土木工程概论第三章 基础工程

一、地基处理的对象与目的


1、地基处理的对象
地基处理的对象是软弱地基和特殊土地基。 我国的《建筑地基基础设计规范》（GBJ7－89）中明确规定：“软弱地基 系指主要由淤泥、淤泥质土、冲填土、杂填土或其它高压缩性土层构成的地基”。 特殊土地基带有地区性的特点，它包括软土、湿陷性黄土、膨胀土、红粘土 和冻土等地基。
一、工程地质测绘
工程地质测绘就是填绘工程地质图，根据野外调查综合研究勘察区 的地质条件，填绘在适当比例尺地形图上加以综合反映。 工程地质测绘方法有实地测绘法和像片成图法。 实地测绘所用的主要仪器
精密水准仪
光学经纬仪
像片成图法是利用地面摄影或航空（卫星）拍摄的像，先在室内解 释，并结合所掌握的区域地质资料，确定出地层岩性、地质构造、地貌、 水系及不良地质现象等，描绘在单张像片上。然后在像片上选择需要调 查的若干点和路线，据此去实地进行调查、校对修正，绘成底图。最后， 将结果转绘成工程地质图。下图为航空摄影测量示意

公路铁路两用双层钢架连续桥梁，跨度160米，铁路桥总长6,772米， 1968年建成，该桥的建成是中国修建深水分类
（1）就地制造下沉的沉井
这种沉井是在基础设计的位置上制造，然后挖土靠沉井自重下沉。 如基础位置在水中，需先在水中筑岛，再在岛上筑井下沉

槽导向、防止槽段上口塌方、存蓄泥浆和作为测量的基准


三、墩基础
墩基础是在人工或机械成孔的大直径孔中浇筑混凝土（钢筋混凝土） 而成，我国多用人工开挖，亦称大直径人工挖孔桩。 墩身施工：在护圈保护下开挖土方——支模板浇筑混凝土护圈——浇 筑墩身混凝土


四、沉井基础
为了满足结构物的要求，适应地基的特点，在土木工程结构的实践 中形成了各种类型的深基础，其中沉井基础，尤其是重型沉井、深水浮 运钢筋混凝土沉井和钢沉井，在国内外已有广泛的应用和发展，如我国 的南京长江大桥。

第三章 简
基础工程 述
我们所能见到的所有土木工程:楼房、工厂、公路、铁路、桥梁、大坝
它们的重量都要传递给地基，由地球表面来承重的。所有地球的表面—地 壳是人类赖以生存的场所，它构成了一切工程建筑的环境和物质基础。万 丈高楼平地起，任何土木工程都建筑在地壳之上。 基础——将上部结构荷载传递给地基土、连接上部结构与地基土的下 部结构称为基础。一般用砖、石、混凝土及钢筋混凝土等材料建造。 地基——是指承托土木工程基础的这一部分很小的场地。 大部分地基对于承托土木工程基础这一重任，并不是天然就理想的， 所有存在地基处理。 地基处理——指天然地基软弱，不能满足地基承载力和变形设计的要 求，而需经过人工处理后再建造基础，也称地基加固。
(a)锥形
(b) 台阶形 扩展基础的形式
(c)有肋的扩展基础

二、按构造类型可分为：
1．单独基础：在建筑中，柱的基础一般都是单独 基础。
柱下单独基础

2．条形基础：墙的基础通常连续设置成长条形， 称为条形基础。
墙下条形基础

3．筏板基础和箱形基础：当柱子或墙传来的荷载很大，地基
土较软弱，用单独基础或条形基础都不能满足地基承载力要求时，往往 需要把整个房屋底面（或地下室部分）做成一片连续的钢筋混凝土板， 作为房屋的基础，称为筏板基础。为了增加基础板的刚度，以减小不均 匀沉降，高层建筑往往把地下室的底板、顶板、侧墙及一定数量的内隔 墙一起构成一个整体刚度很强的钢筋混凝土箱形结构，称为箱形基础。



在桥梁结构中，对于无冲刷河流，埋置深度是指河底或 地面至基础底面的距离；有冲刷河流是指局部冲刷线至基础 底面的距离。 如果地基属于软弱土层（通常指承载力低于100kPa的 土层），或者上部有较厚的软弱土层，不适于做天然地基上 的浅基础时，也可将浅基础做在人工地基上。 天然地基上的浅基础埋置深度较浅，用料较省，无需复 杂的施工设备，在开挖基坑、必要时支护坑壁和排水疏干后 对地基不加处理即可修建，工期短、造价低，因而设计时宜 优先选用天然地基。当这类基础及上部结构难以适应较差的 地基条件时才考虑采用大型或复杂的基础形式，如连续基础、 桩基础或人工处理地基。
减少不均匀沉降的措施 一、 建筑措施


1．建筑物体型应力求简单

建筑物高差太大而开裂

当地基软弱时，建筑物的紧接高差以不超过一层为宜

2．控制建筑物的长高比 二层以上的砌体承重房屋，当预估的最大沉降 量超过120mm时，长高比不宜大于2.5。


建筑物开裂实例 ——纵墙的长高比达7.6的过长建筑物

四、高层建筑岩土工程勘察 五、公路工程地质勘察 六、桥梁工程地质勘察 七、隧道工程地质勘察

第二节 浅基础
一般而言，基础多埋置于地面以下，但 诸如码头桩基础、桥梁基础、半地下室箱形 基础等均有一部分在地表之上。通常把位于 天然地基上、埋置深度小于5m的一般基础 （柱基或墙基）以及埋置深度虽超过5m，但 小于基础宽度的大尺寸基础（如箱形基础）， 统称为天然地基上的浅基础。


d. e. f.混凝土灌注桩


3．按成桩过程中挤土效应分类
随着桩的设置方法（打入或钻孔成桩等）的不同，桩周土所受的排 挤作用也很不相同。挤土作用会引起桩周土天然结构、应力状态和性质 的变化，从而影响土的性质和桩的承载力。 对桩按设置效应分为三类：挤土桩、小量挤土桩和非挤土桩。



