基础工程绪论.ppt

基础工程基础工程¯基础工程课程性质和内容？基础工程课程性质和内容？¯什么是基础工程？什么是基础工程？¯为什么要学习基础工程？为什么要学习基础工程？¯基础工程的发展概况？基础工程的发展概况？¯基础工程课程特点？基础工程课程特点？0 0 绪绪 论论Ø基基础础工工程程是是土土木木工工程程专专业业的的一一门门重重要要的的专专业业基基础础课课，，是是连连接接基基础础课课和和专专业业课课的的桥桥梁梁本本课课程程主主要要学学习习和和掌掌握握有有关关基基础础工工程程的的设设计计原原理理和和方方法法，，其其内内容容包包括括浅浅基基础础的的地地基基承承载载力力计计算算和和基基础础底底面面尺尺寸寸确确定定、、、、浅浅基基础础结结构构设设计计与与计计算算、、地地基基变变形形验验算算、、连连续续基基础础设设计计与与计计算算、、桩桩基基础础设设计计与与计计算算、、支支挡挡结结构构设设计计与与计算、地基处理方法等计算、地基处理方法等Ø教材：教材： 《《基基础础工工程程》》曹曹云云、、孟孟云云梅梅、、贾贾彩彩虹虹编编，，北北京京大大学出版社（学出版社（2012.122012.12）。

材材料料力力学学、、结结构构力力学学、、土土力力学学、、工工程程地地质质学学等等，，特特别别是是土土力力学学，，是是本本课课程程的的重重要要理理论论基基础础，，必必须须先先行学习并予以很好掌握行学习并予以很好掌握一、基础工程的性质和内容一、基础工程的性质和内容基础设计基础设计先导土力土力学学地基设计地基设计基础型式的选择基础型式的选择基础底面尺寸的计算基础底面尺寸的计算基础埋置深度的计算基础埋置深度的计算地下结构的计算地下结构的计算基础断面计算基础断面计算基础内力计算基础内力计算地基土的承载力确定地基土的承载力确定地基稳定性计算地基稳定性计算地基变形计算地基变形计算地基处理地基处理第二章第二章浅基础浅基础第三章第三章连续基础连续基础第四章第四章桩基础桩基础第五章第五章基坑工程基坑工程第六章第六章地基处理地基处理第七章第七章特殊土地基特殊土地基第八章第八章地基基础抗震地基基础抗震 0 0 绪论绪论第一章第一章绪论绪论u 地基基础的概念与特点地基基础的概念与特点　　　　一一个个完完整整的的建建筑筑体体系系包包含含了了上上部部结结构构、、基基础础和和地地基基三三个部分个部分 。

它们有着各自的功能它们有着各自的功能 　　上部结构上部结构是完成设计预定功能的主体结构是完成设计预定功能的主体结构 　　　　基基础础通通常常指指建建筑筑物物最最下下端端与与地地基基直直接接接接触触并并经经过过了了特特殊处理的结构部件殊处理的结构部件 　　　　地地基基是是指指建建筑筑物物下下方方的的承承受受建建筑筑物物的的荷荷载载并并维维持持建建筑筑物稳定的岩土体物稳定的岩土体 　　请看图例　　请看图例 二、什么是基础工程？二、什么是基础工程？图图 1 房屋建筑体系的组成房屋建筑体系的组成楼层（上部结构楼层（上部结构））基础（下部结构）基础（下部结构）地基地基图图 2 桥梁建筑体系的组成桥梁建筑体系的组成桥跨（上部结构桥跨（上部结构) )桥墩（下部结构）桥墩（下部结构）地基地基地基地基基础（下部结构）基础（下部结构） 土力学土力学是学科的理论基础，作为工程载体研究岩是学科的理论基础，作为工程载体研究岩土的特性及其应力应变、强度、渗流的基本规律；土的特性及其应力应变、强度、渗流的基本规律；基础工程基础工程则为则为在岩土地基上进行工程的技术问题，在岩土地基上进行工程的技术问题，两者互为理论与应用的整体两者互为理论与应用的整体。

