第七章天然地基上的淺基礎

（明挖基礎）土力學與基礎工程第二篇基礎工程成都鐵路工程學校李光濤第七章天然地基上的淺基礎

（明挖基礎）土力學與基礎工程第本章學習目標地基與基礎的基本概念，基礎的埋深及其影響因素，基礎的類型與構造等本章學習重點基礎的類型與構造本章學習目標地基與基礎的基本概念，本章學習重點基礎的類型與構本章內容7.1

地基與基礎概述7.2

基礎的類型和構造本章內容7.1地基與基礎概述

基礎是建筑物上部承重結構向下的延伸和擴大，它承受建筑物的全部荷載，并把這些荷載連同本身的重力一起傳到地基上。

地基不是建筑物的組成部分，它只是承受由基礎傳來荷載的土層。其中，具有一定的地耐力，直接承受建筑荷載，并需進行力學計算的土層稱為持力層，持力層以下的土層稱為下臥層（圖7.1示）。7.1地基與基礎概述7.1.1地基與基礎圖7.1基礎與地基基礎是建筑物上部承重結構向下的延伸和擴大，它承受建基礎的作用及構造要求作用——基礎是建筑物最下部分的承重構件，它承受著建筑物的全部荷載，并把這些荷載傳承給地基。構造要求——具有足夠的承載能力、剛度、耐水、耐腐蝕、耐冰凍，防止不均勻沉降和延長使用壽命。圖片示例基礎的作用及構造要求作用——基礎是建筑物最下部分的承重構件，加拿大特朗斯谷倉該谷倉平面呈矩形，南北向長59.44m，東西向寬23.47m，高31.00m，容積36368立方米，容倉為圓筒倉，每排13個圓倉，5排共計65個圓筒倉。谷倉基礎為鋼筋混凝土筏板基礎，厚度61cm，埋深3.66m。谷倉于1911年動工，1913年完工，空倉自重20000T，相當于裝滿谷物后滿載總重量的42.5%。1913年9月裝谷物，10月17日當谷倉已裝了31822谷物時，發(fā)現1小時內豎向沉降達30.5cm，結構物向西傾斜，并在24小時內谷倉傾斜，傾斜度離垂線達26°53ˊ，谷倉西端下沉7.32m，東端上抬1.52m，上部鋼筋混凝土筒倉堅如磐石。谷倉地基土事先未進行調查研究，據鄰近結構物基槽開挖試驗結果，計算地基承載力為352kPa，應用到此谷倉。1952年經勘察試驗與計算，谷倉地基實際承載力為（193.8-276.6）kPa，遠小于谷倉破壞時發(fā)生的壓力329.4kPa，因此，谷倉地基因超載發(fā)生強度破壞而滑動。事后在下面做了七十多個支撐于基巖上的混凝土墩，使用388個50t千斤頂以及支撐系統(tǒng)，才把倉體逐漸糾正過來，但其位置比原來降低了４米。地基重要性實例加拿大特朗斯谷倉該谷倉平面呈矩形，南北向長59.44m意大利比薩斜塔這是舉世聞名的建筑物傾斜的典型實例。該塔自1173年9月8日動工，至1178年在建至第4層中部，高度約29m時，因塔明顯傾斜而停工。94年后，于1272年復工，經6年時間，建完第7層，高48m，再次停工中斷82年。于1360年再復工，至1370年竣工，全塔共8層，高度為55m。塔身呈圓筒形，1~6層由優(yōu)質大理石砌成，頂部7~8層采用磚和輕石料。塔身每層都有精美的圓柱與花紋圖案，是一座宏偉而精致的藝術品。1590年伽利略在此塔做落體實驗，創(chuàng)建了物理學上著名的落體定律。斜塔成為世界上最珍貴的歷史文物，吸引無數世界各地游客。全塔總重約145MN，基礎底面平均壓力約50kPa。地基持力層為粉砂，下面為粉土和粘土層。目前塔向南傾斜，南北兩端沉降差1.80m，塔頂離中心線已達5.27m，傾斜5.5°，成為危險建筑。1990年1月4日被封閉。除加固塔身外，用壓重法和取土法進行地基處理。目前已向游人開放。地基重要性實例意大利比薩斜塔這是舉世聞名的建筑物傾斜的典型實例。地基按土層性質不同，分為天然地基和人工地基兩大類。

