基礎(chǔ)工程淺基礎(chǔ)類型與埋深（85頁）

1、基礎(chǔ)工程Foundation Engineering巖土工程研究所 閆小波Email:geoyxb第2章 淺基礎(chǔ) 淺基礎(chǔ)便于施工，工期短，造價(jià)低，如能滿足強(qiáng)度和變形要求，宜優(yōu)先采用。淺基礎(chǔ)的類型基礎(chǔ)埋置深度的選擇 2.1 淺基礎(chǔ)的類型可按多方面分類按材料、構(gòu)造、基礎(chǔ)剛度2.1.1 無筋擴(kuò)展基礎(chǔ) 無筋擴(kuò)展基礎(chǔ) 系指用磚、毛石、混凝土、毛石混凝土、灰土和三合土等剛性材料組成的基礎(chǔ)；習(xí)慣上稱為剛性基礎(chǔ) 適用于多層民用建筑和輕型廠房。 抗壓強(qiáng)度較大抗拉、抗剪性能較差拉應(yīng)力和剪應(yīng)力不超過相應(yīng)的材料強(qiáng)度設(shè)計(jì)值構(gòu)造的限制特 點(diǎn) b基礎(chǔ)底面寬度； b0基礎(chǔ)頂面的墻體寬度或柱腳寬度； H0 基礎(chǔ)高度； b2 基

2、礎(chǔ)臺(tái)階寬度； tana 基礎(chǔ)臺(tái)階寬高比的允許值寬高比（或稱剛性角）要求 優(yōu)點(diǎn)： 就地取材、價(jià)格便宜、施工簡(jiǎn)單。 “大放腳”砌筑： 兩皮一收 二一間隔收 常做100mm厚的墊層。 1）磚 基 礎(chǔ)每砌筑一層磚稱為一皮二皮一收式為每?jī)善ごu的高度，收進(jìn)14磚的寬度；二一間隔收式為兩皮磚的高度與一皮磚的高度相間隔，交替收進(jìn)，每次均收進(jìn)14磚的寬度。這兩種砌筑方法都可以滿足磚基礎(chǔ)的剛性角要求。標(biāo)準(zhǔn)磚規(guī)格為240mm 115mm53mm 2）三合土基礎(chǔ)由石灰：砂：碎磚（或碎石）按1:2:4-1:3:6配成；常用于地下水位較低的四層及四層以下的民用建筑工程中。3）灰土基礎(chǔ) 石灰和土（粘性土）按其體積比3：7或

3、2：8構(gòu)成；施工分2-3“步”完成?！耙徊健?，即虛鋪220250mm，夯擊150mm?；彝粱A(chǔ)適宜地下水位較低，五層及五層以下的混合結(jié)構(gòu)房屋和墻承重的輕型工業(yè)廠房。 灰土與磚砌體組合4）毛石基礎(chǔ) 采用未風(fēng)化的毛石作材料，毛石基礎(chǔ)的寬度及臺(tái)階高度不得小于400mm，且要大于三排。每階伸出長(zhǎng)度不大于200mm。 5）混凝土及毛石混凝土基礎(chǔ) 混凝土基礎(chǔ)的強(qiáng)度、耐久性、抗凍性都較好。 毛石混凝土基礎(chǔ)適宜基礎(chǔ)體積大的情況。例橋梁的墩臺(tái)基礎(chǔ)，但毛石的體積不得超過總體積的30%。 鋼筋混凝土基礎(chǔ)強(qiáng)度大，抗彎性能良好 在相同條件下，基礎(chǔ)厚度較薄，不受基礎(chǔ)臺(tái)階寬高比的限制。 適宜“寬基淺埋”、建筑物荷載較大或地

4、基土較軟弱的情況。 剛性基礎(chǔ) “柔性基礎(chǔ)”。柔 性 基 礎(chǔ)2.1.2 擴(kuò)展基礎(chǔ) 柱下鋼筋混凝土獨(dú)立基礎(chǔ) 墻下鋼筋混凝土條形基礎(chǔ) 混凝土單獨(dú)基礎(chǔ) 鋼筋混凝土單獨(dú)基礎(chǔ)條形基礎(chǔ)指基礎(chǔ)長(zhǎng)度遠(yuǎn)大于其寬度的一種基礎(chǔ)形式。 按上部結(jié)構(gòu)形式分有： 墻下條形基礎(chǔ) 柱下條形基礎(chǔ) 墻下鋼筋混凝土條形基礎(chǔ) 適用：上部結(jié)構(gòu)荷載大、地質(zhì)條件差（若仍采用無筋擴(kuò)展基礎(chǔ)，則抗剪、抗彎能力不夠，且將導(dǎo)致基礎(chǔ)尺寸和埋深的增大） 特點(diǎn)：抗彎、抗剪性能好，基底容許出現(xiàn)一定撓曲變形而不開裂，可承受彎拉應(yīng)力，由基礎(chǔ)變截面處剪力、基底彎矩以及抗沖切等控制設(shè)計(jì)，具有基底面積寬、埋深淺等特點(diǎn)，但鋼筋用量大。構(gòu) 造 形 式2.1.3柱下條形基礎(chǔ)適

