基礎(chǔ)工程程FoundationEngineering巖土工程程研究所所閆閆小波Email:geoyxb@第2章淺基基礎(chǔ)淺基礎(chǔ)便便于施工工，工期期短，造造價(jià)低，，如能滿滿足強(qiáng)度度和變形形要求，，宜優(yōu)先先采用。。淺基礎(chǔ)的的類型基礎(chǔ)埋置置深度的的選擇§2.1淺基礎(chǔ)的的類型可按多方方面分類類按材料、、構(gòu)造、、基礎(chǔ)剛剛度2.1.1無(wú)筋擴(kuò)展展基礎(chǔ)無(wú)筋擴(kuò)展展基礎(chǔ)系指用磚磚、毛石石、混凝凝土、毛毛石混凝凝土、灰灰土和三三合土等等剛性材材料組成成的基礎(chǔ)礎(chǔ)；習(xí)慣慣上稱為為剛性基礎(chǔ)礎(chǔ)適用于多層民用用建筑和和輕型廠廠房?？箟簭?qiáng)度度較大抗拉、抗抗剪性能能較差拉應(yīng)力和和剪應(yīng)力力不超過(guò)過(guò)相應(yīng)的的材料強(qiáng)強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)值構(gòu)造的限限制特點(diǎn)點(diǎn)b——基礎(chǔ)底面面寬度；；b0——基礎(chǔ)頂面面的墻體體寬度或或柱腳寬寬度；H0——基礎(chǔ)高度度；b2——基礎(chǔ)臺(tái)階階寬度；；tana——基礎(chǔ)臺(tái)階階寬高比比的允許許值寬高比（（或稱剛剛性角））要求優(yōu)點(diǎn)：就地地取材、、價(jià)格便便宜、施施工簡(jiǎn)單單。“大放腳腳”砌筑：兩皮一收收二一間隔隔收▲常做100mm厚的墊層層。1）磚基基礎(chǔ)每砌筑一一層磚稱稱為一皮皮二皮一收收式為每?jī)蓛善ごu的的高度，，收進(jìn)1／4磚的寬度度；二一間隔隔收式為為兩皮磚磚的高度度與一皮皮磚的高高度相間間隔，交交替收進(jìn)進(jìn)，每次次均收進(jìn)進(jìn)1／4磚的寬度度。這兩種砌砌筑方法法都可以以滿足磚磚基礎(chǔ)的的剛性角角要求。。標(biāo)準(zhǔn)磚規(guī)規(guī)格為240mm××115mm××53mm2）三合土土基礎(chǔ)由石灰：：砂：碎碎磚（或或碎石））按1:2:4-1:3:6配成；常用于地地下水位位較低的的四層及及四層以以下的民民用建筑筑工程中中。3）灰土基基礎(chǔ)石灰和土土（粘性性土）按按其體積積比3：7或2：8構(gòu)成；施工分2-3““步”完成成。“一一步”，，即虛鋪鋪220——250mm，夯擊150mm?；彝粱A(chǔ)礎(chǔ)適宜地地下水位位較低，，五層及及五層以以下的混混合結(jié)構(gòu)構(gòu)房屋和和墻承重重的輕型型工業(yè)廠廠房。灰土與磚磚砌體組組合4）毛石基基礎(chǔ)采用未風(fēng)風(fēng)化的毛毛石作材材料，毛毛石基礎(chǔ)礎(chǔ)的寬度及臺(tái)臺(tái)階高度度不得小小于400mm，且要大大于三排排。每階伸出出長(zhǎng)度不不大于200mm。5）混凝土土及毛石石混凝土土基礎(chǔ)混凝土基基礎(chǔ)的強(qiáng)強(qiáng)度、耐耐久性、、抗凍性性都較好好。毛石混凝凝土基礎(chǔ)礎(chǔ)適宜基基礎(chǔ)體積積大的情情況。例橋梁的的墩臺(tái)基基礎(chǔ)，但毛石的的體積不不得超過(guò)過(guò)總體積積的30%。鋼筋混凝凝土基礎(chǔ)礎(chǔ)強(qiáng)度大大，抗彎彎性能良良好在相同條條件下，，基礎(chǔ)厚厚度較薄薄，不受基礎(chǔ)礎(chǔ)臺(tái)階寬寬高比的的限制。。適宜“寬基淺埋埋”、建筑物荷荷載較大大或地基基土較軟軟弱的情情況。