土木工程专业基础工程 第二章1-4节 刚性基础与扩展基础.ppt

第二章第二章 刚性基础与扩展基础刚性基础与扩展基础第一节第一节 概述概述第二节第二节 天然地基上浅基础的类型、构造天然地基上浅基础的类型、构造第三节第三节 基础埋置深度的选择基础埋置深度的选择第四节第四节 浅基础的地基承载力的确定浅基础的地基承载力的确定第五节第五节 刚性扩大基础的设计与计算刚性扩大基础的设计与计算第六节第六节 钢筋混凝土扩展基础的设计与计算钢筋混凝土扩展基础的设计与计算第一节第一节 概述概述浅基础的定义浅基础的定义:埋入地层深度较浅，施工一般采用敞埋入地层深度较浅，施工一般采用敞开挖基坑修筑的基础。开挖基坑修筑的基础。浅基础在设计计算时可以忽略基础侧面土体对基础的浅基础在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。深基础埋影响，基础结构形式和施工方法也较简单。深基础埋入地层较深，结构形式和施工方法较浅基础复杂，在入地层较深，结构形式和施工方法较浅基础复杂，在设计计算时需考虑基础侧面土体的影响。设计计算时需考虑基础侧面土体的影响。天然地基浅基础的特点天然地基浅基础的特点:由于埋深浅，结构形式简单，由于埋深浅，结构形式简单，施工方法简便，造价也较低，因此是建筑物最常用的施工方法简便，造价也较低，因此是建筑物最常用的基础类型。基础类型。一、浅基础不同于深基础主要表现在一、浅基础不同于深基础主要表现在：1.1.从施工角度看从施工角度看，开挖基坑过程中降低地，开挖基坑过程中降低地下水位（当地下水位较高时）和保证坑壁（或下水位（当地下水位较高时）和保证坑壁（或边坡）稳定的问题比较容易解决；边坡）稳定的问题比较容易解决；2.2.从设计角度来看，从设计角度来看，浅基础的埋置深度一浅基础的埋置深度一般较浅，因此可以只考虑基础底面以下土的承般较浅，因此可以只考虑基础底面以下土的承载力，而忽略基础侧面土提供的竖向承载力。载力，而忽略基础侧面土提供的竖向承载力。二、浅基础设计方法常规设计法常规设计法考虑地基基础上部结构相互作用的影响考虑地基基础上部结构相互作用的影响 浅浅基基础础的的设设计计，不不能能离离开开地地基基条条件件孤孤立立地地进进行行，故故常常称为称为地基基础设计地基基础设计。地地基基基基础础设设计计是是建建筑筑物物结结构构设设计计的的重重要要组组成成部部分分。基基础础的的型型式式和和布布置置，要要合合理理地地配配合合上上部部结结构构的的设设计计，满满足足建建筑物整体的要求，同时要做到便于施工、降低造价。筑物整体的要求，同时要做到便于施工、降低造价。天天然然地地基基上上结结构构较较简简单单的的浅浅基基础础，最最为为经经济济，如如能能满满足足要要求求，宜宜优优先先选选用用。天天然然地地基基、人人工工地地基基上上浅浅基基础础设设计计的的原原则则和和方方法法基基本本相相同同，只只是是采采用用人人工工地地基基上上的的浅浅基基础础方方案案时时，尚尚需需对对选选择择的的地地基基处处理理方方法法进进行行设设计计，并并处处理理好好人人工地基与浅基础的相互影响。工地基与浅基础的相互影响。设计浅基础一般要妥善处理下列几方面问题设计浅基础一般要妥善处理下列几方面问题：1 1充分掌握拟建场地的工程地质条件和地充分掌握拟建场地的工程地质条件和地基勘察资料。基勘察资料。2 2了解当地的建筑经验，施工条件和就地了解当地的建筑经验，施工条件和就地取材的可能性，并结合实际考虑采用先进的施工取材的可能性，并结合实际考虑采用先进的施工技术和经济、可行的地基处理方法。技术和经济、可行的地基处理方法。3 3选择基础类型和平面布置方案，并确定选择基础类型和平面布置方案，并确定地基持力层和基础埋置深度地基持力层和基础埋置深度 4 4按地基承载力确定基础底面尺寸，进行按地基承载力确定基础底面尺寸，进行必要的地基稳定性和变形验算。必要的地基稳定性和变形验算。5 5以简化的、或考虑相互作用的计算方法以简化的、或考虑相互作用的计算方法进行基础结构的内力分析和截面设汁。进行基础结构的内力分析和截面设汁。天然地基上浅基础的设计，包括下述各项内容：天然地基上浅基础的设计，包括下述各项内容：1.1.选择基础的材料、类型和平面布置；选择基础的材料、类型和平面布置；2.2.选择基础的埋置深度；选择基础的埋置深度；3.3.确定地基承载力；确定地基承载力；4.4.确定基础尺寸；确定基础尺寸；5.5.