建筑构造与施工学习情境二

建筑构造与施工学习情境二地基与地下室工程学习单元1了解地基与基础学习单元2掌握地下室构造学习单元3掌握地基的施工处理学习情境二地基与地下室工程学习单元1了解地基与基础

一、地基与基础的概念地基是承受由基础传下来的荷载的土层，它不是建筑物的组成部分。在建筑中，将建筑上部结构所承受的各种荷载传到地基上的结构构件称为基础。支承基础的土体或岩体称为地基。地基可分为天然地基和人工地基两大类。

（一）天然地基如果天然土层具有足够的承载力，不需要经过人工改良和加固，就可直接承受建筑物的全部荷载并满足变形要求，就可称这种地基为天然地基。岩石、碎石土、砂土、粉土、黏性土等，一般均可作为天然地基。

（二）人工地基当土层的承载能力较低或虽然土层较好，但因上部荷载较大，土层不能满足承学习情境二地基与地下室工程受建筑物荷载的要求时，必须对土层进行地基处理，以提高其承载能力，改善其变形性质或渗透性质，这种经过人工方法进行处理的地基称为人工地基。学习情境二地基与地下室工程

二、对地基与基础的要求

（一）对地基的要求1.地基应具有一定的承载力和较小的压缩性。2.地基的承载力应分布均匀。在一定的承载条件下，地基应有一定的深度范围。3.要尽量采用天然地基，以降低成本。

（二）对基础的要求1.基础要有足够的强度，能够起到传递荷载的作用。2.基础的材料应具有耐久性，以保证建筑的持久使用。因为基础处于建筑物最下部并且埋在地下，对其维修或加固是很困难的。3.在选材上尽量就地取材，以降低造价。学习情境二地基与地下室工程

三、地基、基础与荷载的关系地基承受着由基础传来的建筑物的全部荷载。地基在建筑物荷载作用下的应力和应变随着土层深度的增加而减小，在达到一定深度后就可以忽略不计。直接承受荷载的土层称为持力层，持力层以下的土层称为下卧层，如下图所示。学习情境二地基与地下室工程

四、基础的埋置深度及影响因素

（一）基础的埋置深度为确保建筑物的坚固安全，基础要埋入土层中一定的深度。一般把自室外设计地面标高至基础底部的垂直高度称为基础的埋置深度，简称埋深，如下图所示。根据埋置深度的不同，基础常分为深基础和浅基础。其实深基础与浅基础并无明显的界限，通常把埋置深度大于5m的称为深基础，埋置深度小于5m的称为浅基础。学习情境二地基与地下室工程（二）基础埋置深度的影响因素1建筑物自身的特性3工程地质和水文地质条件2地基土冻胀和融陷的影响4相邻建筑物的基础埋深5作用在地基上的荷载大小和性质学习情境二地基与地下室工程

五、基础的分类

（一）按构造形式分类按构造形式，可以将基础划分为条形基础、独立基础、井格基础、筏形基础、箱形基础和桩基础等。1.条形基础当建筑物为砖或石墙承重时，承重墙下一般采用条形基础。条形基础呈连续的带状，也称带形基础，如下图所示。学习情境二地基与地下室工程2.独立基础当建筑物承重体系为梁、柱组成的框架、排架或其他类似结构时，其柱下基础常采用的基本形式是独立基础。常见的断面形式有阶梯形、锥形等。3.井格基础当地基条件较差或上部荷载较大时，在承重的结构柱下使用独立柱基础已不能满足其承受荷载和整体要求，可将同一排柱子的基础连在一起。为了提高建筑物的整体刚度，避免不均匀沉降，常将柱下独立基础沿纵向和横向连接起来，形成井格基础，如下图所示。学习情境二地基与地下室工程4.筏形基础当建筑物上部荷载较大，而建造地点的地基承载能力又比较差，以致墙下条形基础或柱下条形基础已不能适应地基变形的需要时，可将墙或柱下基础面扩大为整片的钢筋混凝土板状基础形式，形成筏形基础，如下图所示。学习情境二地基与地下室工程5.箱形基础当筏形基础埋置深度较大时，为了避免回填土增加基础上的承受荷载，有效地调整基底压力和避免地基的不均匀沉降，可将筏形基础扩大，形成钢筋混凝土的底板、顶板和若干纵横墙组成的空心箱体作为房屋的基础，这种基础叫箱形基础，如下图所示。箱形基础具有刚度大、整体性好、内部空间可用作地下室的特点。因此，其适用于高层公共建筑、住宅建筑及需设地下室的建筑中。学习情境二地基与地下室工程6.桩基础当地基浅层土质不良，无法满足建筑物对地基变形和强度方面的要求时，常采用桩基础。桩基础是由承台和桩群组成的，如下图所示。

