《基礎工程》PPT課件.ppt

第七章 基礎工程,7.1 基 本 術 語,7.2 地基類型及分類,7.2.1 地基的類型 7.2.2 天然地基分類 7.2.3 人工地基分類,7.2.1 地基的類型,7.2.2 天 然 地 基 分 類,在地震中很多建筑因飽和砂土或輕亞粘土液化（liquefaction）而發(fā)生裂縫、傾斜乃至倒塌。 多年凍土是指溫度連續(xù)3年或以上保持在攝氏零度或零度以下，并含有冰的土層。多年凍土地基的表層常覆蓋有季節(jié)性凍土（或稱融凍層）。 濕陷性黃土指在一定壓力作用下受水浸濕時，其結構迅速破壞，并發(fā)生顯著的附加下沉。它的顆粒成分主要由親水性礦物組成，并具有顯著的吸水膨脹和失水收縮變形的特性。,7.2.3 人 工 地 基 分 類,7.3 基礎的作用,基礎為傳遞上部結構（或機器設備等）荷載至地基上的結構。 基礎一般設置在 天然地基（natural base）。 人工地基（如樁基礎 pile foundation）。 基礎造價占總造價的比重。一般高層建筑基礎造價在15以內，在有地下層并采用樁基礎時，則可達25。地下層的用鋼量占總用鋼量可能達20一30。,建于1174年，高54.5m的意大利比薩斜塔即因奠基不慎造成塔身傾斜，現(xiàn)在這座經(jīng)歷了8個多世紀的斜塔仍有繼續(xù)傾斜的趨勢，塔上楣梁亦出現(xiàn)裂縫，因此予1991年已停止開放，并進行搶救。,2001年12月15日，隨著7聲清脆洪亮的銅鐘聲響，糾偏扶“正”和關閉長達4359天的意大利比薩斜塔重新向游客開放。始建于1174年的比薩斜塔于1350年在傾斜的狀況下完工。該塔建成時塔頂中心點就偏離垂直中心線2.1米，后傾斜不斷加劇，最嚴重時達5.2米，成為舉世無雙的建筑奇觀。通過這次拯救性糾偏扶“正”，比薩斜塔被扳“正”43.8厘米，還傾斜4.5米，但基本上達到了預期的效果,7.4 基礎的型式,7.4.1 墻下條形基礎,在墻下可做成條形基礎（strip foundation），通常稱為“大方腳”（Offset footing），,7.4.2 柱下獨立基礎,在層數(shù)不多的房屋中柱下常設置獨立基礎。,7.4.3 柱下條形基礎及整片基礎,當柱距較密而荷載又很大時，或處在松軟而非勻質的土壤上時，則獨立基礎的尺寸將很大，特別是在地震區(qū)，為了增強結構的整體性，可做成條形基礎。當荷載更大時，則在兩個方向布置條形即成為十字形基礎（cross foundation），當荷載更大時，十字形基礎中兩個方向的帶幾乎連到一起，則做成整片的筏式基礎（raft foundation）稱“滿堂紅”基礎。 需設地下室（如考慮人防和停車等用途時），則可做成箱形基礎（box foundation）。箱形基礎由地下室（basement）縱橫墻、底板及上面樓板組成。,7.5 軟弱地基的處理,軟弱地基的處理可分為四類： 強使密實； 在地基表層上進行處理； 在基土層內進行處理； 換置墊層； 排水固結； 化學加固；,7.5.1 強行密實,基土表層處理一般采用： 機械碾壓（rolled）法是用壓路機等壓實機械來壓實松散土的方法。 強夯法是用重錘（一般840t），從高（一般640m）處自由落下，對土進行夯實的地基處理方法。 振動壓實（vibrating compaction）法是采用振動壓實機在地基表面施加振動動力以振實淺層松散土的方法。,基土層內處理可采用： 擠密砂樁是采用沉管法的機械和方法，通過沖擊和振動，將破擠入土中而將地基擠密， 振沖樁是以加固砂土的。施工主要設備為類似插入式混凝土振搗器的機具，稱為振沖器。,7.5.2 換置墊層,當建筑物基礎下的持力層比較軟弱、不能滿足上部荷載對地基的要求時，可采用換土的辦法 砂墊層（sand cushion course） 碎石墊層 素土墊層,7.5.3 排水固結,在荷載作用下，飽和軟土產(chǎn)生排水固結（consolidation by drainage），堆載預壓就是利用這個原理來處理軟土地基的一種方法。,7.5.4 化學加團,利用化學溶液或膠結劑，通過壓力灌注或攪拌混合等措施，將土粘膠結起來的地基處理的方法， 水泥漿液 高壓旋噴法 旋轉攬拌法 水玻璃（Water glass) 漿液 硅化加固法(consolidation by silication) 電硅化法加固法。