1、1第第1 1章章 绪论绪论 基础工程基础工程是阐述各类建筑物（房屋建是阐述各类建筑物（房屋建筑、筑、桥梁建筑、水工建筑、近海工程、地下工程桥梁建筑、水工建筑、近海工程、地下工程等）在设计和施工中等）在设计和施工中有关地基和基础问题有关地基和基础问题的学的学科，是土建类专业的一门主要课程。科，是土建类专业的一门主要课程。地基与基础的设计施工地基与基础的设计施工统称为基础工程。统称为基础工程。2 所谓所谓地基地基，指的是，指的是直接承托建筑物的场直接承托建筑物的场地土地土 层。层。当建筑物地基由多层土组成时，直接与基础当建筑物地基由多层土组成时，直接与基础 底面接触的土层称为底面接触的土层称为持力
2、层持力层，持力层以下的其他，持力层以下的其他 土层称为土层称为下卧层下卧层。持力层和下卧层都应满足地基。持力层和下卧层都应满足地基 设计的要求。设计的要求。基础基础是指是指建筑物最底下建筑物最底下的构件或部分结的构件或部分结构（建构（建 筑物在地面以下的结构部分），筑物在地面以下的结构部分），其功能其功能是将上部是将上部 结构所承担的荷载传递到支承它们的地基上。结构所承担的荷载传递到支承它们的地基上。3下卧层下卧层持力层（受力层）持力层（受力层）地基地基基础基础FG主要受力层Dq=D均布荷载4不加处理不加处理直接直接用作建筑物地用作建筑物地基的天然土层基的天然土层经过地基处理后经过地基处理后才
3、满足才满足建筑物地基要求的土层建筑物地基要求的土层5 为什么学习为什么学习基础工程基础工程这门课程？这门课程？6 2009年6月27日，上海闵行区一幢13层在建楼房，在结构未产生较大破坏的情况下，突然发生整体倒塌。这种在未发生严重的自然地质灾害或其它不可抗力因素下产生的建筑整体倒塌事故是十分罕见的。78910111213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17 17 日装了日装了3182231822谷物时，谷物时，1 1小时竖向沉降达小时竖向沉降达30.5cm30.5cm2424小时倾斜小时倾斜26265353西端下沉西端
4、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。19111911年动工，年动工，19131913年完工，自重年完工，自重20000T20000T。14加拿大特朗斯康谷仓加拿大特朗斯康谷仓 事故的原因是：设计时未对谷事故的原因是：设计时未对谷仓仓地基承载力地基承载力进行调查研究，进行调查研究，而采用了邻近建筑地基而采用了邻近建筑地基35
5、2kPa352kPa的承载力，事后的承载力，事后19521952年的勘察年的勘察试验与计算表明，该地基的实试验与计算表明，该地基的实际承载力为际承载力为193.8193.8276.6kPa 276.6kPa，远小于谷仓地基破坏时远小于谷仓地基破坏时329.4kPa329.4kPa的地基压力，地基因的地基压力，地基因超载而发生超载而发生强度破坏强度破坏。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米。顶以及支撑系统，才把仓体逐渐纠正过来
6、，但其位置比原来降低了米。1516 加拿大某农场容量为加拿大某农场容量为 2500t 2500t 的饲料筒仓，建于粘土地基。在首次的饲料筒仓，建于粘土地基。在首次使用时，由于装填过快，地基土层无法充分固结，至使地基发生破坏。使用时，由于装填过快，地基土层无法充分固结，至使地基发生破坏。17该塔共该塔共8 8层，高层，高55m55m，全，全塔总荷重塔总荷重145MN145MN，相应，相应的地基平均压力约为的地基平均压力约为50kPa50kPa。地基持力层地基持力层为为粉砂，下面为粉土粉砂，下面为粉土和粘和粘土层。由于地基的不均土层。由于地基的不均匀下沉，塔向南倾斜，匀下沉，塔向南倾斜，南北两端沉
7、降差南北两端沉降差1.8m1.8m，塔顶离中心线已达塔顶离中心线已达5.27m5.27m，倾斜倾斜5.55.5o o。成为危险建筑。成为危险建筑。19901990年被封闭。年被封闭。比萨斜塔-不均匀沉降的典型18苏州虎丘塔，建于公苏州虎丘塔，建于公元元959959961961年期间，年期间，7 7级级8 8角形砖塔，塔底直角形砖塔，塔底直径径13.66m13.66m，高，高47.5m47.5m。塔顶塔顶19571957年位移年位移1.7m1.7m，19781978年年2.3m2.3m。重心偏。重心偏离基础轴线离基础轴线0.924m0.924m。勘察结果表明宝塔倾勘察结果表明宝塔倾斜是由于地基覆
8、盖层斜是由于地基覆盖层相差悬殊等原因造成相差悬殊等原因造成的。的。虎丘塔1919951995年年1212月，汉口三眼桥月，汉口三眼桥1818层商住楼，当时大楼以每小时两厘米的速度向北倾斜层商住楼，当时大楼以每小时两厘米的速度向北倾斜 20 上海展览中心馆原称上海工上海展览中心馆原称上海工业展览馆，位于上海市区延安中业展览馆，位于上海市区延安中路北侧。展览馆中央大厅为框架路北侧。展览馆中央大厅为框架结构，结构，箱形基础箱形基础；展览馆两翼采；展览馆两翼采用用条形基础条形基础。箱形基础为两层，。箱形基础为两层，埋深埋深7.27m7.27m。箱基顶面至中央大。箱基顶面至中央大厅顶部塔尖，总高厅顶部塔