进行地基变形与稳定性验算；进行地基变形与稳定性验算；6.6.进行基础结构设计；进行基础结构设计；7.7.绘制基础施工图，提出施工说明。绘制基础施工图，提出施工说明。上述浅基础设计的各项内容是相互关联的，上述浅基础设计的各项内容是相互关联的，设计时可按上述顺序，首先选择基础材料、类型设计时可按上述顺序，首先选择基础材料、类型和埋深，然后逐项进行计算，如果发现前面的选和埋深，然后逐项进行计算，如果发现前面的选择不妥，则需修改设计，直至各项计算均符合要择不妥，则需修改设计，直至各项计算均符合要求，各数据前后一致为止。求，各数据前后一致为止。必须强调的是：必须强调的是：地基基础问题的解决，不宜地基基础问题的解决，不宜单纯着眼于地基基础本身，按常规设计时，更应单纯着眼于地基基础本身，按常规设计时，更应把地基、基础与上部结构视为一个统一的整体把地基、基础与上部结构视为一个统一的整体，从三者相互作用的概念出发考虑地基基础方案。从三者相互作用的概念出发考虑地基基础方案。第二节第二节 天然地基上浅基础的类型、构造天然地基上浅基础的类型、构造浅基础常用类型、适用条件及构造浅基础常用类型、适用条件及构造（一）据受力条件及构造分类（一）据受力条件及构造分类（二）（二）按材料分类按材料分类（三）（三）按构造分类按构造分类（一）据受力条件及构造分类（一）据受力条件及构造分类（1 1）刚刚性性基基础础：基基础础在在外外力力（包包括括基基础础自自重重）作作用用下下，基基底底的的地地基基反反力力为为 ，此此时时基基础础的的悬悬出出部部分分断断面面，相相当当于于承承受受着着强强度度为为 的的均均布布荷荷载载的的悬悬臂臂梁梁，在在荷荷载载作作用用下下，悬悬出出部部分分断断面面将将产产生生弯弯曲曲拉拉应应力力和和剪剪应应力力。当当基基础础圬圬工工具具有有足足够够的的截截面面使使材材料料的的容容许许应应力力大大于于由由地地基基反反力力产产生生的的弯弯曲曲拉拉应应力力和和剪剪应应力力时时，悬悬出出部部分分断断面面不不会会出出现现裂裂缝缝，这这时时基基础础内内不不需需配配置置受受力力钢钢筋筋，这这种种基基础础称称为为刚性基础刚性基础。刚刚性性基基础础：由由素素混混凝凝土土、砖砖、毛毛石石等等抗抗压压强强度度较较高高而而抗抗弯弯拉拉强强度度较较低低的的材材料料砌砌筑筑而而成成的的基基础础，计计算算时时不不计计其其弯弯曲曲变变形形，基基础础高高度度由由刚刚性性角角控控制的基础型式。制的基础型式。(又叫又叫无筋扩展基础无筋扩展基础)刚刚性性角角：刚刚性性基基础础中中为为使使基基底底弯弯曲曲拉拉应应力力和和剪剪应应力力不不超超过过基基础础圬圬工工强强度度极极限限，墩墩台台身身边边缘缘处处的的垂垂线线与与基基底底边边缘缘的的连连线线间间的的最最大大夹夹角角。（与与基础材料、基底反力大小有关。）基础材料、基底反力大小有关。）刚性基础的特点：刚性基础的特点：稳定性好、施工简便、能稳定性好、施工简便、能承受较大的荷载。它的主要承受较大的荷载。它的主要缺点缺点是自重大，是自重大，并且当持力层为软弱土时，由于扩大基础面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。所以对地基强度而影响建筑物的正常使用。所以对于荷载大或上部结构对沉降差较敏感的建筑于荷载大或上部结构对沉降差较敏感的建筑物，当持力层的土质较差又较厚时，刚性基物，当持力层的土质较差又较厚时，刚性基础作为浅基础是不适宜的。础作为浅基础是不适宜的。刚性基础（无筋扩展基础）刚性基础（无筋扩展基础）适适用用性性：一一般般可可作作为为六六层层或或六六层层以以下下（三三合合土土基基础础不不宜宜超超过过四四层层）的的一一般般民民用用建建筑筑基基础础或砌体承重的轻型厂房基础。或砌体承重的轻型厂房基础。具体类型：具体类型：墙下刚性条形基础、柱下刚性独墙下刚性条形基础、柱下刚性独立基础。立基础。刚性基础构造示意图刚性基础构造示意图（2 2）柔性基础：）柔性基础：基础在基底反力作用下，在基础在基底反力作用下，在悬出部分断面产生弯曲拉应力和剪应力若超悬出部分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，为了防止基础过了基础圬工的强度极限值，为了防止基础在悬出部分断面开裂甚至断裂，可将刚性基在悬出部分断面开裂甚至断裂，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，这种基础称为的钢筋，这种基础称为柔性基础柔性基础。