4．按承载性状分类






（3）. 改善透水特性 地基的透水性表现在堤坝、房屋等基础产生的地基渗漏；基坑开挖 过程中产生流沙和管涌。因此需要研究和采取使地基土变成不透水或减 少其水压力的措施。 （4）. 改善动力特性 地基的动力特性表现在地震时粉、砂土将会产生液化；由于交通荷 载或打桩等原因，使邻近地基产生振动下沉。因此需要研究和采取使地 基土防止液化，并改善振动特性以提高地基抗震性能的措施。 （5）. 改善特殊土的不良地基的特性 主要是指消除或减少黄土的湿陷性和膨胀土的胀缩性等地基处理的 措施。

2、扩展基础
当刚性基础不能满足力学要求时，可以做成钢筋混凝土基础， 称为扩展基础。
墙下钢筋混凝土扩展基础示意图

柱下扩展基础和墙下扩展基础一般做成锥形和台阶形。对于墙下扩 展基础，当地基不均匀时，还要考虑墙体纵向弯曲的影响。这种情况下， 为了增加基础的整体性和加强基础纵向抗弯能力，墙下扩展基础可采用 有肋的基础形式。

第一节
工程地质勘查
工程地质勘察的目的主要是查明工程地质条件，分析存 在的地质问题，对建筑地区作出工程地质评价。 工程地质勘 察的任务是按照不同勘察阶段的要求，正确反映场地的工程 地质条件及岩土体性状的影响，并结合工程设计、施工条件， 以及地基处理等工程的具体要求，进行技术论证和评价，提 出岩土工程问题及解决问题的决策性具体建议，并提出基础、 边坡等工程的设计准则和岩土工程施工的指导性意见，为设 计、施工提供依据，服务于工程建设的全过程


（2）浮运沉井
在深水地区，筑岛有困难或不经济，或有碍通航，或河流流速大， 可在岸边制筑沉井拖运到设计位置下沉，这类沉井叫浮运沉井。

沉井施工过程:基坑开挖——铺砂垫层和承垫木——沉井制 作——抽取承垫木——挖土下沉——封底回填——浇筑其它 部分结构。
第四节 不均匀沉降问题



地基的不均匀沉降会造成建筑物的开裂，影响 其使用功能的发挥，因此，设计中必须考虑如何防 止或减轻不均匀沉降造成的危害。 浅基础设计和计算应该兼顾地基和基础两方面 进行，主要内容包括： 1．天然地基设计：选择基础埋置深度；确定 地基承载力；验算地基变形和地基稳定性。 2．基础设计：选择基础类型和材料；计算基 础内力；确定基础各部分尺寸、配筋和构造。

3．合理布置纵横墙

——外纵墙多次转折，内纵墙中断的建筑物 地基不良时，应尽量使内、外纵墙都贯通。

4．设置沉降缝

5．合理安排建筑物间的距离

原有的一幢二层房屋，在新建五层大楼影响下开裂

6．控制与调整建筑物的各部分标高


二、结构措施
1．减轻建筑物的自重 2．在墙体内设置圈梁 3．减小和调整基础底面附加应力 4．采用非敏感结构
轴向荷载作用下的竖直桩，按达到承载力极限状态时的荷载传递主要 方式，可分为(a)端承型桩和(b)摩擦型桩两大类，如下图所示。


沉管灌注桩施工过程:就位——沉套管——开始灌注混凝土——下钢筋骨 架继续浇灌混凝土——拔管成型


二、地下连续墙基础
地下连续墙的优点是刚度大,既挡土又挡水,施工时无振动,噪音低,可 用于任何土质。施工过程：利用专用的挖槽机械在泥浆护壁下开挖一定 长度（一个单元槽段）——挖至设计深度并清除沉渣——插入接头管— —吊入钢筋笼——导管浇注混凝土——待混凝土初凝后拔出接头管—— 逐段施工。 地下连续墙在成槽之前先要沿设计轴线施工导墙，导墙的作用是挖
比萨斜塔 正是由于地基土质 较差，基础埋置较浅， 仅3.05米,在建到第三层 时,基础发生不均匀沉降。 塔顶中心点偏离中心线 2.1米,现已偏离5.2米, 终成斜塔。

比萨斜塔

一、按基础刚度分类
1、刚性基础
刚性基础是由砖、石、素混凝土或灰土等材料做成的基础。
(a)砖基础
(b)砌石基础
(c)素混凝土基础

筏板基础 (a)、(b)平板式；(c)、(d)肋梁式
箱形基础

4．壳体基础：为改善基础的受力性能，基础的形式可不
做成台阶状，而做成各种形式的壳体，称做壳体基础。
正、倒锥组合壳基础
第三节 深基础

深基础——位于地基深处承载力较高的土层 上，埋置深度大于5m或大于基础宽度的基础。 如：桩基、地下连续墙、墩基和沉井等。