基础工程之浅基础

第2章浅基础

2-1概述

2-2浅基础的类型

2-3基础埋置深度的选择

2-4浅基础的地基承载力

2-5基础底面尺寸的确定2-6减轻不均匀沉降危害的措施2-1概述天然地基上的浅基础（本章讨论）

人工地基上的浅基础

2.1.1浅基础设计内容2.1.2浅基础设计方法2.1.3地基基础设计原则1.地基的类型2.基础的类型2.1.1浅基础设计内容主要内容：1.选择基础方案（确定材料、类型，进行基础平面布置）；2.确定地基持力层和基础埋置深度；3.确定地基承载力；4.确定基础的底面尺寸，必要时进行地基变形与稳定性验算；5.进行基础结构设计（内力分析、截面计算、构造要求）；6.绘制基础施工图，提出施工说明。2.1.2浅基础设计方法常规设计法（简化计算法）、相互作用设计法。常规设计法要点：特点：满足静力平衡条件；不满足变形协调条件。结论：地基越软弱或越不均匀，按常规设计法计算的结果与实际情况的差别就可能越大。合理的设计方法：考虑地基、基础与上部结构的相互作用（分析难度较大）。常规设计法适用条件：1.地基沉降较小或较均匀；2.基础刚度较大。2.1.3地基基础设计原则5)地基内有厚度较大或厚薄不匀的填土，其自重固结未完成时。即应验算地基变形。标准值设计值按结构型式分：扩展基础、联合基础、柱下条形基础、柱下交叉条形基础、筏形基础、箱形基础、壳体基础等。2.2.1扩展基础作用：把墙或柱的荷载侧向扩展到土中，使之满足地基承载力和变形的要求。2.2浅基础类型按材料分：无筋基础（刚性基础）、钢筋混凝土基础。1.无筋扩展基础指由砖、毛石、砼、毛石砼、灰土、三合土等材料组成的无需配置钢筋的墙下条形基础或柱下独立基础。俗称“刚性基础”。适用于多层民用建筑和轻型厂房。砖：强度等级不低于MU10。砂浆：不低于M5。在地下水位以下或当地基土潮湿时，应采用水泥砂浆砌筑。适用于6层及6层以下的民用建筑和砖墙承重的厂房。(1)砖基础垫层作用（素砼，100厚，C10）：保护坑底土体不被人为扰动和雨水浸泡；改善基础的施工条件。(2)毛石基础毛石是指未经加工凿平的石料。应采用未风化的硬质岩石，禁用风化毛石。(3)灰土基础石灰和土料按体积比3:7或2:8拌和均匀，在基槽内分层夯实（每层虚铺220~250mm,夯实至150mm）。灰土基础宜在比较干燥的土层中使用。在我国华北和西北地区，广泛用于5层和5层以下的民用房屋。(4)三合土基础由石灰、砂、骨料（矿渣、碎砖、碎石）加水混合而成。体积比1:2:4或1:3:6。用于4层和4层以下的民用房屋。四合土基础（南方个别地区用）：水泥：石灰：砂：骨料＝1:1:5:10或1:1:6:12(5)砼基础C15。抗压强度、耐久性、抗冻性较好。毛石砼基础：在砼基础中埋入体积占25%~30%的毛石，石块尺寸不宜超过300mm。可节省水泥用量，减少水化热。2.钢筋砼扩展基础（简称扩展基础）特点：抗弯、抗剪性能较好，基础高度较小。(1)墙下钢筋砼条形基础(2)柱下钢筋验砼独立基赔础图2-4柱下钢璃筋混凝录土独立以基础(a)阶梯形基罗础；(b)锥形基绸础；(c)杯口基础2.2.突2联合基煌础2.2.剧3柱下条售形基础特点：整体抗弯巷刚度较大辱，因而具胞有调整不惊均匀沉降左的能力；基底压力于较均匀；造价高要于扩展仪基础。常用作软弱地基购或不均匀辞地基上框暴架或排架旺结构的基挥础。2.2蛋.4柱下交叉饮条形基础2.2.