基础工程2-1

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1、q第三节 基础的埋置深度 v 基础埋置深度(简称埋深): 基础底面到天然地面的垂直距离。 v 确定浅基础埋深的原则： 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(主要 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，要求基础顶面 低于地面至少0.1m； 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)； 要求满足地基稳定性和变形条件。 v 影响基础埋深的因素很多，应综合考虑以下几个方面：(1) 满足建筑物的用途和荷载性质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

2、。 对于高层建筑，为了满足稳定性要求，减少建筑物整体 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。 对于受有上拔力的结构（如输电塔）基础，也要求有较 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 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 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。 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。 需要设置地下室，则基础理置深度受地下室空间高度的 控制，一般

3、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；(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，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：土层松 软、孔隙比大、压缩性高、强度低，层厚大，属于不良地 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。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，应同时考虑软弱下卧层 的强度和变形要求。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 。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

4、能力良好的低压缩性 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。2）地基上部为软弱土层而下部为良好土层情况，当 软弱土层厚度较小(小于2m)时，宜选取下部良好土层作为 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、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。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23m的“硬壳层”)，此时基础应尽 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。4）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

5、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 。5）如果在持力层下埋藏有承压含水层时，选择基础 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。(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，为 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。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：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，一般取相邻两基础底面 高差的12倍。如不

6、能满足上述要求，则必须采取其它 可靠的加固和支护措施。 (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， 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。如基础埋置在冻结深度范围内，则在冬天因冻胀而上 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， 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。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、土中含水量以及地下水补 给的可能性等。 对于结合水含量极少的粗颗粒土，因不发生

7、水分迁移 ，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。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。冻胀程度还与地 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。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类，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，在冻胀较大的地基上，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。 弱冻胀、冻胀和强冻胀土的基础最小埋深：式中 基础最小埋深标准冻深，系采用在地表无积雪和草皮等覆盖 条 件下多年实测最大冻深

8、的平均值；采暖时冻深的影响系数； 基础下允许残留冻土层的厚度。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，选用补偿基础是一 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，因 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。基底附加压力p0公式为：式中 作用在基底的荷载，kN；基础底面积，m2；基础的埋深，m；埋置深度内土重度的加权平均值，kN/m3。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，这样的基础称为全补偿基础；因此，只能通过增加基础埋深来减小基底附加压力p0， 若基础的埋深d 达到：当

9、建筑物的设计确定后，基底总压力p也相应确定了。 ，则称为部分补偿基础。以上二者统称为补偿基础。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算。 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。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。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。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

10、的各种 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；(3) 在偶然事件发生时及发生后，仍能保持必需的整 体稳定性。分级依据：根据地基基础损坏造成建筑物破坏后果的严 重程度(危及人的生命、造成经济损失、造成社会影响及 修复的可能性) 。建筑物安全等级: 一级、二级、三级 (pp32表2-3)设计基本要求：各级建筑物的地基均应进行承载力计算；一级建筑物及部分二级建筑物，除需进行承载力校核外， 尚应进行地基变形验算；对经常受水平荷载作用的高层建筑和高耸结构，以及建 造在斜坡上的建(构)筑物，均应进行稳定性验算。1. 建筑物安全等级建筑物的安全和正常使用，不仅取决于上部结构

11、的安全 储备，更重要的是要求地基基础有一定的安全度。 2. 地基基础设计荷载的规定 作用在建筑物基础上的荷载有4种情况，如图所示。N，T和M，都可能由静荷载和活荷载二部分组成。 静荷载: 长期作用在地基基础上的，是引起基础沉降 的主要因素。包括建筑物和基础的自重、固定设备的重量 、土压力和正常稳定水位的水压力。活荷载分为普通活荷载和特殊荷载(或称偶然荷载)。 特殊荷载(例如地震作用、风力等)发生的机会不多，作用 的时间很短，故沉降计算只考虑普通活荷载。但在进行地 基的稳定验算时，则要考虑特殊荷载。受水平力较大的建筑物(如挡土墙)，除验算沉降外， 还需进行沿地基与基础接触面的滑动、沿地基内部滑动

