第二章 建筑物地基與基礎(chǔ)

1、2 地基與基礎(chǔ)本章提要本章內(nèi)容：地基與基礎(chǔ)的基本概念，基礎(chǔ)的埋深及其影響因素，基礎(chǔ)的類型與構(gòu)造，地下室的防潮和防水構(gòu)造等 學(xué)習(xí)重點：基礎(chǔ)的類型與地下室的防潮、防水構(gòu)造 本 章 內(nèi) 容2.1 地基與基礎(chǔ)的概念 2.2 基礎(chǔ)的類型和構(gòu)造 2.3 地下室的類型與構(gòu)造 基 礎(chǔ)：建筑物埋在地面以下的承重構(gòu)件。它承受上部建筑物傳遞下來的全部荷載，并將這些荷載連同自重傳給下面的土層。地 基：承受由基礎(chǔ)傳來荷載的土層，地基承受建筑物荷載而產(chǎn)生的應(yīng)力和應(yīng)變是隨著土層深度的增加而減小，不是建筑物的組成部分。其中：持力層：具有一定的地應(yīng)力，直接承受建筑荷載，并需進行力學(xué)計算的土層。下臥層：持力層以下的土層。(圖2.

2、1) 2.1 地基與基礎(chǔ)的概念2.1.1 地基與基礎(chǔ)天然地基：凡天然土層具有足夠的承載力，不需經(jīng)人工加固或改良便可作為建筑物地基人工地基：當建筑物上部的荷載較大或地基的承載力較弱，須預(yù)先對土壤進行人工加固或改良后才能作為建筑物地基 地基按土層性質(zhì)不同，分為天然地基和人工地基兩大類。 對地基的要求。（1）強度要求 地基的承載力應(yīng)足以承受基礎(chǔ)傳來的壓力。（2）變形要求 地基的沉降量和沉降差應(yīng)保證在允許的范圍內(nèi)。 沉降：地基受建筑物自重或其他外力作用，在施工中或使用期內(nèi)發(fā)生的垂直向下的移動。（3）穩(wěn)定性要求 要求地基要有防止產(chǎn)生滑坡、傾斜的能力。比薩斜塔比薩斜塔從地基到塔頂高58.36米，從地面到塔

3、頂高55米，鐘樓墻體在地面上的寬度是4.09米，在塔頂寬2.48米，總重約14453噸，重心在地基上方22.6米處。圓形地基面積為285平方米，對地面的平均壓強為497千帕。傾斜角度3.99度，偏離地基外沿2.5米，頂層突出4.5米。1174年首次發(fā)現(xiàn)傾斜 Transcona Grain Elevator加拿大Transcona 谷倉，建于1913年。高31m，寬23m。地基破壞后，西側(cè)下陷7.32m，東側(cè)抬高1.52m，傾斜27o。后用388個50T千斤頂糾正，但位置較原先下降4m。 墨西哥博物館不均勻沉降 人工地基常見的做法（1）換土法 當?shù)鼗翞橛倌?、充填土、雜填土及其他高壓縮性土?xí)r，采

4、用換土法。（2）壓實法 對于有一定含水量的地基土可以通過夯實、碾壓和振動法將圖層壓實提高其強度，降低其透水性和壓縮性。（3）擠密法 以振動或者沖擊的方法成孔，然后在孔中填入砂、石、土、灰土或其他材料并加以搗實，成為樁體。對基礎(chǔ)的要求（1）強度要求 基礎(chǔ)應(yīng)該有足夠的強度，才能穩(wěn)定地把荷載傳給地基（2）耐久性要求 基礎(chǔ)是埋在地下的隱蔽工程，易受潮（3）經(jīng)濟方面的要求 基礎(chǔ)的造價占建筑物總造價的10%40% 由室外設(shè)計地面到基礎(chǔ)底面的距離，稱為基礎(chǔ)的埋置深度，簡稱基礎(chǔ)的埋深(圖2.2)。埋深大于等于5m為深基礎(chǔ)，小于5m為淺基礎(chǔ)。 但基礎(chǔ)的埋置深度不宜過小，至少不能小于500mm。2.1.2 基礎(chǔ)的