凡天然土層具有足夠的承載力，不需經人工加固或改良便可作為建筑物地基的稱為天然地基；當建筑物上部的荷載較大或地基的承載力較弱，須預先對土壤進行人工加固或改良后才能作為建筑物地基的稱為人工地基。人工加固地基通常采用壓實法、換土法、打樁法和化學加固法等。地基按土層性質不同，分為天然地基和人工地基兩由室外設計地面到基礎底面的距離，稱為基礎的埋置深度，簡稱基礎的埋深（圖7.2）。一般情況下埋深大于等于5m，且采用了特殊的結構形式和施工方法的為深基礎；埋深小于5m的為淺基礎。7.1.2基礎的埋置深度及其影響因素7.1.2.1基礎的埋置深度由室外設計地面到基礎底面的距離，稱為基礎的埋圖7.2基礎的埋深圖7.2基礎的埋深（1）土層構造情況地下土一般是分層的，各層的承載能力不同，基礎應埋在堅實的土層上，而不要設置在耕植土、淤泥土、雜填土等弱土層上。（2）地下水位的影響當地下水位較高，基礎不能埋置在地下水位以上時，宜將基礎埋置在全年最低地下水位以下，且不少于200mm（圖7.3）。7.1.2.2影響基礎埋深的因素（1）土層構造情況7.1.2.2影響基礎埋深的因素（3）冰凍深度的影響凍結土與非凍結土的分界線稱為冰凍線，冰凍線的深度為凍結深度。各地氣候不同，低溫持續(xù)時間不同，冰凍深度也不相同。地基土凍結后對建筑物會產生不良影響，凍脹力將基礎向上拱起，解凍后，基礎又下沉，天長日久，會使建筑物產生變形甚至破壞。因此，一般要求基礎埋置在冰凍線以下200mm（圖7.4）。（3）冰凍深度的影響（4）相鄰建筑物基礎的影響同時新建建筑物的相鄰基礎宜埋置在同一深度上，并設置沉降縫。當不能滿足上述要求時，應采取臨時加固支撐、打板樁、地下連續(xù)墻或加固原有建筑物地基等措施，以保證原有建筑物的安全和正常使用。（4）相鄰建筑物基礎的影響（5）其他因素的影響基礎的埋置深度除考慮土層構造、地下水位、冰凍深度、相鄰建筑物基礎的影響外，還要考慮擬建建筑是否有地下室、設備基礎等因素的影響。（5）其他因素的影響圖7.3基礎埋深和地下水位的關系圖7.3基礎埋深和地下水位的關系圖7.4基礎埋深和冰凍線的關系圖7.4基礎埋深和冰凍線的關系7.2基礎的類型和構造按材料分為磚基礎、毛石基礎、混凝土基礎、毛石混凝土基礎、灰土基礎和鋼筋混凝土基礎等；按構造形式分為條形基礎、獨立基礎、井格基礎、筏片基礎、箱形基礎和樁基礎等。由磚、毛石、混凝土或毛石混凝土、灰土和三合土等材料制成的墻下條形基礎或柱下獨立基礎又稱為無筋擴展基礎，適用于低層和多層民用建筑。7.2基礎的類型和構造按材料分為磚基礎、毛石基礎、混由鋼筋混凝土制成的柱下獨立基礎和墻下條形基礎稱為擴展基礎，多用于地基承載力差、荷載較大、地下水位較高等條件下的大中型建筑。由鋼筋混凝土制成的柱下獨立基礎和墻下條形基礎稱為擴展基礎，基礎沿墻體連續(xù)設置成長條狀稱為條形基礎，也稱為帶形基礎，是砌體結構建筑基礎的基本形式。條形基礎可用磚、毛石、混凝土、毛石混凝土等材料制作，也可用鋼筋混凝土制作。（1）磚條形基礎磚條形基礎一般由墊層、大放腳和基礎墻三部分組成。大放腳的做法有間隔式和等高式兩種（圖7.5）7.2.1條形基礎基礎沿墻體連續(xù)設置成長條狀稱為條形基礎，也稱為帶（2）毛石基礎