基础工程：基础工程：就是研究下部结构物与岩土相互作用就是研究下部结构物与岩土相互作用共同承担上部结构物所产生的各种变形与稳定问共同承担上部结构物所产生的各种变形与稳定问题¯  什么是基础工程？什么是基础工程？Ø地基分类：地基分类：•天然地基天然地基: : 当当选选定定合合适适的的基基础础形形式式后后，，若若地地基基不不加加处处理理 就就可可以以满足设计要求的，称为天然地基满足设计要求的，称为天然地基•人工地基人工地基: : 当地基强度不足或压缩性很大而不能满足设计要求时，则需要当地基强度不足或压缩性很大而不能满足设计要求时，则需要对地基进行处理，经过人工处理后的地基则称为人工地基对地基进行处理，经过人工处理后的地基则称为人工地基Ø基础分类：基础分类：•浅基础浅基础: : 通常把埋置深度较浅，且施工简单的基础称为浅基础通常把埋置深度较浅，且施工简单的基础称为浅基础•深基础深基础: : 若浅层土质不良，须将基础埋置在较深的好土层上，且若浅层土质不良，须将基础埋置在较深的好土层上，且需要借助于特殊施工方法的基础，则称为深基础。

需要借助于特殊施工方法的基础，则称为深基础u基础工程的重要性基础工程的重要性Ø 基基础础工工程程是是隐隐蔽蔽工工程程，，影影响响因因素素很很多多，，地地基基基基础础工工程程的的勘勘察察、、设设计计和和施施工工质质量量，，直直接接影影响响建建筑筑物物的的安安全全建建筑筑物物事事故故的的发发生生，，很很多多与与基基础础工工程程问问题题有有关关一一旦旦发发生生质质量量事事故故，，补补救救和和处处理理往往往往很很困困难难，，甚甚至至是是不不可可能能的的，，有有些些即即使使可可以以补补救救，，其加固修复工程所需的费用也十分可观其加固修复工程所需的费用也十分可观 在在建建筑筑史史上上，，许许多多建建筑筑工工程程质质量量事事故故就就是是发发生生在在地地基基基基础问题上础问题上Ø 工程实例：工程实例：三、为什么要学习基础工程三、为什么要学习基础工程? ?加拿大特朗斯康谷仓加拿大特朗斯康谷仓 事故：事故：19131913年年9 9月装谷物，月装谷物，1010月月1717日装了日装了3182231822Ｔ谷物时，Ｔ谷物时，•1 1小时竖向沉降达小时竖向沉降达30.5cm30.5cm•2424小时倾斜小时倾斜2626°°53ˊ53ˊ•西端下沉西端下沉7.32m7.32m 东端上抬东端上抬1.52m1.52m•上部钢混筒仓完好无损上部钢混筒仓完好无损概况：长概况：长59.4m59.4m，宽，宽23.5m23.5m，高，高31.0m31.0m，共，共6565个圆筒仓。

个圆筒仓 钢混筏板基础，厚钢混筏板基础，厚61cm61cm，埋深，埋深3.66m3.66m 1911 1911年动工，年动工，19131913年完工，自重年完工，自重20000T20000T加拿大特朗斯康谷仓加拿大特朗斯康谷仓 原因：地基土事先未进行调查，据邻近结构物基槽开挖取土试验结果，计算地基承载力应用到此谷仓1952年经勘察试验与计算，地基实际承载力远小于谷仓破坏时发生的基底压力因此，谷仓地基因超载发生强度破谷仓地基因超载发生强度破坏而滑动坏而滑动处理：处理：事后在下面做了七十多个支撑于基岩上的混凝土墩，使用事后在下面做了七十多个支撑于基岩上的混凝土墩，使用388388个个50t50t千斤顶以及支撑系统，才把仓体逐渐纠正过来，但千斤顶以及支撑系统，才把仓体逐渐纠正过来，但其位置比原来降低了４米其位置比原来降低了４米  于于19041904年落成，至今已有年落成，至今已有100100余年的历史当地表层为人工填土与砂夹卵石余年的历史当地表层为人工填土与砂夹卵石硬壳层，厚度硬壳层，厚度5m5m；其下为超高压缩性淤泥，天然孔隙比高达；其下为超高压缩性淤泥，天然孔隙比高达7 7～～1212，天然含水量，天然含水量高达高达150%150%～～600%600%，为世界罕见的软弱土，层厚达，为世界罕见的软弱土，层厚达25m25m。

