地基基礎(chǔ)基礎(chǔ)概念設(shè)計

1、2021/4/13,1,中國建筑科學研究院,2021/4/13,2,關(guān)于地基基礎(chǔ)概念設(shè)計的思考,概念設(shè)計的必要性 工程實際需要 應(yīng)用新技術(shù),2021/4/13,3,概念設(shè)計的定義,地基基礎(chǔ)的概念設(shè)計是準確運用已有的科技知識、工程經(jīng)驗和技術(shù)標準，對地基基礎(chǔ)工程從方案選擇到施工檢測全過程的概念性設(shè)計。,2021/4/13,4,概念設(shè)計的特點：,1 應(yīng)該在方案設(shè)計之前進行； 2應(yīng)該與建筑方案和上部結(jié)構(gòu)的概念設(shè)計互動和協(xié)調(diào)； 3 是指導地基基礎(chǔ)設(shè)計、施工、 檢測全過程的設(shè)計； 4 概念設(shè)計的依據(jù)是已有的科技知識、工程經(jīng)驗和技術(shù)標準的準確概念； 5 應(yīng)該簡潔明了；,2021/4/13,5,概念設(shè)計的主要

2、內(nèi)容,1 方案設(shè)計 2 地基設(shè)計 3 基礎(chǔ)設(shè)計 4 基坑支護 5 地基處理技術(shù),2021/4/13,6,一 方案設(shè)計,1、地基基礎(chǔ)是為支承上部結(jié)構(gòu)和實現(xiàn)建 筑師的建筑方案服務(wù)的， 只有充分了解建筑方案和上部結(jié)構(gòu)的特點，了解其 對地基基礎(chǔ)的要求，才能做好地基基礎(chǔ)的設(shè)計。,2021/4/13,7,2、場地和地質(zhì)條件是進行地基基礎(chǔ)設(shè)計的前提,，在進行地基基礎(chǔ)設(shè)計以前首先應(yīng)充分了解擬建場地和地質(zhì)條件。,2021/4/13,8,（1）在概念設(shè)計階段，如尚未進行地質(zhì)勘察，則必須通過調(diào)查比對，盡可能了解擬建場地和地質(zhì)條件；,2021/4/13,9,（2）地質(zhì)勘察宜細不宜粗。江河湖海邊的沉積土層，有時相距離一

3、、二m，土層也會劇變這一點，被許多人忽視。“沉積土層比較均勻”的一般概念是不完整的；,2021/4/13,10,（3）對于高、重建筑，地質(zhì)勘察要求更應(yīng)嚴格；對框架結(jié)構(gòu)，甚至于排架結(jié)構(gòu)采用獨立柱基時，主張一柱一孔。,2021/4/13,11,3、天然地基淺基礎(chǔ)總是首先應(yīng)該考慮的方案。當天然地基不能滿足設(shè)計要求時，再考慮人工地基方案，也即進行地基處理。如果是高層建筑則可考慮深基礎(chǔ)或樁基礎(chǔ)方案。,2021/4/13,12,4、高層建筑最常用的基礎(chǔ)型式有 ：樁基礎(chǔ)、箱形基礎(chǔ)、筏形基礎(chǔ)以及樁箱、樁筏基礎(chǔ)。十字交叉梁基礎(chǔ)在高層建筑中已不常用。,2021/4/13,13,（1）箱形基礎(chǔ)是由底板、頂板、側(cè)墻及

4、一定數(shù)量內(nèi)隔墻構(gòu)成的整體剛度較好的單層或多層鋼筋混凝土基礎(chǔ)。,2021/4/13,14,（2）筏形基礎(chǔ)是指柱下或墻下連續(xù)的平板式或梁板式鋼筋混凝土基礎(chǔ)。 梁板式筏形基礎(chǔ)的肋梁可以向上布置在板面以上，也可以向下嵌入地基。 箱形和筏形基礎(chǔ)都是天然地基上的基礎(chǔ)。,2021/4/13,15,樁主要是鋼筋混凝土樁和鋼管樁，由于它可采用不同截面尺寸、不同長度、不同施工方法，使它既能夠提供較高到很高的承載力，減少地基變形，也能適應(yīng)高層建筑的各種結(jié)構(gòu)形式和各種復雜的地質(zhì)狀況。,2021/4/13,16,（4）樁箱與樁筏基礎(chǔ)是置于樁上的箱形基礎(chǔ)或筏形基礎(chǔ)。其受力與變形狀態(tài)既不同于天然地基上的箱基和筏基，也不同于