5、埋置深度及其影響因素2.1.2.1 基礎(chǔ)的埋置深度土層構(gòu)造情況 地下水位凍結(jié)深度相鄰建筑物基礎(chǔ) 建筑物自身構(gòu)造2.1.2.2 影響基礎(chǔ)埋深的因素 在滿足地基穩(wěn)定和變形要求的前提下，基礎(chǔ)宜淺埋，當上層地基的承載力大于下層土?xí)r，宜利用上層土作持力層。當表面軟弱土層很厚，可采用人工地基或深基礎(chǔ)。土層構(gòu)造情況 2.1.2.2 影響基礎(chǔ)埋深的因素地下水水位 基礎(chǔ)應(yīng)建立在堅實可靠的地基上，不能設(shè)置在承載力低，壓縮性高的軟弱土層上。 存在地下水時，如粘性土遇水后，含水量增加，體積膨脹，使土的承載力下降。含有侵蝕性物質(zhì)的地下水，對基礎(chǔ)將產(chǎn)生腐蝕。 對于凍結(jié)深度淺于500mm的南方地區(qū)或地基土為非凍脹土?xí)r，可不

6、考慮土的凍結(jié)深度對基礎(chǔ)埋深的影響。對于季節(jié)冰凍地區(qū)，地基為凍脹土?xí)r，為避免建筑物受地基土凍融影響產(chǎn)生變形和破壞，應(yīng)使基礎(chǔ)底面低于當?shù)貎鼋Y(jié)深度。凍結(jié)深度2.1.2.2 影響基礎(chǔ)埋深的因素相鄰建筑物的埋深當存在相鄰建筑物時，一般新建建筑物基礎(chǔ)的埋深不應(yīng)大于原有建筑基礎(chǔ)；當新建建筑物基礎(chǔ)的埋深必須大于原有建筑基礎(chǔ)的埋深時，為了不破壞原基礎(chǔ)下的地基土，應(yīng)與原基礎(chǔ)保持一定的凈距，一般為相鄰兩基礎(chǔ)底高差的2倍。 建筑物很高，自重也很大，考慮自身的穩(wěn)定，則基礎(chǔ)應(yīng)深埋。帶有地下室、地下設(shè)備層時，基礎(chǔ)必須深埋。建筑物自身構(gòu)造2.1.2.2 影響基礎(chǔ)埋深的因素按材料分：磚基礎(chǔ)、毛石基礎(chǔ)、混凝土基礎(chǔ)、灰土基礎(chǔ)和鋼筋

7、混凝土基礎(chǔ)2.2 基礎(chǔ)的類型和構(gòu)造按構(gòu)造形式分：條形基礎(chǔ)、獨立基礎(chǔ)、筏式基礎(chǔ)、箱形基礎(chǔ)和樁基礎(chǔ)等磚條形基礎(chǔ) 磚條形基礎(chǔ)一般由墊層、大放腳和基礎(chǔ)墻三部分組成。大放腳的做法有間隔式和等高式兩種(圖2.5)。2.2.1 條形基礎(chǔ)條形基礎(chǔ)：基礎(chǔ)沿墻體連續(xù)設(shè)置成長條狀，是砌體結(jié)構(gòu)建筑墻下基礎(chǔ)的基本形式。毛石基礎(chǔ) 毛石基礎(chǔ)是用毛石和水泥砂漿砌筑而成，其剖面形狀多為階梯形 (圖2.6)。 混凝土基礎(chǔ) 混凝土基礎(chǔ)是用不低于C15的混凝土澆搗而成，其剖面形式有階梯形和錐形(圖2.7)。 獨立基礎(chǔ)常用的斷面形式有階梯形、錐形、杯形等，如圖2.11所示。2.2.2 獨立基礎(chǔ) 整片基礎(chǔ)包括片筏基礎(chǔ)和箱形基礎(chǔ)。片筏基礎(chǔ)

8、 當建筑物上部荷載較大，或地基土質(zhì)很差，承載能力小，采用獨立基礎(chǔ)或井格基礎(chǔ)不能滿足要求時，可采用片筏基礎(chǔ)。圖2.12(a)、(b)。箱形基礎(chǔ) 箱形基礎(chǔ)是一種剛度很大的整體基礎(chǔ)，它是由鋼筋混凝土頂板、底板和縱、橫墻組成的，如圖2.12(c）所示。 2.2.3 整片基礎(chǔ)當建筑物的荷載較大，而地基的弱土層較厚（5米以上），地基承載力不能滿足要求，采取其他措施又不經(jīng)濟時，可采用樁基礎(chǔ)。樁基礎(chǔ)由承臺和樁柱組成(圖2.13)。 2.2.4 樁基礎(chǔ)摩擦樁：系利用地層與基樁的摩擦力來承載構(gòu)造物并可分為壓力樁及拉力樁，大致用于地層無堅硬之承載層或承載層較深 端承樁：系使基樁坐落于承載層上（巖盤上）使可以承載構(gòu)造