剛性基礎(chǔ)礎(chǔ)——“柔性基礎(chǔ)礎(chǔ)”。柔性基基礎(chǔ)礎(chǔ)2.1.2擴(kuò)展基礎(chǔ)礎(chǔ)柱下鋼筋筋混凝土土獨(dú)立基基礎(chǔ)墻下鋼筋筋混凝土土條形基基礎(chǔ)混凝土單單獨(dú)基礎(chǔ)礎(chǔ)鋼筋混凝凝土單獨(dú)獨(dú)基礎(chǔ)◆條形基礎(chǔ)礎(chǔ)指基礎(chǔ)長(zhǎng)長(zhǎng)度遠(yuǎn)大大于其寬寬度的一一種基礎(chǔ)礎(chǔ)形式。。按上部結(jié)結(jié)構(gòu)形式式分有：：墻下條形形基礎(chǔ)柱下條形形基礎(chǔ)◆墻下鋼筋筋混凝土土條形基基礎(chǔ)適用：：上部結(jié)結(jié)構(gòu)荷荷載大大、地地質(zhì)條條件差差（若若仍采采用無(wú)無(wú)筋擴(kuò)擴(kuò)展基基礎(chǔ)，，則抗抗剪、、抗彎彎能力力不夠夠，且且將導(dǎo)導(dǎo)致基基礎(chǔ)尺尺寸和和埋深深的增增大））特點(diǎn)：：抗彎、、抗剪剪性能能好，，基底底容許許出現(xiàn)現(xiàn)一定定撓曲曲變形形而不不開(kāi)裂裂，可可承受受彎拉拉應(yīng)力力，由由基礎(chǔ)礎(chǔ)變截截面處處剪力力、基基底彎彎矩以以及抗抗沖切切等控制設(shè)設(shè)計(jì)，具有有基底底面積積寬、、埋深深淺等等特點(diǎn)，但鋼鋼筋用用量大大。構(gòu)造造形形式式2.1.3柱下條條形基基礎(chǔ)⑴適用：：相鄰柱柱荷相相差較較大、、采用用擴(kuò)展展基礎(chǔ)礎(chǔ)（柱柱下鋼鋼筋砼砼獨(dú)立立基礎(chǔ)礎(chǔ)）可可能產(chǎn)產(chǎn)生基基礎(chǔ)重重疊時(shí)時(shí)可采采用。。⑵形式式：①聯(lián)合合基礎(chǔ)礎(chǔ)，即即相鄰柱基相相連；；②條形形基礎(chǔ)礎(chǔ)，即即同一排排柱基相相連；；③交叉叉條形形基礎(chǔ)礎(chǔ)，即即條形基基礎(chǔ)相相交叉叉連接。。⑶特點(diǎn)點(diǎn)：因柱下下條基基為集集中荷荷載，，地基基反力力為非非線性性分布布，需需滿足足一定定的構(gòu)構(gòu)造要要求；；與擴(kuò)擴(kuò)展基基礎(chǔ)相相比，，具有有結(jié)構(gòu)構(gòu)特征征優(yōu)良良、承承載能能力大大等特特點(diǎn)。?！糁聴l條形基基礎(chǔ)例例圖◆十字交交叉條條形基基礎(chǔ)（（交梁梁基礎(chǔ)礎(chǔ)）將條形形基礎(chǔ)礎(chǔ)縱、、橫兩兩個(gè)方方向聯(lián)聯(lián)合起起來(lái)，，成為為十字字交叉叉條形形基礎(chǔ)礎(chǔ)。⑴特點(diǎn)點(diǎn)：具具有較較大的的空間間剛度度和良良好的的調(diào)整整地基基不均均勻沉沉降的的能力力⑵適宜宜：柱柱網(wǎng)下下的地地基軟軟弱，，土的的壓縮縮性或或柱荷荷載的的分布布沿兩兩個(gè)方方向都都很不不均勻勻的情情況。?！鰡蜗驐l條形基基礎(chǔ)的的底面面積已已能滿滿足地地基承承載力力的要要求，，只需需減少少基礎(chǔ)礎(chǔ)之間間的沉沉降差差，另另一方方向加加設(shè)聯(lián)聯(lián)梁。。■聯(lián)梁不不著地地，但但需要要有一一定的的剛度度和強(qiáng)強(qiáng)度。。可按按單向向條形形基礎(chǔ)礎(chǔ)的設(shè)設(shè)計(jì)，，聯(lián)梁梁的配配置通通常是是帶經(jīng)經(jīng)驗(yàn)性性的。。聯(lián)梁式式交叉叉條形形基礎(chǔ)礎(chǔ)交叉基基礎(chǔ)間間加設(shè)設(shè)聯(lián)梁梁組成成的交交梁基基礎(chǔ)2.1.4筏形基基礎(chǔ)▲～是指柱柱下或或墻下下連續(xù)續(xù)的平平板式式基礎(chǔ)礎(chǔ)或梁梁板式式鋼筋筋混凝凝土基基礎(chǔ)。。