毛石基礎是用毛石和水泥砂漿砌筑而成，其剖面形狀多為階梯形。為保證砌筑質量并便于施工，基礎頂面要比基礎墻寬出100mm以上，基礎墻的寬度和每個臺階的高度不宜小于400mm，每個臺階伸出的寬度不宜大于200mm（圖7.6）。（2）毛石基礎（3）混凝土基礎混凝土基礎是用不低于C15的混凝土澆搗而成，其剖面形式和尺寸除滿足剛性角（45°）外，不受材料規(guī)格限制，其基本形式有階梯形和錐形（圖7.7）?；炷粱A具有堅固、耐久、耐水、剛性角大等特點，多用于地下水位較高或有冰凍作用的建筑。（3）混凝土基礎（4）鋼筋混凝土基礎鋼筋混凝土基礎因配有鋼筋，可以做得寬而薄，其剖面形式多為扁錐形（圖7.8）。當房屋為骨架承重或內骨架承重，且地基條件較差時，為提高建筑物的整體性，避免各承重柱產生不均勻沉降，常將柱下基礎沿縱橫方向連接起來，形成柱下條形基礎（圖7.9）或十字交叉的井格基礎（圖7.10）。（4）鋼筋混凝土基礎圖7.5磚基礎（a）間隔式；（b）等高式圖7.5磚基礎（a）間隔式；（b）等高式圖7.6毛石基礎圖7.6毛石基礎圖7.7混凝土基礎圖7.7混凝土基礎圖7.8鋼筋混凝土基礎圖7.8鋼筋混凝土基礎圖7.9柱下條形基礎圖7.9柱下條形基礎圖7.10井格基礎圖7.10井格基礎當建筑物上部結構為框架、排架時，基礎常采用獨立基礎。獨立基礎是柱下基礎的基本形式。當柱為預制構件時，基礎澆筑成杯形，然后將柱子插入，并用細石混凝土嵌固，稱為杯形基礎。獨立基礎常用的斷面形式有階梯形、錐形、杯形等，如圖7.11所示。7.2.2獨立基礎當建筑物上部結構為框架、排架時，基礎常采用獨圖7.11獨立基礎圖7.11獨立基礎（1）筏片基礎當建筑物上部荷載較大，或地基土質很差，承載能力小，采用獨立基礎或井格基礎不能滿足要求時，可采用筏片基礎。筏片基礎在構造上像倒置的鋼筋混凝土樓蓋，分為板式和梁板式兩種，如圖12.12（a）、（b）所示。（2）箱形基礎

箱形基礎是一種剛度很大的整體基礎，它是由鋼筋混凝土頂板、底板和縱、橫墻組成的，如圖12.12（c）所示。7.2.3整片基礎（1）筏片基礎7.2.3整片基礎圖12.12整片基礎（a）板式；（b）梁板式；（c）箱形圖12.12整片基礎（a）板式；（b）梁板式；（c）箱二、剛性基礎構造（一）磚基礎

