第6章知识资料基础与地下室

第六章基础与地下室6.1地基与基础概述6.1地基与基础概述6.1.1地基与基础的关系基础——建筑物与土壤直接接触的部分，是建筑物的组成部分。它承受着建筑物的上部荷载，并将这些荷载传给地基。地基——支承基础的土体和岩体，不是建筑物的组成部分，分持力层下卧层，基底面积与地基承载力和建筑有关。6.1地基与基础概述6.1.2地基与基础设计要求1）地基强度的要求2）地基变形方面的要求3）地基稳定方面的要求4）基础强度与耐久性的要求5）基础工程应注意经济问题6.1地基与基础概述6.1.3地基概况1）地基土的分类《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2010）中规定，作为建筑地基的土层分为：（1）岩石。根据其坚固性可分为硬质岩石（花岗岩、玄武岩等）和软质岩石（页岩、黏土岩等）；根据风化程度可分为微风化岩石、中等风化岩石和强风化岩石等。岩石承载力的标准值fk为200~4000kPa。6.1地基与基础概述（2）碎石土。碎石土为粒径大于2mm的颗粒含量超过全重的50%的土。根据颗粒形状和粒组含量又分为漂石或块石（粒径大于200mm）、卵石或碎石（粒径大于60mm）、圆砾或角砾（粒径大于2mm）。碎石土承载力的标准值fk为200~1000kPa。（3）砂土。砂土为粒径大于2mm的颗粒含量不超过全重的50%，粒径大于0.075mm的颗粒含量超过全重的50%的土。砂土根据粒组含量又分为砾砂、粗砂、中砂、细砂、粉砂。砂土承载力的标准值fk为140~500kPa。6.1地基与基础概述（4）粉土。粉土为塑性指数Ip≤10的土。其性质介于砂土与黏性土之间。粉土承载力的标准值fk为105~410kPa。（5）黏性土。黏性土为塑性指数Ip>10的土，按其塑性指数Ip值的大小分为黏土（Ip>17）和粉质黏土（

10<Ip≤17）两大类。黏性土承载力的标准值fk为105~475kPa。6.1地基与基础概述（6）人工填土。根据其组成和成因可分为素填土、压实填土、杂填土、冲填土。素填土为碎石土、砂土、粉土、黏性土等组成的填土；压实填土为经过压实或夯实的素填土。杂填土为含有建筑垃圾、工业废料、生活垃圾等杂物的填土。冲填土为水力冲填泥砂形成的填土人工填土承载力的标准值fk为65~160kPa。6.1地基与基础概述2）地基的分类天然地基：指具有足够承载能力的天然土层，不须经人工改良或加固，可直接在上面建造房屋的称天然地基。人工地基：指天然土层的承载力较差，或土层质地较好，但由于层数或结构类型的因素不能满足荷载的要求，为使地基具有足够承载能力，应对土层进行加固。这种为提高地基承载力，改善其变形性质或渗透性质而采取人工处理的地基称为人工地基。人工加固地基通常采用压实法、换土法、打桩法。6.1地基与基础概述6.1地基与基础概述6.1.4确定基础埋置深度的原则基础埋置深度指从室外设计地坪到基础底面的距离。6.1地基与基础概述室外地坪分为自然地坪和设计地坪。自然地坪指施工阶段的现有地坪。设计地坪指按设计要求工程竣工后室外场地经整平的地坪。确定基础埋深应遵循以下原则：1）建筑物的特点及使用性质的影响应根据建筑物是多层建筑还是高层建筑、有无地下室、设备基础、建筑的结构类型等确定基础埋置深度。一般高层建筑的基础埋深是地上建筑物总高度的1/18~1/15左右，而多层建筑则依据地形水位及冻土深度等来确定埋深。2）工程地质条件的影响。当地基的土层较好、承载力高，基础可以浅埋，但基础最少埋置深度不宜小于0.5m。如果遇到土质差、承载力低的土层，则应该将基础深埋至合适的土层上，或结合具体情况另外进行加固处理。