因此，这座艺术宫严重下因此，这座艺术宫严重下沉，沉降量竟高达沉，沉降量竟高达4m4m临近的公路下沉临近的公路下沉2m2m，公路路面至艺术宫门前高差达，公路路面至艺术宫门前高差达2m2m参观者需步下参观者需步下9 9级台阶，才能从公路进入艺术宫下沉量为一般房屋一层楼有余，级台阶，才能从公路进入艺术宫下沉量为一般房屋一层楼有余，造成室内外连接困难和交通不便，内外网管道修理工程量增加造成室内外连接困难和交通不便，内外网管道修理工程量增加墨西哥市墨西哥市艺术宫艺术宫  比比萨萨斜斜塔塔是是比比萨萨大大教教堂堂的的钟钟楼楼，， 8 8层层圆圆柱柱形形建建筑筑，，白白色色大大理理石石砌砌成成，，塔塔高高54.554.5米米13701370年年完完工工时时塔塔顶顶中中心心点点已已偏偏离离垂垂直直中中心心线线2.12.1米米，，19901990年年1 1月起斜塔全部关闭，塔身重心线已偏离月起斜塔全部关闭，塔身重心线已偏离1010％ 1590:1590: 伽利伽利略在此塔做略在此塔做落体实验落体实验 比萨斜塔比萨斜塔 1838-18391838-1839：：挖环形基坑卸载挖环形基坑卸载1933-19351933-1935：：基坑防水处理基坑防水处理　　　　　　　　　　 基础环灌浆加固基础环灌浆加固19901990年年1 1月月: : 封闭封闭19921992年年7 7月：月：加固塔身，用压重加固塔身，用压重　　　　　　　　　　 法和取土法进行地法和取土法进行地 基处理基处理处理措施处理措施原因：原因：地基持力层为粉砂，下面为粉土和地基持力层为粉砂，下面为粉土和粘土层，强度较低，粘土层，强度较低，变形较大变形较大。

经过经过1111年的纠倾工作，年的纠倾工作，20012001年年1212月月1515日向游人重新开放，比萨斜塔被日向游人重新开放，比萨斜塔被扳扳““正正””0.440.44米，目前还倾斜米，目前还倾斜4.54.5米，基本恢复到米，基本恢复到1818世纪末的水平世纪末的水平  苏苏州州虎虎丘丘塔塔建建于于宋宋太太祖祖建建隆隆二二年年（（公公元元961年年）），，距距今今已已有有1000多多年年历历史史虎虎丘丘塔塔地地基基为为粉粉质质粘粘土土，，呈呈可可塑塑至至软软塑塑状状态态，，西西南南薄薄，，东东北北厚厚塔塔身身落落在在人人工工块块石石填填土土层层上上，，由由于于地地基基的的不不均均匀匀沉沉降降塔塔身身向向东东北北方方向向严严重重倾倾斜斜，，塔塔顶顶离离中中心心线线达达 2.3m，，塔塔倾倾斜斜后后，，使使东东北北部部位位应应力力集集中中，，超超过过砖砖体体抗抗压压强强度度而而压压裂裂1956年年, 苏苏州州市市政政府府邀邀请请古古建建筑筑专专家家采采用用铁铁箍箍灌灌浆浆办办法法，，加加固固修修整整；；1981年年开开始始，，对对该该塔塔又又进进行行了了历历时时6年年全全面面的的整整修修，，加加固固地地基基、、补补作作基基础础、、修修缮缮塔塔体体、、复复建建塔塔座座，，终终于于保保住住了了这这座座古古塔塔。

但但由由于于底底层层塔塔身身发发生生多多条条裂裂缝缝，，成成为为危危险险建建筑筑，，一一九九七七五五年年开开始始，，虎虎丘丘塔塔便便已已关关闭闭，，不不再再允许游客进入允许游客进入苏州虎丘塔苏州虎丘塔 上海工业展览馆上海工业展览馆 19541954年年兴建的上海工建的上海工业展展览馆中中央大央大厅，因地基，因地基约有有14m14m厚的淤泥厚的淤泥质软粘土，尽管采用了粘土，尽管采用了7.27m7.27m的箱形基的箱形基础，建成后当年就下沉，建成后当年就下沉600mm600mm19571957年年6 6月展月展览馆中央大中央大厅四角的沉降最四角的沉降最大达大达1465.5mm1465.5mm，最小沉降量，最小沉降量为1228mm1228mm19571957年年7 7月，月，经苏联专家及家及清清华大学大学陈希哲教授、希哲教授、陈梁生教授梁生教授的的观察、分析，察、分析，认为对裂裂缝修修补后后可以可以继续使用使用( (均匀沉降均匀沉降) )1979年年9月月时，展，展览馆中央大中央大厅平均沉降达平均沉降达1600mm，已逐，已逐渐趋向向稳定，目前工定，目前工程使用良好程使用良好 地基基础设计的典范地基基础设计的典范——广州白云宾馆广州白云宾馆￿ ￿      实践证明：工程中的事故以地基基础的设计以及对地基处理不当造成的事故较多，因实践证明：工程中的事故以地基基础的设计以及对地基处理不当造成的事故较多，因地基强度不足，投资昂贵或出现工程问题。

