基础工程课件第一章绪论

基础工程

FOUNDATIONENGINEERING

主要内容第一章、绪论第二章、天然地基上的浅基础第三章、桩基础第四章、沉井基础第五章、地基处理第六章、几种特殊地基上的基础工程第一章、前言学科概况基础工程学科的发展概况基础工程设计和施工所需的资料基础工程设计计算应注意的事项基础工程的发展方向本课程的特点和学习要求本课程教材及参考书

土木工程是建造各类工程设施的科学技术的统称。它既指工程建设的对象，即建造在地上、地下或水中的各种工程设施；也指所应用的材料、设备和所进行的勘测、设计、施工、保养、维修等技术活动。土木工程科学技术的发展有着悠久的历史，它是伴随着人类社会的进步而发展起来的，人类建造的工程设施反映出各个历史时期社会、经济、文化、科学、技术发展的面貌。基础设施建设中的各类工程结构物，如房屋、隧道与地下工程、铁路、公路和机场以及各项市政与交通运输工程等，都需要土木工程学科的理论及其工程实践方面的研究成果。

1学科概况土木工程学科有如下二级学科：（1）岩土工程（2）结构工程（3）市政工程（4）供热、供燃气、通风及空调工程（6）桥梁与隧道工程（5）防灾减灾工程及防护工程基础工程的基本概念

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。受建筑物影响的那一部分地层称为地基，建筑物与地基接触的部分称为基础。桥梁上部结构为桥跨结构，而下部结构包括桥墩、桥台及其基础。

基础工程包括建筑物的地基与基础的设计与施工。图1-1桥梁结构各部分立面示意图1-下部结构；2-基础；3-地基；4-桥台；5-桥墩；6-上部结构地基：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(软弱)：持力层下部的土层。结构荷载基底压力天然地基：没有经过人为处理，直接修建。

人工地基：承载力低，高压缩性地基，人工处理后才能修建。地基基础深基础刚性扩大基础单独和联合基础条形基础筏板和箱形基础桩基础沉井基础浅基础上部结构、基础、地基间的关系：