材料：材料：钢筋混凝土。钢筋混凝土。总总特特点点：具具有有较较好好的的抗抗剪剪能能力力和和抗抗弯弯能能力力，强强度度高高、耐耐久久性性和和抗抗冻冻性性好好，自自重重相相对对刚刚性性基础小。基础小。柔柔性性基基础础具具体体类类型型：钢钢筋筋混混凝凝土土独独立立基基础础、墙墙下下钢钢筋筋混混凝凝土土条条形形基基础础、（前前两两种种又又叫叫扩扩展展基基础础）柱柱下下钢钢筋筋混混凝凝土土条条形形基基础础、十十字字交交叉叉钢钢筋筋混混凝凝土土条条形形基基础础、筏筏板板基基础础、箱形基础。箱形基础。（二）（二）按材料分类按材料分类（二）、按材料分类（二）、按材料分类砖基础砖基础毛石基础毛石基础砼基础砼基础毛石砼基础毛石砼基础钢筋砼基础钢筋砼基础砖基础砖基础毛石基础毛石基础砼基础砼基础毛石砼基础毛石砼基础（三）（三）按构造分类按构造分类（1 1）扩展基础）扩展基础（2 2）独立基础）独立基础（3 3）联合基础）联合基础（4 4）条形基础）条形基础（5 5）柱下十字交叉基础）柱下十字交叉基础（6 6）筏形基础）筏形基础（7 7）箱形基础）箱形基础（8 8）壳体基础）壳体基础（1 1）扩展基础）扩展基础上上部部结结构构通通过过墙墙、柱柱等等承承重重构构件件传传递递的的荷荷载载，在在其其底底部部横横截截面面上上造造成成的的压压强强通通常常远远远远大大于于地地基基的的承承载载能能力力。这这就就要要求求在在墙墙、柱柱之之下下设设置水平截面向下扩大的基础。置水平截面向下扩大的基础。扩扩展展基基础础以以使使从从墙墙或或柱柱传传递递下下来来的的荷荷载载扩扩散散分分布布于于扩扩大大后后的的基基础础底底面面，使使之之满满足足地地基基承承载力和变形的要求。载力和变形的要求。无筋扩展基础无筋扩展基础(刚性基础刚性基础)钢筋混凝土扩展基础钢筋混凝土扩展基础扩展基础扩展基础扩展基础扩展基础扩展基础无筋扩展基础钢筋混凝土扩展基础墙下钢筋混墙下钢筋混墙下钢筋混墙下钢筋混凝土条形凝土条形凝土条形凝土条形基础基础基础基础柱下独立柱下独立柱下独立柱下独立基础基础基础基础墙下条形墙下条形墙下条形墙下条形基础基础基础基础柱下钢筋混柱下钢筋混柱下钢筋混柱下钢筋混凝土独立凝土独立凝土独立凝土独立基础基础基础基础无筋扩展基础无筋扩展基础(刚性基础刚性基础)无无筋筋扩扩展展基基础础系系指指由由砖砖、毛毛石石、混混凝凝土土、灰灰土土和和三三合合土土等等材材料料组组成成的的墙墙下下条条形形基基础础或或柱柱下独立基础下独立基础。无无筋筋扩扩展展基基础础的的优优点点是是：材材料料具具有有较较好好的的抗抗压压性性能能，稳稳定定性性好好、施施工工简简便便、能能承承受受较较大大的的荷荷载载，所所以以只只需需地地基基承承载载力力能能满满足足要要求求，适适用用于于多多层层民民用用建建筑筑和和轻轻型型厂厂房房。当当基基础础较较厚厚时时，可可在在纵纵横横两两个个剖剖面面上上都都做做成成台台阶阶形形，以减少基础自重，节省材料。以减少基础自重，节省材料。无无筋筋扩扩展展基基础础的的主主要要缺缺点点是是：自自重重大大，并并且且当当持持力力层层为为软软弱弱土土时时，由由于于扩扩大大基基础础面面积积有有一一定定限限制制，需需要要对对地地基基进进行行处处理理或或加加固固后后才才能能采采用用，否否则则会会因因所所受受的的荷荷载载压压力力超超过过地地基基承载力而影响结构物的正常使用。承载力而影响结构物的正常使用。所所以以对对于于荷荷载载大大或或上上部部结结构构对对差差异异沉沉降降较较敏敏感感的的结结构构物物，当当持持力力层层土土质质较较差差又又较较厚厚时时，无无筋筋扩扩展展基基础础作作为为浅浅基基础础是是不不适宜的。适宜的。无无筋筋扩扩展展基基础础的的材材料料虽虽具具有有较较好好的的抗抗压压性性能能，但但其其抗抗拉拉、抗抗剪剪强强度度却却不不高高。设设计计时时必必须须保保证证发发生生在在基基础础内内的的拉拉应应力力和和剪剪应应力力不不超超过过相相应应的的材材料料强强度度值值。这这种种保保证证通通常常是是通通过过对对基基础础构构造造的的限限制制来来实实现现的的，即即基基础础每每个个台台阶阶的的宽宽度度与与其其高高度度之之比（宽高比）都不得超过规范规定的台阶宽高比的允许值。比（宽高比）都不得超过规范规定的台阶宽高比的允许值。所所以以无无筋筋扩扩展展基基础础设设计计时时一一般般先先选选择择适适当当的的基基础础埋埋置置深深度和基础底面尺寸。