,7.6 樁基礎,樁基礎由設置在土中的樁和承接上部結構的承臺（bearing table）組成。通過承臺將各根樁在上端聯(lián)成一體，成為群樁（grouped piles）。承臺也可利用地下室的底板或筏片基礎的底板，甚至可用條形基礎。,樁在平面內可布置成 方形或 矩形網(wǎng)格； 三角形； 梅花形； 等間距的； 不等間距的。 個別情況下一個承臺承接一根樁， 樁基礎中的樁一般為豎直的，有時也設置斜樁。,按受力條件分為 端承樁（end bearing pile） 摩擦樁（friction pile)。 按施工方法分為， 預制樁 灌注樁,7.6.1 預制樁,預制樁為在工廠或施工現(xiàn)場制作的 按使用的材料分為 鋼筋混凝土樁 鋼樁 木樁 按沉樁（Sinking of pile）方式。 錘擊，振動打入 靜力壓樁（static pressure penetration） 旋入,7.6.2 灌注樁,鉆孔擴底樁（drilled pile with eXpanded base），樁身較細（d300400mm），擴大頭直徑D(23)d，是以端承為主的摩擦支承樁。 大直徑鉆孔樁（hored或drilled pile with large diameter)，它是為了適應橋梁和高層建筑對樁承載力提出更高要求而發(fā)展起來的，直徑可達800mm以上，。,沉管灌注樁（cast insitu pile with driven casing） 內夯式灌注樁（franki pile),端夯擴灌注樁（rammed cast insitu pile） 擴大擠密灌注樁（redrived cast in-situ pile with high displacement） 沖擴樁 平底大頭沉管灌注樁 組合樁 微型樁（micropile）。,7.6.3 管柱基礎,管柱基礎是一群下端插入基巖的巨型管柱。管柱的直徑一般為1m以上，每節(jié)長610m，法蘭盤接頭 施工時用大型振動沉錘沿導向結構振動下沉（以高壓射水和吸泥配合）到基巖，然后在管住內鉆巖成孔，下鋼筋籠，灌注混凝土，將管柱與巖層牢固連接。 是大型橋梁深水基礎的有效型式，特別是水下巖面不平、無覆蓋或覆蓋層較厚的地域，它都能適用。,7.7 沉 井（caisson）,在橋梁工程、大型地下泵站以及其它各類建筑中，沉井常用作深基礎（及地下構筑物）。 沉井工程包括沉井制作和沉井下沉兩個主要部分。,沉井是一種四周有壁、下部無底、上部元蓋、側壁下部有刃腳的筒形結構物。通常用鋼筋混凝土制成。 它是通過從井孔內挖土，借助自身重量克服井壁摩擦力下沉至設計標高，再用混凝土封底并填塞井孔，便可成為橋梁墩臺的整體式深基礎。,陸上沉井的施工步驟,沉井最適宜用于在弱透水的土層中下沉，因為這時可不用排水下沉，速度快而方向易控制。 沉井在下沉過程中不必采取很深的用以支撐坑壁的防水圍堰而節(jié)約大量支撐費用，這是沉井法的突出優(yōu)點。目前我國采用過的沉井下沉深度超過100m。面積數(shù)百平方米的大型橋梁墩臺沉井下沉深度已超過50m；國外沉井下沉深度超過200m。,沉井的下沉方法視沉井穿過的土層而定，一般分為； 排水（或不灌水）挖土下沉，當土質透水性很低或漏水量不大的穩(wěn)定土層，其涌水量不超過lm3/h 。排水不會產(chǎn)生流砂，其優(yōu)點是挖土簡單，易控制，下沉較均衡且易糾偏。 不排水（或灌水）挖土下沉，當穿過的土層有較厚的亞砂土或粉砂層，且含水量大時，這時將出現(xiàn)流砂。,沉井基礎的特點是埋深大、整體性強、穩(wěn)定性好，能承受較大的豎向作用和水平作用， 沉井井壁既是基礎的一部分，又是施工時擋土和檔水結構，施工工藝也不復雜。因此這種結構形式在橋梁基礎中得到廣泛使用，隨著施工 技術的提高，還將得到更大的發(fā)展。,沉箱基礎,工作原理是：當沉箱在水下就位后，將壓縮空氣壓人沉箱室內部，排出其中的水，這樣施工人員就能在箱內進行挖土施工，并通過升降筒和氣閘，把土外運，從而使沉箱在自重和頂面壓重作用下逐步下沉至設計標高，最