写5筏形基拨础特点：底面积大里，故可减汁小基底压背力；可提押高地基承蓄载力（尤句其在有地型下室时）馒；能增强隐基础的整蜡体性，调吨整不均匀早沉降。其他功退能：见利教材。注意：当地恼基显著给软硬不刚均时，容要慎用葬。(1)墙下筏答形基础为一块港厚度约200绣~30俊0mm的钢筋毫砼平板童。主要在华原东地区采胜用，浅埋偿或不埋。适用于具有硬壳邀持力层、能比较均匀敌的软弱地则基上六层升及六层以苍下承重横训墙较密的参民用建筑芦。硬土软土(2)柱下筏休形基础2.2稳.6箱形基础特点：刚度极大集；抗震性交能好；有明补偿效应棵。地下室液用途受壁限制；眼工期长驴；造价目高；施超工技术拐复杂。柱下条形迹基础、柱什下交叉条俯形基础、拥筏形基础疼、箱形基鼻础又统称萍为连续基础。2.2.驳7壳体基研础其他基础抹：折板基羡础等。2-3基础埋贪置深度宽的选择基础的献埋置深邪度是指基地础的底床面至室雨外设计东地面的鄙距离。羞确定基殿础埋深搏时，除捏了要考斤虑持力凝层的情振况外，赏还应考采虑使用蹲功能、坑地下室碌、地下阳设施、馅基础形督式、荷面载、地歉质水文惊条件、春相邻建纯筑物以蝴及冻胀争、冲刷绣等因素妖。基础埋深西的确定原记则是：在保证北安全可聋靠的前渔提下尽椒量浅埋绕。但基吼础埋深不得小扎于0.5蔬m，基础蒙顶面距则地面的妻距离宜退大于0.1m。同一建筑疲物下面各斩部分的基卖础埋深可棉以不一致搅。2.3诞.1与建筑物计有关的条然件建筑物在哗使用功能五和用途方咐面的要求启；高层建士筑；承受上拔肯力的基础麻；高耸结构脾；冷库等。2.3.亏2工程地爱质条件持力层下卧层软弱下眠卧层对于中五小型建紫筑物：良好土层——坚硬、硬辈塑、可塑胜状态的粘温性土层；书密实或中密状态融的砂土层扒和碎石土逼层；其他置中低压塑性土老层。软弱土层——软塑、顾流塑状蛮态的粘纵性土层坊；松散狐状态的伸砂土层；未忌经处理的肚填土；其绢他高压缩夸性土层。(1)良好土层埋深由其仁他条件和毅最小埋深挨确定。浅埋，精一般取d=0.扯5~1康.5m。(2)软弱土层1~2层：按情疯况(1)处理3~5层：可采咱用连续基亏础方案、或人工地协基方案。6层以上倍：桩基阅方案。(3)软弱土层良好土书层h当h>2m时：按网情况(2)处理。当h<2m时：选没良好土发层为持于力层。垫层做法一仁做法柿二(4)2~3m厚的“槽硬壳层喘”持力层斩顶面倾颗斜时：柱下独阅立基础对于中淘小型建送筑物，江宜尽量活选硬壳层为派持力层愤。采用“宽基浅埋”方案型。2.3.域3水文地摆质条件否则，惩应考虑汤：流砂；湾流土。对有侵蚀言性的地下水击，还应考凡虑：地下溜结构防渗郑；地下结归构抗浮，盟例如设置纳抗浮锚杆基础应遥尽量埋让置在地圾下水位构以上。2.3.错4地基冻卫融条件多年冻评土；季节性冻论土：冻胀杂、融陷；最小埋深纽奉规定。2.3.演5场地环骗境条件≥0.5狼m≥0.其1m管道；河流冲详刷线。2.4浅基础党的地基拜承载力2.4交.1地基承载淹力概念·地基承凭载力是指地繁基承受歪荷载的缺能力。·在保证地善基稳定的各条件下，情使建筑物都的沉降量位不超过允存许值的地基倚承载力巡寿称为地基承载浪力特征值fa。地基承载糊力是一个齐定值，对秃吗？工程中创通常以鹿两个指陡标来表拒示地基惕承载力吸，即地基瞧的容许翠承载力窑和极限客承载力烧。《地基规哈范》所称的地基承不载力特铁征值相当于迈通常所务说的地基容许屋承载力。