第二章浅基础

1、2.1 概概 述述浅基础：浅基础：通常把位于天然地基上、埋置深度小于通常把位于天然地基上、埋置深度小于 5m5m的一般基础的一般基础 ( ( 柱基或墙基柱基或墙基 ) ) 以及埋置深度虽超以及埋置深度虽超过过5m, 5m, 但小于基础宽度的大尺寸基础但小于基础宽度的大尺寸基础 ( ( 如箱形基如箱形基础础 ), ), 统称为天然地基上的浅基础。统称为天然地基上的浅基础。优点：优点：埋置深度较浅埋置深度较浅，用料较省，无需复杂的施工用料较省，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。对地基不加处理

2、即可修建，工期短、造价低。第二章第二章 浅基础浅基础常见基础方案：常见基础方案：天然地基天然地基 浅基础浅基础 深基础深基础人工地基人工地基 浅基础浅基础 深浅结合基础（桩深浅结合基础（桩筏、桩箱基础）筏、桩箱基础）合理选择基础方案：合理选择基础方案：建筑物的用途、设计等级；建筑物的用途、设计等级；建筑布置和上部结构类型；建筑布置和上部结构类型；建筑场地和地基岩土条件；建筑场地和地基岩土条件；施工条件、工期、造价。施工条件、工期、造价。2.1.1 浅基础的设计内容及步骤浅基础的设计内容及步骤1）选择基础的）选择基础的2）确定地基持力层，选择基础的）确定地基持力层，选择基础的3）确定）确定4）根

3、据地基承载力，）根据地基承载力，（包括变形与稳定（包括变形与稳定性验算）；性验算）；5）进行基础的结构）进行基础的结构6）绘基础）绘基础2.1.2 浅基础设计方法浅基础设计方法 常规设计方法常规设计方法上部结构、上部结构、基础、地基三者分别进行设基础、地基三者分别进行设计。计。如对条形基础上的框架结构，如对条形基础上的框架结构，设计方法见右图。设计方法见右图。 合理的分析方法应考虑三者合理的分析方法应考虑三者共同作用。（见第三章）共同作用。（见第三章）2.1.3 地基基础设计原则及规定地基基础设计原则及规定地基基础设计分为三个设计等级：地基基础设计分为三个设计等级：1、对地基计算的规定、对地基

4、计算的规定建筑物地基设计的基本要求：建筑物地基设计的基本要求：稳定要求：荷载小于承载力（抗力）稳定要求：荷载小于承载力（抗力）变形要求：变形小于设计允许值变形要求：变形小于设计允许值 S S与土的强度有关与土的强度有关与土的压缩性有关与土的压缩性有关因此，规范对地基计算作了具体的规定：因此，规范对地基计算作了具体的规定：（1）所有建筑物所有建筑物的地基计算均应满足承载力计算的的地基计算均应满足承载力计算的规定，即基础底面的压力应符合下列要求：规定，即基础底面的压力应符合下列要求：当轴心受压时当轴心受压时当偏心受压时当偏心受压时Pkfa Pk平均平均fa Pkmax1.2 fa （2）设计等级为

5、）设计等级为甲级、乙级甲级、乙级的建筑物，均应按地基的建筑物，均应按地基变形设计。变形设计。SS （3）表）表2-2所列范围所列范围内设计等级为内设计等级为丙级丙级的建筑物，可不的建筑物，可不作变形验算。作变形验算。如有下列情况之一时，仍应作变形验算：如有下列情况之一时，仍应作变形验算： 1）地基承载力特征值小于）地基承载力特征值小于130kPa，且体型复杂，且体型复杂的建筑；的建筑；2）附近有堆载，相邻基础荷载差异较大；）附近有堆载，相邻基础荷载差异较大；3）软弱地基，偏心荷载；）软弱地基，偏心荷载； 4）相邻建筑距离过近；）相邻建筑距离过近； 5）填土，自重固结未完成；）填土，自重固结未完