度和基础底面尺寸。钢筋混凝土扩展基础钢筋混凝土扩展基础 钢钢筋筋混混凝凝土土扩扩展展基基础础系系指指柱柱下下钢钢筋筋混混凝凝土土独独立立基基础础和和墙下钢筋混凝土条形基础墙下钢筋混凝土条形基础。钢钢筋筋混混凝凝土土扩扩展展基基础础主主要要是是用用钢钢筋筋混混凝凝土土浇浇筑筑，其其抗抗弯弯和和抗抗剪剪性性能能良良好好，可可在在竖竖向向荷荷载载较较大大、地地基基承承载载力力不不高高以以及及承承受受水水平平力力和和力力矩矩荷荷载载等等情情况况下下使使用用，这这类类基基础础的的高高度度不不受受台台阶阶宽宽高高比比的的限限制制，故故适适宜宜于于需需要要“宽宽基基浅浅埋埋”的的场合下采用。场合下采用。当当基基础础埋埋深深和和底底面面尺尺寸寸确确定定之之后后，即即可可计计算算基基础础内内力力，以以便便设设计计基基础础截截面面。此此时时如如按按直直线线分分布布假假设设计计算算基基底底反反力力，则则应应不不计计基基础础和和其其上上土土的的重重量量(G)(G)所所引引起起的的反反力力。这这样样得得到到的的是是用用于于计计算算内内力力的的基基底底净净反反力力。钢钢筋筋混混凝凝土土扩扩展展基基础础高高度度和和变变阶阶处处的的高高度度应应按按现现行行混混凝凝土土结结构构设设计计规规范范进进行行受冲切和受剪承载力受冲切和受剪承载力计算确定。计算确定。柱下钢筋混凝土独立基础柱下钢筋混凝土独立基础墙下钢筋混凝土条形基础墙下钢筋混凝土条形基础（2 2）独立基础）独立基础u独立基础：独立基础：是配置于整个结构物之下的无筋是配置于整个结构物之下的无筋 或配筋的单个基础。或配筋的单个基础。u独独立立基基础础是是柱柱式式桥桥墩墩和和房房屋屋建建筑筑常常用用的的基基础础形形式式之之一一。它它的的纵纵横横剖剖面面均均可可砌砌筑筑为为台台阶阶式式，但但柱柱下下独独立立基基础础用用石石或或砖砖砌砌筑筑时时，则则在在柱柱子子与与基础之间用混凝土墩连接。基础之间用混凝土墩连接。单独基础单独基础（3 3）联合基础）联合基础u当为了满足地基土的强度要求，必须扩大当为了满足地基土的强度要求，必须扩大基础平面尺寸，而扩大结果与相邻的单个基础平面尺寸，而扩大结果与相邻的单个基础在平面上相接甚至重叠时，则可将它基础在平面上相接甚至重叠时，则可将它们连在一起成为们连在一起成为联合基础联合基础。联合基础联合基础墙下联合基础墙下联合基础柱下联合基础柱下联合基础联合基础类型联合基础类型（4 4）条形基础）条形基础条形基础分为墙下条形基础和柱下条形基础。条形基础分为墙下条形基础和柱下条形基础。墙墙下下条条形形基基础础是是挡挡土土墙墙下下或或涵涵洞洞下下常常用用的的基基础形式。础形式。有有时时为为了了增增强强桥桥柱柱下下基基础础的的承承载载能能力力，将将同同一一排排若若干干个个柱柱子子的的基基础础联联合合起起来来，也也就就成成为为柱下条形基础柱下条形基础。墙下条形基础墙下条形基础柱下条形基础柱下条形基础（5 5）柱下十字交叉基础）柱下十字交叉基础如果地基土很软，基础在宽度方向需进一步如果地基土很软，基础在宽度方向需进一步扩大面积，同时又要求基础具有空间的刚度扩大面积，同时又要求基础具有空间的刚度来调整不均匀沉降时，可在柱下纵、横两个来调整不均匀沉降时，可在柱下纵、横两个方向均设置条形基础，成为方向均设置条形基础，成为十字型基础十字型基础。这。这是房屋建筑常用的基础形式，也是一种交叉是房屋建筑常用的基础形式，也是一种交叉条形基础。条形基础。纵向条形基础纵向条形基础横向条形基础横向条形基础柱下十字交叉基础柱下十字交叉基础具具有有良良好好的的调调整整不不均匀沉降的能力均匀沉降的能力（6 6）筏形基础）筏形基础当立柱或承重墙传来的荷载较大，地基土质软当立柱或承重墙传来的荷载较大，地基土质软弱又不均匀，采用单独或条形基础均不能满足弱又不均匀，采用单独或条形基础均不能满足地基承载力或沉降的要求时，可采用筏板式钢地基承载力或沉降的要求时，可采用筏板式钢筋混凝土基础，这样既扩大了基底面积又增加筋混凝土基础，这样既扩大了基底面积又增加了基础的整体性，并避免建筑物了基础的整体性，并避免建筑物局部发生不均局部发生不均匀沉降。匀沉降。筏板基础在构造上类似于倒置的钢筋混凝土楼筏板基础在构造上类似于倒置的钢筋混凝土楼盖，它可以分为平板式（图盖，它可以分为平板式（图2-6a2-6a）和梁板式）和梁板式（图（图2-6b2-6b）。平板式常用于柱荷载较小而且柱）。平板式常用于柱荷载较小而且柱子排列较均匀和间距也较小的情况。