《地基规范》规定，浅格基础的基揪底压力应雕满足下列要求兆：当需要趋满足抗滤震设防很要求时挎，应按奋相关规铁定进行炭检算。魂（见第9章）2.4喷.2地基承螺载力特僻征值的冲确定1.按土的罗抗剪强婚度指标撒以理论熟公式计都算；2.按地基载结荷试验确锻定；3.按规范荐承载力乓表确定移；4.按建筑愚经验确奇定。四类方法粘：1.按土的队抗剪强鼓度指标偷以理论艇公式计迎算(1)地基极漏限承载亡力理论川公式fa=pu/KK=2~踩3常用公尸式：魏拜锡克公葬式、汉柱森公式瞒等等。该方法僚不常用来，原因您主要有响：1）该闭方法未左考虑地翅基变形榜；2）c、φ的取值兼可靠度冈较低；3）不同公叮式的计算芬结果相差栋较大。(2)规范推容荐的理从论公式当荷载脊为中心截荷载或骂偏心很映小（偏否心距e≤l/30，l为偏心卸方向基亮础边长刘）时：fa＝Mbγb+Mdγmd+Mcck≈p1/4（2－5）b——基础底猴面宽度咸，大于6m时按6m考虑；对修于砂土，小于3m时按3m考虑。地基沉降碍可能过大长期承载斤力：地基承般载力随建施筑物荷载项的增加而择增大。短期承两载力：类似方骑法又称渡为φ=0法。长期承载价力>短期承渠载力（桶超强固结土残可能例娃外）。2.按地基钉载荷试伤验确定绒（最可晓靠）浅层平板理载荷试验赌、深层平垮板载荷试烂验、螺旋愿板载荷试挥验。地基静载擦试验概况堆载荷载板主梁优缺点：能较好的牺反映天然茄土体的压铜缩性；试摆验工作量枪和费用较大倾，时间较会长。fa的确定吼方法：(1)当p~s曲线上有炕比例界限p1时，取fak=p1；确定地肤基承载亲力实测李值：(2)当pu<2p1时，取fak=pu/2；(3)当不能按鞋上述二款忧要求确定弓时，可取s/b=0.0仿1~0.鲜015所对应的荷载朋作为fak，但其畅值不应右大于最如大加载泄量的一有半。对同一土熄层，应选松择三个以堪上的试验往点，当试雨验实测值鞠的极差（扩最大值与辰最小值之估差）不超苦过其平均逆值的30%时，取埋其平均拆值作为你该土层古的地基钓承载力末特征值fak。确定地豆基承载揉力特征失值：3.按规范县承载力框表确定野外鉴别半结果室内物羽理力学砍指标现场动痰力触探菠试验锤烂击数fak注意：埋深d的取法，竞见教材。超载q=γmdqd=q/γm主裙楼柱一体的助情况与土力学井中介绍的部理论公式恼具有相同山的形式，只但两者含这义不同。还需要闯注意下纲列两点查：1）公式内中已经价包含了基础宽贱度和埋慌深的影林响；2）公式中搞的b是指基础搂的短边。4.按建筑耗经验确毒定基槽检揉验和地蠢基的局啦部处理荐：在基槽凭挖至接反近槽底取时，应搏由设计穗、施工鉴和勘察朋人员对疗槽底土期层进行雷检查，县即所谓箱“验槽搞”。对没有地编基勘察资墨料的轻型视建筑物，逼地基浅层芝情况只能拖凭验槽了肌解；有地昌基勘察报碍告的工程岛，主要是币核实勘察务资料是否查符合实际擦。通过验寄槽，可产以判断朵持力层桨的承载结力、地适基的均陕匀程度毙是否满胖足设计埋要求，捉以防止诊产生过羽量的不雁均匀沉虎降。验槽以那细致的级观察为候主，辅龄以轻便免简易的每勘探方设法，如叉轻便触尿探和夯饰击听音版等。通过观耳察验槽恶和钎探洲后，如广不满足杨要求，钩应根据圣具体情虾况更改夹设计或希进行地贯基处理光。对于比槽底的担局部人玩工填土腰和墓坑可、松土桑坑、废场井，一星般宜挖虽除并用纳碎石、请砂、灰设土等分舅层回填特夯实。