（二）按所用材料及受力特点分类

1.刚性基础刚性材料制作的基础称刚性基础，如图2-14所示。刚性材料指抗压强度高而抗拉和抗剪强度低的材料，如砖、石、混凝土等。学习情境二地基与地下室工程2.柔性基础在混凝土基础的底部配以钢筋，利用钢筋来抵抗拉应力，可使基础底部能够承受较大弯矩，基础的宽度就可以不受刚性角的限制，称为柔性基础，如下图所示。学习情境二地基与地下室工程

六、基础特殊问题的处理

（一）埋置深度不同基础的处理受地基上部荷载、地基承载力或使用要求等因素的影响，连续的基础会出现不同的埋深，此时，应将不同埋深的连续基础做成台阶形逐渐过渡，过渡台阶的高度不应大于500mm，长度不宜小于1000mm，以防止因埋深的变化太突然，使墙体断裂或发生不均匀沉降，如下图所示。(a)纵剖面；(b)平面学习情境二地基与地下室工程

（二）沉降缝处基础的处理当建筑物设置了沉降缝时，在沉降缝对应位置上的基础必须断开，以满足自由沉降的需要。在沉降缝处，基础的构造形式有双墙式、交叉式和悬挑式三种。(a)双墙式；(b)交叉式；(c)悬挑式学习情境二地基与地下室工程

（三）管道穿越基础时的处理室内给排水管道、供热采暖管道和电气管路等一般不允许沿建筑物基础底部设置。当管道必须穿越基础时，应在基础施工时按照图纸上标明的管道位置(一般应注明管道的平面位置和标高位置)设置；管顶上部到孔顶的净空不得小于建筑物的沉降量，一般不小于150mm，在湿陷性黄土地区则不宜小于300mm。学习情境二地基与地下室工程学习单元2掌握地下室构造

一、地下室的构造组成地下室一般由墙体、底板、顶板、门窗、采光井等部分组成，如下图所示。地下室的墙体不仅要承受上部传来的垂直荷载，还要承受土、地下水、土壤冻结时的侧压力。学习情境二地基与地下室工程

（一）墙体墙体的主要作用是承受上部结构的垂直荷载，并承受土、地下水和土壤冻胀的侧压力。因此，它必须具有足够的强度和防潮、防水功能。一般采用砖墙、混凝土墙或钢筋混凝土墙。

（二）顶板顶板与楼板基本相同，常采用现浇或预制的钢筋混凝土板。如为人防地下室，必须采用现浇板，并按有关规定决定板的厚度和混凝土强度等级。在无采暖的地下室顶板上，即首层地板处应设置保温层，以利首层房间使用时的舒适。

（三）底板当底板处于最高地下水位以上，并且无压力产生作用的可能时，可按一般地面工程处理，即在垫层上现浇混凝土60～80mm厚，再做面层。当底板处于最高地下水位以下时，底板不仅承受上部垂直荷载，还承受地下水的浮力荷载，因此应采用钢筋混凝土底板，并双层配筋，底板下垫层上还应设置防水层，以学习情境二地基与地下室工程防渗漏。

（四）门窗普通地下室的门窗与地上房间门窗相同，地下室外窗若在室外地坪以下，应设置采光井和防护箅，以利室内采光、通风和室外行走安全。防空地下室一般不允许设窗，若需开窗，应设置战时堵严设施。防空地下室的外门应按防空等级要求设置相应的防护构造。

（五）楼梯楼梯可与地面上房间结合设置，层高小或用作辅助房间的地下室，可设置单跑楼梯。有防空要求的地下室至少要设置两部楼梯通向地面的安全出口，并且必须有一个是独立的安全出口。学习情境二地基与地下室工程

二、地下室的分类

（一）按地下室的使用功能分按使用功能，地下室可以分为普通地下室和人防地下室。普通地下室一般用作设备用房、储藏用房、商场、餐厅、车库等；人防地下室主要用于战备防空，考虑到和平年代的使用，人防地下室在功能上应能够满足平战结合的使用要求。学习情境二地基与地下室工程

（二）按顶板标高与室外地面的位置分按顶板标高与室外地面的位置，地下室可分为半地下室和全地下室。地下室顶板标高超出室外地面标高，或地下室地面低于室外地坪高度为该房间净高的1/3～1/2的地下室叫作半地下室。半地下室相当一部分在地面以上，易于解决采光、通风的问题，可作为办公室、客房等普通地下室使用。当地下室顶板标高低于室外地面标高，或地下室地面低于室外地坪高度且超过该房间净高的1/2时，称全地下室。学习情境二地基与地下室工程