9、尖，总高96.63m96.63m。地基。地基为为高压缩性淤泥质软土高压缩性淤泥质软土。展览馆。展览馆于于19541954年年5 5月开工，当年年底实月开工，当年年底实测地基平均沉降量为测地基平均沉降量为60cm60cm。19571957年年6 6月，中央大厅四周的沉降量月，中央大厅四周的沉降量最大达最大达146.55cm146.55cm，最小为，最小为122.8cm122.8cm。19571957年年7 7月，在仔细观察展月，在仔细观察展览馆内严重的裂缝情况，分析沉览馆内严重的裂缝情况，分析沉降观测资料并研究展览馆勘察报降观测资料并研究展览馆勘察报告和设计图纸后，专家们作出展告和设计图纸后，专
10、家们作出展览馆将裂缝修补后可以继续使用览馆将裂缝修补后可以继续使用的结论。的结论。21 19791979年年9 9月，展览馆中央大月，展览馆中央大厅累计平均沉降量为厅累计平均沉降量为160cm160cm。从。从19571957年到年到19791979年共年共2222年的沉降量年的沉降量仅二十多厘米，不及仅二十多厘米，不及19541954年下半年下半年沉降量的一半，说明沉降已趋年沉降量的一半，说明沉降已趋向稳定，展览馆开放使用情况良向稳定，展览馆开放使用情况良好。好。但由于但由于地基严重下沉地基严重下沉，不仅，不仅使散水倒坡，而且建筑物内外连使散水倒坡，而且建筑物内外连接，内外网之间的水、暖、电
11、管接，内外网之间的水、暖、电管道断裂，都需付出相当的代价。道断裂，都需付出相当的代价。22墨西哥市艺术宫地基土为超高地基土为超高压压缩性土，天然缩性土，天然孔孔隙比隙比7 71212，天，天然含水量然含水量150150600600，为世，为世界罕见的软弱界罕见的软弱土，层厚土，层厚25m25m。下沉达下沉达4m4m，旁，旁边的道路下沉边的道路下沉2m2m。23 图示为该城的一座圣母教图示为该城的一座圣母教堂，因地表不均匀下沉使其发堂，因地表不均匀下沉使其发生严重倾斜，并成为危房。生严重倾斜，并成为危房。24 为什么学习基础工程这门课程？25 作用于地基上的荷载效应作用于地基上的荷载效应(基底压
12、应力基底压应力)不得超不得超过地基容许承载力或地基承载力特征值过地基容许承载力或地基承载力特征值,保证建筑保证建筑物不因地基承载力不足造成整体破坏或影响正常使物不因地基承载力不足造成整体破坏或影响正常使用用,具有足够防止整体破坏的安全储备具有足够防止整体破坏的安全储备;基础沉降不得超过地基变形容许值基础沉降不得超过地基变形容许值,保证建筑物保证建筑物不因地基变形而损坏或影响其正常使用不因地基变形而损坏或影响其正常使用;挡土墙、边坡以及地基基础保证挡土墙、边坡以及地基基础保证具有足够防止具有足够防止失稳破坏的安全储备。失稳破坏的安全储备。26 荷载作用下，地基、基础和上部结构三部分彼此联系、相互
13、制约。设计时应根据地质勘察资料，综合考虑地基-基础-上部结构的相互作用与施工条件，进行经济技术比较，选取安全可靠、经济合理、技术先进和施工简便的地基基础方案。2728 一共一共162162层层,高度为高度为828828米米的迪拜塔需要一个坚实的迪拜塔需要一个坚实的的基础，以支持重量基础，以支持重量可能超过可能超过500,000500,000吨吨的地面以上建的地面以上建筑。迪拜塔建造在一个筑。迪拜塔建造在一个3.73.7米厚的三角形结构的基座上，米厚的三角形结构的基座上，这个三角形基座这个三角形基座由由192192根直径为根直径为1.51.5米的钢管桩或支柱米的钢管桩或支柱缸体支持缸体支持。这些
14、钢管桩或支柱缸体。这些钢管桩或支柱缸体深入地下深入地下5050米米。29 台北台北101101打地基的工程打地基的工程 总共进行了总共进行了1515个月个月，挖，挖 出出7070万吨土，万吨土，基桩由基桩由 382382根钢筋混凝土构成根钢筋混凝土构成。中心的巨柱为双管结构，中心的巨柱为双管结构，钢外管，钢加混凝土内钢外管，钢加混凝土内 管，巨柱焊接花了约两管，巨柱焊接花了约两 年的时间完成。台北年的时间完成。台北101101 所使用的钢至少有所使用的钢至少有5 5种，种，依不同部位所设计，特依不同部位所设计，特 别调制的混凝土，别调制的混凝土，比一比一 般混疑土强度强般混疑土强度强60%60%。30基础工程是土木工程的重要组成部分基础工程是土木工程的重要组成部分 31 基础工程是主干课，与工基础工程是主干课，与工程地质、土力学、结构设计和施工密程地质、土力学、结构设计和施工密切相关切相关 基础工程与岩土体联系密切基础工程与岩土体联系密切，岩土体有区域性，复杂性，岩土体有区域性，复杂性 设计和施工需要遵循法定规设计和施工需要遵循法定规范和规程范和规程课程的特点和学习要求课程的特点和学习要求 32