5、用：相鄰柱荷相差較大、采用擴(kuò)展基礎(chǔ)（柱下鋼筋砼獨(dú)立基礎(chǔ)）可能產(chǎn)生基礎(chǔ)重疊時(shí)可采用。 形式：聯(lián)合基礎(chǔ)，即相鄰柱基相連； 條形基礎(chǔ)，即同一排柱基相連； 交叉條形基礎(chǔ)，即條形基礎(chǔ)相交叉連接。特點(diǎn)：因柱下條基為集中荷載，地基反力為非線性分布，需滿足一定的構(gòu)造要求；與擴(kuò)展基礎(chǔ)相比，具有結(jié)構(gòu)特征優(yōu)良、承載能力大等特點(diǎn)。柱下條形基礎(chǔ)例圖十字交叉條形基礎(chǔ)（交梁基礎(chǔ)）將條形基礎(chǔ)縱、橫兩個(gè)方向聯(lián)合起來，成為十字交叉條形基礎(chǔ)。特點(diǎn)：具有較大的空間剛度和良好的調(diào)整地基不均勻沉降的能力適宜：柱網(wǎng)下的地基軟弱，土的壓縮性或柱荷載的分布沿兩個(gè)方向都很不均勻的情況。單向條形基礎(chǔ)的底面積已能滿足地基承載力的要求，只需減少基礎(chǔ)之

6、間的沉降差，另一方向加設(shè)聯(lián)梁。聯(lián)梁不著地，但需要有一定的剛度和強(qiáng)度。可按單向條形基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)，聯(lián)梁的配置通常是帶經(jīng)驗(yàn)性的。聯(lián)梁式交叉條形基礎(chǔ)交叉基礎(chǔ)間加設(shè)聯(lián)梁組成的交梁基礎(chǔ)2.1.4 筏形基礎(chǔ)是指柱下或墻下連續(xù)的平板式基礎(chǔ)或梁板式鋼筋混凝土基礎(chǔ)。（1）特點(diǎn)：面積較大，具有完整性和平面連續(xù)性，因此易于滿足軟弱地基承載力的要求； 一般埋置深度較大，在相同的上部荷載作用下，它的沉降量比其它基礎(chǔ)形式的小； 具有較大的整體剛度，因此對(duì)不均勻沉降有一定的調(diào)節(jié)作用； 能夠跨越地下局部軟弱層，并提供較大的地下使用空間。 適用：當(dāng)上部結(jié)構(gòu)荷載過大（常用于框架、框剪、剪力墻結(jié)構(gòu)等高層建筑），地基土抗剪強(qiáng)度很低（如淤

7、泥、軟粘土或塑性區(qū)相對(duì)較大土層）、基底間凈距很小的情況。 亦稱片筏基礎(chǔ)或滿堂紅基礎(chǔ)。 也可用于砌體結(jié)構(gòu)（我國某些南方城市，直接建在地表土層上）。筏 形 基 礎(chǔ)（3）構(gòu)造形式：按是否設(shè)置肋梁又可分為平板式和梁板式（下凹或上凸）兩類。 箱形基礎(chǔ)：由頂、底板與內(nèi)、外墻等組成、并由鋼筋砼整澆而成空間整體結(jié)構(gòu)。 適用：當(dāng)筏板基礎(chǔ)太厚時(shí)，采用空心的空間受力體系，即箱形基礎(chǔ)，與實(shí)體基礎(chǔ)相比，可減少基底壓力，增大了空間剛度。多用于無水（或少水）時(shí)的高層建筑（例北京等地）。箱 形 基 礎(chǔ) 特點(diǎn)：具有很大的剛度和整體性，能有效地調(diào)整基礎(chǔ)的不均勻沉降，防止建筑物開裂，且埋深大，具有良好的補(bǔ)償性和抗震性，空間部分還可