达对于局昼部松软淘土，一山般应挖盛除至原鸭土。当上述悦挖、填似方法由县于施工陡困难等蹄缘故而撤不宜采料用时，蹲可考虑废采用钢京筋混凝叫土梁板菠基础，悬以跨越膜局部松睬软土，组或采用糖增大基酿础埋深残、扩大弹基础面释积、布皮置联合渠基础、叙加设挤颂密桩或扩局部设泳置桩基储等方法逃加以解抢决。当柱基或字部分基槽闭下方存在犁过于坚硬篮的旧基础丙、树根和应岩石等障迅碍物时，伐均应尽可捐能挖除，鹊以防建筑农物产生不伴均匀沉降剑或开裂。2.4.俩3地基变形瓦验算建筑物火的地基念变形计圣算值△做应不大抵于地基奋变形允亲许值[△]，即要紧求满足露下列条枝件：△≤[△]（2–15）回顾地基变施形按其伐特征可艇分为四财种：沉降量——独立基础互中心点的闹沉降值或州整幢建筑阵物基础的组平均沉降值访；沉降差——相邻两乎个柱基穷的沉降散量之差瓜；倾斜——基础倾斜娃方向两端边点的沉降朋差与其距章离的比值战；局部倾蹄斜——砌体承碍重结构忌沿纵向6～10m内基础两篇点的沉降稼差与其距离染的比值。不同结集构类型聋需验算告的地基何变形：砌体承苗重结构：由局部倾惜斜控制；框架结港构和单挎层排架倦结构：由沉降差控制；高耸结构寸和高层建井筑：由建致筑物的整体倾厨斜（特别心是横向私整体倾斜）烘控制，必畏要时应控西制平均沉降耕量。沉降观测在必要籍情况下雀，需要绘分别预估建筑物近在施工璃期间和拣使用期唇间的地敬基变形恨值，以庙便预留伍建筑物动有关部床分之间尸的净空遥，考虑握连接方紧法和施铃工顺序皮。此时骗，一般壳多层建蓄筑物在逃施工期企间完成蜜的沉降掉量，对于砂搂土可认僵为其最冠终沉降惭量已完拥成80%以上，对串于其他低拢压缩性土炒可认为已奸完成最终替沉降量的50%颈~80标%，对于中对压缩性土虎可认为已攻完成20%~查50%，对于高讨压缩性土传可认为已米完成5%~朴20%。如果地基桂变形计算宅值△大于芦地基变形沃允许值[△]，一般可默以先考虑落适当调整基础底面落尺寸（如际增大基底爆面积或调愉整基底形塌心位置）朽或埋深，熊如仍未满勾足要求，正再考虑是议否可从建缎筑、结构偷、施工诸毕方面采取逝有效措施誉以防止不逃均匀沉降被对建筑物疏的损害，飘或改用其男他地基基粥础设计方置案。室内外所平均埋柳深从已固爷结完毕限的老天雹然地面态算起注意以下波三式中d的区别错：2.5基础底面啦尺寸的确屑定2.5荒.1按地基唉持力层叙承载力摸计算基慢底尺寸1.轴心荷载资作用要求：pk≤fa柱下独立煤基础：墙下条够形基础练：b、l宜为100被mm的整数域倍。某粘性竖土重度γm为18.2屋kN/m3，孔隙焦比e=0.宗7，液性抹指数IL=0.旋75，地基凝承载力悲特征值fak为220k堆Pa。现修建热一外柱基允础，作用系在基础顶碑面的轴心歇荷载Fk＝830委kN，基础埋拣深（自室良外地面起依算）为1.0谈m，室内孝地面高否出室外执地面0.3壤m，试确睡定方形么基础底宇面宽度滩。【解】先进行杯地基承青载力深痛度修正监。自室纸外地面近起算的浇基础埋记深d=1.0蔽m,查表2–5，得ηd=1.6，由式柏（2–14）得修正抚后的地基催承载力特混征值为：例题2–2fa=fak+ηdγm(d-0.5松)=220励+1.孤6×18技.2×(热1.0-顽0.5)侵=235穗kPa取b=2m。因b<3m，不必鱼进行承素载力宽度修凶正。计算基旧础及其削上土的谜重力Gk时的基傍础埋深糟为：d=(1.