三、地下室的防潮措施当地下水的最高水位低于地下室地坪300～500mm时，地下室的墙体和底板会受到土中潮气的影响，所以需作防潮处理，即在地下室的墙体和底板中采取防潮构造。

（一）墙体防潮墙体防潮的具体做法是：1.墙体垂直防潮层，先在墙外侧抹20mm厚1∶2.5的水泥砂浆找平层，延伸到散水以上300mm，找平层干燥后，上面刷一道冷底子油和两道热沥青，然后在墙外侧回填低渗透性的土壤，如黏土、灰土等，并逐层夯实，宽度不小于500mm。2.水平防潮层有两道，一道是在外墙与地下室地坪的交界处，另一道是外墙与首层地板层的交界处，以防止土层中的潮气因毛细管作用沿基础和地下室墙身入侵地下室或上部结构。学习情境二地基与地下室工程

（二）底板防潮当地下室需防潮时，底板可采用非钢筋混凝土。对于底板防潮，一般做法是在灰土或三合土垫层上浇筑密实的混凝土。当最高地下水位距地下室地坪较近时，应假想地坪的防潮效果，一般是在地面面层与垫层间假设防水砂浆或油毡防潮层。学习情境二地基与地下室工程

四、地下室的防水措施当地下水的最高水位高于地下室底板时，地下室的外墙和底板必须采取防水措施。具体做法有降排水法和隔水法(堵)。

（一）降排水法1.外排法外排法是在建筑物四周地下设置永久性降排水设施，以降低地下水位。如盲沟排水，将带孔洞的陶管水平埋设在建筑四周地下室地坪标高以下，以截流地下水。地下水渗入地下陶管内后，再排至城市排水总管，从而使建筑物局部地区地下水位降低。2.内排法内排法是在地下室底板上设排水间层，使外部地下水通过地下室外壁上的预埋管流入室内排水间层，再排至集水沟内，然后用水泵将水排出。学习情境二地基与地下室工程

（二）隔水法隔水法是利用各种材料的不透水性来隔绝外围水及毛细管水的渗透，其分为卷材防水和混凝土构件自防水两种。1.卷材防水卷材防水层一般采用高聚物改性沥青防水卷材或合成高分子防水卷材与相应的胶粘材料粘结形成防水层。按照防水层的位置不同，卷材防水分为外防水和内防水两种。2.混凝土构件自防水当地下室的墙体和地坪均为钢筋混凝土结构时，可通过增加混凝土的密实度或在混凝土中添加防水剂、加气剂等方法，来提高混凝土的抗渗性能，这种防水做法称为混凝土构件自防水。学习情境二地基与地下室工程学习单元3掌握地基的施工处理

一、换填地基

（一）灰土地基加固地基分为天然地基和人工加固处理地基两类。未经加固处理直接支撑建筑物的地基称为天然地基；采用人工加固达到设计要求承载能力的地基称为人工加固处理地基。地基加固处理的方法有换填法、强夯法、注浆法、挤密法等多种方法。

（二）砂和砂石地基的加固砂和砂石地基具有应用范围广泛，适于处理3.0m以内的软弱、透水性强的黏性土地基；不宜用于加固湿陷性黄土地基及渗透系数小的黏性土地基。学习情境二地基与地下室工程

二、强夯地基强夯法是利用起重设备将8～40t重的夯锤吊起，从6～30m的高处自由落下，对土体进行强力夯实的地基处理方法。强夯法属高能量夯击，其用巨大的冲击能，使土中出现冲击波和很大的应力，迫使土颗粒重新排列，排除孔隙中的气和水，从而提高地基强度，降低其压缩性，改善砂性土抵抗振动液化的能力。

（一）施工机具1.起重设备起重机是强夯法的主要设备，施工时宜选用起重能力大于100kN的履带式起重机，为防止起重机起吊夯锤时倾翻和弥补起重量的不足，也可在起重机臂杆的端部设置辅助门架。2.夯锤夯锤的形状有方形、圆柱形和圆台形。夯锤是用整个铸钢（或铸铁）制成，学习情境二地基与地下室工程或在钢板壳内填筑混凝土制成，夯锤的质量为8～40t。