上部结构（荷载）、基础（压力）、地基（应力、变形），三者间相互制约协同工作。设计方法：简化设计将三部分相对独立分开，按静力平衡原则，采用不同的简化假定进行分析计算.地基基础在工程中的重要性隐蔽工程，处理困难，事故危害大；工程造价高，占20-25%；设计上应做方案比较。比萨斜塔、虎丘塔（地基不均匀沉降）；加特朗斯康谷仓、巴桩基大厦（地基破坏）；上海锦江饭店整体下沉、香港宝成大厦失稳。特点实例软弱地基整体破坏地基土承载力低，产生强度破坏地基不均匀沉降，建筑倾斜基岩不均匀软土层均质软弱地基整体下沉案例一：比萨斜塔世界著名的比萨斜塔于1173年动工，1370年竣工，塔身高约55m，建成后因地基压缩层产生不均匀沉降，使塔的北侧下沉近1m，南侧下沉近3m，塔身倾斜约5.5°，塔顶离开铅垂线的距离已达5.27m，是我国虎丘塔的倾斜值的2.3倍。幸亏该塔使用的大理石材质优良，在塔身严重倾斜的情况下尚未出现裂缝。比萨斜塔建成后曾经数次加固，但效果甚微，每年仍下沉约1mm，倾斜尚未有加速迹象，已成为一座名副其实的危塔。案例一：比萨斜塔加拿大的特朗斯康谷仓建于1913年，谷仓的平面为矩形，长59.44m,宽23.47m，高度为31m，由65个圆柱形筒仓组成，采用钢筋混凝土阀板基础。设计时对地基未作勘察，不了解基底下有厚达15m左右的软粘土层，仅根据对临近建筑的调查判定地基承载力。建成后于当年9月开始均匀地向谷仓内装载谷物，至10月发现谷仓产生大量快速沉降，1小时内的垂直沉降量竟达到30.5cm，在其后的24小时内谷仓倾倒，倾倒后谷仓的西侧下沉达7.32m，东侧则抬高了1.53m，整体倾斜达尽27度。因谷仓整体性很强，筒仓本身完好无损。案例二：加拿大特朗斯康谷仓案例二：加拿大特朗斯康谷仓案例三：墨西哥城某建筑案例四：日本新控泻地震2本学蝴科发展概舅况我国远谈古时期新石器故时代西船安半坡接村土台游及石础掠、春秋邮至秦各种地基镰处理方法惹：例灰土撤垫层、水解撼砂垫层瘦、石灰桩等哭。近代世咸界上（18世纪欧洲娘工业革命命）1773年，法国追库伦1869年，英解国朗金1885年，法国Bous荒sine仇sq192贺2年，瑞典Fell障eniu如s1925年，美国Teza掏ger（太沙基子）现代：世界各国扯超高土坝印（>200杰m）、超高魄层建筑、滚桥梁与石捷油开采平旅台采用的渴超长或超乖大直径桩卖基础土的本构面关系、土给的弹塑性扎与粘弹性存理论和土害的动力特棒性工程勘察玻、土工试咏验与地基皮处理的新聚设备、新棉方法我国是一蚕个具有悠俩久历史的幕文明古国告，我国古剑代劳动人属民在基础惨工程方面胡，也早就舌表现出高博超的技艺焦和创造才杀能，许多架宏伟壮丽碧的中国古造代建筑逾犬千百年仍妈留存至今璃安然无恙均的事实就暖充分说明恳了这一点办。例如，绣远在13础00多年钥前隋朝时汤所修建的赵州安济岔石拱桥，不仅建在建筑违结构上匆有独特级的技艺零，而且闸在地基茶基础的用处理上际也非常回合理，富该桥桥之台座落懒在较浅静的密实田粗砂土榨层上，雁沉降很根小，现呈反算其丛基底压裹力约为荐500殊kPa皂～60缴0kP活a，与饱现行的劲各设计卧规范中忧所采用纷的该土俩层容许钞承载力商的数值轮（55迟0kP哄a）极访为接近脑。在当损时就能旋如此充厨分利用虑天然地感基的承膛载力，旺真令人美赞叹不嫌已。在汤桩基础隔和地基炸加固方朵面，我社国自古占已有广泪泛运用劈燕，具有秘悠久的焰历史。中国古铺代案例徒－：赵宽州桥中国古代何案例二：上海龙插华古塔位于上迷海市龙黎华公园肉南侧，骗直径8池.0m鹊，7层棍，高4桌0.4贪0m.纷该塔建旬于北宋孟（公元揉997起年），练距今已属有10锻00多词年历史雪。塔基时使用了菜大量的尺木桩，论值得称或道的是竭建塔者侄用三合奸土对木处桩进行败了很好邀的隔离炉防腐处秋理，木疤桩因之季保存千凶年而不领腐，使蔑龙华古泪塔至今敌风光依吨然。苏州虎恐丘塔，踩建于公汉元95选9～9喊61年校期间，碧7级8轨角形砖我塔，塔虏底直径酸13.才66m吊，高4采7.5损m。塔翅顶19笛57年披位移1挎.7m居，19宫78年石2.3湾m。重厉心偏离毁基础轴蹦线0.物924酬m。中国古代愉案例三虎丘塔台北10柳1目前倒为世界上存最高建筑疼，高508询m，共101层，位于台榨北信义区而。

阿联酋迪拜正兴建一幢全球最高的“迪拜大厦”，楼高至少690米，预计于2008年完工。迪拜大厦不仅是全球最高建筑物，也将是最高的人工塔。截止2008年9月底，高度已超过700米。耗资10亿美元完工时间2008年年底推迟至2009年9月。

苏通长江如公路大桥主跨1套088腰米双塔皂双索面筋斜拉桥哨设计，典创造了双“最深或群桩基辽础12哈0m”坝、“最疮高桥塔丙300彻.4m冤”、“态最长斜理拉索5阵77m易”和“胜最大主旺跨”四桌项世界欺纪录。花165醒座苏通大霉桥位于中骄国江苏钢省，该侮桥跨越凉长江，特连接苏载州（常肃熟）和驰南通两诊座城市阻。公路傲总里程饮32.时4公里絮（含南定北端引露道），酸实际跨抬江的桥刺梁部份巷约82公00米荣，其斜秀张索桥揭间的跨截距达1桶088谷米，总街投资约具64.毫5亿元趋。苏通浪大桥的尘建设创扮造了4耗个世界淋第一：★世界跨度冶最大的斜贺拉桥，比冰日本多多筒罗大桥还鄙长★世界最高略桥塔，塔碑高300蓬.4米，悦相当于1渠00层楼疫房的高度★苏通大桥延还有最深恩基础★最长拉索梢等世界第亭一

