第二章 基础及地下室

1第二章基础和地下室本章要点1、着重了解基础与地基的关系；2、地基的分类；3、基础的埋置深度的影响因素★；4、基础的类型★；5、地下室的防潮、防水构造等★。22009年6月27日5时30分左右，上海闵行区莲花南路、罗阳路在建“莲花河畔景苑”商品房小区工地内，一幢13层楼房向南整体倾倒事故，一名工人被压致死。32009年7月28日根据上海市政府公布的调查结果，倾倒的主要原因是紧贴7号楼北侧在短期内堆土过高，最高处达10米左右。与此同时，紧临大楼南侧的地下车库基坑正在开挖，开挖深度达4.6米。大楼两侧的压力差使土体产生水平位移，过大的水平力超过了桩基的抗侧能力，导致房屋倾倒。4第二章基础与地基2.1地基与基础

2.1.1地基与基础的基本概念和作用

2.1.2地基的分类

2.1.3地基与基础的设计要求

2.1.4基础的埋置深度及其影响因素2.2基础的类型与构造

2.2.1按材料及受力特点分类：刚性基础、柔性基础

2.2.2按构造型式分类：条形基础、单独基础、片筏基础、井格式基础、箱形基础和桩基础2.3地下室

2.3.1地下室类型

2.3.2地下室防潮

2.3.3地下室防水52.1.1基础与地基的基本概念、作用

基础的概念基础是建筑物的墙或柱等承重构件向地面以下的延伸扩大部分。基础的作用其作用是承受上部结构的全部荷载，并通过自身的调整把荷载传给地基。基础属于隐蔽工程。基础质量的好坏，关系着建筑物的安全问题。地基的概念在建筑工程中支承建筑物重量的土层叫地基。地基的作用地基则不是建筑物的组成部分，它只是承受建筑物荷载的土壤层。6图3-1基础与地基

具有一定的地耐力，直接支承基础，持有一定承载能力的土层称为持力层；持力层以下的土层称为下卧层。地基土层在荷载作用下产生变形，变形量随着土层深度的增加而减少，到了一定深度则可忽略不计（图3-1）。

7为了保证建筑物的稳定和安全，必须满足建筑物基础底面的平均压力不超过地基承载力的要求。基础底面积A可通过下式来确定：

A≥N/f

式中：A——基础底面积；

N——建筑物总荷载；

f——地基承载力。

从上式可以看出，当地基承载力f不变时，建筑总荷载N越大，基础底面积A也要求越大。82.1.2地基的分类

天然地基天然地基是指天然状态下土层具有足够的承载能力，不须经人工改良或加固，可直接在上面建造房屋的地基。天然地基包括岩石、碎石、砂土、粘性土等。人工地基当建筑物上部的荷载较大或地基土层的承载能力较弱，缺乏足够的稳定性，必须预先对土壤进行人工补强和加固才能在上面建造房屋的称人工地基。人工加固地基通常采用预压法、换土法、化学加固法和强夯法等。工程地质勘查报告工程地质勘察报告是根据勘察设计书的要求，考虑工程特点及勘察阶段，综合反映和论证勘察地区的工程地质条件和工程地质问题，做出工程地质评价。它是提供设计、施工部门使用的重要资料和依据。报告书内一般包括工程地质条件的论述、工程地质问题的分析评价以及结论和建议。报告除文字部分外，还包括插图、附图、附表及照片等。工程地质勘查报告（样本）10探孔作业11建筑企业资质证书12建筑企业资质证书13建筑企业资质证书14152.1.3地基与基础的设计要求

1．地基应具有足够的强度和刚度；2、地基应稳定、变形均匀；

2．基础应具有足够的强度和耐久性；

3．经济要求基础工程约占建筑总造价的10％~40％162.1.4基础的埋置深度室外设计地面至基础底面的垂直距离称为基础的埋置深度，简称基础的埋深（图3-2）。埋深大于或等于5m的称为深基础；埋深小于5m的称为浅基础。一般情况下基础的埋深不要小于0.5m。图3-2基础的埋置深度172.1.5影响基础埋深的因素

1.建筑物使用要求、上部荷载的大小和性质

一般高层建筑的基础埋置深度为地面以上建筑物总高度的1/l0左右。多层建筑的基础埋深则依据地下水及冻土深度等来确定。

2.工程地质条件a)当上层土承载力高时，基础应浅埋；b)当上层为软弱土层且较薄（小于2m）时，基础穿过软弱土层埋置在好土层上；c)当上层为软弱土层且厚度2~5m时，扩大基础底面积做成浅基础；d)当上层为软弱土层且厚度大于5m时，局部换土再做浅基础；e)当上层为好土但较薄下层为软弱土层时，基础可以穿越软弱土层埋置在好土层上；