（二）强夯施工方法1.施工前场地应进行地质勘探，通过现场试验确定强夯施工技术参数(试夯区尺寸不小于20m×20m)。2.强夯前应平整场地，周围作好排水沟，按夯点布置测量放线确定夯位。地下水位较高应在表面铺0.5～2.0m中(粗)砂或砂石垫层，以防设备下陷和便于消散强夯产生的孔隙水压，或采取降低地下水位后再强夯。3.强夯应分段进行。顺序从边缘夯向中央。对厂房柱基也可一排一排夯，吊车直线行驶，从一边向另一边进行，每夯完一遍，用推土机整平场地，放线定位，即可接着进行下一遍夯击。4.夯击时，落锤应保持平稳，夯位应准确，夯击坑内积水应及时排除。坑底土含水量过大时，可铺砂石后再进行夯击。离建筑物小于10m时，应挖防震沟。5.夯击前后应对地基土进行原位测试，包括室内土分析试验、野外标准贯入、学习情境二地基与地下室工程静力(轻便)触探、旁压仪(或野外荷载试验)，测定有关数据，以确定地基的影响深度。检查点数，每个建筑物的地基不少于3处，检测深度和位置按设计要求确定，同时现场测定每遍夯击点后的地基平均变形值，以检验强夯效果。

（三）强夯施工技术参数1.锤重和落距锤重(t)与落距是影响夯击能和加固深度的重要因素。2.夯击能和平均夯击能锤重与落距的乘积称为夯击能，一般取600～500kJ。夯击能的总和(由锤重、落距、夯击坑数和每一夯击点的夯击次数算得)除以施工面积称为平均夯击能，一般对砂质土取500～1000kJ／m2；对黏性土取1500～3000kJ／m2。3.夯击点布置及间距夯击点布置对大面积地基，一般采用梅花形或正方形网格排列；对条形基础学习情境二地基与地下室工程夯点可成行布置；对工业厂房独立柱基础，可按柱网设置单夯点。夯击点间距取夯锤直径的3倍，一般为5～15m，一般第一遍夯点的间距宜大，以便夯击能向深部传递。4.夯击遍数与击数一般为2～5遍，前2～3遍为“间夯”，最后一遍以低能量(为前几遍能量的1/4～1/5)进行“满夯”(即锤印彼此搭接)，以加固前几遍夯点之间的黏土和被振松的表土层，每夯击点的夯击数，以使土体竖向压缩量最大面侧向移动最小或最后两击沉降量之差小于试夯确定的数值为准。5.两遍之间的间隔时间通常待土层内超孔隙水压力大部分消散，地基稳定后再夯下一遍，一般时间间隔1～4周。对黏土或冲积土常为3周，若无地下水或地下水位在5m以下，含水量较少的碎石类填土或透水性强的砂性土，可采取间隔1～2d或采用连续夯击，而不需要间歇。学习情境二地基与地下室工程6.强夯加固范围对于重要工程应比设计地基长()、宽()各大出一个加固深度()，即(+)×(+)；对于一般建筑物，在离地基轴线以外3m布置一圈夯击点即可。7.加固影响深度加固影响深度H(m)与强夯工艺有密切关系，一般按梅那氏(法)公式估算：

（四）夯点布置及施工数据1.夯点布置夯点布置见右图所示。学习情境二地基与地下室工程2.施工有关数据见下表。学习情境二地基与地下室工程

三、其他较常见的地基施工处理方法其他较常见的地基施工处理方法可归纳为“压”“挤”“拌”三个字。

（一）压压是指将地基压实，压实主要是用压路机等机械对地基进行碾压，使地基压实排水固结，也可在地基范围的地面上预先堆置重物预压一段时间，以增加地基的密实度，提高地基的承载力，减少沉降量。常用的方法有砂井堆载预压法、袋装砂井堆载预压法、塑料排水带堆载预压法和真空预压法。学习情境二地基与地下室工程

（二）挤（挤密地基）挤主要是用沉管、冲击或爆炸等方法在地基中挤土，形成一定直径的桩孔，然后向桩孔内夯填灰土、砂石、石灰和水泥粉煤灰等，形成灰土挤密桩、砂石挤密桩、石灰挤密桩和水泥粉煤灰挤密桩。成孔时，桩孔部分的土被横向挤开，形成横向挤密，与换土垫层相比，不必大量开挖和回填，施工的工期较短，费用较低，处理深度较大，桩体与挤密土共同组成人工复合地基。这是一种深层地基加密处理方法，常用的有水泥粉煤灰碎石挤密桩法、振冲法。学习情境二地基与地下室工程

四、换填地基的施工工艺流程

（一）检验土料和石灰粉的质量首先检查土料种类和质量以及石灰材料的质量是否符合标准的要求，然后分别过筛。