6.1地基与基础概述当地下水位较高，基础不能埋置在地下水位以上时，应将基础底面埋置在最低地下水位200mm以下，不应使基础底面处于地下水位变化的范围内，以减小和避免地下水浮力等的影响。6.1地基与基础概述3）水文地质条件基础宜埋在地下常年水位以上，这样可不需进行特殊防水处理，节省造价。4）土的冻结深度的影响冰冻线：地面以下的冻结土和非冻结土的分界线称为冰冻线。6.1地基与基础概述季节性冻土地区基础的最小埋置深度《地基基础设计规范》通过较系统的现场试验测定和理论分析后认为，在确保冻结时地基内所产生的冻胀力不超过外荷载在相应位置所引起的附加应力的原则上，基础下允许存在一定厚度的冻土层。这样，考虑地基土的冻胀性，基础的最小埋置深度可按下式计算式中：zd——季节性冻土地区地基的设计冻结深度；hmax——建筑基底下允许残留冻土层最大厚度。6.1地基与基础概述5）相邻建筑物基础埋深的影响6.1地基与基础概述当新建房屋的基础埋深大于相邻原有房屋的基础埋深时，应考虑相互影响。具体做法应满足下列条件：h/L≤0.5~1或L=1.0h~2.0h6.2基础的类型和构造6.2.1按照基础材料和受力特点分类无筋扩展基础：是指由砖、毛石、混凝土或毛石混凝土、灰土和三合土等材料组成的无需配置钢筋的条形基础或单独基础。这种基础几乎不产生挠曲变形，故习惯上把无筋扩展基础称为刚性基础。大放脚：由于地基承载力的限制，上部结构通过基础将其荷载传给地基时，为使其单位面积所传递的力与地基承载力设计值相适应，以台阶的形式逐渐扩大其传力面积，这逐渐扩大的台阶称为大放脚。6.2基础的类型与构造19为了使基础内产生的拉应力和剪应力不超过相应的材料强度设计值，通常控制的办法是使基础的外伸长度bt和基础高度h的比值（通常称为宽高比）不超过规定的容许比值。无筋扩展基础的材料都具有较好的抗压性能，但抗拉、抗剪强度都不高。这种结构受力后，在靠柱边、墙边或断面高度突然变化的台阶边缘处容易发生弯曲破坏。表6.1无筋扩展基础台阶宽高比的允许值基础材料质量要求台阶宽高比的允许值pk≤100100<pk≤200200<pk≤300混凝土基础C15混凝土1:1.001:1.001:1.25毛石混凝土基础C15混凝土1:1.001:1.251:1.50砖基础砖不低于MU10、砂浆不低于M51:1.501:1.501:1.50毛石基础砂浆不低于M51:1.251:1.50-灰土基础体积比为3:7或2:8的灰土，其最小干密度：粉土1.55t/m3粉质粘土1.50t/m3粘土1.45t/m31:1.251:1.50-三合土基础体积比1：2：4~1：3：6（石灰：砂：骨料），每层约虚铺220mm，夯至150mm1:1.501:2.00-注：①pk为荷载效应标准组合时基础底面处的平均压力值，kPa；②阶梯形毛石基础的每阶伸出宽度不宜大于200mm；③当基础是由不同材料叠合组成时，应对接触部分作抗压验算；④基础底面处的平均压力值超过300kPa的混凝土基础，尚应进行抗剪验算。21从图中可以看出bt/h的比值就是角度α的正切值，即与容许的台阶宽高比[bt/h]对应的角度α称为刚性角。因此，基础的最小高度h应符合下式的要求：22刚性基础断面设计：满足刚性角要求的基础，各台阶的内缘应落在与墙边或柱边铅垂线成α角的斜线上；若台阶内缘进入斜线以内，表示基础断面不够安全；若台阶内缘在斜线以外，则断面设计不经济。无筋扩展基础适用于多层民用建筑和轻型厂房。（1）砖基础砌筑砖基础的普通粘土砖，其强度等级不低于MU10，砂浆强度等级一般不低于M5。砖基础采用逐级放大的台阶式，为了满足刚性角的限制，其台阶的宽高比应小于1:1.5，刚性角通常为26~33度。6.2基础的类型与构造特点：取材容易、价格低廉、施工方便。适用：常用于地基土质好、地下水位较低、五层以下的砖混结构中。（2）毛石基础毛石基础是由石材和不小于M5砂浆砌筑而成。毛石是指开采未经雕琢成型的石块，形状不规则。适用：由于石材抗压强度高、抗冻、抗水、抗腐蚀性能均较好，所以毛石基础可以用于地下水位较高、冻结深度较大的低层或多层民用建筑，但整体性欠佳，有震动的房屋很少采用。