8、設(shè)計(jì)成地下室、地下車庫或地下設(shè)備層等 內(nèi)力計(jì)算：局部彎曲計(jì)算、整體彎曲計(jì)算（有時(shí)可簡(jiǎn)化為空盒式梁計(jì)算），具體計(jì)算方法見后修課程基礎(chǔ)工程或基礎(chǔ)工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。殼體箱 形 基 礎(chǔ)2.1.5 殼體基礎(chǔ) 由正圓錐形及其組合形式構(gòu)成的殼體基礎(chǔ)，可用于一般工業(yè)與民用建筑柱基礎(chǔ)和筒體的構(gòu)筑物（如煙囪、水塔等）基礎(chǔ)。 這種基礎(chǔ)使徑向內(nèi)力轉(zhuǎn)化為壓應(yīng)力為主，據(jù)報(bào)道，可比一般梁、板式的鋼筋混凝土基礎(chǔ)減少混凝土用量50%左右，節(jié)約鋼筋30%以上。殼 體 基 礎(chǔ)2.1.6 巖層錨桿基礎(chǔ)巖石錨桿基礎(chǔ)適用于直接建在基巖上的柱基，以及受拉或受水平力較大的建筑、構(gòu)筑物基礎(chǔ)。巖石錨桿基礎(chǔ)通過錨桿插入上部結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)度、灌漿等，以確保錨

9、桿基礎(chǔ)與巖石有效地連成整體。柱下單獨(dú)基礎(chǔ)墻下單獨(dú)基礎(chǔ)十字交叉梁梁板式筏形基礎(chǔ)箱形基礎(chǔ)柱下條形基礎(chǔ)墻下條形基礎(chǔ)淺 基 礎(chǔ) 型 式 總 結(jié) 計(jì) 算 方 法柱下條基計(jì)算 靜力法、倒梁法、鏈桿法、有限元法等十字交叉梁 按剛度分配，滿足靜力和變形協(xié)調(diào)條件。筏形基礎(chǔ) 按條帶分配，再按十字交叉梁計(jì)算。箱形基礎(chǔ) 基底壓力采用劃分區(qū)格的簡(jiǎn)化方法計(jì)算，地基承載力驗(yàn)算按常規(guī)方法計(jì)算。 2.2 基礎(chǔ)埋置深度的選擇 持力層直接支撐基礎(chǔ)的土層； 下臥層持力層以下的各土層。 選擇基礎(chǔ)埋置深度，也就是選擇合適的地基持力層。 與建筑物有關(guān)的條件 作用在地基上的荷載大小和性質(zhì)影響基礎(chǔ)埋深的因素 工程地質(zhì)條件和水文地質(zhì)條件 相鄰建

10、筑物的基礎(chǔ)埋深 地基土凍脹和融陷的影響基礎(chǔ)埋深應(yīng)考慮的因素2.2.1建筑結(jié)構(gòu)條件與場(chǎng)地環(huán)境條件 結(jié)構(gòu)條件 結(jié)構(gòu)物荷載的大小 結(jié)構(gòu)物荷載的性質(zhì)當(dāng)存在相鄰建筑物時(shí)：新建筑物基礎(chǔ)埋深不宜大于原有建筑物基礎(chǔ)。 當(dāng)埋深大于原有建筑物基礎(chǔ)時(shí)，兩基礎(chǔ)間應(yīng)保持一定凈距L。2.2.2工程地質(zhì)條件選擇持力層時(shí)：地基上好下軟，基礎(chǔ)應(yīng)盡量淺埋；地基上軟下好（如圖），應(yīng)具體分析。軟好h1h2 墻基礎(chǔ)，若地基持力層頂面傾斜，可作成臺(tái)階形過渡基礎(chǔ)。 若滿足圖示要求，且b3m，a2.5m，則要求埋深 ： 式中：為系數(shù)。 不滿足上式時(shí)，應(yīng)進(jìn)行穩(wěn)定性驗(yàn)算。位于邊坡上的建筑物埋深2.2.3水文地質(zhì)條件 遇水時(shí)，基底應(yīng)盡量放在地下水

11、位以上； 基底低于潛水面時(shí)，要考慮基坑排水、支護(hù) 和地下水水質(zhì)問題； 若遇承壓水時(shí)，應(yīng)驗(yàn)算基坑的穩(wěn)定性，（見下圖）； 橋墩基礎(chǔ)應(yīng)埋置在最大沖刷線下一定深度。 2.3.4 地基凍融條件高寒地區(qū)，存在凍脹現(xiàn)象。考慮埋深的基本原則：將基底置于當(dāng)?shù)貥?biāo)準(zhǔn)凍深線以下。具體：先按規(guī)范進(jìn)行凍土的分類（五類），然后再進(jìn)行最小埋深dmin的計(jì)算。計(jì)算：對(duì)于季節(jié)性凍土式中 設(shè)計(jì)凍深； 標(biāo)準(zhǔn)凍深，查規(guī)范圖； 土類對(duì)凍深的影響系數(shù)； 土的凍脹性對(duì)凍深的影響系數(shù)； 環(huán)境對(duì)凍深的影響系數(shù)。 當(dāng)建筑基礎(chǔ)底面以下允許有一定厚度的凍土層時(shí)，用下式計(jì)算基礎(chǔ)的最小埋深： 式中 hmax 基底下允許殘留凍土層的最大厚度，可查規(guī)范表或按

