课题八 天然地基上浅基础设计二

1、课题八 天然地基上浅基础设计二第1页，共31页，2022年，5月20日，16点48分，星期三7.2 基础埋深的影响因素一、建筑物用途和结构类型二、基础荷载影响三、工程地质条件四、河流冲刷深度影响五、相邻建筑物的影响六、冻土深度影响七、保证持力层稳定所需要的最小埋置深度第2页，共31页，2022年，5月20日，16点48分，星期三基础的埋置深度 基础底面埋在地面(一般指设计地面)下的深度，称为基础的埋置深度。为了保证基础安全，同时减少基础的尺寸，要尽量把基础放在良好的上层上。但是基础埋置过深不但施工不方便，并且提高基础的造价。 合理的埋置深度选择原则：在保证安全可靠的前提下，尽量浅埋。但不应浅于

2、0.5m，因为表土一般都松软，易受雨水及外界影响，不宜作为基础的持力层。另外，基础顶面应低于设计地面100mm以上避免基础外露，遭受外界的破坏。 影响基础埋置深度的因素很多，其中最主要的有以下几方面：一、建筑物的用途、结构类型和荷载性质与大小 基础的埋置深度首先决定于建筑物的用途、如有无地下室、设备基础和地下设施，基础的型式和构造条件。第3页，共31页，2022年，5月20日，16点48分，星期三一、建筑物用途和结构类型如设有地下室、半地下式建筑物、带有地下设施的建筑物和具有地下部分的设备基础等，其基础埋深就要结合地下部分的设计标高来选定。中、小跨度的简支梁桥根据地质条件确定。对类似拱桥的超静

3、定结构，基础需座落在较深的坚实土层上。刚性基础，基础埋深应由其构造要求确定。(满足刚性角的要求） 第4页，共31页，2022年，5月20日，16点48分，星期三二、基础荷载影响作用在基础上的荷载大小和性质对基础埋深的选择有很大的影响。就浅土层而言，当基础荷载小时，它是很好的持力层，而当基础荷载大时，则可能因地基承载力不足而不宜作持力层，需增大埋深或对地基进行加固处理。对承受振动荷载的基础，不宜选择易产生振动液化的土层作为持力层，以防基础失稳。 第5页，共31页，2022年，5月20日，16点48分，星期三三、工程地质条件 岩石地基覆盖土层较薄（包括风化岩层）的岩石地基，将基础直接修建在新鲜岩面

4、上；风化层很厚，难以全部清除时，应根据其风化程度、冲刷深度及相应的容许承载力来确定；岩层表面倾斜时，不得将基础的一部分置于岩层上，而另一部分则置于土层上，以防基础因不均匀沉降而发生倾斜甚至断裂。第6页，共31页，2022年，5月20日，16点48分，星期三 非岩石地基受压层范围内为均质土，基础埋置深度除满足冲刷、冻胀等要求外，可根据荷载大小，由地基土的承载能力和沉降特性来确定；当地质条件较复杂如地层为多层土组成等或对大中型桥梁及其它建筑物基础持力层的选定，应通过较详细计算或方案比较后确定。第7页，共31页，2022年，5月20日，16点48分，星期三在满足其他要求下尽量浅埋只有低层房屋可用,否

5、则处理尽量浅埋但是如h1太小就与II相同h14 m 桩基或处理好土软土(很深)好土软土软土好土 I II III IVh1h1第8页，共31页，2022年，5月20日，16点48分，星期三水文地质条件基础应尽量埋置在地下水位以上，避免施工时要进行基槽排水。如果地基中有承压水存在，则要校核开挖基槽后，承压水层以上的基底隔水层是否会因承压力水的浮托作用而发生流土破坏的危险。要考虑地下水对基础材料的腐蚀作用。第9页，共31页，2022年，5月20日，16点48分，星期三对于大桥的墩台基础，若建筑在岩石上且冲刷深度又较严重时，除清除风化层外，应根据基岩强度嵌入岩层一定深度，或采用其他锚固措施，使基础与