6.2基础的类型与构造毛石基础的剖面形式多为阶梯形。基础顶面要比墙或柱每边宽出100mm，基础的宽度、每个台阶挑出的高度均不宜小于400mm，每个台阶挑出的宽度不应大于200mm，为满足刚性角的限制，其台阶的宽高比应小于1:1.25~1:1.5，当基础底面宽度小于700mm时，毛石基础可做成矩形截面。6.2基础的类型与构造（3）灰土与三合土基础灰土基础是由粉状的石灰与松散的粉土加适量水拌和而成。用于灰土基础的石灰与粉土的体积比为3:7或4:6。施工时常用每层需铺220mm厚，夯实后厚度150mm，称为一步灰土。6.2基础的类型与构造适用：灰土在水中硬化慢，早期强度低，抗冻、耐水性差，因此，灰土基础适用于地下水位较低的底层建筑。三合土用石灰、砂和骨料拌和而成的料称为三合土。用以作为低层房屋基础，配比为1:2:4~1:3:6，每层虚铺220mm，夯实后成150mm。6.2基础的类型与构造三合土基础的总厚度H>300mm，宽度B>600mm。适用范围：广泛用于南方地区，适用于四层以下的建筑。应埋在地下水位以上，顶面应在冰冻线以下。（4）混凝土基础混凝土的耐久性、抗冻性和强度都比砖好，且便于机械化施工和预制，可建造比砖和砌石更大的刚性角的基础；因此，同样的基础宽度，用混凝土时，基础的高度可以小一些。但是，混凝土基础造价稍高，耗水泥量较大，较多用于地下水位以下的基础及垫层，强度等级一般采用C15。6.2基础的类型与构造（5）毛石混凝土基础为节约水泥用量，可以在混凝土中掺入20%~30%的粒径不超300mm的毛石，称为毛石混凝土基础。毛石尺寸应小于基础宽度的1/3，且毛石在混凝土中应分布均匀。当基础埋深较大时，也可将毛石混凝土做成台阶形，每阶宽度不应小于400mm。如果地下水对普通水泥有侵蚀作用时，应采用矿渣水泥或火山灰水泥拌制混凝土。6.2基础的类型与构造2.扩展基础扩展基础原称为柔性基础，用非刚性材料，如钢筋混凝土制作的基础，基础宽度的加大不受刚性角的限制。6.2基础的类型与构造扩展基础具有较大的抗拉、抗弯能力，普遍应用于单层、多层民用、工业建筑中。钢筋混凝土基础可尽量浅埋，截面高度的向外逐渐减少，最薄处的厚度应≥200mm，受力钢筋的数量应通过计算确定，但钢筋直径不宜小于8mm，砼强度等级不宜低于C15。为使基础底面均匀传递对地基的压力，常在基础底板下均匀浇注一层素混凝土垫层，垫层一般采用C10素混凝土，厚度70～100mm，垫层两边应伸出底板各100mm。有垫层时，钢筋距基础底面的保护层厚度不宜小于35mm；不设垫层时，钢筋距基础底面不宜小于70mm，以保护钢筋免遭锈蚀。6.2基础的类型与构造6.2.2按基础的构造形式分类1.条形基础当建筑物为砖或石墙承重时，承重墙下一般采用通长的长条形基础，具有较好的纵向整体性，可减缓局部不均匀沉降，这种基础称为条形基础或带形基础。6.2基础的类型与构造

墙下条基当建筑物为框架结构柱承重时，若柱间距较小或地基较弱，也可采用柱下条形基础，将柱下的基础连接在一起，使建筑物具有良好的整体性。柱下条形基础可以有效地防止不均匀沉降。6.2基础的类型与构造墙下条基素混凝土垫层框架结构柱下条基框架结构基础梁2.独立基础当基础为框架结构或单层排架结构承重时，且柱间距较大，基础常采用方形或矩形的独立基础，称为单独基础或柱墩式基础。常用的断面形式有阶梯形、锥形、杯形等。6.2基础的类型与构造当柱采用预制构件时，则基础做成杯口形，柱插入并嵌固在杯口内，故又称为杯形基础。6.2基础的类型与构造有时考虑到建筑场地起伏、局部工程地质条件变化以及避开设备基础等原因，可降低个别柱基础底面，做成高杯口基础，或称长颈基础。当建筑物较轻，作用于墙上的荷载不大，基础又需要做在较深处的好土层上时，做条形基础可能不经济，这时可以在墙下加一根过梁，将过梁支在单独基础上，称为墙下单独基础。