，高压缩性地基，人 工处理后才能修建。地基基础深基础-基础埋深5m刚性扩大基础：砖、毛石、素混凝土、三合土等基础。单独和联合基础条形基础筏板和箱形基础桩基础 沉箱基础沉井基础地下连续墙浅基础一一般基础埋深5m但小于基础宽度.柔性扩大基础深水基础第6页，共62页。主要内容学习单元1：地基的处理及加固学习单元

3、2：浅基础施工第7页，共62页。软弱地基 整体破坏地基土承载力低，产生强度破坏第8页，共62页。地基不均匀沉降， 建筑倾斜基岩不均匀 软土层第9页，共62页。均质软弱地基整体下沉第10页，共62页。 单元1：地基处理及加固 软弱土系指淤泥、淤泥质土和部分冲填土、杂填土及其他高压缩性土。由软弱土组成的地基称为软弱土地基。若在软弱地基上建造建筑物或是建筑物对地基的要求较高时，采用天然地基有时不能满足设计要求，就需要对地基进行处理和加固。思考：建造建筑之前，为什么有时需要对地基做处理或加固一、地基需要处理的原因第11页，共62页。软土的物理力学特性天然孔隙比大： e1天然含水量高压缩系数高渗透系数小

4、抗剪强度低灵敏度高具有明显的流变性 单元1：地基处理及加固第12页，共62页。软土地基的工程特性地基承载力低建筑物的沉降和差异沉降较大建筑物沉降历时长 单元1：地基处理及加固第13页，共62页。 由于软土地基的上述工程特性，所以在软土地基上修建建筑物，必须重视地基的变形和稳定问题。 由于软土地基的承载力较低，如果不做任何处理，一般不能承受较大的建筑物荷载。因此在软土地基上建造建筑物，要求对软土地基进行处理。 单元1：地基处理及加固第14页，共62页。 地基处理的目的主要是改善地基的工程性质，包括改善地基土的变形特性和渗透性，提高其抗剪强度等。二、地基处理的目的和原则 单元1：地基处理及加固第1

5、5页，共62页。 地基处理的原则：选择一种技术可靠、经济合理、施工可行的方案。 地基处理有许多方法，各种方法都有各自的特点和作用机理。没有哪一种方法是万能的，对于每一个工程都必须进行综合考虑，通过几种可能采用的地基处理方案的比较，选择一种技术可靠、经济合理、施工可行的方案，既可以是单一的地基处理方法，也可以是多种地基处理方法的综合。 单元1：地基处理及加固第16页，共62页。（一）夯实法及碾压法 通过夯锤或机械，夯击或碾压填土、疏松土层，使其孔隙体积减少、密实程度提高，这种作用称为夯实或压实。压实能降低土的压缩性、提高其抗剪强度、减弱土的透水性，使经过处理的表层弱土成为能承担较大荷载的地基持力

6、层。 单元1：地基处理及加固三、地基处理及加固的方法第17页，共62页。大量工程实践和试验研究表明：控制土的压实效果的主要因素是： 土的含水量，压实机械及其压实功能等。土的压实效果常用干密度d（单位土体积内土粒的质量）来衡量。 在一定压实机械的功能条件下，土最易于被压实，并能达到最大密度时的含水量称为最佳含水量wop，相应的干密度则称为最大干密度dmax。 单元1：地基处理及加固第18页，共62页。（二）换土法 当建筑物基础下的持力层比较软弱（软弱土）、不能满足上部荷载对地基的要求时，常采用换土法来处理软弱土地基，即将基础下一定深度内的土层挖去，然后回填以强度较高的砂、碎石或灰土等，并夯至密实

7、。 单元1：地基处理及加固第19页，共62页。 实践证明：换土地基可以有效地处理某些荷载不大的建筑物地基问题。换土地基按其回填的材料可分为砂地基、碎石地基、灰土地基等。第20页，共62页。1、砂地基或碎石地基（1）砂地基或碎石地基的主要作用： 1）提高浅基础下地基的承载力； 2）减少沉降量； 3）加速基底下软弱土层的排水固结； 4）防止冻胀； 5）消除膨胀土的胀缩作用。第21页，共62页。1、砂地基或碎石地基（2）构造要求1）地基厚度：不小于0.5米，不大于3米；2）地基宽度：沿基础两边各放出200300mm，如侧面地基土质量差时，还需要适当放宽。（3）材料要求1）宜采用颗粒级配良好，质地坚硬