9、物 預(yù)制樁：通過打樁機將預(yù)制的鋼筋混凝土樁打入地下。優(yōu)點是材料省，強度高，適用于較高要求的建筑，缺點是施工難度高，受機械數(shù)量限制施工時間長 灌注樁：首先在施工場地上鉆孔，當達到所需深度后將鋼筋放入澆灌混凝土。優(yōu)點是施工難度低，尤其是人工挖孔樁，可以不受機械數(shù)量的限制，所有樁基同時進行施工，大大節(jié)省時間，缺點是承載力低，費材料 樁基礎(chǔ)的特點 樁是豎直或微傾斜的基礎(chǔ)構(gòu)件， 橫截面尺寸遠小于長度方向。荷載傳遞：樁側(cè)摩擦阻力+樁端阻力 OR 通過樁身將橫向荷載傳遞給土體高承臺低承臺豎直樁斜樁按材料及受力特點分類（1）剛性基礎(chǔ) 由剛性材料制作的基礎(chǔ)稱為剛性基礎(chǔ)?；A(chǔ)在傳力時只能在材料的允許范圍內(nèi)控制，這

10、個控制范圍的夾角稱為剛性角，用表示。（2）非剛性基礎(chǔ) 基礎(chǔ)寬度不受剛性角的限制，故稱鋼筋混凝土基礎(chǔ)為非剛性基礎(chǔ)或柔性基礎(chǔ)。2.2 基礎(chǔ)的類型和構(gòu)造2.2 基礎(chǔ)的類型和構(gòu)造 墩臺身邊緣處的垂線與基底邊緣的連線間的最大夾角?；炷粱A(chǔ) 這種基礎(chǔ)多采用強度等級為C7.5或C10混凝土澆筑而成，一般有錐形和臺階形兩種形式。 混凝土的剛性角為45，階梯形斷面臺階寬高比應(yīng)小于1:1或1:1.5，錐形斷面斜面與水平面夾角應(yīng)大于45。 混凝土基礎(chǔ)底面應(yīng)設(shè)置墊層，墊層的作用是找平。常用C7.5、C10的混凝土，厚度為100mm。 2.3常用基礎(chǔ)的構(gòu)造基礎(chǔ)墊層鋼筋混凝土基礎(chǔ) 基礎(chǔ)底板下均澆筑一層素混凝土作為墊層，

11、以免鋼筋銹蝕，強度為C10?；A(chǔ)內(nèi)受力鋼筋直徑不得小于8mm，間距不大于200mm，混凝土強度不宜低于C15，基礎(chǔ)底板外形一般有錐形和階梯形兩種。 鋼筋混凝土錐形基礎(chǔ)底板邊緣的厚度一般不小于200mm，也不宜大于500mm。階梯基礎(chǔ)每階高度一般為300500mm。當基礎(chǔ)高度在500900mm時采用兩階，大于900mm時用三階。 2.3常用基礎(chǔ)的構(gòu)造2.3 基礎(chǔ)中特殊問題的處理不均勻沉降產(chǎn)生的墻體裂縫為防止建筑物各部分由于地基不均勻沉降引起房屋破壞所設(shè)置的垂直縫稱為沉降縫。當一幢建筑物建造在不同土質(zhì)且性質(zhì)差別較大的地基上，或建筑物相鄰部分的高度、荷載和結(jié)構(gòu)形式差別較大，以及相鄰墻體基礎(chǔ)埋深相差懸