（1）特點(diǎn)點(diǎn)：①面積積較大大，具具有完完整性性和平平面連連續(xù)性性，因因此易易于滿滿足軟軟弱地地基承承載力力的要要求；；②一般般埋置置深度度較大大，在在相同同的上上部荷荷載作作用下下，它它的沉沉降量量比其其它基基礎(chǔ)形形式的的小；；③具具有較較大的的整體體剛度度，因因此對(duì)對(duì)不均均勻沉沉降有有一定定的調(diào)調(diào)節(jié)作作用；；④能能夠跨跨越地地下局局部軟軟弱層層，并并提供供較大大的地地下使使用空空間。。⑵適用：當(dāng)上部部結(jié)構(gòu)構(gòu)荷載載過(guò)大大（常常用于于框架、、框剪剪、剪剪力墻墻結(jié)構(gòu)構(gòu)等高高層建建筑），地地基土土抗剪剪強(qiáng)度度很低低（如如淤泥泥、軟軟粘土土或塑塑性區(qū)區(qū)相對(duì)對(duì)較大大土層層）、、基底底間凈凈距很很小的的情況況。△亦稱稱片筏筏基礎(chǔ)礎(chǔ)或滿滿堂紅紅基礎(chǔ)礎(chǔ)?！部捎糜谟谄鲶w結(jié)構(gòu)構(gòu)（我國(guó)某某些南方城城市，直接接建在地表表土層上））。筏形形基基礎(chǔ)礎(chǔ)（3）構(gòu)造形式式：按是否否設(shè)置肋梁梁又可分為為平板式和和梁板式（（下凹或上上凸）兩類類?！粝湫位A(chǔ)：：由頂、底板板與內(nèi)、外外墻等組成成、并由鋼鋼筋砼整澆澆而成空間間整體結(jié)構(gòu)構(gòu)。⑴適用：當(dāng)筏板基礎(chǔ)礎(chǔ)太厚時(shí)，，采用空心心的空間受受力體系，，即箱形基基礎(chǔ)，與實(shí)實(shí)體基礎(chǔ)相相比，可減減少基底壓壓力，增大大了空間剛剛度。多用于無(wú)水（或少少水）時(shí)的的高層建筑筑（例北京等等地）。箱形形基基礎(chǔ)礎(chǔ)⑵特點(diǎn)：具有很大的的剛度和整整體性，能能有效地調(diào)調(diào)整基礎(chǔ)的的不均勻沉沉降，防止止建筑物開(kāi)開(kāi)裂，且埋埋深大，具具有良好的的補(bǔ)償性和和抗震性，，空間部分分還可設(shè)計(jì)計(jì)成地下室室、地下車(chē)車(chē)庫(kù)或地下下設(shè)備層等等⑶內(nèi)力計(jì)算算：局部彎曲曲計(jì)算、整整體彎曲計(jì)計(jì)算（有時(shí)時(shí)可簡(jiǎn)化為為空盒式梁梁計(jì)算），，具體計(jì)算算方法見(jiàn)后后修課程《基礎(chǔ)工程㈡㈡》或《基礎(chǔ)工程結(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)》。殼體箱形形基基礎(chǔ)礎(chǔ)2.1.5殼體基礎(chǔ)由正圓錐形形及其組合合形式構(gòu)成成的殼體基基礎(chǔ)，可用用于一般工工業(yè)與民用用建筑柱基基礎(chǔ)和筒體體的構(gòu)筑物物（如煙囪囪、水塔等等）基礎(chǔ)。。這種基礎(chǔ)使使徑向內(nèi)力力轉(zhuǎn)化為壓壓應(yīng)力為主主，據(jù)報(bào)道道，可比一一般梁、板板式的鋼筋筋混凝土基基礎(chǔ)減少混混凝土用量量50%左右，節(jié)約約鋼筋30%以上。殼體體基基礎(chǔ)礎(chǔ)2.1.6巖層錨桿基基礎(chǔ)巖石錨桿基基礎(chǔ)適用于于直接建在在基巖上的的柱基，以以及受拉或或受水平力力較大的建建筑、構(gòu)筑筑物基礎(chǔ)。。