18不同地质条件下基础的埋置深度192.1.5影响基础埋深的因素3.水文地质条件

a)一般宜将基础落在地下常年水位和最高水位之上。

b)当地下水位较高时，基础底面应埋置在最低地下水位200mm以下；材料的耐水性能要好，如石材、混凝土；4.地基土冻胀深度细颗粒土具有冻胀现象，地面以下冻结土与非冻结土的分界线称为冰冻线。土壤冻胀时产生冻胀力将基础向上拱起，天气转暖，冻土解冻，冻胀力消失，基础又下沉，这种冻融循环严重时使基础开裂破坏。因此，有冻胀性的地基土，一般应将基础埋置在冰冻线以下200mm处。20地下水位、冰冻线对基础的影响212.1.5影响基础埋深的因素5.相邻建筑物基础的影响新建建筑物基础埋深不宜大于相邻原有建筑基础埋深，但新建建筑基础埋深大于原有建筑物基础埋深时，两基础间的净距一般为相邻基础底面高差的1~2倍，如图3-3所示。图3-3基础埋深用相邻基础的关系22思考题下列有关建筑基础埋置深度的选择原则，哪一条不恰当？A)地基为均匀而压缩性小的良好土壤，在承载能力满足建筑总荷载时，基础按照最小埋置深度考虑，但不小于900mm；B)基础埋置于地下水位以下时，基础应埋置于地下水位以下不少于200mm；C)冻胀土地基上的一般建筑，基础应埋置在冰冻线以下不少于200mm。23关于建筑基础的埋置深度，下列表述哪一条不正确？A)建筑物的基础一般应尽量放在地下水位以上；B)建筑物的基础一般应放在最大冻结深度以下；C)高层建筑的基础埋深是地上建筑总高度的1/20；D)建筑物的基础埋深一般不宜小于0.5m。思考题242.2基础的类型及构造

按基础材料及受力特点划分，可分为刚性基础和柔性基础。刚性基础包括砖基础、毛石基础、混凝土基础等；柔性基础一般指钢筋混凝土基础基础按构造型式分为条形基础、单独基础、片筏基础、井格式基础、箱形基础和桩基础等。252.2.1按材料及受力特点分类1.刚性基础刚性基础是指由砖、毛石、素混凝土、灰土等材料制作的基础。抗压强度高而抗拉、抗剪强度低。为满足地基容许承载力的要求，需要加大基底面积，基底宽B一般大于上部墙宽，当基础B很宽时，挑出部分b很长，而基础又没有足够的高度H，又因为刚性材料的抗拉、抗剪强度低，基础就会因受弯曲或剪切而破坏。为了保证基础不被拉力、剪力而破坏，基础底面尺寸的放大应根据材料的刚性角决定。

26刚性角是指基础放宽的引线与墙体垂直线之间的夹角，用α表示，如图3-4。图3-4刚性基础的受力、传力特点(a)基础在刚性角范围内传力(b)基础底面宽超过刚性角范围而破坏一般在设计中为使用方便，将刚性角换算成该角度的正切值b/h，即宽高比。混凝土基础特点：坚固、耐久、耐腐蚀、耐水、刚性角大（α=45°）；断面：矩形、阶梯形（台阶宽度和高度应为300~400mm）；锥形（边缘高度应不小于150mm）混凝土强度等级≥C15；毛石基础天然石块（未经人为加工无风化）和砂浆砌筑（不低于M5）而成；优点：抗压强度高、抗冻、耐水性好、抗腐蚀性能好；缺点：整体性欠佳；断面：阶梯形，每阶高≥400mm，每阶放宽≤200mm;毛石混凝土基础为节省混凝土，在浇筑混凝土时加入20%~30%的粒径不超过300mm的毛石，即为毛石混凝土基础。灰土基础由石灰、土和水按比例配合，经分层夯实而成的基础。由生石灰、消石灰，水化后和土壤中的二氧化硅或三氧化二铝以及三氧化二铁等物质结合，即可生成胶结体的硅酸钙、铝酸钙以及铁酸钙，将土壤胶结起来，使灰土有较高的强度和抗水性。最佳石灰和土的体积比为3∶7，俗称三七灰土。三合土基础三合土基础是有石灰、砂、骨料（碎石或碎砖）按体积比1：2：4或1：3：6加水拌和夯实而成，每层虚铺22cm，夯实15cm。三合土基础宽不应小于600mm，高不小于300mm，三合土基础一般多用于水位较低的四层以下的民用建筑工程中。29砖基础以砖和砂浆为砌筑材料，形成的建筑物基础。优点：是抗压性能好，材料易得，施工操作简便，造价较低。缺点：整体性、抗拉、抗弯、抗剪性能较差，易受潮抗冻性差；适用于地基土质好，地下水位较低的六层和六层以下的一般民用建筑工程。