12、殊時，為防止建筑物出現(xiàn)不均勻沉降，以至發(fā)生錯動開裂，應(yīng)在差異處設(shè)置貫通的垂直縫隙，將建筑物劃分若干個可以自由沉降的獨立單元。沉降縫同伸縮縫的顯著區(qū)別在于沉降縫是從建筑物基礎(chǔ)到屋頂全部貫通。沉降縫寬度與地基性質(zhì)和建筑高度有關(guān)沉降縫的構(gòu)造與伸縮縫基本相同，但蓋縫的作法，必須保證相鄰兩個獨立單元能自由沉降。 2.3 基礎(chǔ)中特殊問題的處理2.3.1 基礎(chǔ)沉降縫的做法 沉降縫應(yīng)使建筑物從基礎(chǔ)底面到屋頂全部斷開 （1）雙墻式2.3 基礎(chǔ)中特殊問題的處理2.3.1 基礎(chǔ)沉降縫的做法 （2）懸挑式2.3 基礎(chǔ)中特殊問題的處理2.3.1 基礎(chǔ)沉降縫的做法 （3）交叉式2.3 基礎(chǔ)中特殊問題的處理2.3.2 不同

13、埋深的基礎(chǔ) 當建筑物設(shè)計上要求基礎(chǔ)局部需深埋時，應(yīng)采用臺階式逐漸落深，為使基坑開挖時不致松動臺階土，臺階的坡度不應(yīng)大于1:2。2.3.3 基礎(chǔ)管溝（1）沿墻管溝（2）中間管溝（3）過門管溝 地下室：位于地面以下的建筑使用空間。按使用功能分為普通地下室和人防地下室；按結(jié)構(gòu)形式分為磚墻結(jié)構(gòu)地下室和混凝土結(jié)構(gòu)地下室；按地下室埋入地下深度可分為全地下室和半地下室。(圖2.14) 2.4 地下室的類型與構(gòu)造2.4.1 地下室的類型與組成2.4.1.1 地下室的類型 地下室一般由墻、底板、頂板、門窗、樓梯和采光井六部分組成(圖2.15)。 2.3.1.2 地下室的組成地下室墻 地下室的墻不僅要承受上部的垂

14、直荷載，還承受土、地下水及土壤凍脹時產(chǎn)生的側(cè)壓力。 地下室底板 當?shù)叵滤桓哂诘叵率业孛鏁r，地下室底板不僅承受作用在它上面的垂直荷載，還承受地下水的浮力。地下室頂板 地下室門窗 當?shù)叵率掖芭_低于室外地面時，為達到采光和通風(fēng)的目的，應(yīng)設(shè)采光井(圖2.16)。地下室樓梯 采光井盧浮宮冷底子油是用稀釋劑（汽油、柴油、煤油、苯等）對瀝青進行稀釋的產(chǎn)物。它多在常溫下用于防水工程的底層，故稱冷底子油 瀝青是由不同分子量的碳氫化合物及其非金屬衍生物組成的黑褐色復(fù)雜混合物，是高黏度有機液體的一種，呈液態(tài)，表面呈黑色，可溶于二硫化碳。瀝青是一種防水防潮和防腐的有機膠凝材料。瀝青主要可以分為煤焦瀝青、石油瀝青和天

15、然瀝青三種：其中，煤焦瀝青是煉焦的副產(chǎn)品。石油瀝青是原油蒸餾后的殘渣。天然瀝青則是儲藏在地下，有的形成礦層或在地殼表面堆積。瀝青主要用于涂料、塑料、橡膠等工業(yè)以及鋪筑路面等 無機防水涂料是指那些成膜物質(zhì)為無機物的防水涂料，如水泥基滲透結(jié)晶型防水涂料、防水混凝土等 有機防水涂料以高分子合成橡膠及合成樹脂乳液類涂料。種類很多，瀝青防水涂料、高聚物瀝青防水涂料、合成高分子聚合物防水涂料等都可以算作是有機防水涂料 做法：先在外墻表面抹一層20mm厚的水泥砂漿找平層，再涂一道冷底子油和兩道熱瀝青，然后在外側(cè)回填低滲透性土壤，如粘土、灰土等，土層寬度為500mm左右。地下室的所有墻體都應(yīng)設(shè)兩道水平防潮層，

16、一道設(shè)在地下室地坪附近，另一道設(shè)在室外地坪以上150200mm處，以防地潮沿地下墻身或勒腳處侵入室內(nèi)(圖2.17)。2.4.2 地下室防潮 地下室防水工程分為四個等級，各地下工程的防水方案應(yīng)根據(jù)工程的重要性和使用要求按表2.1選定。 2.4.3 地下室防水 2.3.3.1 防水等級表2.1 地下室防水工程設(shè)防表(待續(xù))防水等級適用范圍標準設(shè)防做法選擇要求一級 人員長期停留的場所；因有少量濕漬會使物品變質(zhì)、失效的儲物場所及嚴重影響設(shè)備正常運轉(zhuǎn)和危及工程安全運營的部位；極重要的戰(zhàn)備工程 不允許漏水，結(jié)構(gòu)表面無濕漬 多道設(shè)防，其中應(yīng)有一道鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)自防水和一道柔性防水，其他各道可采取其他防水措施

