地基基礎(chǔ)基礎(chǔ)概念設(shè)計(jì)

中國建筑科學(xué)研究院

3/19/20231關(guān)于地基基礎(chǔ)概念

設(shè)計(jì)的思考

概念設(shè)計(jì)的必要性

工程實(shí)際需要應(yīng)用新技術(shù)3/19/20232概念設(shè)計(jì)的定義地基基礎(chǔ)的概念設(shè)計(jì)是準(zhǔn)確運(yùn)用已有的科技知識(shí)、工程經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)地基基礎(chǔ)工程從方案選擇到施工檢測(cè)全過程的概念性設(shè)計(jì)。

3/19/20233概念設(shè)計(jì)的特點(diǎn)：

1應(yīng)該在方案設(shè)計(jì)之前進(jìn)行；

2

應(yīng)該與建筑方案和上部結(jié)構(gòu)的概念設(shè)計(jì)互動(dòng)和協(xié)調(diào)；3是指導(dǎo)地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)、施工、檢測(cè)全過程的設(shè)計(jì)；4概念設(shè)計(jì)的依據(jù)是已有的科技知識(shí)、工程經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的準(zhǔn)確概念；

5應(yīng)該簡(jiǎn)潔明了；

3/19/20234概念設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容

1方案設(shè)計(jì)2地基設(shè)計(jì)3基礎(chǔ)設(shè)計(jì)4基坑支護(hù)5地基處理技術(shù)

3/19/20235一方案設(shè)計(jì)

1、地基基礎(chǔ)是為支承上部結(jié)構(gòu)和實(shí)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(diǎn)，了解其對(duì)地基基礎(chǔ)的要求，才能做好地基基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)。3/19/202362、場(chǎng)地和地質(zhì)條件是進(jìn)行地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的前提,，在進(jìn)行地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)以前首先應(yīng)充分了解擬建場(chǎng)地和地質(zhì)條件。

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（1）在概念設(shè)計(jì)階段，如尚未進(jìn)行地質(zhì)勘察，則必須通過調(diào)查比對(duì)，盡可能了解擬建場(chǎng)地和地質(zhì)條件；

3/19/20238（2）地質(zhì)勘察宜細(xì)不宜粗。江河湖海邊的沉積土層，有時(shí)相距離一、二m，土層也會(huì)劇變這一點(diǎn)，被許多人忽視?！俺练e土層比較均勻”的一般概念是不完整的；