子排列较均匀和间距也较小的情况。图图2-6 2-6 筏板基础筏板基础 平板式平板式梁板式梁板式（7 7）箱形基础）箱形基础为为增增大大基基础础刚刚度度，可可将将基基础础做做成成由由钢钢筋筋混混凝凝土土顶顶板板、底底板板及及纵纵横横隔隔墙墙组组成成的的箱箱形形基基础础，它它的的刚刚度度远远大大于于筏筏板板基基础础，而而且且基基础础顶顶板板和和底底板板间间的的空空间间常常可可利利用用作作地地下下室室。它它适适用用于于地地基基较较软软弱弱,土土层层厚厚，建建筑筑物物对对不不均均匀匀沉沉降降较较敏敏感感或或荷荷载载较较大大而而基基础础建建筑筑面面积不太大的高层建筑。积不太大的高层建筑。箱箱形形基础基础由底板由底板、墙和顶板形成箱，整体性更好墙和顶板形成箱，整体性更好底板底板外外墙墙内内墙墙顶板顶板（8 8）壳体基础）壳体基础u壳体的形式很多，在基础工程中采用得较壳体的形式很多，在基础工程中采用得较多的是正圆锥壳及其组合型式。多的是正圆锥壳及其组合型式。u正圆锥壳正圆锥壳可以用作柱基础，可以用作柱基础，正圆锥壳组合正圆锥壳组合型式型式主要在烟囱、水塔、贮仓和中、小型主要在烟囱、水塔、贮仓和中、小型高炉等筒形构筑物下使用。高炉等筒形构筑物下使用。壳体基础壳体基础定义：定义：由正圆锥形及其组合形成的壳体基础。由正圆锥形及其组合形成的壳体基础。适用：适用：一般工业与民用建筑柱基和筒形的构筑物（如烟一般工业与民用建筑柱基和筒形的构筑物（如烟囱、水塔、料仓、中小高炉等）。囱、水塔、料仓、中小高炉等）。种类：种类：M M型组合壳、正圆锥壳、内球外锥组合壳型组合壳、正圆锥壳、内球外锥组合壳由于荷载在壳体内主要引起轴向压力，故对于抗由于荷载在壳体内主要引起轴向压力，故对于抗压性能较好的砖、石和混凝土等材料而言，采用压性能较好的砖、石和混凝土等材料而言，采用壳体结构更能适应材料的特性壳体结构更能适应材料的特性。第三节第三节 基础埋置深度的选择基础埋置深度的选择下卧层持力层（受力层）持力层（受力层）FGd埋深基础的埋置深度基础的埋置深度：从设计地面线到基础底面从设计地面线到基础底面的距离。的距离。软弱下软弱下卧卧层：层：位于持力层以下，且承载力小位于持力层以下，且承载力小于持力层承载力的土层。于持力层承载力的土层。持力层：持力层：直接支承基础的土层。直接支承基础的土层。基础埋深大小关系地基的可靠性、施工的难基础埋深大小关系地基的可靠性、施工的难易程度、工期的长短以及造价的高低。易程度、工期的长短以及造价的高低。u基础的基础的埋置深度埋置深度是地基基础设计中的重要内容，它涉及是地基基础设计中的重要内容，它涉及到结构物建成后的牢固、稳定及正常使用问题。在确定到结构物建成后的牢固、稳定及正常使用问题。在确定基础埋置深度时，必须考虑把基础设置在变形较小，而基础埋置深度时，必须考虑把基础设置在变形较小，而强度又比较大的强度又比较大的持力层持力层上，以保证地基强度满足要求，上，以保证地基强度满足要求，而且不致产生过大的沉降或沉降差。而且不致产生过大的沉降或沉降差。u此外，还要使基础有足够的埋置深度，以保证基础的稳此外，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。确定基础埋置深度时，必须综定性，确保基础的安全。确定基础埋置深度时，必须综合考虑地基的地质、地形、水文条件，当地的冻结深度、合考虑地基的地质、地形、水文条件，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。施工技术条件、造价等因素。u对于某一个具体工程来说，往往是其中一、两种因素起对于某一个具体工程来说，往往是其中一、两种因素起决定性作用，所以在设计时，必须从实际出发，抓住主决定性作用，所以在设计时，必须从实际出发，抓住主要因素进行分析研究，确定合理的埋置深度。要因素进行分析研究，确定合理的埋置深度。基础的埋置深度基础的埋置深度的确定的确定一、确定原则一、确定原则二、影响因素二、影响因素一、确定原则一、确定原则在保证安全可靠的前提下，尽量浅埋。在保证安全可靠的前提下，尽量浅埋。注意：注意：1.1.基基础础埋埋深深不不小小于于0.5m0.5m（表表土土一一般般松松软软，易易受受雨雨水及外界影响）；随建筑物高度适当增大。水及外界影响）；随建筑物高度适当增大。2.2.基基础础顶顶面面低低于于设设计计地地面面0.1m0.1m以以上上，避避免免基基础础外外露，受外界破坏。