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1、第七章 基础工程,7.1基本术语,7.2 地基类型及分类,7.2.1 地基的类型7.2.2 天然地基分类7.2.3 人工地基分类,7.2.1 地基的类型,7.2.2天然地基分类,在地震中很多建筑因饱和砂土或轻亚粘土液化（liquefaction）而发生裂缝、倾斜乃至倒塌。多年冻土是指温度连续3年或以上保持在摄氏零度或零度以下，并含有冰的土层。多年冻土地基的表层常覆盖有季节性冻土（或称融冻层）。湿陷性黄土指在一定压力作用下受水浸湿时，其结构迅速破坏，并发生显著的附加下沉。它的颗粒成分主要由亲水性矿物组成，并具有显著的吸水膨胀和失水收缩变形的特性。,7.2.3人工地基分类,7.3 基础的作用,基础
2、为传递上部结构（或机器设备等）荷载至地基上的结构。基础一般设置在天然地基（natural base）。人工地基（如桩基础 pile foundation）。基础造价占总造价的比重。一般高层建筑基础造价在15以内，在有地下层并采用桩基础时，则可达25。地下层的用钢量占总用钢量可能达20一30。,建于1174年，高54.5m的意大利比萨斜塔即因奠基不慎造成塔身倾斜，现在这座经历了8个多世纪的斜塔仍有继续倾斜的趋势，塔上楣梁亦出现裂缝，因此予1991年已停止开放，并进行抢救。,2001年12月15日，随着7声清脆洪亮的铜钟声响，纠偏扶“正”和关闭长达4359天的意大利比萨斜塔重新向游客开放。始建于1
3、174年的比萨斜塔于1350年在倾斜的状况下完工。该塔建成时塔顶中心点就偏离垂直中心线2.1米，后倾斜不断加剧，最严重时达5.2米，成为举世无双的建筑奇观。通过这次拯救性纠偏扶“正”，比萨斜塔被扳“正”43.8厘米，还倾斜4.5米，但基本上达到了预期的效果,7.4 基础的型式,7.4.1 墙下条形基础,在墙下可做成条形基础（strip foundation），通常称为“大方脚”（Offset footing），,7.4.2 柱下独立基础,在层数不多的房屋中柱下常设置独立基础。,7.4.3 柱下条形基础及整片基础,当柱距较密而荷载又很大时，或处在松软而非匀质的土壤上时，则独立基础的尺寸将很大，特
4、别是在地震区，为了增强结构的整体性，可做成条形基础。当荷载更大时，则在两个方向布置条形即成为十字形基础（cross foundation），当荷载更大时，十字形基础中两个方向的带几乎连到一起，则做成整片的筏式基础（raft foundation）称“满堂红”基础。需设地下室（如考虑人防和停车等用途时），则可做成箱形基础（box foundation）。箱形基础由地下室（basement）纵横墙、底板及上面楼板组成。,7.5 软弱地基的处理,软弱地基的处理可分为四类：强使密实；在地基表层上进行处理；在基土层内进行处理；换置垫层；排水固结；化学加固；,7.5.1 强行密实,基土表层处理一般采用：机
5、械碾压（rolled）法是用压路机等压实机械来压实松散土的方法。强夯法是用重锤（一般840t），从高（一般640m）处自由落下，对土进行夯实的地基处理方法。振动压实（vibrating compaction）法是采用振动压实机在地基表面施加振动动力以振实浅层松散土的方法。,基土层内处理可采用：挤密砂桩是采用沉管法的机械和方法，通过冲击和振动，将破挤入土中而将地基挤密，振冲桩是以加固砂土的。施工主要设备为类似插入式混凝土振捣器的机具，称为振冲器。,7.5.2 换置垫层,当建筑物基础下的持力层比较软弱、不能满足上部荷载对地基的要求时，可采用换土的办法砂垫层（sand cushion course）
6、碎石垫层素土垫层,7.5.3 排水固结,在荷载作用下，饱和软土产生排水固结（consolidation by drainage），堆载预压就是利用这个原理来处理软土地基的一种方法。,7.5.4 化学加团,利用化学溶液或胶结剂，通过压力灌注或搅拌混合等措施，将土粘胶结起来的地基处理的方法，水泥浆液高压旋喷法旋转揽拌法水玻璃（Water glass)浆液硅化加固法(consolidation by silication)电硅化法加固法。,7.6 桩基础,桩基础由设置在土中的桩和承接上部结构的承台（bearing table）组成。通过承台将各根桩在上端联成一体，成为群桩（grouped piles