6、成；（4）对经常受水平荷载作用的高层建筑物、高耸建筑）对经常受水平荷载作用的高层建筑物、高耸建筑物以及建造在斜坡上或边坡附近的建筑物和构筑物，物以及建造在斜坡上或边坡附近的建筑物和构筑物，尚应验算其稳定性。尚应验算其稳定性。（5）基坑工程应进行稳定性验算；）基坑工程应进行稳定性验算；（6）地下水位以下，进行抗浮验算。）地下水位以下，进行抗浮验算。2、荷载取值的规定、荷载取值的规定 地基基础设计时，所采用的荷载效应最不利组地基基础设计时，所采用的荷载效应最不利组合与相应的抗力限值应按下列规定：合与相应的抗力限值应按下列规定： （1）按地基承载力确定基础底面积及埋深或按单桩）按地基承载力确定基础底

7、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应承载力确定桩数时，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标准组合；相应按正常使用极限状态下荷载效应的标准组合；相应的抗力应采用地基承载力特征值。的抗力应采用地基承载力特征值。 （2）计算地基变形时，传至基础底面上的荷载效应）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，应按正常使用极限状态下荷载效应的准永久组合，不计风荷载和地震作用；相应的限值应地基变形允不计风荷载和地震作用；相应的限值应地基变形允许值。许值。 （3）计算挡土墙土压力、地基或斜坡的稳定及滑坡）计算挡土墙土压力、

8、地基或斜坡的稳定及滑坡推力时，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）在确定基础或桩台高度、支挡结构截面、计算基础或支挡结构内力、确定配筋和验算材料强度时，基础或支挡结构内力、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，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荷载效应的基本组合，采用应按承载能力极限状态荷载效应的基本组合，采用相应的分项系数。相应的分项系数。 当需要验算基础裂缝宽度时，应按

9、正常使用极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。限状态荷载效应标准组合。 （5）由永久荷载效应控制的基本组合值可取标准组）由永久荷载效应控制的基本组合值可取标准组合值的合值的1.35倍。倍。2.2 浅基础的类型浅基础的类型按结构型式分：按结构型式分：扩展基础扩展基础（独立基础、墙下条基）（独立基础、墙下条基）联合基础联合基础柱下条形基础柱下条形基础柱下交叉条形基础柱下交叉条形基础筏形基础筏形基础 箱形基础箱形基础 壳体基础壳体基础按材料分：按材料分：刚性基础：刚性基础：砖基础砖基础毛石基础毛石基础混凝土基础混凝土基础毛石混凝土基础毛石混凝土基础灰土或三合土基础灰土或三

10、合土基础 柔性基础：柔性基础： 钢筋混凝土基础钢筋混凝土基础砖砖 基基 础础毛石基础毛石基础灰土或三合土基础灰土或三合土基础混凝土基础混凝土基础毛石混凝土基础毛石混凝土基础扩扩 展展 基基 础础a ）钢筋混凝土条形基础）钢筋混凝土条形基础b ）现浇单独基础）现浇单独基础c ）预制杯形基础）预制杯形基础墙下单独基础墙下单独基础柱下条形基础柱下条形基础柱下十字交叉基础柱下十字交叉基础筏筏 板板 基基 础础箱箱 形形 基基 础础2.3 基础埋置深度的选择基础埋置深度的选择原则：原则：在满足承载力的条件下尽量浅埋在满足承载力的条件下尽量浅埋基本要求：基本要求：除岩石以外，除岩石以外，D大于大于50cm

11、（表土扰动，植物，冻融，（表土扰动，植物，冻融，冲蚀）冲蚀）基础顶距离表土大于基础顶距离表土大于10cm，保护基础面。保护基础面。1.桥：要求在冲刷深度以下桥：要求在冲刷深度以下1 1、 建筑物的用途、结构类型及荷载性质与大小建筑物的用途、结构类型及荷载性质与大小 地震区，除岩石地基外，天然地基的筏形和箱形基础地震区，除岩石地基外，天然地基的筏形和箱形基础埋深不宜小于建筑物高度的埋深不宜小于建筑物高度的1/15，对桩，对桩筏、桩箱基筏、桩箱基础，不宜小于建筑物高度的础，不宜小于建筑物高度的1/181/20。 满足抗滑、抗拔、抗倾复稳定性要求。满足抗滑、抗拔、抗倾复稳定性要求。 地下管道（上下水