适用范围：独立基础间无构件连接，整体性较差，因此适用于土质均匀、荷载均匀的框架结构建筑。6.2基础的类型与构造3.井格基础当框架结构处在地基条件较差的情况时，为了提高建筑物的整体性，避免各柱子之间产生不均匀沉降，常将柱下基础沿纵、横方向连接起来，做成“十”字交叉的井格基础，故又称十字带形基础。6.2基础的类型与构造4.满堂基础（1）筏形基础有平板式和梁板式之分。6.2基础的类型与构造不埋式基础：是筏形基础的另一种形式，是在天然地表面上，用压路机将地表土碾压密实，在较好的持力层上浇注钢筋混凝土基础，在构造上使基础如同一只盘子反扣在地面上，以此来承受上部荷载。6.2基础的类型与构造不埋板式基础适用范围：这种基础大大减少了土方工程量，且适宜于较弱地基，特别适宜于五、六层整体刚度较好的居住建筑，但在冻土深度较大地区不宜采用，故多用于南方。6.2基础的类型与构造片筏基础（满堂基础）（2）箱型基础——由钢筋混凝土的底板、顶板和若干纵横墙组成的，形成空心箱体的整体结构，共同来承受上部结构的荷载。6.2基础的类型与构造

箱型基础6.2基础的类型与构造浇注箱型基础底板6.2基础的类型与构造利用箱型基础的内部空间5.桩基础——多数用于高层建筑或土质不好的情况下，由若干桩来支承一个平台，然后由这个平台托住整个建筑物，叫做桩承台。桩基础通常由桩和桩顶上承台两部分组成，并通过承台将上部较大的荷载传至深层较为坚硬的地基中去，多用于高层建筑。桩基按受力情况分为端承桩和摩擦桩两种；按制作方法分，则可分为预制桩与现制桩两种。按施工方法分分为钻孔桩、振动桩、爆扩桩等6.2基础的类型与构造6.2基础的类型与构造桩柱承台柱桩柱承台梁墙

桩基的组成6.2基础的类型与构造6.3地下室地下室是建筑物处于室外地面以下的房间，或称为建筑物底层以下的房间。地下室一般由墙身、底板、顶板、门窗、楼梯等部分组成。

63.1地下室的分类1）按使用性质分普通地下室：一般用作高层建筑的地下停车库、设备用房；根据用途及结构需要可做成一层或二、三层、多层地下室人防地下室：结合人防要求设置的地下空间，用以应付战时情况下人员的隐蔽和疏散，并有具备保障人身安全的各项技术措施。6.3地下室2）按埋入地下深度的分全地下室：全地下室是指地下室地面低于室外地坪的高度超过该房间净高的1/2。6.3地下室半地下室：半地下室是指地下室地面低于室外地坪的高度为该房间净高的1/3～1/2。3）按建造类型分单建式：指地下室单独建造，地上部分仅留出入口或完全封闭的地下空间。附建式：指地下室利用主体建筑基础作为建筑的地下空间。6.3地下室6.3.2地下室的防潮防水当地下水潜水水位均在地下室底板以下时，且基础范围为内的土壤及回填土无形成滞水可能–做防潮处理。当设计最高水位高于地下室底板或基础范围内的土壤及回填土有形成滞水可能时—防水处理。1.地下室防潮防水设计原则1）合理确定防水等级6.3地下室6.3地下室6.3地下室2）合理确定防潮、防水设计方案地下室防水设计方案主要有：隔水法、降排水法和综合法。6.3地下室（1）隔水法，是利用各种材料的不透水性隔绝地下室外围水及毛细管水的渗透，通常采用地下室外围作防水层或地下室外墙作整体式混凝土自防水结构（可多道防线），此方式应用广泛且效果可靠。外排法：是当地下水位较高时，设置永久性排水措施，使水位降低至底板以下，以减少或消除地下水影响。适用于地下水位高于地下室底板，且不宜采用隔水法的建筑，同时在地形、地质、经济、功能上有条件时采用。6.3地下室（2）降排水法，是用人工降低地下水位的办法来消除地下水对地下室的影响。降排水法分为外排法和内排法。内排法：是将渗入地下室的水通过永久性自流排水系统排至集水坑再排至室外管道。内排法适用于：水位高、水量大，难以采用外排法，或常年水位虽低于底板，但丰水期高于底板且水位小于500mm时6.3地下室（3）综合法，是同一工程中采用多种措施，以达到防水要求，提高防水可靠性。