土力学与地基基础任务13 浅基础上

13.1浅基础类型与基础埋深选择

一、概述

任何建筑物都建造在一定的地层上，建筑物的全部荷载都由它下面的地层来承担。一般而言，将承受建筑物各种作用的地层称为地基，而将建筑物与地基接触的最下部分，也就是将建筑物的各种作用传递至地基的结构物称为基础。

任务13浅基础地基：承受建筑物荷载应力与应变不能忽略的土层（有一定深度和范围）。基础：埋入土层一定深度并将荷载传给地基的建筑物下部结构。

持力层：直接支撑建筑物基础的土层。

下卧层：持力层下部的土层。

天然地基：未经过人为处理即可满足设计要求的地基。

人工地基：经过人工加固或处理后的地基。地基

基础浅基础深基础深水基础

刚性扩大基础柔性扩大基础桩基础沉箱基础地下连续墙沉井基础

二、浅基础类型浅基础定义：通常将埋置深度较浅（一般在5米以内），且施工相对简单的基础称为浅基础。

特点：施工一般采用敞开挖基坑修筑基础的方法，故亦称为明挖基础。设计计算时可以忽略基础侧面土体对基础的影响，基础结构形式和施工方法也较简单。天然地基浅基础根据受力条件及构造可分为刚性基础（也称无筋扩展基础）和钢筋混凝土扩展基础两大类。

钢筋混凝土扩展基础刚性基础

基础在外力（包括基础自重）作用下，基底的地基反力为σ，此时基础的悬出部分a-a断面左端，相当于承受着强度为的均布荷载的悬臂梁，在荷载作用下，a-a断面将产生弯曲拉应力和剪应力。当基础圬工具有足够的截面使材料的容许应力大于由地基反力产生的弯曲拉应力和剪应力时，a-a断面不会出现裂缝，这时，基础内不需配置受力钢筋，这种基础称为刚性基础。刚性基础的概念形式：刚性扩大基础，单独柱下刚性基础、条形基础等。

优点：稳定性好、施工简便、能承受较大的荷载，所以只要地基强度能满足要求，它是桥梁和涵洞等结构物首先考虑的基础形式。缺点：自重大，并且当持力层为软弱土时，由于扩大基础面积有一定限制，需要对地基进行处理或加固后才能采用，否则会因所受的荷载压力超过地基强度而影响建筑物的正常使用。刚性基础的特点

基础在基底反力作用下，在a-a断面产生弯曲拉应力和剪应力若超过了基础圬工的强度极限值，为了防止基础在a-a断面开裂甚至断裂，可将刚性基础尺寸重新设计，并在基础中配置足够数量的钢筋，这种基础称为钢筋混凝土扩展基础。钢筋混凝土扩展基础的概念形式：柱下扩展基础、条形和十字形基础筏板及箱形基础。优点：其整体性能较好，抗弯刚度较大。如筏板和箱形基础，在外力作用下只产生均匀沉降或整体倾斜，这样对上部结构产生的附加应力比较小，基本上消除了由于地基沉降不均匀引起的建筑物损坏。所以在土质较差的地基上修建高层建筑物时，采用这种基础形式是适宜的。缺点：钢筋混凝土扩展基础，特别是箱形基础，钢筋和水泥的用量较大，施工技术的要求也较高，所以采用这种基础形式应与其它基础方案（如采用桩基础等）比较后再确定。钢筋混凝土扩展基础的特点箱形基础结束条形基础分为墙下和柱下条形基础，墙下条形基础是挡土墙下或涵洞下常用的基础形式。其横剖面可以是矩形或将一侧筑成台阶形。条形基础挡土墙下条形基础柱下条形基础

由于地基强度一般较墩台或墙柱圬工的强度低，因而需要将基础平面尺寸扩大以满足地基强度要求，这种刚性基础刚称刚性扩大基础。它是桥涵及其他建筑物常用的基础形式，其平面形状常为矩形。其每边扩大的尺寸最小为0.20～0.50m，视土质、基础厚度、埋置深度和施工方法而定。作为刚性基础，每边扩大的最大尺寸应受到材料刚性角的限制。

刚性扩大基础

刚性角：基础悬出总长度（包括襟边与台阶宽度之和）按前面刚性基础的定义，应使悬出部分在基底反力作用下，在a-a截面所产生的弯曲拉力和剪应力不超过基础圬工的强度限值。所以满足上述要求时，就可得到自墩台身边缘处的垂线与基底边缘的联线间的最大夹角max，称为刚性角。