6、岩石连成整体。设置在岩石上的一般桥梁墩台，如风化层较厚，河流冲刷又不太大，全部清除风化层有困难时，在保证安全条件下，基础可考虑设在风化层内，其埋置深度可根据风化程度、冲刷情况及其相应的承载能力确定。 四、河流冲刷深度影响第10页，共31页，2022年，5月20日，16点48分，星期三墩台基础顶面不宜高于最低水位，如地面高于最低水位且不受冲刷时，则不宜高于地面。基础必须埋置在设计洪水的最大冲刷线以下1m；小桥涵基础在无冲刷处除基岩地基外，应在地面或河床底以下至少1m深；如有冲刷基底埋深应在局部冲刷线以下不少于1m；如河床上有附砌层时，宜设在附砌层顶面以下1m。第11页，共31页，2022年，5月

7、20日，16点48分，星期三五、相邻建筑物基础的影响如果与邻近建筑物的距离很近时，为保证相邻原有建筑物的安全和正常使用。基础理设深度宜浅于或等于相邻建筑物的埋置深度。 如果基础深于原有建筑物基础时，要使二基础之间保持一定距离，其净距L一般为相邻两基础底面高差H的12倍。以免开挖基坑时，坑壁塌落，影响原有建筑物地基的稳定。如不能满足这一要求时，应采取施工措施，如分段施工、设临时加固支撑或板桩支撑等。对荷载较大的高层建筑和对不均匀沉降要求严格的建筑物设计中，为减少沉降，取得较大的承载力，需把基础埋置在较深的良好土层上。此外，承受水平荷载较大的基础，应有足够大的埋置深度，以保证地基的稳定性。第12页

8、，共31页，2022年，5月20日，16点48分，星期三六、地基冻胀和融陷条件 地下一定范围内，土层的温度随气候而变化，在寒冷地区，冬季地表附近土层中，水因温度降低而冻结。土冻结后，含水量增加，体积膨胀，地面隆起这种现象称为土的冻胀现象。春季气温回升土层解冻，冻土层体积缩小，而含水量显著增加，土的强度大幅度下降而产生融陷现象。冻胀和融陷都是不均匀的。如果基底下面有冻土层，就将产生难以预估的冻胀和融陷变形，影响建筑物的正常使用，甚至导致建筑物破坏。 对于埋置于可冻胀土中的基础，其最小埋深dmin应由下式确定式中 zo(标准冻结深度)；t(采暖对冻深的影响系数)和dfr(残留冻土层厚度)。 建筑地

9、基基础设计规范规定对于冻胀地基上的建筑物应采取防冻害措施。第13页，共31页，2022年，5月20日，16点48分，星期三（四） 冻结深度冻胀丘Pingo随冻结面向下发展，当冻结层上水的压力大于上覆土层强度时，地表就发生隆起，便形成冻胀丘。第14页，共31页，2022年，5月20日，16点48分，星期三冰椎第15页，共31页，2022年，5月20日，16点48分，星期三第16页，共31页，2022年，5月20日，16点48分，星期三第17页，共31页，2022年，5月20日，16点48分，星期三第18页，共31页，2022年，5月20日，16点48分，星期三冻深毛细区地下水冻结区冻结机理第19

10、页，共31页，2022年，5月20日，16点48分，星期三七、保证持力层稳定所需的最小埋置深度为了保证地基和基础的稳定性，基础的埋置深度（除岩石地基外）应在天然地面或无冲刷河底以下不小于1m。 原因：地表土在温度和湿度的影响下，会产生一定的风化作用，其性质是不稳定的。人类和动物的活动以及植物的生长作用，也会破坏地表土层的结构，影响其强度和稳定，所以一般地表土不宜作为持力层第20页，共31页，2022年，5月20日，16点48分，星期三 基础埋深确定实例 第21页，共31页，2022年，5月20日，16点48分，星期三根据地质资料，土层第（8m,250kPa）、(4m,300kPa)、(500k