5、單純的樁基。它是由箱基或筏基與樁以及地基土三者組成的、相互作用的一個受力共同體，共同承受上部結(jié)構(gòu)傳來的各種荷載。,2021/4/13,17,樁箱與樁筏基礎(chǔ)具備箱、筏基礎(chǔ)和樁基礎(chǔ)各自的一些優(yōu)點，受力狀態(tài)更為合理，設(shè)計計算方法也更為復雜。,2021/4/13,18,5、不論是一般建筑還是高層建筑，均可采用多種基礎(chǔ)方案。并不存在唯一性。只是必須進行方案比較，從中選擇技術(shù)上先進、可靠，經(jīng)濟上合理的最優(yōu)方案,2021/4/13,19,6、影響方案選擇的因素主要有： （1）地基土質(zhì)條件：例如北京的高層建筑，天然地基上的箱基和筏基應(yīng)用較多。上海高度在40米以下的建筑，采用埋深不大于6米的箱基在某些地段是可行

6、的。廣州地質(zhì)條件復雜，軟土層厚薄不一，基礎(chǔ)埋深變化很大，所以高層建筑大多采用樁基。,2021/4/13,20,（2）上部結(jié)構(gòu)特性：上部結(jié)構(gòu)形式不同，對基礎(chǔ)的要求也不同。對地基不均勻沉降非常敏感的結(jié)構(gòu)，須選擇整體剛度大、調(diào)整不均勻沉降能力強的基礎(chǔ)。例如箱形和筏形基礎(chǔ)，或樁箱、樁筏基礎(chǔ)。,2021/4/13,21,(3)建筑功能要求：有些建筑有人防、地下車庫和設(shè)備層的要求，如地質(zhì)條件許可，采用箱基或筏基則一舉兩得，既滿足了使用要求，又滿足了基礎(chǔ)的技術(shù)要求。,2021/4/13,22,(4)抗震要求：在抗震設(shè)防區(qū)，抗震要求是選擇基礎(chǔ)方案的必須考慮的因素。箱基、筏基和樁箱、樁筏基礎(chǔ)的抗震性能比較好，可

7、供高重建筑物選用。,2021/4/13,23,(5)材料及施工條件：從鋼材、水泥、木材三大材料來看，箱基和筏基的用量較大。預制樁次之。灌注樁不用木材，鋼筋用量也較少，但水泥用量大?；A(chǔ)方案必須考慮材料的供應(yīng)情況。 施工條件主要是指施工機具設(shè)備、施工技術(shù)和經(jīng)驗等。,2021/4/13,24,(6)工程環(huán)境：在城市中心或某些特殊地區(qū)，不允許發(fā)生噪聲和振動，就不能考慮預制樁方案。有些地區(qū)泥漿無法排放，就不能采用灌注樁基礎(chǔ)。工程環(huán)境還包括相鄰建筑物的影響。如打樁會造成附近建筑物因隆起而破壞，降水會引起鄰近建筑物的下沉等，在確定基礎(chǔ)方案時均應(yīng)考慮。,2021/4/13,25,(7)基礎(chǔ)造價：不同形式的基