不管是建筑在何种地基土层上，都有一个最优地基强度不足，投资昂贵或出现工程问题不管是建筑在何种地基土层上，都有一个最优基础设计方案的选择问题，处理得当，投资少、工程良好，例广州白云宾馆就是很好的证基础设计方案的选择问题，处理得当，投资少、工程良好，例广州白云宾馆就是很好的证明                                    广州的白云宾馆主楼建筑总高度广州的白云宾馆主楼建筑总高度114.05m，平面尺，平面尺寸为寸为18×70m2,共共33层，总重近层，总重近1×106kN，建筑在一，建筑在一丘陵地带，上部系残积、坡积的覆盖土，土层呈褐色丘陵地带，上部系残积、坡积的覆盖土，土层呈褐色或红褐色，可塑粉质粘土，总厚度变化为或红褐色，可塑粉质粘土，总厚度变化为10～～27.75m之间，其下埋藏着第三纪砂岩与砾岩的交互之间，其下埋藏着第三纪砂岩与砾岩的交互成层土，基岩起伏面较大，考虑到土层的倾斜分布并成层土，基岩起伏面较大，考虑到土层的倾斜分布并考虑抗震的要求，基础采用考虑抗震的要求，基础采用287根直径根直径1m的灌柱桩，的灌柱桩，桩嵌入基岩桩嵌入基岩0.5～～1.0m，最长桩，最长桩17.25m,单桩荷载试单桩荷载试验容许承载力为验容许承载力为4500kN，建成时沉降量仅为，建成时沉降量仅为4mm，，目前建筑物使用情况良好。

目前建筑物使用情况良好墙内竖有木柱茅草下密排树枝起龙骨作用 d5~6m新石器时代新石器时代 西安半坡村遗址的土台和石基基础西安半坡村遗址的土台和石基基础四、基础工程的发展概况四、基础工程的发展概况公元前公元前214214年，由秦始皇扩建年，由秦始皇扩建完成的万里长城完成的万里长城北京故宫太和殿建于明永北京故宫太和殿建于明永乐乐1818年，（年，（14201420年）是故宫年）是故宫最壮观的建筑，也是我国现最壮观的建筑，也是我国现存最大的木构殿堂殿建在存最大的木构殿堂殿建在三层汉白玉台基上三层汉白玉台基上隋代李春建造的赵州桥隋代李春建造的赵州桥又名安济桥，位于河北省赵县城南又名安济桥，位于河北省赵县城南又名安济桥，位于河北省赵县城南又名安济桥，位于河北省赵县城南2.5km2.5km2.5km2.5km处桥为桥为敞肩圆弧石拱敞肩圆弧石拱，距今已有，距今已有14001400多年，世界最早最长（多年，世界最早最长（50.82m50.82m50.82m50.82m））））的石拱桥的石拱桥国际历史土木工程第国际历史土木工程第1212个里程碑个里程碑”” ““““奇巧固护，甲于天下奇巧固护，甲于天下奇巧固护，甲于天下奇巧固护，甲于天下””””地基为较地基为较地基为较地基为较密实的砂黏土。

密实的砂黏土密实的砂黏土密实的砂黏土经历了经历了经历了经历了10101010次水灾，次水灾，次水灾，次水灾，8 8 8 8次战乱和多次地震，都没有破坏次战乱和多次地震，都没有破坏次战乱和多次地震，都没有破坏次战乱和多次地震，都没有破坏上海龙华古塔上海龙华古塔 龙龙华华塔塔位位于于上上海海市市龙龙华华公公园园南南侧侧，，直直径径8.0m8.0m，，7 7层层，，高高40.40m40.40m该该塔塔建建于于北北宋宋（（公公元元977977年年）），，距距今今已已有有10001000多多年年历历史史龙龙华华塔塔的的塔塔基基使使用用了了大大量量的的木木桩桩，，值值得得称称道道的的是是建建塔塔者者用用三三合合土土对对木木桩桩进进行行了了很很好好的的隔隔离离防防腐腐处处理理，，木木桩桩因因之之保保存存千千年年而而不不腐腐，，使使龙龙华华古古塔塔至至今今风风光光依然依然 u 基础工程的重要性基础工程的重要性Ø 基基础础工工程程造造价价在在整整个个工工程程造造价价中中占占有有相相当当大大的的比比例例对对常常规规钢钢筋筋砼砼结结构构和和一一般般地地质质条条件件而而言言，，采采用用条条基基或或筏筏基基的的多多层层建建筑筑，，其其基基础础工工程程的的费费用用约约占占建建筑筑总总费费用用的的2020％％，，有有的的甚甚至至高高达达3030％％。