17、 1.自防水鋼筋混凝土；2.優(yōu)先選用合成高分子卷材；3.增加其他防水措施，如架空層或夾壁墻等 (續(xù))表2.1 地下室防水工程設(shè)防表防水等級適用范圍標準設(shè)防做法選擇要求二級人員經(jīng)常活動的場所；在有少量濕漬的情況下不會使物品變質(zhì)、失效的儲物場所及基本不影響設(shè)備正常運轉(zhuǎn)和工程安全運營的部位；重要戰(zhàn)備工程 不允許漏水結(jié)構(gòu)表面有少量濕漬；工業(yè)與民用建筑總濕漬面積不應(yīng)大于總防水面積（包括頂板、墻面、地面）的1/1000；任意100m2防水面積上的濕漬不超過1處，單個濕漬面積不大于0.1m2；其他地下工程總濕漬面積不應(yīng)大于總防水面積的6/1000；任意100m2防水面積上的濕漬不超過4處，單個濕漬面積不大于

18、0.2m2 兩道設(shè)防，一般為一道鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)自防水和一道柔性防水 1.自防水鋼筋混凝土；2.合成高分子卷材一層，或高聚物改性瀝青防水卷材防水等級適用范圍標準設(shè)防做法選擇要求三級人員臨時活動場所；一般戰(zhàn)備工程 有少量漏水點，不得有線流和漏泥砂；任意100m2的防水面積上的漏水點數(shù)不超過7處，單個漏水點的最大漏水量不大于2.5L/(m2d)，單個濕漬面積不大于0.3m2 可采用一道設(shè)防或兩道設(shè)防；也可對結(jié)構(gòu)做抗水處理，外做一道柔性防水層 合成高分子卷材一層或高聚物改性瀝青防水卷材 四級對漏水無嚴格要求的工程 有漏水點，不得有線流和漏泥砂；整個工程平均漏水量不大于2L/(m2d)，任意100m2防

19、水面積上的平均漏水量不大于4L/(m2d) 一道設(shè)防，也可做一道外防水層 高聚物改性瀝青防水卷材 (續(xù))表2.1 地下室防水工程設(shè)防表 目前我國地下工程防水常用的措施有卷材防水、混凝土構(gòu)件自防水、涂料防水、塑料防水板防水、金屬防水層等。選用何種材料防水，應(yīng)根據(jù)地下室的使用功能、結(jié)構(gòu)形式、環(huán)境條件等因素合理確定。一般處于侵蝕介質(zhì)中的工程應(yīng)采用耐腐蝕的防水混凝土、防水砂漿或卷材、涂料；結(jié)構(gòu)剛度較差或受振動影響的工程應(yīng)采用卷材、涂料等柔性防水材料。 2.4.3.2 防水構(gòu)造 卷材防水 卷材防水是以防水卷材和相應(yīng)的粘結(jié)劑分層粘貼，鋪設(shè)在地下室底板墊層至墻體頂端的基面上，形成封閉防水層的做法。 根據(jù)防水層鋪設(shè)位置的不同分為外包防水和內(nèi)包防水(圖2.18)。 具體做法：在鋪貼卷材前，先將基面找平并涂刷基層處理劑，然后按確定的卷材層數(shù)分層粘貼卷材，并做好防水層的保護。 卷材防水混凝土構(gòu)件自防水 (圖2.19) 涂料防水 (圖2.20)金屬防水 金屬防水層使用于防水等級為一級二級的地下水工程防水。，金屬板包括鋼板、銅板、鋁板、合金鋼板等，一般采用46mm厚低碳鋼板。塑料防水板防水構(gòu)造 鋪設(shè)防水板前應(yīng)先鋪緩沖層，緩沖層應(yīng)用暗釘圈固定在基層上，鋪設(shè)防水板時，邊鋪邊將其與暗釘圈焊接牢。按抗力等級分 防空地下室按抗地面沖擊波超壓值分為六級，人民防空地下室設(shè)計規(guī)范只包括4級、4B級、5級、