断面形式：阶梯形，即大放脚；砖不低于MU10，砂浆不低于M5;

砖基础下设三七灰土或三合土垫层。302.2.1按材料及受力特点分类2．柔性基础在混凝土基础的底部配以钢筋，由钢筋来承受拉应力（图3-5（b）），使基础底部能够承受较大的弯矩，这时，基础底面宽度的加大不受刚性角的限制，因此称钢筋混凝土基础为非刚性基础或柔性基础。31基础边缘最小高度应≥200mm；阶梯形，每层阶梯高度300~500mm；受力钢筋直径不易小于8mm，数量通过计算确定；混凝土强度等级不宜低于C15；底面设70~100mm厚标号为C7.5或C10的混凝土垫层；钢筋保护层厚度有垫层时不宜小于35mm，无垫层时不宜小于70mm。32思考题下列对各种刚性基础的表述中，哪一项表述是不正确的？A)灰土基础在地下水位线以下或潮湿的地基上不宜采用；B)用作砖基础的砖，其强度等级必须在MU5以上，砂浆一般不低于M2.5；C)毛石基础整体性欠佳，有震动的房屋很少采用；D)混凝土基础的优点是强度高，整体性好，不怕水，它适用于潮湿地基或有水的基槽中。332.2.2按构造型式分类1．单独基础单独基础是柱下基础的基本形式。断面形式有阶梯形、锥形和杯形。材料通常采用钢筋混凝土或素混凝土等。当采用预制柱时，将基础做成杯口形，然后将柱子插入并嵌固在杯口内，故称杯形基础(图3-7)图3-6单独基础(a)阶梯形基础(b)锥形基础342.2.2按构造型式分类2．条形基础条形基础是连续带形，也称带形基础。可分为墙下条形基础和柱下条形基础。（1）墙下条形基础。当建筑物上部结构采用墙承重时，多设计为墙下条形基础（图3-8）。一般用于多层混合结构建筑，低层或小型建筑常用砖、混凝土等刚性条形基础。图3-8条形基础352.2.2按构造型式分类（2）柱下条形基础当上部结构采用框架，并且荷载较大或荷载分布不均匀、地基承载力较低时，可以将每列柱下单独基础用基础梁相互连接形成柱下条形基础，能有效增加基础承载力和整体性，减少不均匀沉降。362.2.2按构造型式分类

图3-9井格基础3．井格式基础当地基条件较差，为了提高建筑物的整体性，防止柱子之间产生不均匀沉降，常将柱下基础沿纵横两个方向扩展连接起来，做成十字交叉的井格基础（图3-9）。372.2.2按构造型式分类4．片筏式基础将墙或柱下基础连成一片钢筋混凝土板，使建筑物的荷载承受在一块整板上称为片筏基础。片筏基础的整体性好，常用于地基软弱的多层砌体结构、框架结构、剪力墙结构等，以及上部结构荷载较大且不均匀的情况。片筏基础有平板式和梁板式两种，平板式片筏基础为柱直接支承在钢筋混凝土底板上；38梁板式如在钢筋混凝土底板上设基础梁，将柱支承在梁上的为梁板式片筏基础。图3-10所示为梁板式片筏基础。图3-10片筏基础392.2.2按构造型式分类5．箱形基础箱形基础是由钢筋混凝土底板、顶板和若干纵横隔墙组成的整体结构。基础的中空部分可用作地下室或地下停车库。箱形基础埋深较大，空间刚度大，整体性强，能抵抗地基的不均匀沉降，较适用于高层建筑或在软弱地基上建造的重型建筑物（图3-11）。

图3-11箱形基础402.2.2按构造型式分类6．桩基础采用桩基础，以地基下较深处坚实土层或岩层作为持力层。桩基础由桩和承接上部结构的承台（梁或板）组成（图3-12），桩基是按设计的点位将桩柱置于土中，桩的上端浇筑钢筋混凝土承台梁或承台板，承台上接柱或墙体，以便使建筑荷载均匀地传递给桩基。图3-12桩基的组成41422.3地下室2.3.1地下室类型建筑物首层下面的地下使用空间称为地下室。地下室一般由墙身、底板、顶板、门窗、楼梯等部分组成。按照材料可分为：砖混结构地下室和钢筋混凝土结构地下室按使用功能不同可分为：普通地下室和人防地下室。普通地下室可以用作设备间、储藏房间、车库、商场人防地下室按照人防设计要求进行设计；人防地下室人民防空地下室是人防工程的重要组成部分，是战时提供人员、车辆、物资等掩蔽的主要场所，在平时由于地下室的特殊性，也是作为防灾、减灾指挥所及避难所。在战时具有防备空袭和核武器、生化武器袭击的作用4344地下室示意图

