基礎(chǔ)工程概述2011

1、基礎(chǔ)工程 1 基礎(chǔ)工程概述 1.1 基礎(chǔ)工程概述 1.2 基礎(chǔ)工程內(nèi)容 1.3 基礎(chǔ)工程發(fā)展 1.1 基礎(chǔ)工程概述 地基和基礎(chǔ) 基礎(chǔ)工程 地基和基礎(chǔ) 建筑物全部荷載都是 由下面的地層來(lái)承擔(dān)，受 建筑物影響的那一部分地 層稱為地基。 建筑物向地基傳遞荷 載的下部結(jié)構(gòu)稱為基礎(chǔ)。 地基分為天然地基和 人工地基 基礎(chǔ)工程 基礎(chǔ)工程就是巖土地層中建筑工程的技術(shù)問(wèn)題。對(duì)某 一建筑結(jié)構(gòu)而言，在巖土地層上的工程為上部結(jié)構(gòu)工 程，而基礎(chǔ)工程則為下部結(jié)構(gòu)工程。 基礎(chǔ)工程主要是研究下部結(jié)構(gòu)與巖土相互作用共同 承擔(dān)上部結(jié)構(gòu)物所產(chǎn)生的各種變形與穩(wěn)定作用。 基礎(chǔ)分為淺基礎(chǔ)和深基礎(chǔ) 淺基礎(chǔ)埋置深度不大（小于或相當(dāng)于基寬，小

2、于 5m ） 深基礎(chǔ)淺層土質(zhì)不良，需要利用深處良好的地層， 采用專門(mén)施工方法和機(jī)具建造的基礎(chǔ)。 1.2 基礎(chǔ)工程的內(nèi)容 基礎(chǔ)工程 基礎(chǔ)工程的設(shè)計(jì) 基礎(chǔ)施工 監(jiān)測(cè) 基礎(chǔ)設(shè)計(jì) 地基設(shè)計(jì) 基礎(chǔ)設(shè)計(jì)滿足 三個(gè)基本條件 強(qiáng)度要求: 變形要求 上部結(jié)構(gòu)的要求 基礎(chǔ)設(shè)計(jì) 基礎(chǔ)形式的選擇 基礎(chǔ)埋置深度 基礎(chǔ)底面積的大小 基礎(chǔ)內(nèi)力和斷面計(jì)算 地下結(jié)構(gòu)的計(jì)算 地基設(shè)計(jì) 地基土承載力確定 地基變形計(jì)算 地基穩(wěn)定性計(jì)算 基礎(chǔ)工程工作必須引起足夠的重視，稍有疏忽將基礎(chǔ)工程工作必須引起足夠的重視，稍有疏忽將 產(chǎn)生嚴(yán)重的后果，因基礎(chǔ)工程問(wèn)題導(dǎo)致的工程事故，產(chǎn)生嚴(yán)重的后果，因基礎(chǔ)工程問(wèn)題導(dǎo)致的工程事故， 古今中外不勝枚舉：古

3、今中外不勝枚舉： 意大利比薩斜塔 舉世聞名的意大 利比薩斜塔是建筑 物傾斜的典型實(shí)例 比薩斜塔 目前：塔向南傾斜，南北兩端沉降差1.80m， 塔頂離中心線已達(dá)5.27m，傾斜5.5 1360：再?gòu)?fù)工，至1370年竣工，全塔共8 層，高度為55m 1272：復(fù)工，經(jīng)6年，至7層，高48m，再 停工 1178：至4層中，高約29m，因傾斜停工 1173：動(dòng)工 原因： 地基持力層為粉砂，下面為粉土和粘土 層，強(qiáng)度較低，變形較大。 1590: 伽利 略在此塔做 落體實(shí)驗(yàn) 比薩斜塔 1838-1839：挖環(huán)形基坑卸載 1933-1935：基坑防水處理 基礎(chǔ)環(huán)灌漿加固 1990年1月: 封閉 1992年7

4、月：加固塔身，用壓重 法和取土法進(jìn)行地 基處理 目 前: 已向游人開(kāi)放。 處理措施 蘇州虎丘塔蘇州虎丘塔 不均勻沉降造成的嚴(yán)重傾斜 1980年6月虎丘塔現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，當(dāng)時(shí)由于全塔向東北方向嚴(yán)重傾斜，不僅 塔頂離中心線已達(dá)231m，而且底層塔身發(fā)生不少裂縫，成為危險(xiǎn)建筑 而封閉、停止開(kāi)放。仔細(xì)觀察塔身的裂縫，發(fā)現(xiàn)一個(gè)規(guī)律，塔身的東北方 向?yàn)榇怪绷芽p，塔身的西南面卻是水平裂縫。在最高的第七層，站在塔心， 有站在斜坡上的感覺(jué)。 虎丘塔的傾斜歷史悠久。目前觀測(cè)塔的中心線是一條折線形拋物線，這 是由于建造第一層時(shí)，塔發(fā)生傾斜；于是在建造第二層時(shí)重新校正呈鉛直； 當(dāng)塔繼續(xù)發(fā)生傾斜后，建造第三層時(shí)又校正呈鉛直，