遭0+1.智3)/2渔=1.1饮5m。由于害埋深范掌围内没随有地下尖水，hw=0。由式（2–19）得基础阵底面宽度尾为：2.偏心荷盯载作用要求：pk≤fapkma构x≤1.证2fae≤l/6（或pkmi郑n≥0）试算法步隶骤：（1）进行鸦深度修茎正，初咐步确定方修正后哗的地基到承载力缝特征值fa。（2）根据荷批载偏心情隙况，将按甲轴心荷载谢作用计算科得到的基测底面积增祸大10%骨~40扎%，即取（3）选取基声底长边l与短边b的比值n（一般贵取n≤2），于元是有（4）考虑是两否应对地絮基承载力诞进行宽度忧修正。如陵需要，在护承载力修节正后，挥重复上熔述2、3两个步骤秃，使所取院宽度前后一致。（5）计算剖偏心距e和基底最间大压力pkmax，并验算顿是否满足挠式（2–21）和（2–2搅4）的要铲求。（6）若b、l取值不适毙当（太大黄或太小）话，可调整参尺寸再行遥验算，如羊此反复睛一二次德，便可饲定出合槐适的尺禁寸。同例题2–2，但作跳用在基脑础顶面词处的荷姻载还有素力矩200锡kN·择m和水平荷离载20kN（见例图2-3），试确披定矩形基异础底面尺嫩寸。[解]（1）初步愿确定基高础底面嗽尺寸考虑荷慎载偏心虎，将基哈底面积恩初步增榴大20%，由式眨（2–2备5）得例题2–3取基底寇长短边既之比n=l/b=2，于是因b=1.5耽m<3m，故fa无需作桑宽度修醋正。（2）验算荷侄载偏心距e基底处的捡总竖向力店：Fk+Gk=83寄0+20代×1.5笛×3.0圆×1.1咽5=9始33.5浊kN基底处的转总力矩：Mk=20时0+20碌×0.6豆=2郊12k丢N·m偏心距固：e=Mk/(Fk+Gk)=21求2/翅933挨.5砌=0努.22饭7m酷<l/6麻=0码.5m（可以）（3）验算基种底最大压死力pkma愁x>1.绿2fa=2管82闻kPa（不行果）（4）调整惕底面尺涌寸再验看算取b=1.窗6m，l=3.2利m，则Fk+Gk=8铲30+帽20×斧1.6顽×3.艳2×1湾.15葛=9展47.突8k与Ne=212免/947预.8=0蚁.224够m所以基膛底尺寸吧为1.6m历×3.2般m。试确定图2–18中带壁柱吓的墙基础昂的底面尺垫寸。取图蜡中长度等痒于壁柱间剪距（3m）的T形基底挂面积为泡计算单校元。作弓用于基扭础顶面慕的竖向叔力Fk=31霸5kN，作用悉位置距壶墙中线0.15嚼m（偏向壁消柱一侧）暂，修正后坟的持力层垄承载力特怖征值fa=13世0kP时a。例题2–4说明原悉理2.5项.2地基软际弱下卧待层承载古力验算要求：σz+σcz≤faz标准值仅作深也度修正矩形基础络：条形基础灶：地基压力葡扩散角θ值森表2-7Es1/Es2z=0.25bz≥0.50b36°23°510°25°1020°30°注：z＜0.2抛5b时取θ=0°，必要勿时，额宜由妇试验确霉定；z≥0.朱50b时θ值不变。例图2-5中的柱仅下矩形门基础底寸面尺寸舅为5.4m仁×2.7扫m，试根芬据图中跳各项资冰料验算洒持力层拥和软弱早下卧层炮的承载叫力是否职满足要牵求。例题2﹣5[解]⑴持力层柿承载力稍验算ηb=0，ηd=1.0魔,fa=20智9+1详.0×膀18.鲜0×(锤1.8蜂-0.迎5)=赶232扑.4党kPaFk+Gk=18摘00+雾220格+20×2.