施施工工工工期期约约占占建建筑筑总总工工期期的的2020％％~25~25％％，，一一般般的的桩桩基基与与之之相相近近对对于于高高层层建建筑筑，，其其地地基基基基础础工工程程造造价价、、设设计计要求和施工难度会进一步提高要求和施工难度会进一步提高Ø 社社会会发发展展对对基基础础工工程程提提出出越越来来越越高高的的要要求求随随着着建建筑筑业业的的发发展展和和土土地地资资源源的的有有限限性性，，应应充充分分利利用用各各种种不不良良地地基基、、少少占耕地、最大限度地提高土地利用率占耕地、最大限度地提高土地利用率 最最近近几几十十年年来来，，由由于于土土木木工工程程建建设设的的需需要要，，特特别别是是电电子子计计算算机机和和计计算算理理论论的的发发展展及及其其在在土土木木工工程程中中的的应应用用，，使使得得基基础础工工程程，，无无论论是是设设计计理理论论，，还还是是施施工工技技术术都都得得到到了了迅迅速速的的发发展，出现了许多新的基础形式展，出现了许多新的基础形式Ø 深深、、大大、、复复合合型型方方向向发发展展：：超超长长桩桩、、巨巨型型钢钢筋筋混混凝凝土土浮运沉井、大型盾构、顶管、地下连续墙等。

浮运沉井、大型盾构、顶管、地下连续墙等Ø 地地基基基基础础形形式式多多样样化化( (尤尤其其在在地地基基处处理理技技术术中中) )：：强强夯夯、、深层搅拌桩、树根桩、复合桩基、锚杆、加筋土等深层搅拌桩、树根桩、复合桩基、锚杆、加筋土等Ø 新新型型基基础础材材料料不不断断涌涌现现：：最最初初的的砖砖、、石石到到混混凝凝土土、、钢钢，，以以及及到到现现在在的的水水泥泥土土、、PHCPHC桩桩、、混混凝凝土土管管桩桩、、土土工工织织物物合合成类材料等成类材料等 由由于于基基础础工工程程的的复复杂杂性性( (地地质质条条件件，，隐隐蔽蔽工工程程) )，，目目前前基基础工程领域还有许多问题需要进一步研究和探讨础工程领域还有许多问题需要进一步研究和探讨u 基础工程的发展趋势基础工程的发展趋势五、基础工程课程的特点五、基础工程课程的特点以工程要求和勘探试验为以工程要求和勘探试验为依据依据 以岩土与基础共同作用和变形与稳定分析为以岩土与基础共同作用和变形与稳定分析为核心核心以优化基础方案与建筑技术为以优化基础方案与建筑技术为灵魂灵魂以解决工程问题确保建筑物安全与稳定为以解决工程问题确保建筑物安全与稳定为目的目的本课程安排和要求本课程安排和要求教学环节教学环节 课堂讲授课堂讲授 ( (20 20 次次 40 40 学时学时) ) 课堂表现及出勤课堂表现及出勤作业作业 考核及成绩考核及成绩70％％ （期末考试）（期末考试）15％％15％％ 要求要求1. 1. 上上课必须出席，不定期点名。

课必须出席，不定期点名2. 2. 课堂上积极发言课堂上积极发言；表现好者适当加分表现好者适当加分3. 3. 作业：独立完成，每作业：独立完成，每次课次课交一次，在该交一次，在该次次讲课结束后讲课结束后1 1周内按时周内按时上上交迟交或不认真完成者在平时成绩中扣分，交迟交或不认真完成者在平时成绩中扣分，为鼓励个人独立完成，作业错误不扣分为鼓励个人独立完成，作业错误不扣分1 1、课前课后并随时可去教师办公室答疑、课前课后并随时可去教师办公室答疑2 2、视学生要求，每章安排一次集中答疑、视学生要求，每章安排一次集中答疑3 3、期末集中答疑、期末集中答疑答疑答疑。