露，受外界破坏。3.3.桥要求在桥要求在冲刷深度冲刷深度以下。以下。d大于大于10cm在在满足其满足其他要求下他要求下尽量浅埋尽量浅埋只有低层只有低层房屋可用房屋可用,否则需地否则需地基处理基处理尽量浅埋尽量浅埋但是如但是如h h1 1太小就为太小就为IIII好土好土软土软土(很深很深)好土好土软土软土软土软土好土好土 I II III IVh1h1h14 m 桩基桩基或或处理处理二、影响因素二、影响因素1 1、与建筑物有关的条件。、与建筑物有关的条件。包括建筑物的用途，有无地下包括建筑物的用途，有无地下室、设备基础和地下设施，基础的型式和构造等。室、设备基础和地下设施，基础的型式和构造等。2 2、作用在地基上的荷载大小和性质。、作用在地基上的荷载大小和性质。3 3、工程地质条件和水文地质条件。、工程地质条件和水文地质条件。合理选择地基持力层。合理选择地基持力层。另外，选择基础埋深时应注意地下水的埋藏条件和动态另外，选择基础埋深时应注意地下水的埋藏条件和动态（渗流力、浮托力）。（渗流力、浮托力）。4 4、相邻建筑物的基础埋深。、相邻建筑物的基础埋深。当存在相邻建筑物时，新建当存在相邻建筑物时，新建建筑物的基础埋深不宜大于原有建筑物的基础埋深。当埋建筑物的基础埋深不宜大于原有建筑物的基础埋深。当埋深大于原有建筑物的基础埋深时，两基础之间应保持一定深大于原有建筑物的基础埋深时，两基础之间应保持一定净距，其数值应根据原有建筑物荷载大小、基础型式和土净距，其数值应根据原有建筑物荷载大小、基础型式和土质情况而定。质情况而定。5 5、地地基基土土冻冻胀胀和和融融陷陷的的影影响响。季季节节性性冻冻土土是是冬冬季季冻冻结结，天天暖暖解解冻冻的的土土层层。对对于于埋埋置置于于可可冻冻胀胀土土中中的的基基础础，其其最最小埋深小埋深d d应据规范要求结合实地调查确定。应据规范要求结合实地调查确定。6 6、场场地地环环境境条条件件。基基础础埋埋深深应应大大于于因因气气候候变变化化或或树树木木生生长长导导致致地地基基土土胀胀缩缩、以以及及其其他他生生物物活活动动形形成成孔孔洞洞等等可可能能到到达达的的深深度度；对对靠靠近近原原有有建建筑筑物物基基础础修修建建的的新新基基础础，其其埋埋深深不不宜宜超超过过原原有有基基础础的的底底面面，否否则则新新、旧旧基基础础间间应应保保留留一一定定的的净净距距；如如果果基基础础邻邻近近有有管管道道或或沟沟、坑坑等等设设施施时时，基基础础底底面面一一般般应应低低于于这这些些设设施施的的底底面面；濒濒临临河河、湖湖等等水水涔涔修修建建的的建建筑筑物物基基础础，如如受受到到流流水水或或波波浪浪冲冲刷刷的的影影响响，其底面应位于冲刷线之下。其底面应位于冲刷线之下。对埋藏有承压含水层的地基对埋藏有承压含水层的地基,确定基础埋深时，必确定基础埋深时，必须控制基坑开挖深度，防止基坑因挖土减压而隆起须控制基坑开挖深度，防止基坑因挖土减压而隆起开裂。要求基底至承压含水层顶间保留土层厚度开裂。要求基底至承压含水层顶间保留土层厚度（槽底安全厚度）（槽底安全厚度）h h0 0为：为：对对修修建建于于坡坡高高（H8mH8m）和和坡坡角角不不太太大大（4545）的的稳稳定定土土坡坡坡坡顶顶上上的的基基础础（见见图图），当当垂垂直直于于坡坡顶顶边边缘缘线线的的基基础础底底面面边边长长b3mb3m，且且基基础础底底面面边边缘缘至至坡坡顶顶边边缘缘线线的的水水平平距距离离a2.5ma2.5m时时，如如果果基基础础埋埋置置深深度度d d满满足下式要求：足下式要求：则则土土坡坡坡坡面面附附近近由由修修建建基基础础所所引引起起的的附附加加应应力力不不影影响响土土坡坡的的稳稳定定性性。式式中中取取3.53.5（对对条条形形基基础础）或或2.52.5（对矩形基础）。否则应进行坡体稳定性验算。（对矩形基础）。否则应进行坡体稳定性验算。H8m45dab考虑冻胀的基础埋深考虑冻胀的基础埋深d dmin min z zd d h hmaxmaxZ Zd d 设计冻深；设计冻深；h hmaxmax基底下残留冻土层最大厚度基底下残留冻土层最大厚度ZdZ0dmin室内地面室内地面hmax季节性冻土的设计冻深季节性冻土的设计冻深z zd d按下式计算：按下式计算：设计设计冻深冻深标标准准冻冻深深（m m）。系系采采用用在在地地面面平平坦坦、裸裸露露、城城市市之之外外的的空空旷旷场场地地中中不不少少于于已已往往1010年年实实测测量量最最大大冻冻深深的的平平均均值值。