7、）。承台也可利用地下室的底板或筏片基础的底板，甚至可用条形基础。,桩在平面内可布置成方形或矩形网格；三角形；梅花形；等间距的；不等间距的。个别情况下一个承台承接一根桩，桩基础中的桩一般为竖直的，有时也设置斜桩。,按受力条件分为端承桩（end bearing pile）摩擦桩（friction pile)。按施工方法分为，预制桩灌注桩,7.6.1 预制桩,预制桩为在工厂或施工现场制作的按使用的材料分为钢筋混凝土桩钢桩木桩按沉桩（Sinking of pile）方式。锤击，振动打入静力压桩（static pressure penetration）旋入,7.6.2 灌注桩,钻孔扩底桩（drilled
8、 pile with eXpanded base），桩身较细（d300400mm），扩大头直径D(23)d，是以端承为主的摩擦支承桩。大直径钻孔桩（hored或drilled pile with large diameter)，它是为了适应桥梁和高层建筑对桩承载力提出更高要求而发展起来的，直径可达800mm以上，。,沉管灌注桩（cast insitu pile with driven casing）内夯式灌注桩（franki pile),端夯扩灌注桩（rammed cast insitu pile）扩大挤密灌注桩（redrived cast in-situ pile with high dis
9、placement）冲扩桩平底大头沉管灌注桩组合桩微型桩（micropile）。,7.6.3 管柱基础,管柱基础是一群下端插入基岩的巨型管柱。管柱的直径一般为1m以上，每节长610m，法兰盘接头施工时用大型振动沉锤沿导向结构振动下沉（以高压射水和吸泥配合）到基岩，然后在管住内钻岩成孔，下钢筋笼，灌注混凝土，将管柱与岩层牢固连接。是大型桥梁深水基础的有效型式，特别是水下岩面不平、无覆盖或覆盖层较厚的地域，它都能适用。,7.7 沉 井（caisson）,在桥梁工程、大型地下泵站以及其它各类建筑中，沉井常用作深基础（及地下构筑物）。沉井工程包括沉井制作和沉井下沉两个主要部分。,沉井是一种四周有壁、下
10、部无底、上部元盖、侧壁下部有刃脚的筒形结构物。通常用钢筋混凝土制成。它是通过从井孔内挖土，借助自身重量克服井壁摩擦力下沉至设计标高，再用混凝土封底并填塞井孔，便可成为桥梁墩台的整体式深基础。,陆上沉井的施工步骤,沉井最适宜用于在弱透水的土层中下沉，因为这时可不用排水下沉，速度快而方向易控制。沉井在下沉过程中不必采取很深的用以支撑坑壁的防水围堰而节约大量支撑费用，这是沉井法的突出优点。目前我国采用过的沉井下沉深度超过100m。面积数百平方米的大型桥梁墩台沉井下沉深度已超过50m；国外沉井下沉深度超过200m。,沉井的下沉方法视沉井穿过的土层而定，一般分为；排水（或不灌水）挖土下沉，当土质透水性很
11、低或漏水量不大的稳定土层，其涌水量不超过lm3/h。排水不会产生流砂，其优点是挖土简单，易控制，下沉较均衡且易纠偏。不排水（或灌水）挖土下沉，当穿过的土层有较厚的亚砂土或粉砂层，且含水量大时，这时将出现流砂。,沉井基础的特点是埋深大、整体性强、稳定性好，能承受较大的竖向作用和水平作用，沉井井壁既是基础的一部分，又是施工时挡土和档水结构，施工工艺也不复杂。因此这种结构形式在桥梁基础中得到广泛使用，随着施工技术的提高，还将得到更大的发展。,沉箱基础,工作原理是：当沉箱在水下就位后，将压缩空气压人沉箱室内部，排出其中的水，这样施工人员就能在箱内进行挖土施工，并通过升降筒和气闸，把土外运，从而使沉箱在自重和顶面压重作用下逐步下沉至设计标高，最后用混凝土填实工作室，即成为沉箱基础。由于施工过程中都通人压缩空气，使其气压保持或接近刃脚处的静水压力，故称为气压沉箱。,刚竣工的江阴长江大桥，其北岸交承悬索的锚锭沉井的平面尺寸达 69 m X 51m，埋深58m，是世界上平面尺寸最大的沉井基础。如北镇黄河公路桥采用的钻孔深度已达到104m。最近在大型基础上已开始采用地下连续墙的施工方法，并获得成功。,