11、Pa) 层均可以作为基础的持力层。方案：以第层硬塑亚粘土作为持力层。 在满足最大冲刷线深度要求的条件下尽量浅埋; 小桥涵基础埋置深度可以超过冲刷线1m，最小埋深3m； 大、中桥梁基础，冲刷线以下埋深为1.5m或2.0m，一般桥梁最小埋深为3.5m，重要桥梁基础最小埋深为4.0m。确定基础埋深后需要对持力层和下卧层的承载力进行验算，若承载力不能满足要求，可以考虑将基础埋置在第或第层。 第22页，共31页，2022年，5月20日，16点48分，星期三 方案：将基础埋置在第层硬塑粘土中，冲刷线以下的最小埋置深度为8m，采用浅基础施工开挖量较大，需要考虑技术和经济的合理性。也可以采用沉井基础方案或桩基

12、础方案，具体要根据技术经济比较选取较优方案。 方案：采用桩基础，将桩端直接深入第层密实粗砂层，以密实粗砂层作为桩基的持力层。实际确定时根据实际情况选定，原则上尽量选用浅基础。第23页，共31页，2022年，5月20日，16点48分，星期三 地基承载力理论公式计算确定临塑荷载pcr、极限荷载pu 、界限荷载p1/3、p1/4根据现场载荷试验的ps曲线确定现行规范提供的经验公式确定根据相邻建筑地基容许承载力确定（类比法）地基承载力确定方法 复习： 地基容许承载力确定 第24页，共31页，2022年，5月20日，16点48分，星期三 地基承载力设计值 地基承载力设计值是满足土的强度条件和变形要求时的

13、地基单位面积上的承载能力。因此承载力验算可以认为是控制地基中塑性区域的发展以免导致地基失稳。 地基承载力特征值确定方法： 1按建筑地基基础设计规范提供的承载力表，由室内土工试验和原位测试指标确定地基承载力特征值fak。 2按土的抗剪强度指标，以理论公式fa=Mbb+Md0d+Mcck 计算地基承载力设计值fa。第25页，共31页，2022年，5月20日，16点48分，星期三 按地基载荷试验确定地基的承载力特征值： 在现场通过一定尺寸的载荷板对扰动较少的浅部地基土体直接加荷，所测得的成果一般能反映相当于12倍载荷板宽度的深度以内土体的平均性质。第26页，共31页，2022年，5月20日，16点4

14、8分，星期三按载荷试验成果确定地基承载力特征值ps0第27页，共31页，2022年，5月20日，16点48分，星期三 承载力特征值的确定： 1.当ps曲线上有比例界限时，取该比例界限所对应的荷载值； 2.当极限荷载小于对应比例界限的荷载值的2倍时，取极限荷载值的一半； 3.当不能按上述二点确定时，如压板面积为0.250.50m2，可取s/b=0.010.015所对应的荷载，但其值不应大于最大加载量的一半。 4.同一土层参加统计的试验点不应少于3点，各试验实测值的极差不得超过其平均值的30%，取此平均值作为该土层的地基承载力特征值fak。第28页，共31页，2022年，5月20日，16点48分，星期三当基础宽度大于3m或埋置深度大于0.5m时，从载荷试验或原位测试、经验值等方法确定的地基承载力特征值，尚应按下式修正：第29页，共31页，2022年，5月20日，16点48分，星期三 地基承载力设计值确定 fafak b (b3)d (d0.5)式中 fa 修正后的地基承载力特征值，kPa； fak 地基承载力特征值，kPa； 基底以下土的天然容重，地下水位以下用浮容重，kNm3； b 基础宽度，当宽度小于3m时按3m计，大于6m时按6m计； d 基础埋置深度m；一般基础自室外地面标高起算。在填方整平地区，可自填土面标高算起， 但填土在上部结构施工完成后进行，应从天然地面标