3/19/20239（3）對(duì)于高、重建筑，地質(zhì)勘察要求更應(yīng)嚴(yán)格；對(duì)框架結(jié)構(gòu)，甚至于排架結(jié)構(gòu)采用獨(dú)立柱基時(shí)，主張一柱一孔。3/19/2023103、天然地基淺基基礎(chǔ)總是首先應(yīng)該該考慮的方案。當(dāng)當(dāng)天然地基不能滿滿足設(shè)計(jì)要求時(shí)，，再考慮人工地基基方案，也即進(jìn)行行地基處理。如果果是高層建筑則可可考慮深基礎(chǔ)或樁樁基礎(chǔ)方案。3/17/2023114、高層層建筑最最常用的的基礎(chǔ)型型式有：：樁基基礎(chǔ)、箱箱形基礎(chǔ)礎(chǔ)、筏形形基礎(chǔ)以以及樁箱箱、樁筏筏基礎(chǔ)。。十字交交叉梁基基礎(chǔ)在高高層建筑筑中已不不常用。。3/17/202312（1）箱箱形基礎(chǔ)礎(chǔ)是由底底板、頂頂板、側(cè)側(cè)墻及一一定數(shù)量量?jī)?nèi)隔墻墻構(gòu)成的的整體剛剛度較好好的單層層或多層層鋼筋混混凝土基基礎(chǔ)。3/17/202313（2）筏筏形基礎(chǔ)礎(chǔ)是指柱柱下或墻墻下連續(xù)續(xù)的平板板式或梁梁板式鋼鋼筋混凝凝土基礎(chǔ)礎(chǔ)。梁板式筏筏形基礎(chǔ)礎(chǔ)的肋梁梁可以向向上布置置在板面面以上，，也可以以向下嵌嵌入地基基。箱形和筏筏形基礎(chǔ)礎(chǔ)都是天天然地基基上的基基礎(chǔ)。3/17/202314樁主要是是鋼筋混混凝土樁樁和鋼管管樁，由由于它可可采用不不同截面面尺寸、、不同長長度、不不同施工工方法，，使它既既能夠提提供較高高到很高高的承載載力，減減少地基基變形，，也能適適應(yīng)高層層建筑的的各種結(jié)結(jié)構(gòu)形式式和各種種復(fù)雜的的地質(zhì)狀狀況。3/17/202315（4）樁箱箱與樁筏基基礎(chǔ)是置于于樁上的箱箱形基礎(chǔ)或或筏形基礎(chǔ)礎(chǔ)。其受力力與變形狀狀態(tài)既不同同于天然地地基上的箱箱基和筏基基，也不同同于單純的的樁基。它是是由箱基或或筏基與樁樁以及地基基土三者組組成的、相相互作用的的一個(gè)受力力共同體，，共同承受受上部結(jié)構(gòu)構(gòu)傳來的各各種荷載。。3/17/202316樁箱與樁筏筏基礎(chǔ)具備備箱、筏基基礎(chǔ)和樁基基礎(chǔ)各自的的一些優(yōu)點(diǎn)點(diǎn)，受力狀狀態(tài)更為合合理，設(shè)計(jì)計(jì)計(jì)算方法法也更為復(fù)復(fù)雜。3/17/2023175、不論是是一般建筑筑還是高層層建筑，均均可采用多多種基礎(chǔ)方方案。并不不存在唯一一性。只是是必須進(jìn)行行方案比較較，從中選選擇技術(shù)上上先進(jìn)、可可靠，經(jīng)濟(jì)濟(jì)上合理的的最優(yōu)方案案3/17/2023186、影響方案選選擇的因素主要要有：（1）地基土質(zhì)質(zhì)條件：例如北北京的高層建筑筑，天然地基上上的箱基和筏基基應(yīng)用較多。上上海高度在40米以下的建筑筑，采用埋深不不大于6米的箱箱基在某些地段段是可行的。廣廣州地質(zhì)條件復(fù)復(fù)雜，軟土層厚厚薄不一，基礎(chǔ)礎(chǔ)埋深變化很大大，所以高層建建筑大多采用樁樁基。3/17/202319（2）上部結(jié)構(gòu)構(gòu)特性：上部結(jié)結(jié)構(gòu)形式不同，，對(duì)基礎(chǔ)的要求求也不同。對(duì)地地基不均勻沉降降非常敏感的結(jié)結(jié)構(gòu)，須選擇整整體剛度大、調(diào)調(diào)整不均勻沉降降能力強(qiáng)的基礎(chǔ)礎(chǔ)。例如箱形和和筏形基礎(chǔ)，或或樁箱、樁筏基基礎(chǔ)。