第二章 地基与基础

第二章地基与基础2.1 概述一、基本概念1、基础：建筑物地面以下的承重构件，它承受建筑物上部结构传下来的荷载，并把这些荷载连同本身的自重一起传给地基。

2、地基：承受由基础传下来的全部荷载的土层或岩层。

3、其它：持力层、下卧层、基础埋深、基底宽度、大放脚（基础呈阶梯形逐级加宽）、灰土垫层等。

基础的组成（见图）基础大放脚：为了满足地基承载力的要求，常把基础底面做的比墙身宽而使基础呈阶梯形逐级加宽的形式，得名“基础大放脚”。

二、基本要求基础底面传给地基的平均压力必须小于地基承载力（地耐力）。

地耐力：地基承受荷载的能力有一定的限度，每平方米地基承受的最大压力，称为地基的允许承载力，也叫地耐力。

A≥N k/f a问：在上部荷载一定的情况下，如何满足上述要求？2.2 地基一、地基的要求1、建筑物的建造地址应尽可能选择在地基情况好或较好的地段；2、地基的承载力要力求均匀，以保证建筑物的基础在荷载作用下沉降均匀；3、地基应有较好的持力层和下卧层；4、尽可能采用天然地基。

二、地基的类型1、天然地基凡天然土层具有足够的承载力，不需经过人工加固，可直接在其上建造房屋的称为天然地基。

（作为建筑地基的土层分为：岩土、碎石土、砂土、粉土、黏性土、人工填土）（1）岩土：根据其坚固性可分为硬质岩石（花岗岩、玄武岩等）和软质岩石（页岩、黏土岩等）；根据其风化程度可分为微风化岩石、中等风华岩石、和强风华岩石等。

岩石承载力的标准值在200—4000kPa之间。

（2）碎石土：根据颗粒形状和粒组含量分为漂石、块石（粒径大于200mm）；卵石、碎石（粒径大于20mm）；圆砾、角砾（粒径大于2mm）。

碎石土承载力的标准值在200—1000 kPa 之间。

（3）砂土：根据粒径大小和占全重的百分率不同，砂土分为砾砂、粗砂、中砂、细砂、粉砂五种，其承载力标准值在140—500 kPa之间。

（4）粉土：性质介于砂土和黏性土之间，承载力标准值为105—410 kPa。

（5）黏性土：按其塑性指数的大小分为黏土和粉质黏土两大类，承载力标准值为105—475 kPa。

（6）人工填土：根据其组成和成因可分为素填土（碎石土、砂土、粉土、黏性土等组成的填土）、杂填土（含有建筑垃圾、工业废料、生活垃圾等杂物的填土）、冲填土（水力冲填泥砂形成的土）。

承载力标准值为65—160 kPa。

2、人工地基（1）含义：当土层的承载力较差或虽然土层较好，但上部荷载较大时，为使地基具有足够的承载能力，可以对土层进行人工加固，这种经人工处理的土层，称为人工地基。

（2）人工加固地基的方法：压实法、换土法和桩基⏹压实法：用各种机械对土层进行夯打、碾压、振动来压实松散土的方法为压实法。

⏹换土法：当基础下土层比较软弱，或地基有部分较弱的土层，不能满足上部荷载对地基的要求时，可将较弱土层全部或部分挖去，换成其他较坚硬的材料，这种方法叫换土法。

换土法所用材料一般选用压缩性低的无侵蚀性材料，如砂、碎石、矿渣、石屑等松散材料，这些材料被基槽侧面土壁约束，借助互相咬合而获得强度和稳定性，从应力状态上看属于垫层，通常称为砂垫层或砂石垫层。

如垫层中石料较多，起到传递荷载的作用，则常称为砂石基础。

⏹桩基：当建筑物荷载很大，地基土层很弱．地基承载力不能满足要求时．可以采用桩基。

桩基由承台和桩柱两部分组成。

承台的厚度一般不小于300mm，桩顶嵌入承台的深度不宜小于5—100mm。

按桩柱的材料不同分为混凝土桩、钢筋混凝土桩、土桩、木桩、砂桩等，我国采用较多的是钢筋混凝土桩。

钢筋混凝土桩按施工方法不同分为预制桩（断面一般为200—350mm见方，现场预制桩一般在30m以内，工厂预制桩分节长度一般不超过12m）、灌注桩和爆扩桩（孔径一般为300—400mm，桩长为5—7m）。