巖石錨桿基基礎(chǔ)通過(guò)錨錨桿插入上上部結(jié)構(gòu)的的長(zhǎng)度、灌灌漿等，以以確保錨桿桿基礎(chǔ)與巖巖石有效地地連成整體體。柱下單獨(dú)基基礎(chǔ)墻下單獨(dú)基基礎(chǔ)十字交叉梁梁梁板式筏形形基礎(chǔ)箱形基礎(chǔ)柱下條形基基礎(chǔ)墻下條形基基礎(chǔ)淺基礎(chǔ)礎(chǔ)型式式總結(jié)結(jié)計(jì)算方方法柱下條基計(jì)計(jì)算靜力法、倒倒梁法、鏈鏈桿法、有有限元法等等十字交叉梁梁按剛度分配配，滿足靜靜力和變形形協(xié)調(diào)條件件。筏形基礎(chǔ)按條帶分配配，再按十十字交叉梁梁計(jì)算。箱形基礎(chǔ)基底壓力采采用劃分區(qū)區(qū)格的簡(jiǎn)化化方法計(jì)算算，地基承承載力驗(yàn)算算按常規(guī)方方法計(jì)算。。2.2基礎(chǔ)埋置深深度的選擇擇持力層——直接支撐基基礎(chǔ)的土層層；下臥層——持力層以下下的各土層層。選擇基礎(chǔ)埋埋置深度，，也就是選選擇合適的的地基持力力層。與建筑物有有關(guān)的條件件作用在地基基上的荷載載大小和性性質(zhì)影響基礎(chǔ)埋埋深的因素素工程地質(zhì)條條件和水文文地質(zhì)條件件相鄰建筑物物的基礎(chǔ)埋埋深地基土凍脹脹和融陷的的影響基礎(chǔ)埋深應(yīng)應(yīng)考慮的因因素2.2.1建筑結(jié)構(gòu)條條件與場(chǎng)地地環(huán)境條件件結(jié)構(gòu)條件結(jié)構(gòu)物荷載載的大小結(jié)構(gòu)物荷載載的性質(zhì)◆當(dāng)存在相鄰鄰建筑物時(shí)時(shí)：新建筑物基基礎(chǔ)埋深不不宜大于原原有建筑物物基礎(chǔ)。當(dāng)埋深大于于原有建筑筑物基礎(chǔ)時(shí)時(shí)，兩基礎(chǔ)礎(chǔ)間應(yīng)保持持一定凈距距L。2.2.2工程地質(zhì)質(zhì)條件選擇持力力層時(shí)：：▲地基上好好下軟，，基礎(chǔ)應(yīng)應(yīng)盡量淺淺埋；▲地基上上軟下好好（如圖圖），應(yīng)應(yīng)具體分分析。軟好h1h2◆墻基礎(chǔ)，，若地基基持力層層頂面傾傾斜，可可作成臺(tái)臺(tái)階形過(guò)過(guò)渡基礎(chǔ)礎(chǔ)。若滿足圖圖示要求求，且b≤3m，a≤2.5m，則要求求埋深：：式中：χ為系數(shù)。?！粷M足足上式時(shí)時(shí)，應(yīng)進(jìn)進(jìn)行穩(wěn)定定性驗(yàn)算算。◆位于邊坡坡上的建建筑物埋埋深2.2.3水文地質(zhì)質(zhì)條件遇水時(shí)，，基底應(yīng)應(yīng)盡量放放在地下下水位以以上；基底低于于潛水面面時(shí)，要要考慮基基坑排水水、支護(hù)護(hù)和地下水水水質(zhì)問(wèn)問(wèn)題；若遇承壓壓水時(shí)，，應(yīng)驗(yàn)算算基坑的的穩(wěn)定性性，（見(jiàn)見(jiàn)下圖）；；橋墩基礎(chǔ)礎(chǔ)應(yīng)埋置置在最大大沖刷線線下一定定深度。2.3.4地基凍融融條件高寒地區(qū)區(qū)，存在在凍脹現(xiàn)象象?？紤]埋深深的基本本原則：：將基底底置于當(dāng)當(dāng)?shù)貥?biāo)準(zhǔn)凍深深線以下下。具體：先先按規(guī)范范進(jìn)行凍凍土的分分類（五五類），，然后再再進(jìn)行最最小埋深深dmin的計(jì)算。。