3/17/202320(3)建筑功能能要求：有些建建筑有人防、地地下車庫和設(shè)備備層的要求，如如地質(zhì)條件許可可，采用箱基或或筏基則一舉兩兩得，既滿足了了使用要求，又又滿足了基礎(chǔ)的的技術(shù)要求。3/17/202321(4)抗震要求：：在抗震設(shè)防區(qū)，，抗震要求是選擇擇基礎(chǔ)方案的必須須考慮的因素。箱箱基、筏基和樁箱箱、樁筏基礎(chǔ)的抗抗震性能比較好，，可供高重建筑物物選用。3/17/202322(5)材料及施工工條件：從鋼材、、水泥、木材三大大材料來看，箱基基和筏基的用量較大。預(yù)預(yù)制樁次之。灌注注樁不用木材，鋼鋼筋用量也較少，，但水泥用量大。?；A(chǔ)方案必須考考慮材料的供應(yīng)情情況。施工條件主要是指指施工機(jī)具設(shè)備、、施工技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)驗(yàn)等。3/17/202323(6)工程環(huán)境：：在城市中心或某某些特殊地區(qū)，不不允許發(fā)生噪聲和和振動(dòng)，就不能考考慮預(yù)制樁方案。。有些地區(qū)泥漿無無法排放，就不能能采用灌注樁基礎(chǔ)礎(chǔ)。工程環(huán)境還包包括相鄰建筑物的的影響。如打樁會(huì)會(huì)造成附近建筑物物因隆起而破壞，，降水會(huì)引起鄰近近建筑物的下沉等，在確定定基礎(chǔ)方案時(shí)均應(yīng)應(yīng)考慮。3/17/202324(7)基礎(chǔ)造價(jià)：：不同形式的基礎(chǔ)礎(chǔ)造價(jià)固然不同，，相同形式的基礎(chǔ)礎(chǔ)造價(jià)也不一定相相同。同樣是箱形形或筏形基礎(chǔ)，土土方運(yùn)距不同，造造價(jià)相差很大。3/17/202325(8)工期期：對(duì)于某某些工程，，工期可能能成為決定定性的因素素，因?yàn)榭s縮短工期帶帶來的經(jīng)濟(jì)濟(jì)效益和社社會(huì)效益可可能是最大大的。3/17/202326(9)地地區(qū)性的的習(xí)慣做做法。例例如深圳圳市1996年年6月30日前前竣工和和在建的的18層層以上的的高層建建筑工程程總計(jì)430項(xiàng)項(xiàng)，753幢，，其中采采用各種種型式的的樁基為為403項(xiàng)，筏筏形基礎(chǔ)礎(chǔ)為15項(xiàng)，箱箱形基礎(chǔ)礎(chǔ)為2項(xiàng)，樁樁箱或樁樁筏基礎(chǔ)礎(chǔ)為8項(xiàng)項(xiàng)。這就不僅僅僅是以技技術(shù)經(jīng)濟(jì)濟(jì)條件衡衡量的結(jié)結(jié)果了。。3/17/2023277、軟弱弱地基上上可能發(fā)發(fā)生的工工程問題題(1)承承受荷載載的工程程：A沉降問問題a沈降或或差異沉沉降過大大b負(fù)摩擦擦加大基基礎(chǔ)沉降降c填土或或建筑物物荷載引引起鄰近近地基沉沉降d大面積地基基沉降3/17/202328B承載力力及穩(wěn)定問題題a地基基剪切破壞b地基基承載力不夠夠c由由于偏心荷載載及土壓力作作用，使結(jié)構(gòu)構(gòu)物產(chǎn)生變形形或破壞d由于填土土或建筑物荷荷載，致使鄰鄰近地基土隆隆起3/17/202329C其它問題a由于交通荷載載等原因，對(duì)鄰近近地基產(chǎn)生振動(dòng)下下沉b地震時(shí)地基土液化化c堤壩等基礎(chǔ)產(chǎn)產(chǎn)生地基滲漏3/17/202330(2)開挖工程:A沉降問題a開挖引起鄰近地地基沉降b由于降水產(chǎn)生地地基固結(jié)沉降3/17/202331(2)開挖挖工程:B承載載力及穩(wěn)定定問題a開挖時(shí)邊邊坡破壞b開挖時(shí)基基坑底部隆隆起c開挖時(shí)的的應(yīng)力降低低或松弛，，引起基坑坑側(cè)面破壞壞3/17/202332(2)開開挖工程程:C其它問問題a滲水水b管涌涌3/17/2023338、地基基處理groundtreatment是為提高高地基承承載力，，改善地地基變形形性質(zhì)或或滲透性性質(zhì)而采采取的人人工處理理地基的的方法。。