6.3地下室通常当地下室的防水要求较高时，必须确保防水的可靠性，并在有效高度允许情况下采用综合法。3）合理确定设防高度除考虑潜水（在地面下第一个有自由表面的地下水）及承压水等作用外，尚应考虑地表水、上层滞水和由于地下水而产生的毛细水的影响。（1）当潜水水位在地下室底板以上，且地下室周围的土层属于强透水性的土，渗透系数每昼夜大于1m及有裂隙的坚硬岩石层，无滞水存在时，应设防水层至潜水水位以上1m，防水层以上做防潮层到地面。6.3地下室（2）当潜水水位在地下室底板以下，且地下室周围的土层属于强透水性的土，渗透系数每昼夜大于1m及有裂隙的坚硬岩石层，无滞水存在时，可以考虑在毛细管带区以上设一般防潮层到地面。6.3地下室（3）当地下室周围的土层属于弱透水性的土，为渗透系数每昼夜小于0.001mm的黏土、重黏土及密实的块状坚硬岩石时，无论潜水水位在地下室底板以下还是以上，都要潜水或滞水存在的可能，应设防水层到地面，同时防水层应按有水压考虑。6.3地下室（4）当潜水水位在地下室底板以上，地下室周围的土层属于一般性地基，渗透系数为每昼夜0.001~1m，如黏土、亚黏土及裂隙小的坚硬岩石时，有潜水或滞水存在的可能，应设防水层到地面，同时防水层应按有水压考虑。此外，由于人为因素引起的附近水文地质的改变，往往在防水设计中被忽略而导致地下室渗漏，在确定工程标高时，应予以充分考虑。6.3地下室2.地下室防潮构造当地下室的常年水位和最高水位都在地下室地坪标高以下时，砌体必须用水泥砂浆砌筑，墙外侧抹防水砂浆或涂防水涂料，对混凝土墙体可不必另作处理。然后回填低渗透性的土壤，如黏土、灰土等，并逐层夯实。这部分回填土的宽度为500mm左右。垂直防潮层须做到室外散水以上。地下室所有墙体都必须设两道水平防潮层：一道设在地下室地坪附近，一般设置在内、外墙与地下室地坪交接处；另一道设在距室外地面散水以上150~200mm的墙体中，以防止土层中的水分因毛细管作用沿基础和墙体上升，导致墙体潮湿和增大地下室及首层室内的湿度。6.3地下室地下室所有的墙体都必须设两道水平防潮层。一道设在地下室地坪附近，一般设置在内、外墙与地下室地坪交接处；另一道设在距室外地面散水以上150~200mm的墙体中，以防止土层中的水分因毛细作用沿基础和墙体上升，导致墙体潮湿和增大地下室及首层室内的湿度。6.3地下室地下室防潮做法3.地下室防水构造地下室防水按选用材料的不同，主要有刚性防水、柔性防水、涂膜防水、钢板防水等几种。1）刚性防水刚性防水采用较高强度和无延伸防水材料，如防水砂浆、防水混凝土所构成的防水层。6.3地下室防水砂浆适用于混凝土或砌体结构的基层上。不适用于环境有侵蚀性、持续振动或温度高于80℃的地下工程。所用砂浆应为水泥砂浆或高聚物水泥砂浆、掺外加剂或掺合料的防水砂浆。防水砂浆做法：施工应采取多层抹压法。水泥砂浆的配比应在1:1.5～1:2，单层厚度同普通粉刷。高聚物水泥砂浆单层厚度为6～8mm；双层厚度为10～12mm。掺外加剂或掺合料的防水砂浆防水层厚度为18～20mm。6.3地下室防水混凝土防水当地下室地坪和墙体均为钢筋混凝土结构时，应采用抗渗性能好的防水混凝土材料。常采用的防水混凝土有普通混凝土和外加剂混凝土。普通混凝土主要是采用不同粒径的骨料进行级配，并提高混凝土中水泥砂浆的含量，使砂浆充满于骨料之间，从而堵塞因骨料间不密实而出现的渗水通路，以达到防水目的。外加剂混凝土是在混凝土中渗入加气剂或密实剂，以提高混凝土的抗渗性能。6.3地下室2）柔性防水用各种防水卷材形成防水层均属于柔性防水；地下工程卷材防水适用于在混凝土结构或砌体结构迎水面铺贴，能适应结构微量变化和抗一般地下水化学侵蚀，效果比较可靠。一般采用外防外贴和外防内贴两种施工方法。6.3地下室防水卷材