8、礎(chǔ)造價固然不同，相同形式的基礎(chǔ)造價也不一定相同。同樣是箱形或筏形基礎(chǔ)，土方運距不同，造價相差很大。,2021/4/13,26,(8)工期：對于某些工程，工期可能成為決定性的因素，因為縮短工期帶來的經(jīng)濟效益和社會效益可能是最大的。,2021/4/13,27,(9)地區(qū)性的習慣做法。例如深圳市1996年6月30日前竣工和在建的18層以上的高層建筑工程總計430項，753幢，其中采用各種型式的樁基為403項，筏形基礎(chǔ)為15項，箱形基礎(chǔ)為 2項，樁箱或樁筏基礎(chǔ)為8項。這就不僅僅是以技術(shù)經(jīng)濟條件衡量的結(jié)果了。,2021/4/13,28,7、軟弱地基上可能發(fā)生的工程問題 (1)承受荷載的工程： a沉降問題

9、 a沈降或差異沉降過大 b負摩擦加大基礎(chǔ)沉降 c填土或建筑物荷載引起鄰近地基沉降 d大面積地基沉降,2021/4/13,29,b 承載力及穩(wěn)定問題 a地基剪切破壞 b地基承載力不夠 c由于偏心荷載及土壓力作用，使結(jié)構(gòu)物產(chǎn)生變形或破壞 d由于填土或建筑物荷載，致使鄰近地基土隆起,2021/4/13,30,c 其它問題 a由于交通荷載等原因，對鄰近地基產(chǎn)生振動下沉 b地震時地基土液化 c堤壩等基礎(chǔ)產(chǎn)生地基滲漏,2021/4/13,31,(2)開挖工程:,a沉降問題 a開挖引起鄰近地基沉降 b由于降水產(chǎn)生地基固結(jié)沉降,2021/4/13,32,(2)開挖工程:,b 承載力及穩(wěn)定問題 a開挖時邊坡破壞

10、 b開挖時基坑底部隆起 c開挖時的應(yīng)力降低或松弛，引起基坑側(cè)面破壞,2021/4/13,33,(2)開挖工程:,c其它問題 a滲 水 b管 涌,2021/4/13,34,8、地基處理 ground treatment 是為提高地基承載力，改善地基變形性質(zhì)或滲透性質(zhì)而采取的人工處理地基的方法。,2021/4/13,35,具體地說，地基處理是為了改善地基土的下列特性： (1)改善剪切特性 增加地基土的抗剪強度，以防止地基的剪切破壞和側(cè)向流動(塑性流動)。 （2）改善壓縮特性 提高地基土的壓縮模量，以減少地基土的沉降。,2021/4/13,36,（3）改善透水特性 （4）改善動力特性 改善飽和松散粉

11、細砂、粉土的振動特性，防止液化，提高其抗震性能。 （5）改善特殊土的不良地基的特性 消除或減少黃土濕陷性和膨脹土脹縮性等。 應(yīng)當指出，經(jīng)過處理的地基，往往是上述各種特性都有不同程度的改善，而不會是單一的。,2021/4/13,37,9、地基處理方法及其適用性,（1）換填墊層法 cushion 挖去地表淺層軟弱土層或不均勻土層，回填堅硬、較粗粒徑的材料，并夯壓密實，形成墊層的地基處理方法。 適用于淺薄軟弱地基及不均勻地基處理。,9、,2021/4/13,38,9、地基處理方法及其適用性,（2）預壓法 preloading 對地基進行堆載或真空預壓，使地基土固結(jié)的地基處理方法。 預壓法（包括真空預

12、壓法）適用于淤泥質(zhì)土、淤泥和沖填土等飽和粘性土地基處理。,2021/4/13,39,9、地基處理方法及其適用性,（3）真空預壓法 vacuum preloading 通過對覆蓋于豎井地基表面的不透氣薄膜內(nèi)抽真空，而使地基固結(jié)的地基處理方法。,2021/4/13,40,9、地基處理方法及其適用性,（4）強夯法 dynamic compactio， dynamic consolidation 反復將夯錘提到高處使其自由落下，給地基以沖擊和振動能量，將地基土夯實的地基處理方法。適用于處理碎石土、砂土、低飽和度的粉土與粘性土、濕陷性黃土、素填土、和雜填土等地基。,2021/4/13,41,9、地基處理