用黏土磚砌筑的基礎叫磚基礎。它具有取材容易，價格較低，施工簡便等優(yōu)點。但由于磚的強度、耐久性、抗凍性和整體性均較差，因而只適合于地基土質好、地下水位較低，五層以下的磚混結構中。磚基礎斷面一般都做成階梯形，這個階梯通常稱為大放腳。大放腳從墊層上開始砌筑，其臺階寬高比允許值為b/h不小于1/1.5。為保證大放腳的剛度，應為“二皮一收”與“一皮一收”相間（間隔式），但其最底下一級必須用二皮磚厚。一皮即一皮磚，標注尺寸為60mm，每收一次，兩邊各收1/4磚長。砌筑前基槽底面要鋪20mm厚的砂墊層。二、剛性基礎構造（一）磚基礎（二）毛石基礎毛石是一種天然石材經粗略加工使其基本方整，便于人工搬運及操作的石料，粒徑一般不小于300mm。毛石基礎的強度、抗水、抗凍、抗腐蝕性能均較好。但由于毛石自重較大，操作要求高，運輸堆放不方便，幫毛石基礎多適用于鄰近山區(qū)，石材豐富，一般標準的磚混結構中。毛石基礎的做法有兩種：一種是毛石灌漿基礎，即在石坑內先鋪一層高約400mm左右的毛石后，灌以M2.5砂漿，然后分層施工；另一種是漿砌毛石基礎，即邊鋪砂漿邊砌毛石，兩種做法均要求毛石大小交錯搭配縫內砂漿飽滿，灰縫錯開。二、剛性基礎構造（二）毛石基礎二、剛性基礎構造(三)灰土基礎在磚基礎下用灰土做墊層，便形成灰土基礎。在地下水位較低的地區(qū)，低房屋采用灰土基礎，可節(jié)省材料，提高基礎的整體性?；彝潦墙涍^消解后的石灰粉和黏性土按一定比例加適量的水拌和夯實而成。灰土基礎具有施工簡便，造價便宜，可以節(jié)約水泥和磚石材料的優(yōu)點。但由于灰土抗凍性較差，而水性較差，所以灰土基礎應設置在地下水位以上，冰凍線以下。二、剛性基礎構造(三)灰土基礎二、剛性基礎構造(四)三合土基礎在磚基礎下用石灰、砂、骨料（碎磚、碎石或礦渣）組成的三合土做墊層，形成三合土基礎。這種基礎具有施工簡單、造價低廉的優(yōu)點。但其強度較低，只適用于四層以下的建筑，且基礎應埋置在地下水位以上。三合土的配比為1：3：6或1：2：4。三合土應均勻鋪入基槽內，加適量水拌合夯實,每層厚150mm?？偤穸菻不小于300mm,寬度B不小于600mm。三合土鋪至設計標高后，在最后一遍夯打時，宜澆濃灰漿。待表面灰漿略微風干后，再鋪上薄薄一層砂子，最后整平夯實。二、剛性基礎構造(四)三合土基礎二、剛性基礎構造（五）混凝土和毛石混凝土基礎這種基礎多采用C15或Ｃ２０混凝土澆筑而成，它堅固耐久、抗水、抗冰，多用于地下水位較高或有冰凍情況的建筑。它的斷面形式和有關尺寸，除滿足剛性角外，不受材料規(guī)格限制，按結構計算確定。其基礎形式有梯形、階梯形等?；A底面下可設置墊層，墊層多用低強度等級的混凝土或三合土，厚度80~100mm。每側加寬80~100mm。墊層不計入基礎面積，作為是找平坑槽，便于放線和傳遞荷載?；炷恋膹姸?、耐久性、防水性都較好，是理想的基礎材料。在混凝土基礎體積過大時，可以在混凝土中加入適量毛石，即是毛石混凝土基礎。加入的毛石粒徑不得超過300mm，也不得大于基礎寬度的1／3，加入的毛石體積為總體積的20%~30%，且應分布均勻。二、剛性基礎構造（五）混凝土和毛石混凝土基礎二、剛性基礎構造三、柔性基礎（擴展基礎）構造

柔性基礎就是在基礎受拉區(qū)的混凝土中配置鋼筋，由彎矩產生的拉應力全部由鋼筋承擔，因而不受剛性角的限制?；A的“放腳”可以做得很寬、很薄，所以也叫板式基礎。它的截面面積較剛性基礎小得多，挖土方量也少得多，但是它增加了鋼筋和混凝土的用量，綜合造價還是較高。三、柔性基礎（擴展基礎）構造

柔性基礎就是在基礎受拉區(qū)的混凝墻下條基素砼墊層混合結構墻下條基墻下條基素砼墊層混合結構墻下條基片筏基礎（滿堂基礎）片筏基礎（滿堂基礎）框架結構基礎梁框架結構柱下條基框架結構基礎梁框架結構柱下條基基坑局部（打樁完成后）基礎底板局部澆搗完畢樁基承臺基坑局部（打樁完成后）基礎底板局部澆搗完畢樁基承臺澆注箱型基礎底板澆注箱型基礎底板預留管道套管預留管道孔預留管道套管預留管道孔自測題一、單項選擇題：1．基礎埋深不得過小，一般不小于（）。A、300mmB、200mmC、500mmD、400mm2．柔性基礎與剛性基礎受力的主要區(qū)別是（）。A、柔性基礎比剛性基礎能承受更大的荷載B、柔性基礎只能承受壓力，剛性基礎既能承受拉力，又能承受壓力。C、柔性基礎既能承受壓力，又能承受拉力，剛性基礎只能承