按埋入地下深度的不同可分为：全地下室和半地下室。全地下室是指地下室地面与室外地坪的高差超过该房间净高的l/2；半地下室是指地下室地面与室外地坪的高差超过该房间净高的1/3且超不过l/2。4546地下室、半地下室的建筑面积的计算

地下室、半地下室(车间、商店、车站、车库、仓库等)，包括相应的有永久性顶盖的出人口，应按其外墙上口(不包括采光井、外墙防潮层及其保护墙)外边线所围水平面积计算。层高在2.20m及以上者应计算全面积；层高不足2.20m者应计算1／2面积。

——摘自《建筑工程建筑面积计算规范》GB／T50353-2005472.3.2地下室防潮构造

当地下水的常年水位和最高水位均在地下室地坪标高以下时，地下室外墙底板和外墙可只做防潮层，地下室防潮只适用于防无压水。地下室外墙外面设垂直防潮层。地下室的所有墙体都应设两道水平防潮层。垂直防潮层图3-14地下室的墙身防潮处理位置：外墙外侧其做法是：a)水泥砂浆砌墙；b)外抹一层20mm厚的1：2.5水泥砂浆找平；c)涂一道冷底子油和两道热沥青；d)外侧回填低渗透性土壤，逐层夯实，土层宽度为500mm左右；49图3-14地下室的墙身防潮处理位置：所有墙体都应设两道水平防潮层；一道设在地下室地坪附近，另一道设在室外地坪以上150～200mm处，使整个地下室防潮层连成整体，以防地潮沿地下墙身或勒脚处进入室内，如图3-14所示。做法参见《房屋建筑构造》P59页水平防潮层50地坪防潮层冷底子油是用稀释剂（汽油、柴油、煤油、苯等）对沥青进行稀释的产物。它多在常温下用于防水工程的底层，故称冷底子油。冷底子油可封闭基层毛细孔隙，使用基层形成防水能力；作用是处理基层界面，以便沥青油毡便于铺贴，使基层表面变为憎水性，为粘结同类防水材料创造了有利条件。512．3．3地下室防水构造

当设计最高水位高于地下室地坪时，地下室的外墙和底板都浸泡在水中，应考虑进行防水处理。常采用的防水措施有构件自防水和材料防水两类。521.构件自防水所谓自防水是指当地下室地坪和墙体均为钢筋混凝土结构时，可采用抗渗性能好的防水混凝土材料，使承重、围护、防水功能三合一。图3-15。一般墙厚为200~250mm，底板厚度为150mm以上。

图3-15防水混凝土防水处理补偿收缩混凝土补偿收缩混凝土是指在混凝土中掺入适量膨胀剂或用膨胀水泥配制的混凝土。膨胀剂（例如硫铝酸钙类、氧化钙类）是指与水泥、水拌和后经水化反应生成钙矾石、钙矾石—氢氧化钙或氢氧化钙，使混凝土产生膨胀的外加剂。膨胀剂在混凝土硬化过程中产生一定的膨胀，来补偿混凝土硬化过程中的收缩(以干缩、冷缩为主)，混凝土膨胀带动钢筋一起膨胀，用膨胀能张拉钢筋，在混凝土中产生压应力，来承受荷载的混凝土称为预应力混凝土。

1)膨胀混凝土在限制条件下，在混凝土中建立一定的预应力，改善了混凝土的内部应力状态，从而提高了它们的抗裂能力。

2)在水泥硬化过程中，膨胀结晶体(如钙矾石)起到填充、切断毛细孔缝作用，使大孔变小孔，总孔隙率减少，从而改善了混凝土的孔结构，提高了它们的抗渗透性和力学性能。53542.材料防水

材料防水是指在外墙和地坪表面敷设防水材料，如卷材、涂料或防水水泥砂浆等，阻止地下水渗入。地下室采用卷材防水层时，防水卷材的层数应按地下水的最大水头选用（见表3-2）。卷材防水按防水层铺贴位置的不同，分外防水和内防水两种。最大计算水头（m）卷材所受经常压力(MPa)卷材层数＜30.01~0.0533~60.05~0.146~120.1~0.25＞120.2~0.56最大计算水头是指地下水位高于地下室底板下皮的高度55（1）外防水

外防水是将防水层贴在地下室外墙的外表面（即迎水面），这种方法防水效果好，但维修困难。

图3-16地下室防水构造(a)外包防水构造做法：1）铺设混凝土垫层；2）上铺油毡（底层防水油毡须留出与墙面垂直防水