13、方法及其適用性,（5）強夯置換法 dynamic replacement 將重錘提到高處使其自由落下，形成夯坑，并不斷夯擊坑內(nèi)回填的砂石、鋼渣等硬粒料，使其形成密實的墩體的地基處理方法。 適用于高飽和度的粉土與軟塑流塑的粘性土等地基，但就工程而言，對變形控制的要求不嚴。,2021/4/13,42,9、地基處理方法及其適用性,（6）振沖法 vibroflotation，vibro replacement 在振沖器水平振動和高壓水的共同作用下，使松砂土層振密，或在軟弱土層中成孔，然后回填碎石等粗粒料形成樁柱，并和原地基土組成復合地基的地基處理方法。,2021/4/13,43,振沖法 適用于處理砂土

14、、粉土、粉質(zhì)粘土、素填土和雜填土地基。對于不排水抗剪強度不小于20 kpa的飽和粘性土和飽和黃土地基，應(yīng)通過現(xiàn)場試驗確定其適用性。不加填料振沖加密適用于粘粒含量不超過10%的中砂、粗砂地基。,2021/4/13,44,9、地基處理方法及其適用性,（7）砂石樁法sandgravel pile 采用振動、沖擊或水沖等方式在地基中成孔后，再將碎石、砂或砂石擠壓人已成的孔中，形成砂石所構(gòu)成的密實樁體，并和原樁周土組成復合地基的地基處理方法。,2021/4/13,45,砂石樁法適用于擠密松散砂土、粉土、粘性土、素填土、雜填土等地基。對飽和粘性土地基上變形控制要求不嚴的工程也可采用。砂石樁法是處理可液化地

15、基的有效方法。,2021/4/13,46,9、地基處理方法及其適用性,（8）水泥粉煤灰碎石樁法 cenmentflyashgrave pile 由水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂等混合料加水拌和形成高黏結(jié)強度樁，并由樁、樁間土和褥墊層一起組成復合地基的地基處理方法。,2021/4/13,47,cfg樁適用于處理粘性土、砂土、粉土和已自重固結(jié)的素填土地基。對淤泥質(zhì)土應(yīng)根據(jù)地區(qū)經(jīng)驗或通過現(xiàn)場試驗確定其適用性。在有較好持力層和足夠經(jīng)驗時，cfg樁復合地基也可用于2030層的高層建筑，但要慎重。,2021/4/13,48,9、地基處理方法及其適用性,（9）夯實水泥土樁rammed soil-cement

16、pile 將水泥和土按設(shè)計的比例拌和均勻，在孔內(nèi)夯實至設(shè)計要求的密實度而形成的加固體，并與樁間土組成復合地基的地基處理方法。 適用于處理地下水位以上的粉土、素填土、雜填土、粘性土等地基。處理深度不宜超過10m。,2021/4/13,49,9、地基處理方法及其適用性,（10）水泥土攪拌法cement deep mixing 以水泥作為固化劑的主劑，通過特制的深層攪拌機械，將固化劑和地基土強制攪拌，使軟土硬結(jié)成具有整體性、水穩(wěn)定性和一定強度的樁體的地基處理方法。,2021/4/13,50,水泥土攪拌法可分為： a 深層攪拌法deep mixing 使用水泥漿作為固化劑的水泥土攪拌法。簡稱濕法。 b

17、 粉體噴攪法 dry jet mixing 使用干水泥粉作為固化劑的水泥土攪拌法，簡稱干法。,2021/4/13,51,水泥土攪拌法 適用于處理正常固結(jié)的淤泥和淤泥質(zhì)土、粉土、飽和黃土、素填土、粘性土以及無流動地下水的飽和松散砂土地基。 當?shù)鼗恋奶烊缓啃∮?0%（黃土含水量小于25%）、大于70%或地下水的ph值小于4時不宜采用干法。,2021/4/13,52,9、地基處理方法及其適用性,（11）高壓噴射注漿法 jet grouting 用高壓水泥漿通過鉆桿由水平方向的噴嘴噴出，形成噴射流，以此切割土體并與土拌和形成水泥土加固體的地基處理方法。,2021/4/13,53,高壓噴射注漿法

