基础工程2-1

地基土冻胀性分为不冻胀、弱冻胀、冻胀和强冻胀四类。 地基土冻胀性分为不冻胀、弱冻胀、冻胀和强冻胀四类。 新规范分为5 新规范分为5类，增加了特强冻胀。 增加了特强冻胀。 满足基础最小埋深是防止冻害的一个基本要求， 满足基础最小埋深是防止冻害的一个基本要求，在冻胀较 大的地基上，还应根据情况采取相应的防冻措施 大的地基上，还应根据情况采取相应的防冻措施。 不冻胀地基，基础的埋深可不考虑冻胀深度的影响。 不冻胀地基，基础的埋深可不考虑冻胀深度的影响 弱冻胀、冻胀和强冻胀土的基础最小埋深： 弱冻胀、冻胀和强冻胀土的基础最小埋深：
允许残留的冻土层厚度应根据土的冻胀类别确定。 允许残留的冻土层厚度应根据土的冻胀类别确定。
补偿基础概念 为了减小拟建建筑物的沉降量， 为了减小拟建建筑物的沉降量，选用补偿基础是一 种很好的基础型式。 种很好的基础型式。 建筑物的沉降是与建筑物基底附加压力成正比的， 建筑物的沉降是与建筑物基底附加压力成正比的，因 理论上当建筑物基底附加压力为零时， 此，理论上当建筑物基底附加压力为零时，建筑物的沉 降也为零。 公式为： 降也为零。基底附加压力p0公式为：
N A
> γ 0 d 则称为部分补偿基础。以上二者统 ， 则称为部分补偿基础。
称为补偿基础。 称为补偿基础。 补偿基础的埋深一般很深， 补偿基础的埋深一般很深，若在强度很低的软土中开挖 深基坑， 深基坑，深基坑开挖过程中的一切可能发生的问题均需要 引起注意，如坑壁的稳定问题， 引起注意，如坑壁的稳定问题，坑底回弹问题等均需要验 算。
如基础埋置在冻结深度范围内， 如基础埋置在冻结深度范围内，则在冬天因冻胀而上 造成门窗不能开启，严重的甚至引起墙体开裂。 抬，造成门窗不能开启，严重的甚至引起墙体开裂。到 了春夏季节，冻土溶化以后强度降低，产生融陷现象， 了春夏季节，冻土溶化以后强度降低，产生融陷现象， 基础下陷。为了防止产生上述不利的影响， 基础下陷。为了防止产生上述不利的影响，必须将基础 埋置在冻结深度以下。 埋置在冻结深度以下。 季节性冻土层厚度一般在50cm以上，最厚达3m 50cm以上 3m。 季节性冻土层厚度一般在50cm以上，最厚达3m。 冻胀影响因素：土粒径大小、 冻胀影响因素：土粒径大小、土中含水量以及地下水补 给的可能性等。 给的可能性等。 对于结合水含量极少的粗颗粒土，因不发生水分迁移， 对于结合水含量极少的粗颗粒土，因不发生水分迁移， 故不存在冻胀问题。 故不存在冻胀问题。 在相同条件下，粘性土的冻胀性比粉砂严重得多。 在相同条件下，粘性土的冻胀性比粉砂严重得多。 细粒土的冻胀与含水量有关，如果冻胀前， 细粒土的冻胀与含水量有关，如果冻胀前，土处于含 水量很少的坚硬状态，冻胀就很微弱。 水量很少的坚硬状态，冻胀就很微弱。冻胀程度还与地 下水位高低有关， 下水位高低有关，若地下水位高或通过毛细水能使水分 向冻结区补充，则冻胀较严重。 向冻结区补充，则冻胀较严重。
2）地基上部为软弱土层而下部为良好土层情况，当 ） 地基上部为软弱土层而下部为良好土层情况， 软弱土层厚度较小(小于 小于2m)时，宜选取下部良好土层作为 软弱土层厚度较小 小于 时 地基持力层；当软弱土层厚度较大时， 地基持力层；当软弱土层厚度较大时，应从施工技术和工 程造价等方面综合分析天然地基、 程造价等方面综合分析天然地基、人工地基或深基础形式 的优劣，从中选出合适的基础形式和埋深。 的优劣，从中选出合适的基础形式和埋深。 3）浅层土为良好的地基持力层而其下为软弱下卧层 ） (软土地区地表普遍存在 软土地区地表普遍存在2~3m的“硬壳层”)，此时基础应 软土地区地表普遍存在 的 硬壳层” ， 尽量浅埋，即采用所谓的“宽基浅埋”形式， 尽量浅埋，即采用所谓的“宽基浅埋”形式，软弱下卧层 的强度及沉降控制要求对基础埋深的确定影响很大。 的强度及沉降控制要求对基础埋深的确定影响很大。 4）在整个压缩层范围内均为高压缩性的软弱土层， ）在整个压缩层范围内均为高压缩性的软弱土层， 此时不宜采用天然地基作为持力层， 此时不宜采用天然地基作为持力层，可对天然地基进行地 基处理后，再考虑建筑功能和结构构造要求选定基础埋深。 基处理后，再考虑建筑功能和结构构造要求选定基础埋深。 5）如果在持力层下埋藏有承压含水层时，选择基础 ） 如果在持力层下埋藏有承压含水层时， 埋深必须考虑承压水的作用，以免在开挖基坑时， 埋深必须考虑承压水的作用，以免在开挖基坑时，坑底土 被承压水冲破，从而引起突涌或流砂现象。 被承压水冲破，从而引起突涌或流砂现象。