8、的中砂、粗砂、砾砂、碎卵石、石屑或其他工业废料。2）石料中不能含有机杂物；3）含泥量不能超过5%；4）碎石或卵石粒径不能大于50mm。第22页，共62页。1、砂地基或碎石地基（4）施工要点1）施工前验槽，清除基底浮土等杂物，保证边坡稳定和槽底槽壁无空洞。2）压实机械选择振动压实机，确保材料的最佳含水量，按要求分层铺填材料和分层压实。3）铺设前地基地面宜在同一高程上，如深度不同，应挖成阶梯状搭接。第23页，共62页。2、灰土地基（1）灰土地基概念及适用情况： 1）概念：将基础底面下一定范围的软弱土挖去，用按一定体积比配合的石灰和黏性土拌合均匀，在最佳含水量情况下分层夯实或压实而成的地基。 2）适

9、用情况：适用于一般黏性土基地加固和黄土地基的加固。第24页，共62页。2、灰土地基（2）构造要求： 1）厚度：同砂地基和碎石地基。 2）宽度：一般为灰土顶面基础砌体宽度加2.5倍灰土厚度之和。第25页，共62页。2、灰土地基（3）材料要求： 1）土料：采用就地挖出的不含有机质的黏性土，不能含有冻土或冻块，颗粒不能大于15mm； 2）石灰：熟石灰，粒径不能大于5mm，不能含生石灰和过量水分；3）配比：石灰和土的体积比一般为2:8或3:7，承载力不高时可用1:9。第26页，共62页。2、灰土地基（4）施工要点： 1）先验槽，槽底干燥后再铺灰土。 2）施工时，应将灰土拌合均匀，颜色一致，并适当控制含

10、水量。灰土拌好应及时夯实，不能隔日打夯。3）分段分层铺设和夯实。分段铺设时，不能在墙角、柱基、及承重窗见墙下接缝。第27页，共62页。（三）挤密法和振冲法 在砂土中，通过机械振动挤压或加水振动可以使土密实。挤密法和振冲法就是利用这个原理发展起来的两种地基加固方法。 单元1：地基处理及加固第28页，共62页。1、挤密法 挤密法的加固机理主要靠桩管打入地基中，对土产生横向挤密作用，在一定挤密功能作用下，土粒彼此移动，小颗粒填入大颗粒的空隙，颗粒排列紧密，孔隙体积减少，地基土的强度也随之增强。所以挤密法主要是使松软土地基挤密，改善土的强度和变形特性。 第29页，共62页。2、振冲法 振冲法是利用一个

11、振冲器，在高压水流的作用下边振边冲，使松砂地基变密；或在粘性土地基中成孔，在孔中填入碎石制成一根根的桩体，这样的桩体和原来的土构成复合地基。 在砂土中和粘性土中振冲法的加固机理是不同的。在砂土中主要是振动挤密和振动液化作用；在粘性土中主要是振冲置换作用，置换的桩体与土组成复合地基。第30页，共62页。（四）强夯法 强夯法是用几吨至几十吨的重锤从高处落下，反复多次夯击地面，对地基进行强力夯实。这种强大的夯击力在地基中产生动应力和振动，从夯击点发出纵波和横波，向地基纵深方向传播，使地基浅层和深处产生不同程度的加固作用。 单元1：地基处理及加固第31页，共62页。（五）深层搅拌法 深层搅拌法（Dee