12、，煤气电缆）应在基底以上，便地下管道（上下水，煤气电缆）应在基底以上，便于维修于维修其它控制因素：其它控制因素： 基础埋深不同时基础埋深不同时 (1) 主楼与裙房，高度不同，分期施工设置后浇带主楼与裙房，高度不同，分期施工设置后浇带 (2) 台阶式相连，如山坡上的房屋台阶式相连，如山坡上的房屋2 2、 工程地质和水文地质条件工程地质和水文地质条件 满足地基承载力和变形要求；满足地基承载力和变形要求； 软弱下卧层也应满足要求；软弱下卧层也应满足要求； 尽量在地下水位以上，否则开挖降水费用大尽量在地下水位以上，否则开挖降水费用大 有承压水时，防止承压水顶破基底有承压水时，防止承压水顶破基底基坑基坑

13、wwhh 根据土层分布情况确定根据土层分布情况确定在满足其在满足其他要求下他要求下尽量浅埋尽量浅埋只有低层房只有低层房屋可用，否屋可用，否则处理则处理尽量浅埋。尽量浅埋。但是如但是如h h1 1太太小就为小就为h1 5m桩基桩基或处理；或处理；好土好土软土软土好土好土 I II III IV好土好土软土软土软土软土(很深很深)h13 3、 地基土的冻胀地基土的冻胀冻土冻土 多年冻土（冻结时间多年冻土（冻结时间 3 3年年） 季节性冻土季节性冻土发生冻胀的条件发生冻胀的条件（1 1）土的条件）土的条件 一般是细颗粒土一般是细颗粒土（2 2）温度条件）温度条件 低于冻结温度低于冻结温度（3 3）水

14、力条件）水力条件 含水量，具有开放性条件，如粉土冻胀最严重含水量，具有开放性条件，如粉土冻胀最严重外因外因内因内因土的冻胀性土的冻胀性土的冻胀性土的冻胀性 衡量指标衡量指标 冻胀性分类冻胀性分类平均冻胀率：平均冻胀率：hh 1%1% 3.5%3.5% 6%6% 12%注意：注意：碎石、砂等中碎石、砂等中粒径小于粒径小于0.075mm的的颗粒含量太高也会导颗粒含量太高也会导致冻胀致冻胀考虑冻胀的基础埋深考虑冻胀的基础埋深按按0202规范规范dmin zd - hmax z zd d: : 设计冻深设计冻深h hmaxmax：容许残留冻土层最大厚度容许残留冻土层最大厚度zd=z0 zs zw ze

15、标标准准冻冻深深土土类类别别冻冻胀胀性性环环境境影响系数影响系数Z Z0 0 标准冻深：标准冻深：北北 京京 0.81.0m哈尔滨哈尔滨 2.0m满洲里满洲里 2.8m 10年的实测最年的实测最大冻深平均值大冻深平均值4 4、场地环境条件、场地环境条件 新旧及相邻建筑物有一定距离。否则要求支护，并新旧及相邻建筑物有一定距离。否则要求支护，并且要严格限制支护的水平位移。且要严格限制支护的水平位移。2.4 地基承载力的确定地基承载力的确定极限承载力极限承载力承载力承载力容许承载力容许承载力 承载力设计值承载力设计值(特征值特征值)通常所说的承载力指容许承载力通常所说的承载力指容许承载力2002规范