⏹水泥搅拌法和挤密法：用水泥搅拌法和挤密法形成的地基称复合地基。

水泥搅拌法是利用水泥作为固化剂，通过深层搅拌机械，在一定深度范围内把地基土与水泥（或其他固化剂）强行拌和固化，形成具有水稳定性和足够强度的水泥土，形成桩体、墙体和块体等。

水泥深层搅拌适用于处理淤泥质土、粉质黏土和低强度的黏性土地基。

挤密法是以振动或冲击方法成孔，然后在孔中填入砂、石、石灰、灰土或其他材料，并加以捣实，成为桩体。

按材料不同分为砂桩、碎石桩、石灰桩、灰土桩等。

⏹化学注浆法：利用高压射流技术，喷射化学浆液，破坏地基土体，并强制土与化学液混合，形成具有一定强度的加固体来处理软基的一种方法。

2.3 基础课堂提问：能否将建筑物的竖向承重构件（墙或柱）直接放到地基上而不设基础呢？一、基础的要求1、具有足够的强度和耐久性，以便有效地传递荷载和保证使用年限。

2、基础的施工和验收应严格按设计图纸和验收规范进行。

3、一般四、五层的民用建筑，基础工程约占建筑总价的10％—20％，应在保证工程质量和工期的同时降低基础工程造价。

二、基础的埋置深度1、含义：由室外设计地面到基础底面的距离。

2、影响基础埋深的因素（1）地基土层质量的影响（2）地下水位的影响（3）冻结深度对基础埋深的影响（4）相邻建筑物基础对基础埋深的影响（5）建筑物特点和使用要求建筑物的特点：如高层建筑的基础埋深一般为建筑物地上总高度的1/15—1/10左右；建筑物的使用要求：如建筑物设置地下室、地下设施或有特殊设备基础时，应根据不同的要求确定基础埋深。

三、基底宽度的确定课堂提问：以墙下条形基础为例，说明影响基底宽度的因素有哪些？（上部结构传至基础顶面的竖向力值Fk，基础自重和基础上的土重Gk，地基承载力f a）基础底面的平均压力值p k。

P k=Fk+G k≤f a四、基础的类型1、按基础的构造形式分1)独立式基础适用范围：独立式基础主要用于柱下。

在墙承式建筑中，当地基承载力较弱或埋深较大时，为了节约基础材料．减少土石方工程量，加快工程进度，亦可采用独立式基础。

2)条形基础（带形基础）类型及适用范围墙下条形基础：当地基条件较好、基础埋置深度较浅时，墙承式的建筑多采用带形基础，以便传递连续的条形荷载。

柱下条形基础：常用于框架结构或排架结构，当建筑物荷载较大或地基承载力偏低，为增加基底面积或增强整体刚度，可将各柱下独立基础沿某一方向联成一体形成柱下条形基础。

3)井格基础（十字条形基础）适用范围：当地基较弱，而上部框架结构或部分框架结构对基底的整体性要求较高时，为了防止各柱子之间的不均匀沉降，可将各柱下的基础沿纵横2个方向连接起来，这就形成了柱下十字交叉井格基础，也称为十字交叉带形基础。

4)片筏基础（筏形基础或满堂基础）含义：建筑物的基础由整片的钢筋混凝土板组成，板直接由地基土承担，称为片筏基础。

类型：根据使用条件和断面形式可以分为平板式和梁板式。

特点及使用范围：整体性好，可跨越基础下局部软弱土，适合于上部建筑物荷载较大而地基承载力较差的情况。

5)箱形基础含义：当建筑物为荷载大、对地基不均匀沉降要求严格的高层建筑、大型建筑以及软弱土地基上多层建筑，为增加基础刚度，可将基础做成由钢筋混凝土底板、顶板和若干纵横隔墙组成的箱子状整体结构，称为箱形基础。