苏通术大桥将由具跨江大桥疫工程和南胸、北岸接殊线工程三怨部分组成阴，建成后症将创造最大主跨舟、最高桥昂塔、最长佛拉索、最秀深基础四项世界爸纪录。中塑国交通部求总工程师粉凤懋润也浅称，苏通膛大桥是世界第一持跨度斜拉歪桥。最深基础欧：苏通大桥阵主墩基础份由131泡根长约120蔬米直径2搞.5米－乏2.8米贞的群桩组成，承拥台长11侵4米、宽极48米，沟面积有一餐个足球弦场大，谈是在4株0米水深以下厚会达300影米的软土昼地基上建起来的，苏是世界上科规模最大织、入土最深的群旷桩基础1-承右台；2至-基桩魔；3-所松软土盲层；4-持力月层；5-笨墩身润阳大妙桥:索穴塔高2效09.喂9m，蒙两根主花缆直径垂为0.移868亦m，跨废径布置饿为47浇0m＋霞149能0m＋惊470光m。润扬大桥是江苏省稼“四纵四滔横四联”呆公路主骨湾架和跨长业江公路通亮道规划的创重要组成耽部分，润译扬长江公恨路大桥为脚目前我国哑第一大跨棉径的组合膊型桥梁，葵其建设过穗程中攻克堤多项世界惜性技术难储题，创姜造出8项步全国第一部。第一大跨雾径：大桥乖南汊主盛桥为主袖跨径长求149寒0米的续单孔双烘铰钢梁龙悬索桥昆，是目四前中国如第一、周世界第渡三的特硬大跨径点悬索桥杏。第一大锚摔碇：大桥北稼锚碇要承距受6.8滤万吨的主业缆拉力，卷锚体由近农6万立方半米混凝土扯浇筑而成梅，国内第群一、世界门罕见。第一特大接深基坑：为了乏给巨大手的锚体毛安个“耍家”，涌开挖了钻世界罕征见的特抓大深基抓坑，开舍挖土方续近17柏万立方术米。第一高带塔：大桥节南汊悬偏索桥索尿塔高达啦215耽.58吗米，相伶当于7瘦3层楼菌的高度子，是目乌前国内扫桥梁中晓最高的使索塔。第一长缆：悬索春桥主缆平缠丝采需用的是傅国内首盛次使用歼的“S刃”型钢诸丝，两观根主缆木每根长傻260洽0米，录为国内辨第一长织缆。第一重钢贩箱梁：大桥霞悬索桥般桥面钢茫箱梁宽匹38.弓7米，贩高3米列，钢箱督梁共有语93节赖，总重锻量为2那100君0余吨胖，最大是一节钢削箱梁重万达50摆6吨，证是目前辉国内最脱重的。第一大击面积钢屋桥面铺资装：在全国语首次全部迫采用环氧抓沥青铺装倦，铺装总滥长度22絮48米，陆铺装总面茂积达70佩800平货方米。第一座刚鹊柔相济的助组合型桥锁梁：润扬长兵江公路大绝桥由北接奶线、北汊创斜拉桥、觉世业洲互躬通、南汊锁悬索桥、垦南接线、槐南接线延替伸段6个纵部分组成询，其中南绍汊主桥是拴柔性悬索被桥，北汊睁主桥是刚谋性斜拉桥逢，是我国碍第一座刚吩柔相济的粘组合型桥衬梁。中国超级致工程：京沪高疤速铁路——世界妄最长的高庙速铁路项定目曹妃甸工涂业开发区压——规模学远超三峡抗工程杭州湾跨扑海大桥—丝式—世界最胳长的跨海挑大桥北京首泛都国际属机场T催3航站刮楼——仅世界最津大单体超建筑上海临港控新城——着世界最大死填海造地肺项目上海洋蓄山深水痛港——狱打造世伍界第一也大港长兴岛群造船基网地——惑打造世浊界最大涂造船基埋地“南水北掠调”工程亏——世界勇最大水利乔工程“五纵塘七横”校国道主味干线—击—世界基最大规京模高速序公路项父目西部大开贡发——规创模宏大的徐系统工程苏通长江冻大桥——尼世界最长黎斜拉桥北京南站桃——亚洲悬最大火车兽站八横八攻纵大容挪量光纤块通信网中国高尚速铁路希网——坦200顾7-2介020文年投资捉额至少阿2万亿武汉新火条车站—验—迈向内传陆最大铁摄路枢纽3基础雪工程设计优和施工所茅需的资料桥梁的地驾基与基础慢在设计及插施工开始侧之前，除房诚了应掌握草有关全桥晨的资料，青包括上部甘结构形式柱、跨径、应荷载、墩木台结构等茎及国家颁乳发的桥梁进设计和施移工技术规白范外，还初应注意地秃质、水文薄资料的搜热集和分析贺，重视土烧质和建筑溉材料的调誓查与试验圣。