12、和 沿基础边缘倾覆等方面的验算。地基基础设计应根据使用过程中可能出现的荷载，按 设计要求和使用要求，取各自最不利状态分别进行荷载效 应组合进行设计，最不利组合和对应的抗力限值如下：(1) 按地基承载力确定基础底面积及埋深或按单桩承 载力确定桩数时，传至基础底面上的荷载效应采用正常使 用极限状态下荷载效应的标准组合，抗震设防时，应计入 地震效应组合。相应的抗力应采用地基承载力特征值或单 桩承载力特征值。 (3) 计算挡土墙土压力、地基或斜坡稳定及滑坡推 力时，荷载效应应按承载能力极限状态下荷载效应的基 本组合。但其分项系数均为1.0。(4) 在确定基础或桩台高度、支挡结构截面、计算 基础或支挡结

13、构内力、确定配筋和验算材料强度时，上 部结构传来的荷载效应组合和相应的基底反力，应按承 载能力极限状态下荷载效应的基本组合，采用相应的分 项系数。当需要验算基础裂缝宽度时，应按正常使用极 限状态荷载效应标准组合。(2) 计算地基变形时，传至基础底面上的荷载效应 应按正常使用极限状态下荷载效应的准永久组合，并不 应计入风荷载和地震作用荷载。相应的限值为地基变形 允许值。 可变荷载Qi的组合值系数，按现行建筑结构 荷载规范GB50009规定取值。正常使用极限状态下荷载效应的标准组合Sk为：式中 SGk按永久荷载标准值Gk计算的荷载效应值；SQi k按可变荷载标准值Qi k计算的荷载效应值；3. 荷

14、载效应组合的定义 荷载效应的准永久组合值Sk应用下式表示:准永久值系数按现行建筑结构荷载规范 GB50009的规定取值。永久荷载的分项系数按GB50009的规定取值；第i个可变荷载分项系数按GB50009的规定取值 。对由永久荷载效应控制的基本组合，也可采用简化 规则，荷载效应基本组合的设计值按下式确定：承载能力极限状态下由可变荷载效应控制的基本组合 设计值应用下式表达 式中 R 结构构件抗力的设计值按有关建筑结构设 计规范的规定确定； Sk 荷载效应的标准组合值。 为地基广义变形值，可分为沉降量、沉降差、倾 斜和局部倾斜等。4. 地基设计的技术要求 满足基础结构的强度和刚度要求与地基土的变形

15、和强 度两方面的要求，具体包括：(1) 地基土抵抗剪切破坏和防止丧失稳定，应具有足够 的安全度，其设计通式为：式中 p作用于地基土上的平均总压力；f 地基承载力。式中(2) 地基变形计算值不超过地基变形允许值，即(3) 基础结构应有足够的强度、刚度及耐久性。设计方法：地基基础设计用公式(2-8)验算地基承载力或 确定基础尺寸时，根据对荷载效应和地基承载力的取值方 法不同，可以有三种设计表达式：容许承载力方法、安全系数方法、分项系数方法。 荷载取值方法：容许承载力方法和安全系数方法所用荷 载都是标准组合值；分项系数方法是用荷载基本值(设计值) 。 地基承载力确定：安全系数方法和分项系数方法所用的

16、 地基承载力都是极限承载力；容许承载力方法所用的地基 承载力都是容许承载力。 安全度控制：容许承载力方法用承载力取值来控制；安全 系数方法和分项系数方法则用安全系数或分项系数取值来 控制。5. 地基基础设计的三种表达式按不同方法设计时，荷载的取值不同，地基承载力的确 定方法不同，安全控制的方法也不相同。 我国现行设计规范多数采用容许承载力方法，其设 计表达式为：式中 作用于地基土上的平均总压力，kPa；地基容许承载力，kPa。地基容许承载力可以由荷载试验、理论公式或规范 推荐的地基承载力表求得。(1) 容许承载力方法用理论公式确定地基容许承载力时，可用土力学 中介绍过的临塑荷载公式或塑性区开展深度为基础宽度 的1/4的界限荷载 公式。 用载荷试验资料确定地基容许承载力，可取ps曲 线上的第1拐点对应的压力； 安全系数方法的