18、適用于處理淤泥、淤泥質(zhì)土、流塑、軟塑或可塑粘性土、粉土、砂土、黃土、素填土和碎石土等地基。 當土中含有較多的大粒徑塊石、大量植物根莖或有較高的有機質(zhì)時，或者地下水流速過大已經(jīng)涌水的工程，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場試驗確定其適用性。,2021/4/13,54,9、地基處理方法及其適用性,（12）石灰樁法 lime pile 由生石灰與粉煤灰等摻合料拌和均勻，在孔內(nèi)分層夯實形成豎向增強體，并與樁間土組成復合地基的地基處理方法。 適用于處理飽和粘性土、淤泥、淤泥質(zhì)土、素填土和雜填土等地基。用于處理地下水位以上的土層時，宜增加摻合料的含水量，并減少生石灰用量，或采取土層浸水等措施。 石灰樁的關(guān)鍵技術(shù)是夯實。,2021

19、/4/13,55,9、地基處理方法及其適用性,（13）灰土擠密樁法 lime soil pile 利用橫向擠壓成孔設(shè)備成孔，使樁間土得以擠密，用灰土填入樁孔內(nèi)分層夯實形成灰土樁并與樁間土組成復合地基的地基處理方法。,2021/4/13,56,9、地基處理方法及其適用性,（14）土擠密樁法 earth pile 利用橫向擠壓成孔設(shè)備成孔，使樁間土得以擠密。用素土填人樁孔內(nèi)分層夯實形成土樁，并與樁間土組成復合地基的地基處理方法。,2021/4/13,57,土擠密樁法 適用于處理濕陷性黃土、淤泥、素填土和雜填土等地基?？商幚砩疃葹?15m.當以提高地基承載力和穩(wěn)定性為目的時，宜采用灰土擠密樁法。當以

20、消除黃土濕陷性為目的時，宜采用土擠密樁法。當?shù)鼗恋暮看笥?4%、飽和度大于65%時，不宜采用灰土擠密樁法或土擠密樁法。,2021/4/13,58,9、地基處理方法及其適用性,（15）柱錘沖擴樁法 piles thrusted-expanded in columnhammer 反復將柱狀重錘提到高處使其自由落下沖擊成孔，然后分層填料夯實形成擴大樁體，與樁間土組成復合地基的地基處理方法。 適用于處理雜填土、粉土、粘性土、素填土和黃土等地基。對地下水位以下的飽和松軟土層，應(yīng)通過現(xiàn)場試驗確定其適用性。該法的處理深度不超過6m,其復合地基承載力特征值不超過160kpa.,2021/4/13,59,

21、9、地基處理方法及其適用性,（16）單液硅化法 silicification grouting 采用硅酸鈉溶液注入地基土層中，使土粒之間及其表面形成硅酸凝膠薄膜，增強了土顆粒間的聯(lián)結(jié)，賦于土耐水性、穩(wěn)固性，和不濕陷性，并提高土的抗壓和抗剪強度的地基處理方法。,2021/4/13,60,9、地基處理方法及其適用性,（17）堿液法 soda solution grouting 將加熱后的堿液(即氫氧化鈉溶液)，以無壓自流方式注入土中，使土粒表面溶合膠結(jié)形成難溶于水的，具有高強度的鈣、鋁硅酸鹽絡(luò)合物，從而達到消除黃土濕陷性，提高地基承載力的地基處理方法 單液硅化和法堿液法適用于處理地下水位以上、滲透系數(shù)為0.102.00m/d的濕陷性黃土等地基。在自重濕陷性黃土場地，應(yīng)通過試驗確定其適用性。,2021/4/13,61,10、復合地基 composite subgrade，composite foundation 部分土體被增強或被置換形成增強體，由增強體和周圍地基土共同承擔荷載的地基。,2021/4/13,62,11、地基處理是對軟弱地基的改良和加固，除cfg樁外，一般不宜作為高層建筑的地基。,2021/4/13,63,12、在概念設(shè)計中，