主要应接掌握各项串地质、水颈文、地形领等资料，爽资料内容脉范围可根勇据桥梁工域程规模、蝇重要性及熔建桥地点易工程地质策、水文条芹件的具体菠情况和设耀计阶段确裙定取舍。桥位（包蜡括桥头引惠道）平面肢图及拟建犹上部结构计及墩台形抱式、总体瓜构造及有丽关设计资柏料桥位工程躬地质勘测遮报告及桥裳位地质纵早剖面图地基土质沾调查试验母报告河流水文灾调查资料4基抄础工程输设计计瞒算应注肿意的事宫项（一）基寸础工程设吵计计算的坊原则1．基续础底面阶的压力贼小于地肉基的容唱许承载辨力；2．地筐基及基合础的变歌形值小描于建筑桶物要求堵的沉降热值；3．地勒基及基辫础的整虽体稳定湖性有足台够保证返；4．基础纳本身的强绕度满足要乔求。地基与抢基础方粥案的确咸定主要床取决于狸地基土荡层的工辱程性质洪与水文鸦地质条叮件、荷危载特性唱、上部般结构的保结构形肢式及使宋用要求斥，以及筛材料的级供应和命施工技参术等因拉素，方政案选择屡的原则崭是：力信求使用呼上安全吩可靠、忍施工技锯术上简枯便可行鼻和经济柿上合理惹。因此暑，必要荒时应作妥不同方做案的比睬较，从泳中选出悠较为适尤宜与合掘理的设纹计方案外和施工裤方案。（二）考捞虑地基、氧基础、墩缺台及上部扣结构整体狂作用建筑物坏是一个效整体，林地基、遗基础、鼠墩台和和上部结护构是共如同工作虾且相互判影响的顿，地基洁的任何括变形都酱必定引饮起基础奖、墩台挂和上部册结构的币变形；摩不同类什型的基貌础会影妹响上部递结构的阅受力和趋工作；厨上部结胡构的力械学特征肠也必然淹对基础清的类型绩与地基愤的强度部、变形飘和稳定更条件提锐出相应售的要求惕，同时风恰当的津上部结徐构、墩滥台结构含型式也彩具有调渣整地基薯基础受屈力条件洒，改善铃位移情津况的能习力。因欣此，基锅础工程冶应紧密扯结合上堆部结构伟、墩台寺特性和恶要求进趁行；上须部结构进的设计恨也应充肆分考虑提地基的罢特点，吼把整个抵结构物冶作为一翁个整体货，考虑宏其整体蔑作用和追各个组妖成部分叛的共同采作用。(三)枝基础工冻程极限咽状态设谁计应用可靠度理论进桑行工程浸结构设昏计是当乐前国际催上一种诊共同发总展的趋聚势，是至工程结端构设计盗领域一盗次带有住根本性亿的变革粗。可靠性分析设计工又称概率蚕极限状态诞设计。可靠性含义就逃是指系茅统在规或定的时苍间内在番规定的尼条件下泼完成预粘定功能窗的概率扛。系统霜不能完尝成预定犬功能的缺概率即璃是失效概拳率。这种炕以统计储分析确型定的失愁效概率红来度量卫系统可速靠性的器方法即完为概率延极限状当态设计再方法。结构设计击的极限状态一般分为承载力极盖限状态和正常使峰用极限气状态，承载谜力极限幼状态指幼结构失独稳或强救度不足鉴，正常环使用极炊限状态螺指结构奔变形或市局部损钩坏使其您不能满狱足正常蚕使用和洽耐久性节的情况秃。地基基础滑设计中的矮承载力极首限状态不崭仅包含了意地基整体介失稳所引披起的极限茫状态，也佛包含了由唉于地基土授的变形或跃局部破坏故使上部结刘构发生严肝重破坏的丙情况，即地基土港的变形也饲可能是上飞部结构发铃生承载力眠极限状态沃的原因之抓一。我国基灾础工程转可靠度词研究始凡于20描世纪8鸽0年代晶初，虽瘦然起步售较晚，辟但发展跑很快，巷研究涉递及的课排题范围芦较广，置有些课碗题的研依究成果陆，已达阀国际先臂进水平饼。但由炮于研究御对象的肚复杂性紧