3/17/202334具體地說，地地基處理是為為了改善地基基土的下列特性：(1)改善剪剪切特性增加地基土的的抗剪強(qiáng)度，，以防止地基基的剪切破壞壞和側(cè)向流動(dòng)動(dòng)(塑性流動(dòng)動(dòng))。（2）改善壓壓縮特性提高地基土的的壓縮模量，，以減少地基基土的沉降。。3/17/202335（3）改善透水特特性（4）改善動(dòng)力特特性改善飽飽和松散粉細(xì)砂、、粉土的振動(dòng)特性性，防止液化，提提高其抗震性能。。（5）改善特殊土土的不良地基的特特性消除或減少黃土濕濕陷性和膨脹土脹縮縮性等。應(yīng)當(dāng)指出，經(jīng)過處處理的地基，往往往是上述各種特性性都有不同程度的的改善，而不會(huì)是是單一的。3/17/2023369、地基處理方法法及其適用性（1）換填墊層法法cushion挖去地表淺層軟弱弱土層或不均勻土土層，回填堅(jiān)硬、、較粗粒徑的材料料，并夯壓密實(shí)，，形成墊層的地基基處理方法。適用于淺薄軟弱地地基及不均勻地基基處理。9、3/17/2023379、地基處理方方法及其適用性性（2）預(yù)壓法preloading對(duì)地基進(jìn)行堆載載或真空預(yù)壓，，使地基土固結(jié)結(jié)的地基處理方方法。預(yù)壓法（包括真真空預(yù)壓法）適適用于淤泥質(zhì)土土、淤泥和沖填填土等飽和粘性性土地基處理。。3/17/2023389、地基處理方方法及其適用性性（3）真空預(yù)壓壓法vacuumpreloading通過對(duì)覆蓋于豎豎井地基表面的的不透氣薄膜內(nèi)內(nèi)抽真空，而使使地基固結(jié)的地地基處理方法。。3/17/2023399、地基基處理方方法及其其適用性性（4）強(qiáng)強(qiáng)夯法Dynamiccompactio，dynamicconsolidation反復(fù)將夯夯錘提到到高處使使其自由由落下，，給地基基以沖擊擊和振動(dòng)動(dòng)能量，，將地基基土夯實(shí)實(shí)的地基基處理方方法。適適用于處處理碎石石土、砂砂土、低低飽和度度的粉土土與粘性性土、濕濕陷性黃黃土、素素填土、、和雜填填土等地地基。3/17/2023409、地基基處理方方法及其其適用性性（5）強(qiáng)夯夯置換法法dynamicreplacement將重錘提提到高處處使其自自由落下，形成成夯坑，，并不斷斷夯擊坑坑內(nèi)回填填的砂石石、鋼渣渣等硬粒粒料，使使其形成成密實(shí)的的墩體的的地基處處理方法法。適用于高高飽和度度的粉土土與軟塑塑~流塑塑的粘性性土等地地基，但但就工程程而言，，對(duì)變形形控制的的要求不不嚴(yán)。3/17/2023419、地基處理方法法及其適用性（6）振沖法vibroflotation，，vibroreplacement在振沖器水平振動(dòng)動(dòng)和高壓水的共同同作用下，使松砂砂土層振密，或在在軟弱土層中成孔孔，然后回填碎石石等粗粒料形成樁樁柱，并和原地基基土組成復(fù)合地基基的地基處理方法法。3/17/202342振沖法適用于處處理砂土土、粉土土、粉質(zhì)質(zhì)粘土、、素填土土和雜填填土地基基。對(duì)于于不排水水抗剪強(qiáng)強(qiáng)度不小小于20kPa的飽飽和粘性性土和飽飽和黃土土地基，，應(yīng)通過過現(xiàn)場(chǎng)試試驗(yàn)確定定其適用用性。不不加填料料振沖加加密適用用于粘粒粒含量不不超過10%的的中砂、、粗砂地地基。3/17/2023439、地基基處理方方法及其其適用性性（7）砂砂石樁法法sand—gravelpile采用振動(dòng)動(dòng)、沖擊擊或水沖沖等方式式在地基基中成孔孔后，再再將碎石石、砂或或砂石擠擠壓人已已成的孔孔中，形形成砂石石所構(gòu)成成的密實(shí)實(shí)樁體，，并和原原樁周土土組成復(fù)合地基基的地基基處理方方法。