(4) 考虑地基土冻胀和融陷的影响
在寒冷地区，地面下一定深度范围内的土会产生冻结， 在寒冷地区，地面下一定深度范围内的土会产生冻结， 形成冻土。由于土在冻结时体积膨胀，产生冻胀现象。 形成冻土。由于土在冻结时体积膨胀，产生冻胀现象。 细粒土层（粘土、粉土、粉砂）有冻胀的特点。 细粒土层（粘土、粉土、粉砂）有冻胀的特点。
当建筑物的设计确定后， 也相应确定了。 当建筑物的设计确定后，基底总压力p也相应确定了。 因此， 因此，只能通过增加基础埋深来减小基底附加压力p0， N 达到： 若基础的埋深d 达到： d= Aγ 0 等于零， 此时作用在基础底面的附加压力p0等于零，亦即建筑物 的重力等于基坑挖去的总土重， 的重力等于基坑挖去的总土重，这样的基础称为全补偿 基础； 基础；
补偿基础的埋深一般很深若在强度很低的软土中开挖深基坑深基坑开挖过程中的一切可能发生的问题均需要引起注意如坑壁的稳定问题坑底回弹问题等均需要验第四节地基承载力确定与验算确定基础类型和埋深后已知基础底面尺寸即可进行地基土持力层承载力验算
第三节 基础的埋置深度
基础埋置深度(简称埋深 基础底面到天然地面的垂直距离。 基础埋置深度 简称埋深): 基础底面到天然地面的垂直距离 简称埋深 确定浅基础埋深的原则： 确定浅基础埋深的原则： 凡能浅埋的应尽量浅埋； 凡能浅埋的应尽量浅埋； 除岩石地基外(至少0.1m) 最小埋深不宜小于0.5m 0.1m)， 0.5m( 除岩石地基外(至少0.1m)，最小埋深不宜小于0.5m(主要 是考虑到基础的稳定性、动植物的影响等因素) 是考虑到基础的稳定性、动植物的影响等因素)； 为保护基础，基础顶面一般不露出地面， 为保护基础，基础顶面一般不露出地面，要求基础顶 面低于地面至少0.1m 0.1m； 面低于地面至少0.1m； 水下基础考虑到水流冲刷的影响( 水下基础考虑到水流冲刷的影响(应将基础埋置在冲刷 深度以下) 深度以下)； 要求满足地基稳定性和变形条件。 要求满足地基稳定性和变形条件。 影响基础埋深的因素很多，应综合考虑以下几个方面： 影响基础埋深的因素很多，应综合考虑以下几个方面： 基础埋深的选择取决于: 建筑物的用途， 基础埋深的选择取决于 建筑物的用途 ，有无地下室 设备基础和地下设施，基础的类型和构造条件等。 、设备基础和地下设施，基础的类型和构造条件等。
式中
N −γ 0 ⋅d A N ──作用在基底的荷载，kN； 作用在基底的荷载， 作用在基底的荷载 kN； p0 = p − σ c =
A ──基础底面积，m2； 基础底面积， 基础底面积
基础的埋深， 基础的埋深 d ──基础的埋深，m； γ 0 ──埋置深度内土重度的加权平均值，kN/m3。 埋置深度内土重度的加权平均值， 埋置深度内土重度的加权平均值
(2) 工程地质和水文地质条件
我国沿海软土地区多为沉积土， 我国沿海软土地区多为沉积土，沉积土在沉积过程中 条件变化大，土层性质变异很大。软土的特点是： 条件变化大，土层性质变异很大。软土的特点是：土层松 孔隙比大、压缩性高、强度低，层厚大， 软、孔隙比大、压缩性高、强度低，层厚大，属于不良地 以下的软土地区应特别注意： 基。以下的软土地区应特别注意： 上海、福建、宁波、天津、连云港、温州等地区。 上海、福建、宁波、天津、连云港、温州等地区。 地基持力层应尽可能选择承载力高而压缩性小的土层， 地基持力层应尽可能选择承载力高而压缩性小的土层， 当持力层下存在软弱下卧层时， 当持力层下存在软弱下卧层时，应同时考虑软弱下卧层的 强度和变形要求。 强度和变形要求。当场地土层的分布明显不均匀或荷载大 小相差很大时，同一建筑物的基础也可采用不同的埋深。 小相差很大时，同一建筑物的基础也可采用不同的埋深。 通常在选择基础埋深时大致会遇到以下几种情况： 通常在选择基础埋深时大致会遇到以下几种情况： 1）在整个压缩层范围内均为承载能力良好的低压缩性 ） 土层， 土层，此时基础埋深可按满足建筑功能和结构构造要求的 最小值选取。 最小值选取。