无无实实测测资资料料时时，按按建建筑筑地地基基规规范范“中中国国季季节节性性冻冻土土标标准冻深线图准冻深线图”采用。采用。土的类别对冻土的类别对冻深的影响系数深的影响系数土的冻涨性对冻土的冻涨性对冻深的影响系数深的影响系数环境对冻环境对冻深的影响深的影响系数系数第四节第四节 浅基础的地基承载力的确定浅基础的地基承载力的确定u地基承载力：地基承载力：是指地基土单位面积上承受荷载是指地基土单位面积上承受荷载的能力，以的能力，以KNKNm m2 2或或KPaKPa计。计。建筑物荷载对地基提出两个方面的要求：建筑物荷载对地基提出两个方面的要求：1 1、承承载力要求载力要求；2 2、变形和稳定性要求变形和稳定性要求。u在建筑工程中，必须使在建筑工程中，必须使建筑物基础底面压力不建筑物基础底面压力不超过规定的地基承载力超过规定的地基承载力，以保证地基土不致破，以保证地基土不致破坏，即丧失稳定性。同时也要使坏，即丧失稳定性。同时也要使建筑物不会产建筑物不会产生建筑物不容许的沉降和沉降差生建筑物不容许的沉降和沉降差，以满足建筑，以满足建筑物的使用要求。物的使用要求。地基承载力和边坡稳定性问题在本质上是地基承载力和边坡稳定性问题在本质上是一致的。它们都是考虑土中的剪应力与土的抗一致的。它们都是考虑土中的剪应力与土的抗剪强度之间的关系。剪强度之间的关系。地基基础设计首先必须保证在荷载作用下地基基础设计首先必须保证在荷载作用下的地基对土体产生剪切破坏而失效方面，应具的地基对土体产生剪切破坏而失效方面，应具有足够的安全度。为此，建筑物浅基础的地基有足够的安全度。为此，建筑物浅基础的地基承载力验算均应满足下列要求：承载力验算均应满足下列要求：式式中中 p pk k相应于荷载效应相应于荷载效应标准组合标准组合时，时，基础底面处的基础底面处的平均压力值平均压力值；fafa修正后的地基承载力特征值修正后的地基承载力特征值。1.当轴心荷载作用时当轴心荷载作用时式式中中：pkmax相相应应于于荷荷载载效效应应标标准准组组合合时，基础底面边缘处的最大压力值；时，基础底面边缘处的最大压力值；fa修修正正后后的的地地基基承承载载力力特特征值。征值。2.当偏心荷载作用时当偏心荷载作用时 除了应满足上式外，还应满足除了应满足上式外，还应满足地基承载力的确定地基承载力的确定一、基本概念一、基本概念二、确定地基承载力的设计原则二、确定地基承载力的设计原则三、地基承载力特征值的确定三、地基承载力特征值的确定一、基本概念一、基本概念地基承载力地基承载力：地基土单位面积上所能承受荷：地基土单位面积上所能承受荷载的能力。载的能力。极限承载力极限承载力(p pu u):):地基不致失稳时单位面积地基不致失稳时单位面积能承受的最大荷载。能承受的最大荷载。地基容许承载力地基容许承载力(p(pa a):):考虑一定安全储备后考虑一定安全储备后的地基承载力。的地基承载力。地基的强度满足地基的强度满足上部荷载上部荷载的要求的要求变形变形不超过允许值不超过允许值变形条件：变形条件：地基承载力地基承载力包括包括二、确定地基承载力的设计原则二、确定地基承载力的设计原则三三种种设设计计原原则则总安全系数设计原则总安全系数设计原则容许承载力设计原则容许承载力设计原则路桥地基规范采用路桥地基规范采用概率极限状态设计原则概率极限状态设计原则三、地基承载力特征值的确定三、地基承载力特征值的确定地地基基承承载载力力特特征征值值的的确确定定方方法法很很多多,下下面面给给大大家家介介绍绍常用的五种：常用的五种：1 1、按土的抗剪强度指标以理论公式计算、按土的抗剪强度指标以理论公式计算2 2、按地基载荷试验确定、按地基载荷试验确定3 3、按触探试验（动力或静力）确定、按触探试验（动力或静力）确定4 4、按有关规范提供承载力经验公式确定、按有关规范提供承载力经验公式确定5 5、按按有有关关规规范范提提供供承承载载力力表表查查表表确确定定(新新规规范范已已取取消消)6 6、在在土土质质基基本本相相同同的的条条件件下下，参参照照邻邻近近建建筑筑物物地地基基容许承载力；容许承载力；1 1、按土的抗剪强度指标确定、按土的抗剪强度指标确定 以理论公式计算地基承载力可采用：以理论公以理论公式计算地基承载力可采用：以理论公式计算地基极限承载力，再除以式计算地基极限承载力，再除以安全系数安全系数(或分项系或分项系数数)。