5、依此類推，成為 目前的狀態(tài)。 經(jīng)勘察，虎丘山是由火山噴發(fā)和造山運(yùn)動(dòng)形成，為堅(jiān)硬的凝灰?guī)r和晶屑 流紋巖。山頂巖面傾斜，西南高，東北低。虎丘塔地基為人工地基，由 大塊石組成，塊石最大粒徑達(dá)1000mm。人工塊石填土層厚12m，西南 薄，東北厚。下為粉質(zhì)粘土，呈可塑至軟塑狀態(tài)，也是西南薄，東北厚。 底部即為風(fēng)化巖石和基巖。塔底層直徑1366m范圍內(nèi)，覆蓋層厚度西 南為28m，東北為58m，厚度相差30m，這是虎丘塔發(fā)生傾斜的根 本原因。此外，南方多暴雨，源源雨水滲入地基塊石填土層，沖走塊石 之間的細(xì)粒土，形成很多空洞，這是虎丘塔發(fā)生傾斜的重要原因。在十 年“文革”期間，無(wú)人管理，樹(shù)葉堵塞虎丘塔周圍排

6、水溝，大量雨水下 滲，加劇了地基不均勻沉降，危及塔身安全。 從虎丘塔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上看有很大缺點(diǎn)，沒(méi)有做擴(kuò)大的基礎(chǔ)，磚砌塔身 垂直向下砌八皮磚，即埋深05m，直接置于上述塊石填土人工地基上。 估算塔重63000kN，則地基單位面積壓力高達(dá)435kPa，超過(guò)了地基承載 力。塔傾斜后，使東北部位應(yīng)力集中，超過(guò)磚體抗壓強(qiáng)度而壓裂。 虎丘塔 問(wèn)題：塔身向東北方向嚴(yán)重傾斜，塔 頂離中心線已達(dá)2.31m，底層 塔身發(fā)生不少裂縫，成為危險(xiǎn) 建筑物而封閉。 概況：位于蘇州市虎丘公園山頂，落成 于宋太祖建隆二年（公元961年）。全 塔7層，高47.5m，塔的平面呈八角形。 原因：坐落于不均勻粉質(zhì)粘土層上， 產(chǎn)生不均勻

7、沉降。 處理：在塔四周建造一圈樁排式地下 連續(xù)墻并對(duì)塔周圍與塔基進(jìn)行 鉆孔注漿和打設(shè)樹(shù)根樁加固塔 身，獲得成功。 加拿大特朗斯康谷倉(cāng) 事故： 1913年9月裝谷物，10月17 日裝了31822谷物時(shí)， 1小時(shí)豎向沉降達(dá)30.5cm 24小時(shí)傾斜2653 西端下沉7.32m 東端上抬1.52m 上部鋼混筒倉(cāng)完好無(wú)損 概況：長(zhǎng)59.4m，寬23.5m，高31.0m，共65個(gè)圓筒倉(cāng)。 鋼混筏板基礎(chǔ)，厚61cm，埋深3.66m。 1911年動(dòng)工，1913年完工，自重20000T。 地基嚴(yán)重下沉 -上海工業(yè)展覽館 1954年興建的上海工業(yè)展覽館中央大 廳，因地基約有14m厚的淤泥質(zhì)軟粘土， 盡管采用了7

8、.27m的箱形基礎(chǔ)，建成后當(dāng) 年就下沉600mm。1957年6月展覽館中央 大廳四角的沉降最大達(dá)1465.5mm，最小 沉降量為1228mm。1957年7月，經(jīng)蘇聯(lián) 專家及清華大學(xué)陳希哲教授、陳梁生教授 的觀察、分析，認(rèn)為對(duì)裂縫修補(bǔ)后可以繼 續(xù)使用(均勻沉降)。 1979年9月時(shí)，展覽館中央大廳平均沉 降達(dá)1600mm，逐漸趨向穩(wěn) 定，工程使用 良好。大量事故充分表明：對(duì)基礎(chǔ)工程必 須慎重對(duì)待。只有深入了解地基情況，掌 握勘察資料，經(jīng)過(guò)精心設(shè)計(jì)與施工才能使 基礎(chǔ)工程做到既經(jīng)濟(jì)合理，又安全可靠。 日本關(guān)西機(jī)場(chǎng) 世界最大人工島 概況：1986年：開(kāi)工；1990年：人工島完成；1994年：機(jī)場(chǎng)運(yùn)營(yíng)；

9、面積： 4370m1250m；填筑量：180106m3；平均厚度：33m。 問(wèn)題： 沉降大且有不均勻沉降。 設(shè)計(jì)時(shí)預(yù)測(cè)沉降：5.77.5 m；完成時(shí)實(shí)際沉降：8.1 m，5cm/月；(1990年)；預(yù)測(cè) 主固結(jié)完成：20年后；比設(shè)計(jì)超填：3m。 關(guān)西機(jī)場(chǎng) 設(shè)計(jì)時(shí)預(yù)測(cè)沉降： 5.77.5 m 完成時(shí)實(shí)際沉降： 8.1 m，5cm/月 (1990年) 預(yù)測(cè)主固結(jié)完成： 20年后 比設(shè)計(jì)超填： 3m 問(wèn)題： 沉降大且有不均勻沉降 香港寶城滑坡 1972年7月某日清晨，香港寶城路附 近，兩萬(wàn)立方米殘積土從山坡上下 滑，巨大滑動(dòng)體正好沖過(guò)一幢高層 住宅-寶城大廈，頃刻間寶城大廈 被沖毀倒塌并砸毀相鄰一幢