P183图9.14

当基础较厚时，可在纵横两个剖面上都做成台阶形，以减少基础自重，节省材料。刚性扩大基础1.基础底面的压力小于地基承载力容许值；2.地基及基础的变形值小于建筑物要求的沉降值；3.地基及基础的整体稳定性有足够保证；4.基础本身的强度、耐久性满足要求。

（一）设计计算的原则

三、刚性扩大基础的设计与计算（二）设计与计算的主要内容：

基础埋置深度的确定刚性扩大基础尺寸的拟定地基承载力验算基底合力偏心距验算基础稳定性和地基稳定性验算基础沉降验算（三）浅基础设计步骤

1、分析研究建筑物场地地质资料，建筑材料及施工技术条件资料，建筑物的结构型式，使用要求及上部结构荷载资料等。综合考虑选择基础类型、材料、平面布置。2、基础埋置深度的确定3、基础底面尺寸的拟定4、地基承载力验算，基底合力偏心距验算，地基稳定性验算，基础沉降验算5、确定基础剖面尺寸，进行基础结构计算6、绘制基础施工祥图，提出必要的施工技术说明。四、基础埋置深度的确定

将基础设置在变形较小，而强度又比较大的持力层上，以保证地基强度满足要求，且不致产生过大的沉降或沉降差。还要使基础有足够的埋置深度，以保证基础的稳定性，确保基础的安全。必须综合考虑地基的地质和地形条件、河流的冲刷程度、当地的冻结深度、上部结构形式以及保证持力层稳定所需的最小埋深和施工技术条件、造价等因素。刚性扩大基础沉井基础桩基础（一）地基的地质条件P175

岩石地基:覆盖土层较薄时，一般应清除覆盖土和风化层后，将基础直接修建在新鲜岩面上；如岩石的风化层很厚，难以全部清除时，基础放在风化层中的埋置深度应根据其风化程度、冲刷深度及相应的容许承载力来确定。如岩层表面倾斜时，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。在陡峭山坡上修建桥台时，还应注意岩体的稳定性。非岩石地基:如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（同时考虑基础需要的最小埋深）。

（二）河流的冲刷深度

冲刷的基本概念:洪水冲刷后，整个河床面要下降，这叫一般冲刷,被冲下去的深度叫一般冲刷深度。同时由于桥墩的阻水作用，使洪水在桥墩四周冲出一个深坑，这叫局部冲刷。河流的冲刷作用

在有冲刷的河流中，为了防止桥梁墩、台基础四周和基底下土层被水流掏空冲走以致倒塌，基础必须埋置在设计洪水的最大冲刷线以下不小于1m。特别是在山区和丘陵地区的河流，更应注意考虑季节性洪水的冲刷作用。

基础在设计洪水冲刷总深度以下的最小埋置深度不应是一个定值，它与河床地层的抗冲刷能力、计算设计流量的可靠性、选用计算冲刷深度的方法、桥梁的重要性和破坏后修复的难易程度等因素有关。因此，对于非岩石河床桥梁墩台基础的基底在设计洪水冲刷总深度以下的最小埋置深度，参照下表采用。

总冲刷深度（m）桥梁类别05101520大桥、中桥、小桥（不铺砌）1.52.02.53.03.5特大桥2.02.53.03.54.0（三）当地的冻结深度（P176公式9.1解释）

为了保证建筑物不受地基土季节性冻胀的影响，除地基为非冻胀性土外，基础底面应埋置在天然最大冻结线以下一定深度。《公桥基规》规定，当上部结构为超静定结构时，基底应埋置在最深冻结线以下不小于0.25m；对静定结构的基础，一般也按此要求，但在冻结较深地区，为了减少基础埋深，有些类别的冻土经计算后也可将基底置于最大冻结线以上。（四）上部结构型式

对中、小跨度简支梁桥来说，这项因素对确定基础的埋置深度影响不大。但对超静定结构即使基础发生较小的不均匀沉降也会使内力产生一定变化。

（五）当地的地形条件

当墩台、挡土墙等结构位于较陡的土坡上，在确定基础埋深时，还应考虑土坡连同结构物基础一起滑动的稳定性。（六）保证持力层稳定所需的最小埋置深度地表土的性质是不稳定的。人类和动物的活