地基极限承载力有多个计算公式，详见地基极限承载力有多个计算公式，详见土力学土力学-地基承载力一章。如：地基承载力一章。如：普朗特尔极限承载力公式普朗特尔极限承载力公式 太沙基极限承裁力公式太沙基极限承裁力公式 魏西克极限承载力公式魏西克极限承载力公式 汉森极限承载力公式汉森极限承载力公式2 2、按地基载荷试验确定、按地基载荷试验确定地基土载荷试验是工程地质勘察中的地基土载荷试验是工程地质勘察中的原位测试原位测试。载荷试验数据整理：由载荷试验可得到载荷试验数据整理：由载荷试验可得到P-SP-S曲线，曲线，再由再由P-SP-S曲线确定地基承载力特征值。曲线确定地基承载力特征值。数据处理数据处理 1 1）对于）对于密实砂土、硬塑粘土等低压缩性土密实砂土、硬塑粘土等低压缩性土，其，其P-P-S S曲线有明显的起始直线段和极限值，即显急进破坏的曲线有明显的起始直线段和极限值，即显急进破坏的陡降段（有明显的拐点）。陡降段（有明显的拐点）。地基承载力特征值取地基承载力特征值取P-SP-S曲线的比例界限荷载曲线的比例界限荷载p p1 1。对于少数显对于少数显“脆性脆性”破坏的土，破坏的土，p p1 1与与p pu u（极限荷极限荷载）很接近，当载）很接近，当p pu u2p2p1 1时，地基承载力特征值取时，地基承载力特征值取p pu u2.2.2 2)对对于于有有一一定定强强度度的的中中、高高压压缩缩性性土土，如如松松砂砂、填填土、可塑粘土等，土、可塑粘土等，P-SP-S曲线无明显转折点。曲线无明显转折点。地地基基承承载载力力特特征征值值为为 所所对对应应的的荷载；荷载；软土地基承载力特征值为软土地基承载力特征值为 所对应的荷载。所对应的荷载。以以上上两两者者的的地地基基承承载载力力特特征征值值不不应应大大于于最最大大加加载载量量的一半。的一半。注注意意：同同一一土土层层试试验验点点应应选选3 3个个以以上上，若若所所得得特特征征值值的的极极差差不不超超过过平平均均值值的的30%30%，则则取取该该平平均均值值作作为为f fakak，若超过应增加试验点。若超过应增加试验点。3 3、按触探试验（动力或静力）确定、按触探试验（动力或静力）确定动力触探：动力触探：利用落锤能量将一定规格的探头打入利用落锤能量将一定规格的探头打入土中，由打入的贯入度来判断土的性质的测试方土中，由打入的贯入度来判断土的性质的测试方法。法。静力触探：静力触探：是利用机械或油压装置将带有探头的是利用机械或油压装置将带有探头的触探杆压入土层，用电阻应变仪测出土的贯入阻触探杆压入土层，用电阻应变仪测出土的贯入阻力，并将该阻力与野外载荷试验测得的地基土承力，并将该阻力与野外载荷试验测得的地基土承载力和变形指标建立相关关系式，从而确定建筑载力和变形指标建立相关关系式，从而确定建筑物地基土的承载力特征值和变形指标等数据。物地基土的承载力特征值和变形指标等数据。4 4、按有关规范提供承载力经验公式确定、按有关规范提供承载力经验公式确定对对于于荷荷载载偏偏心心距距 (为为偏偏心心方方向向基基础础边边长长)时时，可可采采用用地地基基规规范范推推荐荐的的、以以浅浅基基础础地地基基的的临临界界荷荷载载为为基基础础的的理理论论公公式式计计算算地基承载力特征值：地基承载力特征值：建筑地基基础设计规范建筑地基基础设计规范推荐的理论公式推荐的理论公式条件：荷载的偏心矩条件：荷载的偏心矩e0.033be0.033b（b b为偏心方向基础边长）为偏心方向基础边长）公式：公式：承载力系数，按表查取承载力系数，按表查取大于大于6m6m按按6m6m取值，对于砂土，小于取值，对于砂土，小于3m3m时按时按3m3m取值取值.基础底面以下土的重度，地下水位以下取有效重度（浮重度）基础底面以下土的重度，地下水位以下取有效重度（浮重度）基础埋深范围内各层土的加权平均重度，地下水位以下取浮重度。基础埋深范围内各层土的加权平均重度，地下水位以下取浮重度。基基底下一倍短边宽度的深度范围内土的粘聚力标准值；底下一倍短边宽度的深度范围内土的粘聚力标准值；系系数数M Md d11，故故承承载载力力随随埋埋深深d d线线性性增增加加。但但对对设设置置后后回回填填土土的的实实体体基基础础，因因埋埋深深增增大大而而提提高高的的那那一一部部分分承承载载力力将将被被基基础础和和回回填填土土G G的的相相应应增增加加而而有有所所抵抵偿偿；尤尤其其是是对对 的的软软土土，M Md d=1=1，由由于于 ，这这两两方方面几乎相抵而收不到明