膝7×5巩.4×朱1.8=25妻45kNMk=950形+180×1.2馒+22守0×0.62兵=133袄02kN·m⑵软弱下卧烫层承载力散验算由Es1/Es2=7.成5/2介.5=鸦3,z/b=2.光5/2续.7＞0.5章0,查表2-倘7得θ=23垂°，tanθ=0议.42锈4。σcz=1缘瑞8.0魄×1.袋8+(座18.痛7-1吧0)×会2.5=54衫.2点kPafaz=75层+1.0沙×12.何6×(4答.3-0盾.5)=怜122.渣9kP羽aσcz+σz=54犬.2+处57.际2=补111体.4废kPa拴<faz（可以亿）2.5酬.3按允许巴沉降差羡调整基幕础底面筛尺寸(1)基底尺掌寸对沉巷降的影烟响s=(1-μ2)ωbp0/E0(2-滨31)a.对比按pk=fa原则设烤计的两颗个基础（基底压百力相同）因为μ、ω、p0、E0为常量，哨所有s∝b故基础楼底面积油越大，压沉降越恳大。b.对同一摘基础而类言（F＝常量）p0≈F/As≈(1-μ2)ωF/lE0(2-撒32)故加大颂基础底野面积（l增大）或妻长宽比n（ω减小）宝可以减少沉耻降量。(2)减少沉震降量的激措施a.加大底封面积A(A加大10%，沉降约枕减少4.6雀%)；b.增大长范宽比n(当n从1增大到3时，沉鲜降约减沉少6%)。(3)减少不粮均匀沉主降的措百施a.若小基简础的强嗽度储备球足够，挪可减少迫其底面煎积；b.小基础尽织量做方，结大基础n尽量大参；c.将大基雅础的底爹面积增竿大（有牢软弱下牵卧层时勺例外）讨。2.5督.4地基稳控定性验乓算对于经常建承受水平嚷荷载作用黄的高层建氧筑、高耸结蜻构，以及举建造在斜发坡上或边车坡附近的丧建筑物和稳构筑物，歼应对地基缩慧进行稳定正性验算。K=Mr/Ms≥1.谷2个(2业-42睛)对修建姐于坡高估和坡角竿不太大删的稳定您土坡坡构顶的基待础（图2-18），当场垂直于军坡顶边工缘线的司基础底鸟面边长b≤3m时，如基纤础底面外碰缘至坡顶时边缘的水印平距离a不小于2.5引m，且符合羡下式要求混：a≥ξb–d/tanβ（2-43）则土坡坡美面附近由闹基础所引学起的附加胜压力不影叫响土坡的勒稳定性。宝式中β为土坡酒坡角，d为基础愤埋深，系数ξ取3.5（对条剑形基础宇）或2.5（对矩垂形基础呢和圆形烟基础）垂。2.6减轻不均艇匀沉降危偷害的措施1、建筑悄物的体市型应力莫求简单平面：细一字形立面：高惧差最好不争超过二层建筑物垒立面高蜜差过大2.6磨.1建筑措施（1）控制建泻筑物的长煮高比：建筑辛物长高比是指它常的长度L与其高度终（屋顶檐逃口至基底杠的距离）Hf之比（2）合理布厕置纵、横拼墙：砌体遥结构2、加强建瓦筑物的整枪体刚度建筑物延过长：盼长高比7.6宴:12.5~恰3.03、设置院沉降缝沉降缝——从上部贞结构檐必口到基色础底面抗将建筑获物分割架成两个颗或多个停独立单疮元沉降缝阳要求：颈分割出堤的独立絮单元（险或沉降偷单元）赛，应满治足体形细简单、长高比小、结构类栽型不变和狭所在处的父地基比较往均匀等条战件的要求哭。沉降缝作寻用：调整不均和匀沉降。沉降缝设祥置的位置注意事侨项：沉纠降缝内逮填塞杂深物、两篮单元对平倾过大尘、宽度础不足，钓沉降缝开失效决定相鱼邻建筑呜物基础藏间净距耻的指标友：4、恰当固安排相宅邻建筑剩物基础震间的净夺距（1）同期建赴造的两相或邻建筑物捧，低（或凶轻）者受哄高（或重抗）者的影慨响；（2）不同相期建造夜的两相烛邻建筑初物，原有建筑杜物受邻近那新建高（制或重）的