16、采用地基承规范采用地基承载力特征值载力特征值 的概念：的概念：在保证地基稳定的条件下，使建筑物的在保证地基稳定的条件下，使建筑物的沉降量不超过允许值的地基承载力。沉降量不超过允许值的地基承载力。af2.4.1 地基承载力的概念地基承载力的概念2.4.2 地基承载力特征值的确定地基承载力特征值的确定1、理论公式计算承载力：临界荷载临界荷载 P1/4、P1/3临塑荷载临塑荷载 Pcr阶段阶段1：弹性段弹性段阶段阶段2：局部塑性区局部塑性区阶段阶段3：完全破坏段完全破坏段极限荷载极限荷载Pu（极限承载力）（极限承载力）32/KKpfuaq= 0dp2 zM Zmax=0 ： Zmax= B/4 或或

17、 B/3 ： Pcr = 0 dNq+cNcP1/4 = B N1/4+ 0 d Nq+cNc临界临界荷载荷载P1/3= B N1/3+ 0 d Nq+cNc临塑荷载临塑荷载土力学公式：土力学公式：dcdpzcot)2(cotmaxzmaxP极限荷载（极限承载力）极限荷载（极限承载力） Pu 计算计算1） 普朗德尔普朗德尔-瑞斯纳公式瑞斯纳公式q DDBp0实际地面C II IAI I IEFBr0r q= 0d dcquNcNdP02 ）太沙基公式）太沙基公式被动区过渡区刚性核刚性核太沙基太沙基极限承载力：极限承载力：cquNcNqNBP21一个半经一个半经验的公式验的公式3） 斯凯普顿公式

18、斯凯普顿公式对于饱和软粘土地基对于饱和软粘土地基 0： 条形基础下：条形基础下：dcPu014. 5普朗德尔普朗德尔- -瑞斯瑞斯纳公式的特例纳公式的特例 矩形基础下：矩形基础下：dbdlbcPu0)51)(51 (5斯凯普斯凯普顿公式顿公式4） 汉森公式汉森公式在原有极限承载力公式上修正：在原有极限承载力公式上修正： 基础形状修正基础形状修正 深度修正深度修正 荷载倾斜修正荷载倾斜修正 地面倾斜修正地面倾斜修正 基底倾斜修正基底倾斜修正ccccccqqqqqqubgidsNcbgidsNqbgidsNBP21我国规范中取：我国规范中取：fa=Mb b+Md md+Mcck以临界荷载以临界荷载

19、P1/4为理论基础为理论基础 1 1 通过公式计算通过公式计算 2 2 通过载荷试验确定通过载荷试验确定 3 3 通过经验确定通过经验确定GBJ7-89 GBJ7-89 规范：规范：推荐查表方法推荐查表方法GB50007-2002 GB50007-2002 规范：规范：取消了相关表格取消了相关表格表表C.2-1 黏性土承载力特征值黏性土承载力特征值fak（kPa）_广西岩土规范广西岩土规范 液性指数液性指数I IL L孔隙比孔隙比e e00.250.500.751.001.200.5380340310280（250）0.63002702502302100.7250220200180160（13

20、5）0.8220200180160140（120）0.9190170150130110（100）1.0180140120110100（90）1.11301101009080注：1在湖、塘、沟、谷与河漫滩地段新近沉积的黏性土，其工程性质一般较差；第四纪晚更新世(Q3)及其以前沉积的老黏性土，其工程性质通常较好；这些土均应根据当地实践经验取值；2 有括号者仅供内插用。按土的抗剪强度指标确定承载力公式计算：按土的抗剪强度指标确定承载力公式计算：fa=pu/K式中，式中，pu 地基极限承载力，如前述确定方法地基极限承载力，如前述确定方法 K安全系数，安全系数，23（1）地基极限承载力理论公式）地基极限