12、p Mixing MethodDMM）是一种化学加固地基的方法。它通过特制机械各种深层搅拌机，沿深度将固化剂（水泥浆、水泥粉或石灰粉，外掺一定的添加剂）与地基土强制就地搅拌，利用固化剂自身及其与地基土之间所产生的一系列物理、化学反应，使地基土硬结成为具有整体性、水稳定性、较低渗透性和一定强度的复合土桩（体），或与地基土构成复合地基，从而提高软土地基的承载力、减小地基的变形。 单元1：地基处理及加固第32页，共62页。(a)定位 (b)喷浆(粉)搅拌下沉 (c)搅拌上升(d)重复喷浆(粉)搅拌下沉 (e)重复搅拌上升(完毕)(a)(b)(c)(d)(e)第33页，共62页。 深层搅拌法按固化主剂

13、的不同可分为水泥系深层搅拌法和石灰系深层搅拌法；按施工工艺又可分为浆体喷射深层搅拌法和粉体喷射深层搅拌法。 水泥系深层搅拌法所形成的固化土称为水泥土（水泥加固土）。第34页，共62页。（六）高压喷射注浆法 高压喷射注浆法（High Pressure Jet Grouting）是利用高压射流技术，喷射化学浆液，破坏地基土体，并强制土与化学浆液混合，形成具有一定强度的加固体，来处理软弱地基的一种方法。 单元1：地基处理及加固第35页，共62页。 按注浆喷射形式的不同，加固体的形状不同。喷射形式主要有： 1.旋转喷射注浆； 2.定向喷射注浆； 3.摇摆喷射注浆。 第36页，共62页。 高压喷射注浆法

14、在工程上的应用主要有两方面： 1.加固地基，提高建筑物地基的承载力，改善地基的变形性质，既可应用于拟建建筑物的地基处理，又可应用于已建建筑物的事故处理。 2.地基或土体的防渗处理，形成防渗帷幕，防止渗流破坏、流土或管涌。第37页，共62页。单元2：浅基础工程 浅基础由于埋深浅，结构形式简单，施工方法简便，造价也较低，成为建筑物最常用的基础类型。一、浅基础的类型 浅基础的划分方法根据不同的材料、构造和性能等可分为不同的基础形式。（一）按材料划分：砖、毛石、灰土、混凝土和毛石混凝土基础等。 第38页，共62页。 （二)按照受力特点分类 可分为刚性扩展基础和柔性扩展基础。 扩展基础：上部结构通过墙、

15、柱等承重构件传递的荷载，在其底部横截面上造成的压强通常远远大于地基的承载能力。这就要求在墙、柱之下设置水平截面向下扩大的基础扩展基础，以使从墙或柱传递下来的荷载扩散分布于扩大后的基础底面，使之满足地基承载力和变形的要求。一、浅基础的类型第39页，共62页。40扩展基础 一、浅基础的类型第40页，共62页。 1.刚性扩展基础 1）概念：是指用砖、石、混凝土、灰土、三合土等材料组成的，且不需配置钢筋的墙下条形基础或柱下独立基础。 2）特点： A:优点：有较好的抗压性能，稳定性好、施工简便、能承受较大的荷载。 B:缺点：自重大；并且当持力层为软弱土时，由于扩大基础面积有一定限制，需要对地基进行处理或

16、加固后才能采用，否则会因所受的荷载压力超过地基承载力而影响结构物的正常使用。 当基础较厚时，可在纵横两个剖面上都做成台阶形，以减少基础自重，节省材料。一、浅基础的类型第41页，共62页。423）适用范围 无筋扩展基础适用于地基坚实、均匀、上部荷载较小，六层和六层以下（三合土基础不宜超过四层）的一般民用建筑和墙承重的轻型厂房。 无筋扩展基础作为浅基础不适宜的情况： A、当荷载大 B、上部结构对差异沉降较敏感的结构物 C、当持力层土质较差又较厚时。一、浅基础的类型第42页，共62页。432.柔性扩展基础1）概念：是指用钢筋混凝土建造的基础。包括柱下钢筋混凝土独立基础和墙下钢筋混凝土条形基础。2）特