3/17/202344砂石樁法適用于擠密松松散砂土、粉粉土、粘性土土、素填土、、雜填土等地地基。對(duì)飽和和粘性土地基基上變形控制制要求不嚴(yán)的的工程也可采采用。砂石樁樁法是處理可可液化地基的的有效方法。。3/17/2023459、地基處理理方法及其適適用性（8）水泥粉粉煤灰碎石樁樁法cenment—flyash—gravepile由水泥、粉煤煤灰、碎石、、石屑或砂等等混合料加水水拌和形成高高黏結(jié)強(qiáng)度樁樁，并由樁、、樁間土和褥褥墊層一起組組成復(fù)合地基基的地基處理理方法。3/17/202346CFG樁適用于處理理粘性土、、砂土、粉粉土和已自自重固結(jié)的的素填土地地基。對(duì)淤淤泥質(zhì)土應(yīng)應(yīng)根據(jù)地區(qū)區(qū)經(jīng)驗(yàn)或通通過現(xiàn)場(chǎng)試試驗(yàn)確定其其適用性。。在有較好好持力層和和足夠經(jīng)驗(yàn)驗(yàn)時(shí)，CFG樁復(fù)合合地基也可可用于20~30層層的高層建建筑，但要要慎重。3/17/2023479、地基處理方方法及其適用性性（9）夯實(shí)水泥泥土樁rammedsoil-cementpile將水泥和土按設(shè)設(shè)計(jì)的比例拌和和均勻，在孔內(nèi)內(nèi)夯實(shí)至設(shè)計(jì)要要求的密實(shí)度而而形成的加固體體，并與樁間土土組成復(fù)合地基的的地基處理方法法。適用于處理地下下水位以上的粉粉土、素填土、、雜填土、粘性性土等地基。處處理深度不宜超超過10m。3/17/2023489、地基處理方方法及其適用性性（10）水泥土土攪拌法cementdeepmixing以水泥作為固化化劑的主劑，通通過特制的深層層攪拌機(jī)械，將將固化劑和地基基土強(qiáng)制攪拌，，使軟土硬結(jié)成成具有整體性、、水穩(wěn)定性和一一定強(qiáng)度的樁體體的地基處理方方法。3/17/202349水泥土攪攪拌法可可分為：：a深層層攪拌法法deepmixing使用水泥泥漿作為為固化劑劑的水泥泥土攪拌拌法。簡(jiǎn)簡(jiǎn)稱濕法法。b粉體體噴攪法法dryjetmixing使用干水水泥粉作作為固化化劑的水水泥土攪攪拌法，，簡(jiǎn)稱干干法。3/17/202350水泥土攪拌拌法適用于處理理正常固結(jié)結(jié)的淤泥和和淤泥質(zhì)土土、粉土、、飽和黃土土、素填土土、粘性土土以及無流流動(dòng)地下水水的飽和松松散砂土地地基。當(dāng)?shù)鼗恋牡奶烊缓啃∮?0%（黃黃土含水量量小于25%）、大大于70%或地下水水的pH值值小于4時(shí)時(shí)不宜采用用干法。3/17/2023519、地基處處理方法及及其適用性性（11）高壓壓噴射注漿漿法jetgrouting用高壓水泥泥漿通過鉆鉆桿由水平平方向的噴噴嘴噴出，，形成噴射射流，以此此切割土體體并與土拌拌和形成水水泥土加固固體的地基基處理方法法。3/17/202352高壓噴射射注漿法法適用于處處理淤泥泥、淤泥泥質(zhì)土、、流塑、、軟塑或或可塑粘粘性土、、粉土、、砂土、、黃土、、素填土土和碎石石土等地地基。當(dāng)土中含含有較多多的大粒粒徑塊石石、大量量植物根根莖或有有較高的的有機(jī)質(zhì)質(zhì)時(shí)，或或者地下下水流速速過大已已經(jīng)涌水水的工程程，應(yīng)根根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)試驗(yàn)確確定其適適用性。。3/17/2023539、地基處理方法法及其適用性（12）石灰樁法法limepile由生石灰與粉煤灰灰等摻合料拌和均均勻，在孔內(nèi)分層層夯實(shí)形成豎向增增強(qiáng)體，并與樁間間土組成復(fù)合地基基的地基處理方法法。