12、當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)確定。凍 融 條 件2.5 基礎(chǔ)底面尺寸的確定 兩部分內(nèi)容： 計(jì)算基底尺寸A 軟弱下臥層驗(yàn)算2.5.1 求基底面積A思路：按地基持力層的承載力來計(jì)算，分為兩種情況：中心荷載作用下求A偏心荷載作用下求A中心荷載作用下 要滿足： 而所以 方形基礎(chǔ) 矩形基礎(chǔ) （需先選定b或l，一般取l/ b 1.02.0 ） 條形基礎(chǔ) 沿長(zhǎng)度方向取lm計(jì)算，則： 偏心荷載作用下：要求： 設(shè)計(jì)中，對(duì)于偏心荷載，一般先試算，后驗(yàn)算?；蚍Q “逐次漸近試算法”。步驟： 先按式（7.19）求A中 ； A偏 =（1.11.4） A中 ； 驗(yàn)算； 調(diào)整?！纠?4】柱截面300mm400mm，作用在柱底的荷載標(biāo)準(zhǔn)值：中心垂

13、直荷載700kN，力矩80kNm，水平荷載13kN。其他參數(shù)見圖7.20 。試根據(jù)持力層地基承載力確定基礎(chǔ)底面尺寸?！?解】 1）求地基承載力特征值 根據(jù)粘性土e0.7， IL0.78,查表7.10得：b0.3，d1.6 。 持力層承載力特征值fa(先不考慮對(duì)基礎(chǔ)寬度進(jìn)行修正)： 2)初步選擇基底尺寸計(jì)算基礎(chǔ)和回填土重Gk時(shí)的基礎(chǔ)埋深 d=1/2(1.0+1.3)=1.15m由公式（7.19）： 由于偏心不大，基礎(chǔ)底面積按20%增大，即 初步選擇基底尺寸 A=lb=2.41.6=3.84m2(3.88m2)，且b=1.6m3m，不需再對(duì)fa進(jìn)行修正。3） 驗(yàn)算持力層地基承載力基礎(chǔ)和回填土重 偏

14、心距 滿足?；鬃畲髩簯?yīng)力 ：最后，確定該柱基礎(chǔ)底面長(zhǎng)l=2.4m ，寬b=1.6m.。352軟弱下臥層的驗(yàn)算 思路：要求傳遞到軟弱下臥層頂面處的附加應(yīng)力與自重應(yīng)力之和不超過軟弱下臥層的承載力，即： 式中： Pz軟弱下臥層頂面處的附加應(yīng) 力值； pcz軟弱下臥層頂面處土的自重應(yīng)力值 ； fa軟弱下臥層頂面處經(jīng)深度修正后的地基承載力特征值。 附加應(yīng)力Pz的簡(jiǎn)化計(jì)算：（壓力擴(kuò)散角法）矩形基礎(chǔ)條形基礎(chǔ)式中 地基壓力擴(kuò)散角，可按表 714采用?！纠?.7】圖中柱基礎(chǔ)荷載標(biāo)準(zhǔn)值，若基礎(chǔ)底面尺寸， 。試根據(jù)圖中資料驗(yàn)算基礎(chǔ)底面是否滿足地基承載力要求?！纠?.6】某住宅承重墻厚240mm，地基土表層為雜填土，重度17.3kN/m3，其下為粉土層，重度18.3kN/m3，承載力特征值170kPa，孔隙比0.86，飽和度大于0.91，地下水位在地面下0.8m處。若已知上部墻體傳來的豎向荷載標(biāo)準(zhǔn)值為190kN/m。求：基礎(chǔ)底面尺寸； 設(shè)計(jì)該承重墻下的剛性條形基礎(chǔ)。26 地基變形驗(yàn)算要求： ss 變形要求式中 s地基變形特征值，包括：沉降量、沉降差、傾斜、局部?jī)A斜。 s容許的地基變形特征值，查規(guī)范表7.15。SS沉降量指基礎(chǔ)某點(diǎn)的沉降值，對(duì)獨(dú)立基礎(chǔ)來說，一般以基礎(chǔ)中心沉降值表示。單層排架結(jié)構(gòu)柱基在中、高壓縮性地基上由此控制。沉降差一般指相鄰柱基中點(diǎn)的沉降量之差. 框架結(jié)構(gòu)由此