17、点：抗弯、抗拉和抗压性能都良好。3）适用范围：可在竖向荷载较大、地基承载力不高以及承受水平力和力矩荷载等情况下使用；这类基础的高度不受台阶宽高比的限制，故适宜于需要“宽基浅埋”的场合下采用。一、浅基础的类型第43页，共62页。（三）按构造划分 独立基础、条形基础、交梁基础、筏板基础等。各种基础具有不同的形式，如独立基础有阶梯形或锥形；条形基础有墙下条形基础和柱下条形基础。1.独立基础 独立基础是配置于整个结构物之下的无筋或配筋的单个基础。 独立基础是柱式桥墩和房屋建筑常用的基础形式之一。它的纵横剖面均可砌筑为台阶式，但柱下独立基础用石或砖砌筑时，则在柱子与基础之间用混凝土墩连接。一、浅基础的类

18、型第44页，共62页。独立基础联合基础独立基础一、浅基础的类型第45页，共62页。462.联合基础 当为了满足地基土的强度要求，必须扩大基础平面尺寸，而扩大结果与相邻的单个基础在平面上相接甚至重叠时，则可将它们连在一起成为联合基础。一、浅基础的类型第46页，共62页。3.条形基础 是指基础长度远大于宽度和高度的基础形式，分为墙下钢筋混凝土条形基础和柱下钢筋混凝土条形基础。柱下条形基础又可分为单向条形基础和十字交叉条形基础。一、浅基础的类型第47页，共62页。第48页，共62页。第49页，共62页。 温室基础主要是柱下独立基础和条形基础两种。 独立基础可用于内柱或边柱, 条形基础主要用于侧墙和内

19、隔墙。 与温室钢结构连接的埋件均设置在基础顶部。 埋件与上部结构连接方式主要有铰接、固结及弹性连接等方式，所有埋件必须保证与基础的良好连接,并保证将上部结构传来的力正确地传给基础。二、浅基础施工第50页，共62页。二、浅基础施工（一）浅埋式刚性基础的施工施工工艺流程:基底土质验槽施工垫层在垫层上弹线抄平基础施工。1.砖基础 用于基础的砖，其强度等级应在MU7.5以上，砂浆强度等级一般应不低于M5。 基础墙的下部要做成阶梯形，如下图所示。这种逐级放大的台阶形式习惯上称之为大放脚，其具体砌法有：“两皮一收”和“两皮一收与一皮一收间隔”。第51页，共62页。（一）浅埋式刚性基础的施工第52页，共62

20、页。2.毛石基础 采用不小于M5砂浆砌筑,其断面多为阶梯型。 基础每层每边各宽出100mm,基础每个台阶的高度在300400mm,并至少砌二皮毛石。每个台阶挑出宽度不应大于200mm。 注意石材料间的搭接关系。（一）浅埋式刚性基础的施工第53页，共62页。 3.混凝土和毛石混凝土基础施工 在浇筑混凝土基础时，应分层进行，并作用插入式振动器捣实。 可投入25%的干净毛石形成毛石混凝土。毛石粒径不大于150mm，毛石投放必须分层、均匀。 当基坑或基槽深度大于2米时，不能直接倾倒混凝土，需要用溜槽送入基底。（一）浅埋式刚性基础的施工第54页，共62页。1.浅埋式钢筋混凝土基础施工流程 清理砼垫层清理

21、钢筋绑扎相关专业施工清理支模板清理混凝土搅拌混凝土浇筑混凝土振捣混凝土找平混凝土养护模板拆除。（二）浅埋式钢筋混凝土基础施工第55页，共62页。1.钢筋混凝土条形基础1）基础截面形式：一般为梯形截面（二）浅埋式钢筋混凝土基础施工无肋 有肋 第56页，共62页。2）构造要求A. 基础边缘处高度一般不小于200mm。当基础厚度小于250mm可做成等厚度；当厚度大于250mm时，可做成锥形断面，坡度i1：3。基础混土强度等级不低于C20。B. 基底宜设C10素混凝土垫层，厚度为100mm，两边各伸出基础50mm。C. 基础受力钢筋沿宽度方向配置，不宜小于10 100200；纵向设分布筋，不小于8 250300，置于受力筋之上。钢筋保护层厚度有垫层时不宜小于40mm，无垫层时不宜小于70mm。（二）浅埋式钢筋混凝土基础施工第57页，共62页。3）施工要点地基验槽完成后，清理表层浮土及绕动土，不得积水，立即进行垫层混凝