適用于處理飽和粘粘性土、淤泥、淤泥質(zhì)土、素素填土和雜填土等等地基。用于處理理地下水位以上的的土層時(shí)，宜增加加摻合料的含水量量，并減少生石灰灰用量，或采取土土層浸水等措施。。石灰樁的關(guān)鍵技術(shù)術(shù)是夯實(shí)。3/17/2023549、地基處理方法法及其適用性（13）灰土擠密密樁法limesoilpile利用橫向擠壓成孔孔設(shè)備成孔，使樁樁間土得以擠密，，用灰土填入樁孔孔內(nèi)分層夯實(shí)形成成灰土樁．并與樁樁間土組成復(fù)合地地基的地基處理方方法。3/17/2023559、地基處理方法法及其適用性（14）土擠密樁樁法earthpile利用橫向擠壓成孔孔設(shè)備成孔，使樁樁間土得以擠密。。用素土填人樁孔孔內(nèi)分層夯實(shí)形成成土樁，并與樁間間土組成復(fù)合地基基的地基處理方法法。3/17/202356土擠密樁法適用于處理濕陷陷性黃土、淤泥泥、素填土和雜雜填土等地基。?？商幚砩疃葹闉?~15m.當(dāng)以提高地基基承載力和穩(wěn)定性為為目的時(shí)，宜采采用灰土擠密樁樁法。當(dāng)以消除除黃土濕陷性為為目的時(shí)，宜采采用土擠密樁法法。當(dāng)?shù)鼗恋牡暮看笥?4%、飽和度度大于65%時(shí)時(shí)，不宜采用灰灰土擠密樁法或或土擠密樁法。。3/17/2023579、地基處理方方法及其適用性性（15）柱錘沖沖擴(kuò)樁法pilesthrusted-expandedincolumn—hammer反復(fù)將柱狀重錘錘提到高處使其其自由落下沖擊擊成孔，然后分分層填料夯實(shí)形形成擴(kuò)大樁體，，與樁間土組成成復(fù)合地基的地地基處理方法。。適用于處理雜填填土、粉土、粘粘性土、素填土土和黃土等地基基。對(duì)地下水位位以下的飽和松松軟土層，應(yīng)通通過現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確確定其適用性。。該法的處理深度不不超過6m,其其復(fù)合地基承載載力特征值不超超過160kPa.3/17/2023589、地基基處理方方法及其其適用性性（16））單液硅硅化法silicificationgrouting采用硅酸酸鈉溶液液注入地地基土層層中，使使土粒之之間及其其表面形形成硅酸酸凝膠薄薄膜，增增強(qiáng)了土土顆粒間間的聯(lián)結(jié)結(jié)，賦于于土耐水水性、穩(wěn)穩(wěn)固性，，和不濕濕陷性，，并提高高土的抗抗壓和抗抗剪強(qiáng)度度的地基基處理方方法。3/17/2023599、地基基處理方方法及其其適用性性（17））堿液法法sodasolutiongrouting將加熱后后的堿液液(即氫氫氧化鈉鈉溶液)，以無無壓自流流方式注注入土中中，使土土粒表面面溶合膠膠結(jié)形成成難溶于于水的，，具有高高強(qiáng)度的的鈣、鋁鋁硅酸鹽絡(luò)合物物，從而而達(dá)到消消除黃土土濕陷性性，提高高地基承承載力的的地基處處理方法法單液硅化化和法堿堿液法適適用于處處理地下下水位以以上、滲滲透系數(shù)數(shù)為0.10~2.00m/d的濕濕陷性黃黃土等地地基。在在自重濕濕陷性黃黃土場(chǎng)地地，應(yīng)通通過試驗(yàn)驗(yàn)確定其其適用性性。3/17/20236010、復(fù)合地地基compositesubgrade，compositefoundation部分土體被增增強(qiáng)或被置換換形成增強(qiáng)體體，由增強(qiáng)體體和周圍地基基土共同承擔(dān)擔(dān)荷載的地基基。3/17/20236111、地基處處理是對(duì)軟弱弱地基的改良良和加固，除除CFG樁外外，一般不宜宜作為高層建建筑的地基。。3/17/20236212、在概概念設(shè)計(jì)中中，基坑開開挖