21、承载力理论公式（2）按规范推荐的理论公式）按规范推荐的理论公式fa=Mb b+Md md+Mcckfa承载力特征值（设计值）承载力特征值（设计值）Mb、Md 、Mc承载力系数承载力系数，由，由 k 查表查表b基底宽度，大于基底宽度，大于6m按按6m考虑，考虑， 对于砂土小于对于砂土小于3m按按3m考虑考虑ck基底下一倍短基底下一倍短边宽深度内土的粘聚力边宽深度内土的粘聚力对饱和软粘土，取不排水内摩擦角对饱和软粘土，取不排水内摩擦角 u=0 ，则，则有短期承载力为：有短期承载力为：dcfmua14. 3当荷载偏心距当荷载偏心距e l/30时，时，建筑地基基建筑地基基础设计规范础设计规范推荐推荐公

22、式公式（3）几点说明）几点说明1）土的抗剪强度指标取值，应符合规范要求（至）土的抗剪强度指标取值，应符合规范要求（至少少6组试样，进行统计分析）；组试样，进行统计分析）；2）承载力与基础尺寸的关系；）承载力与基础尺寸的关系；3）承载力与埋深的关系；）承载力与埋深的关系；4）应作变形验算。）应作变形验算。载荷试验载荷试验2、按地基载荷试验确定：载荷板载荷板千斤顶千斤顶百分表百分表堆载法堆载法地锚法地锚法123SP0比比例例界界限限极极限限荷荷载载PcrPu阶段阶段1：弹性段弹性段阶段阶段2：局部塑性区局部塑性区阶段阶段3：完全破坏段完全破坏段PS曲线曲线临临塑塑荷荷载载p(kPa)s(mm)s2

23、0p2直 线、曲 线、陡降直 线、曲 线、无陡降曲 线0.015bp1s1010020030040050060001020304050 S(mm)P(kPa)l a）当）当ps曲线上有比例界限时，取曲线上有比例界限时，取该比例界限所对应的荷载值；该比例界限所对应的荷载值；l b）当极限荷载小于对应比例界限的当极限荷载小于对应比例界限的荷载值的荷载值的2倍时；取极限荷载值的一半；倍时；取极限荷载值的一半；l c）当不能按上述二款要求确定时，当不能按上述二款要求确定时，当压板面积为当压板面积为0.250.5m2，可取可取s/b0.010.015所对应的荷载，但其值不应所对应的荷载，但其值不应大于最

24、大加载量的一半；大于最大加载量的一半；承载力特征值承载力特征值fak的确定应符合下列规定：的确定应符合下列规定：l 同一土层参加统计的试验点不应少于三点，当同一土层参加统计的试验点不应少于三点，当试验实测值的极差不超过其平均值的试验实测值的极差不超过其平均值的30时，取时，取此平均值作为该土层的地基承载力特征值此平均值作为该土层的地基承载力特征值fak。查表计算：查表计算：GBJ7-89 GBJ7-89 规范规范fk= f f0fk 承载力标准值承载力标准值f0由室内物理力学指标平均值确定的地基由室内物理力学指标平均值确定的地基承载力基本承载力基本值（查表）值（查表） f承载力修正系数承载力修

25、正系数2918. 7884. 21nnf变异系数变异系数粘性土粘性土 e e、I IL L粉粉 土土 e e、w w砂砂 土土 N N63.563.5淤淤 泥泥 w w3、按规范承载力表确定：GB50007-2002 GB50007-2002 规范：规范：取消了相关表格，地区规范有取消了相关表格，地区规范有。N357911131517192123fk105145190220295325370430515600680粘性土承载力标准值，粘性土承载力标准值，89规范规范按原位测试成果，如标准贯入试验锤击数按原位测试成果，如标准贯入试验锤击数N标准值标准值fkfa=fak+ b (b-3)+ d m(d-0.5) 对从对从载荷试验载荷试验、其他原位测试其他原位测试、规范表格规范表格等方法确定的承载力，应进行等方法确定的承载力，应进行深度和宽度深度和宽度修正：修正：fak ：查表计查表计算或静载荷试验确定的承载力标准值算或静载荷试验确定的承载力标准值fa ：深宽修深宽修正后的承载力特征值（设计值）正后的承载力特征值（设计值） b、 d ：宽宽