計(jì)算：——對(duì)于季節(jié)性凍凍土式中——設(shè)計(jì)凍深深；——標(biāo)準(zhǔn)凍深深，查規(guī)規(guī)范圖；；——土類對(duì)凍凍深的影影響系數(shù)數(shù)；——土的凍脹脹性對(duì)凍凍深的影影響系數(shù)數(shù)；——環(huán)境對(duì)凍凍深的影影響系數(shù)數(shù)?！?dāng)建筑基基礎(chǔ)底面面以下允允許有一一定厚度度的凍土土層時(shí)，，用下式式計(jì)算基基礎(chǔ)的最最小埋深深：式中hmax——基底下允允許殘留留凍土層層的最大大厚度，，可查規(guī)規(guī)范表或或按當(dāng)?shù)氐亟?jīng)驗(yàn)確確定。凍融融條條件件2.5基礎(chǔ)底面面尺寸的的確定兩部分內(nèi)內(nèi)容：計(jì)算基底底尺寸A軟弱下臥臥層驗(yàn)算算2.5.1求基底面面積A思路：按地基持持力層的的承載力力來(lái)計(jì)算算，分為為兩種情情況：中心荷載載作用下下求A偏心荷載載作用下下求A中心荷載載作用下要滿足：：而所以①方形基礎(chǔ)礎(chǔ)②矩形基礎(chǔ)礎(chǔ)（需先選選定b或l，一般取取l/b＝1.0～2.0）③條形基礎(chǔ)礎(chǔ)沿長(zhǎng)度方方向取lm計(jì)算，則則：偏心荷載載作用下：：要求：設(shè)計(jì)中，，對(duì)于偏偏心荷載載，一般般先試算算，后驗(yàn)驗(yàn)算?；蚧蚍Q““逐次漸近近試算法法”。步驟：①先按式式（7.19）求A中；②A偏=（1.1～1.4）A中；③驗(yàn)算；；④調(diào)整。。【例2．4】柱截面300mm×400mm，作用在在柱底的的荷載標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)值：：中心垂垂直荷載載700kN，力矩80kN·m，水平荷荷載13kN。其他參參數(shù)見(jiàn)圖圖7.20。試根據(jù)據(jù)持力層層地基承承載力確確定基礎(chǔ)礎(chǔ)底面尺尺寸?！窘狻?）求地基基承載力力特征值值根據(jù)粘性性土e＝0.7，IL＝0.78,查表7.10得：ηb＝0.3，ηd＝1.6。持力層承承載力特特征值fa(先不考慮慮對(duì)基礎(chǔ)礎(chǔ)寬度進(jìn)進(jìn)行修正正)：2)初步選擇擇基底尺尺寸計(jì)算基礎(chǔ)礎(chǔ)和回填填土重Gk時(shí)的基礎(chǔ)礎(chǔ)埋深d=1/2(1.0+1.3)=1.15m由公式（（7.19）：由于偏心心不大，，基礎(chǔ)底底面積按按20%增大，即即初步選擇擇基底尺尺寸A=l×b=2.4××1.6=3.84m2(≈3.88m2)，且b=1.6m<3m，不需再再對(duì)fa進(jìn)行修正正。3）驗(yàn)算算持力層層地基承承載力基礎(chǔ)和回回填土重重偏心距滿足?；鬃畲髩簯?yīng)應(yīng)力：最后，確定該該柱基礎(chǔ)底面面長(zhǎng)l=2.4m，寬b=1.6m.。3．5．2軟弱下臥層的的驗(yàn)算思路：要求傳遞到到軟弱下臥層層頂面處的附附加應(yīng)力與自自重應(yīng)力之和和不超過(guò)軟弱弱下臥層的承承載力，即：：式中：Pz——軟弱下臥層頂面處的附加應(yīng)力力值；pcz——軟弱下臥層頂面處土的自重應(yīng)力力值；fa——軟弱下臥層頂頂面處經(jīng)深度修正后后的地基承載力力特征值。附加應(yīng)力Pz的簡(jiǎn)化計(jì)算：：——（壓力擴(kuò)散角角法）矩形基礎(chǔ)條形基礎(chǔ)式中θ——地基壓力擴(kuò)散散角，可按表表7．14采用?！纠?.7】圖中柱基礎(chǔ)荷荷載標(biāo)準(zhǔn)值，，若基礎(chǔ)底面尺尺寸，。。試根據(jù)據(jù)圖中資料驗(yàn)驗(yàn)算基礎(chǔ)底面面是否滿足地地基承載力要要求?！纠?/p>