10、大樓一 角約五層住宅。死亡7人。 原因： 山坡上殘積土本身強(qiáng)度較低，加之雨水入滲使其強(qiáng)度 進(jìn)一步大大降低，使得土體滑動(dòng)力超過(guò)土的強(qiáng)度，于 是山坡土體發(fā)生滑動(dòng)。 Early 1972 滑坡前 June 1972 滑坡后 成功的基礎(chǔ)工程必須滿足以下要求： 基礎(chǔ)設(shè)計(jì)所需的資料，主要兩部分 地質(zhì)資料 關(guān)于上部結(jié)構(gòu)資料 成功的基礎(chǔ)工程都必須滿足以下各項(xiàng)穩(wěn)定性及變形要求： （1）埋深應(yīng)足以防止基礎(chǔ)底面下的土向側(cè)向擠出，對(duì)單獨(dú)基礎(chǔ)尤為重要； （2）埋深應(yīng)在凍融及植物生長(zhǎng)引起的季節(jié)性體積變化區(qū)以下； （3）體系在抗傾覆、轉(zhuǎn)動(dòng)、滑動(dòng)或防止土破壞（抗剪強(qiáng)度破壞）方面必須是安全的； （4）體系在對(duì)土中的有害物質(zhì)所引

11、起的銹蝕方面必須是安全的，在利用垃圾砌 筑時(shí)以及某些海洋基礎(chǔ)，這點(diǎn)尤為重要； （5）體系應(yīng)足以對(duì)付以后在場(chǎng)地或施工幾何尺寸方面出現(xiàn)的某些變化，并且在 萬(wàn)一出現(xiàn)重大變化時(shí)方便變更； （6）從設(shè)置方法的角度看，基礎(chǔ)應(yīng)是經(jīng)濟(jì)的； （7）地基總沉降及沉降差應(yīng)該是基礎(chǔ)構(gòu)件和上部結(jié)構(gòu)構(gòu)建所容許； （8）基礎(chǔ)及其施工應(yīng)符合環(huán)境保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)的要求。 3 基礎(chǔ)工程的發(fā)展 l1819世紀(jì)，促進(jìn)了巖土力學(xué)的發(fā)展。 庫(kù)倫（1773）抗剪強(qiáng)度理論和土壓力理論 達(dá)西（1856)滲流的達(dá)西定律 文克爾（1867)文克爾定律 l太沙基（1925)發(fā)表了比較完整土力學(xué)，1948年 于佩克合作發(fā)表了工程實(shí)用土力學(xué)。 l 20世紀(jì)70

12、年代工程促進(jìn)發(fā)展階段 l我國(guó)改革開(kāi)方以來(lái)大發(fā)展，促近了本學(xué)科的發(fā)展。 1 基礎(chǔ)工程概述 1.1 基礎(chǔ)工程概述 1.2 基礎(chǔ)工程內(nèi)容 1.3 基礎(chǔ)工程發(fā)展 基礎(chǔ)工程工作必須引起足夠的重視，稍有疏忽將基礎(chǔ)工程工作必須引起足夠的重視，稍有疏忽將 產(chǎn)生嚴(yán)重的后果，因基礎(chǔ)工程問(wèn)題導(dǎo)致的工程事故，產(chǎn)生嚴(yán)重的后果，因基礎(chǔ)工程問(wèn)題導(dǎo)致的工程事故， 古今中外不勝枚舉：古今中外不勝枚舉： 意大利比薩斜塔 舉世聞名的意大 利比薩斜塔是建筑 物傾斜的典型實(shí)例 加拿大特朗斯康谷倉(cāng) 事故： 1913年9月裝谷物，10月17 日裝了31822谷物時(shí)， 1小時(shí)豎向沉降達(dá)30.5cm 24小時(shí)傾斜2653 西端下沉7.32m 東端上抬1.52m 上部鋼混筒倉(cāng)完好無(wú)損 概況：長(zhǎng)59.4m，寬23.5m，高31.0m，共65個(gè)圓筒倉(cāng)。 鋼混筏板基礎(chǔ)，厚61cm，埋深3.66m。 1911年動(dòng)工，1913年完工，自重20000T。 加拿大特朗斯康谷倉(cāng) 事故： 1913年9月裝谷物，10月17 日裝了31822谷物時(shí)， 1小時(shí)豎向沉降達(dá)30.5cm 24小時(shí)傾斜2653 西端下沉7.32m 東端上抬1.52m 上部鋼混筒倉(cāng)完好無(wú)損 概況：長(zhǎng)59.4m，寬23.5m，高31.0m，共65個(gè)圓筒倉(cāng)。 鋼混筏板基礎(chǔ)，厚61cm，埋