（顶板、底板、隔墙板）特点及适用范围：整体空间刚度大，对抵抗地基的不均匀沉降有利，常用于高层建筑或在软弱地基上建造重型建筑。

课堂提问：请比较下列基础承载力的大小？柱下独立基础柱下条形基础柱下十字交叉基础片筏基础箱形基础2、按受力性能可分为刚性基础含义：凡由刚性材料建造、受刚性角限制的基础称为刚性基础。

特点及使用范围：抗压强度高而抗拉、抗剪强度低。

常用于地基承载力较好、压缩性较小的中小型建筑物。

刚性角：是基础放宽的引线与墙体垂直线之间的夹角，用α表示。

砖、石基础的刚性角控制在26º一33º之间，混凝土基础应控制在45º以内。

用于5层以下的砌体结构建筑。

课堂提问：如果建筑物的荷载较大、地耐力较小，仍然采用刚性基础，会出现什么情况？怎么办?柔性基础指钢筋混凝土基础，它是在基础的底部配置钢筋承受拉力，使基础的底部能够承受较大的弯距，基础底面宽度的加大可不受刚性角的限制。

在同样的条件下，采用钢筋混凝土基础较混凝土基础可以节约大量的材料和土方的工作量，挖方少、埋置浅，但耗用钢材、水泥和模板量大，且技术要求较高。

钢筋混凝土的浇筑需在基础底下均匀浇灌一层素混凝土垫层作为保护层，目的是防止基础钢筋锈蚀，垫层一般采用C10混凝土，厚度70—100mm，垫层两边应伸出底板各70mm以上。

3、基础按使用的材料可分为灰土基础(石灰：黏性土=3：7或2：8)、砖基础、毛石基础、混凝土基础和钢筋混凝土基础等。

三合土基础（石灰：砂：石子或石灰：炉渣：碎石或碎砖=1：2：4或1：3：6）应分层夯实，每层夯实前虚铺220mm，夯实后净剩150mm。

铺至设计标高后，在最后一遍夯打时，宜浇灌石灰浆，待表面灰浆略为风干后，再铺上一层砂子，最后整平夯实，其强度低，只能用于四层以下建筑的基础，宽度可按计算决定，但一般不小于600mm。

混凝土基础（刚性角可达45°。

矩形、阶梯形、锥形。

高度小于350mm时，常做成矩形；高度大于350mm时，多做成踏步形，且每级踏步高为300—350mm；当基础踏步超过三级或基础宽度大于2000mm或高度大于1000mm时，基础应做成锥形。

）4、按埋置深度可分为浅基础、深基础和不埋基础。

2.4 常用刚性基础构造一、特点砖基础取材容易、价格较低、施工简便，是常用的类型之一。

但由于强度、耐久性、抗冻性较差，多用于干燥而温暖地区的中小型建筑的基础。

二、要求要求1：材料在建筑物防潮层以下部分，砖的等级不得低于Mu10；非承重空心砖、硅酸盐砖和硅酸盐砌块，不得用做基础材料。

要求2：构造做法由于刚性角限制，并考虑砌筑方便，常采用每隔二皮砖厚收进1／4砖的断面形式（等高式）。

在基础底宽较大时，也可采取二皮一级与一皮一级间隔的收进的断面形式（间隔式），但其最底下一级必须用二皮砖厚。

要求3：垫层一般在大放脚下铺30一50mm厚水泥砂浆起找平作用的垫层。

若上部荷载较大或地基较弱，北方地区多用450mm厚三七灰土(石灰：黄土为3：7)做传力垫层；在南方潮湿地区多采用1：3：6(石灰：炉渣：碎石或碎砖)三合土做传力垫层，厚度不小于300mm。

思考题：防止建筑物不均匀沉降的措施有哪些？一、按地基容许变形来控制设计二、提高基础和上部结构的刚度三、设沉降缝四、地基局部处理作业一：绘制基础详图某工程采用条形砖基础，砖墙厚240 mm，基础埋深1200 mm，底宽l 240 mm，室内外高差450 mm ,素混凝土垫层厚100厚。

试绘制等高式和间隔式基础详图各一，标注尺寸、材料及标高。

（砖基础的刚性角b/h=1: 1.5；混凝土基础b/h = 1:1）A4白图纸，铅笔作图，比例1：30。