d min = z 0 ⋅ψ t − d fr
d 式中min ─基础最小埋深 z 0─标准冻深，系采用在地表无积雪和草皮等覆盖 条 标准冻深， 件下多年实测最大冻深的平均值； 件下多年实测最大冻深的平均值；
ψ─采暖时冻深的影响系数； t 采暖时冻深的影响系数；
d ─ 基础下允许残留冻土层的厚度。 fr 基础下允许残留冻土层的厚度。
第四节、 第四节、地基承载力确定与验算
确定基础类型和埋深后，已知基础底面尺寸， 确定基础类型和埋深后，已知基础底面尺寸，即可进 行地基土持力层承载力验算。 行地基土持力层承载力验算。 若地基受力层范围内存在有承载力低于持力层的土层， 若地基受力层范围内存在有承载力低于持力层的土层， 称为软弱下卧层，还须验算软弱下卧层的承载力。 称为软弱下卧层，还须验算软弱下卧层的承载力。 若基础底面尺寸不知道， 若基础底面尺寸不知道，可以根据外荷载和地基承载 力进行地基基础设计。 力进行地基基础设计。 建筑结构应满足下列要求(地基基础也应满足) 建筑结构应满足下列要求(地基基础也应满足)： (1) 能承受在正常施工和正常使用时可能出现的各种 情况；并具有良好的工作性能； 情况；并具有良好的工作性能； (2) 在正常维护情况下具有足够的耐久性能； 在正常维护情况下具有足够的耐久性能； (3) 在偶然事件发生时及发生后，仍能保持必需的整 在偶然事件发生时及发生后， 体稳定性。 体稳定性。
(1) 满足建筑物的用途和荷载性质
• 需要设置地下室，则基础理置深度受地下室空间高度的 需要设置地下室， 控制，一般埋深较深。如有地下设施， 控制，一般埋深较深。如有地下设施，基础埋置深度还决定 于设施的空间要求； 于设施的空间要求； • 对于高层建筑，为了满足稳定性要求，减少建筑物整体 对于高层建筑，为了满足稳定性要求， 倾斜，防止倾覆和滑移，在地震区， 倾斜，防止倾覆和滑移，在地震区，基础埋深不宜小于建 筑物高度1 12。 筑物高度1/12。 • 对于受有上拔力的结构（如输电塔）基础，也要求有较 对于受有上拔力的结构（如输电塔）基础， 大的埋深以满足抗拔要求。 大的埋深以满足抗拔要求。 • 当管道与基础相交时，基础埋深应低于管道，并在基础 当管道与基础相交时，基础埋深应低于管道， 上面预留足够间隙的孔洞，以防止基础沉降压坏管道。 上面预留足够间隙的孔洞，以防止基础沉降压坏管道。 • 与基础刚度也有关，如用砖石等脆性材料砌筑的刚性基 与基础刚度也有关， 为了防止基础本身材料的破坏， 础，为了防止基础本身材料的破坏，基础的构造高度往往 很大，因此刚性基础埋深要大于钢筋混凝土柔性基础。 很大，因此刚性基础埋深要大于钢筋混凝土柔性基础。 • 对于桥墩基础，其基础顶面应位于河流最低水位以下， 对于桥墩基础，其基础顶面应位于河流最低水位以下， 其埋置深度还应考虑河床的冲刷深度。 其埋置深度还应考虑河床的冲刷深度。

(3) 考虑相邻建筑物基础埋深的影响
如果新建的建筑物与已有的相邻建筑物距离过近， 如果新建的建筑物与已有的相邻建筑物距离过近 ， 为 保证原有建筑物的安全和正常使用， 保证原有建筑物的安全和正常使用 ， 新建建筑物的基础 埋深不宜深于相邻原有建筑物的基础埋置深度。 埋深不宜深于相邻原有建筑物的基础埋置深度。 如果新建的建筑物荷载很大， 如果新建的建筑物荷载很大 ， 而基础埋深又深于相邻 原有建筑物的基础埋深，解决的办法是： 原有建筑物的基础埋深，解决的办法是： 设计时考虑与原有建筑物之间保持一定的距离， 设计时考虑与原有建筑物之间保持一定的距离 ， 其数 值与荷载大小及土质条件有关， 值与荷载大小及土质条件有关 ， 一般取相邻两基础底面 高差的1 如不能满足上述要求， 高差的 1 ～ 2 倍 。 如不能满足上述要求 ， 则必须采取其它 可靠的加固和支护措施。 可靠的加固和支护措施。