第六章 地基与基础 第一节 地基、基础与荷载的关系 第二节 基础的分类与构造 第三节 地下室的构造

第一节 地基、基础与荷载的关系 一、基本概念 二、地基有关问题 三、基础埋深的确定原则 四、基础宽度的确定

一、基本概念 1、基础﹕建筑物的最下部承重构件。 2、地基﹕承受由基础传下来荷载的土层或岩体。 （1）持力层 （2）下卧层 基础是建筑物的组成部分。地基则不是。 N A>N/f 基础 持力层 下卧层 3、地基承载力：地基每平方米所能承受的最大压力。

一、基本概念 4、基础埋深：室外地面至基础底面的高度尺寸。

二、地基有关问题 （一）地基土的种类 1、岩石 2、碎石土 3、砂土 4、粉土 5、粘性土 6、人工填土 天然地基：土层具有足够的承载能力，不须人工加固。 1）土基（软基）：地表土组成，工程中经常遇到的一种地基 2）岩基（硬基）：岩石组成 人工地基：土层承载能力差，必须经过人工加固后才能在其上建造房屋。

砂土 这类土中要注意疏松的粉砂和细砂，特别是在饱和状态时，受外力作用或受振动很容易发生结构破坏，可以造成地基的破坏或建筑物的过量下沉，工程上称为砂的液化。砂的液化对于工程建设危害极大，必须要高度重视。

粘性土 1）老粘性土：土密而硬，强度高，压缩性小，透水性也小。 2）一般粘性土：分布面积最广，是工程上最常碰到的。 结构复杂，土的组成、土的状态和土的结构，差异很大。 1）老粘性土：土密而硬，强度高，压缩性小，透水性也小。 2）一般粘性土：分布面积最广，是工程上最常碰到的。 3）淤泥、淤泥质土：在静水或缓慢的流水环境中沉积，经生物化学作用形成。 塑性指数Ip是综合反映粘性土特性的重要指标。

人工填土 指人类各种活动所堆积的人工填土、建筑垃圾、工业残渣废料和生活垃圾等。这类土成分比较杂，工程性质比较差，遇水浸湿后产生湿陷性。 1）素填土 2）杂填土 3）冲填土

（二）地基土的特性 1、压缩与沉降 地基沉降是由于建筑物的荷载作用使地基土层产生变形，所以土的压缩量与建筑物有关；土的压缩需要一定的时间 。 1）均匀沉降 2）不均匀沉降 原因：地基土层薄厚不匀；上部结构荷载轻重变化比较大；建筑物四周发生较大变化。 案例分析

砖混结构楼房 案例分析

（二）地基土的特性 2、滑坡与抗剪 3、水对地基的影响 地基土质状况的好坏，影响建筑物的沉降；墙体裂缝的分析；基础结构、材料的选择；基础工程造价的高低。

（三）地基与基础的设计要求 1、强度方面 2、变形方面：均匀沉降，沉降量 3、稳定性要求： 沉降差、倾斜在允许范围内。 4、耐久性 5、经济要求：基础工程约占建筑总造价的10％～40％。 A>N/f

（四）人工加固地基的方法 1、压实法 2、换土法 3、挤密法（打桩法） 4、排水固结法 5、化学加固法（胶结法）

压实法 利用人工方法挤压土壤，提高土的密实性和承载能力。有夯实法、重锤夯实法、机械碾压法。适用于砂土及含水量不高的粘性土。

换土法 将软弱土层全部或部分挖去，换以承载力高的坚实土层，提高土承载能力。适用处理浅层软弱土地基。

挤密法（打桩法） 将桩打入或灌入土层中，提高土的承载能力 预制桩 灌注桩 人工挖孔桩 钻孔桩 振动桩 爆扩桩

排水固结法 通过改善地基的排水条件和施加预压荷载，加速地基的固结和强度的增长，提高地基的稳定性，使基础沉降提前完成。适用处理厚度较大的饱和软弱土层。

化学加固法（胶结法） 借助各种化学溶液，注入土中，使产生新的化合物，与土颗粒胶结在一起，提高地基的承载力。适用已建成的工程事故处理或地基的加固。

三、基础埋深的确定原则 1、地基土层构造的影响。 浅埋 加固 深基础 验算

2、地下水位条件：基础埋深尽可能设在地下水位以上。 3、冰冻深度的影响：季节性冻土是一年内冻结和解冻交替出现的土层。基础埋置的深度一般应大于冻结深度。

三、基础埋深的确定原则 4、相邻基础：当深于原有建筑物或构筑物的基础时，两基础间应保持一定距离，一般可采取两基础底面高差的1～2倍。

第二节 基础的分类与构造 一、按基础所用材料分类 （一）刚性基础：砖基础、灰土基础 与三合土基础 、毛石基础、混凝土基础 （二）柔性基础 二、按基础的构造型式分类 独立基础、条形基础、井格式基础 、筏式基础 、箱形基础、不埋板式基础、桩基础

一、按基础所用材料分类 （一）刚性基础 由刚性材料建造的基础称刚性基础。 所谓刚性材料，是指抗压强度高，而抗拉抗剪强度低的材料。在常用材料中，砖、石、砼等均属刚性材料。所以，砖、石砌体基础、砼基础称刚性基础。 基础断面尺寸受刚性角的限制。

1、砖基础 主要材料为普通粘土砖。多用于地基土质好、地下水位较低、五层以下的砖混结构建筑中。

2、灰土基础 与三合土基础 在地下水位比较低的地区，常在砖基础下做灰土垫层，该灰土层的厚度不小于100mm。由于灰土垫层按基础计算，故称灰土基础。 灰土基础是由粉状石灰与粘土加适量水拌合夯实而成的。石灰与粘土的体积比为3﹕7或2﹕8，灰土每层均虚铺220mm，夯实后厚度为150mm左右。 三合土基础﹕石灰、砂、集料（碎砖、碎石或矿渣），按体积比1﹕3﹕6或1﹕2﹕4加水拌合夯实而成的。通常其总厚度 H0≥300mm，宽度b≥600mm。三合土基础适用于四层以下建筑。

3、毛石基础 由未经加工的石材和砂浆砌筑而成的。用于地下水位较高、冻结深度较深的低层和多层民用建筑中。 剖面形式多呈阶梯形。 基础的顶面要比墙或柱每边宽出100mm，基础的宽度、每个台阶的高度均不宜小于400mm；每个台阶挑出的宽度不应当大于200mm。

4、混凝土基础 混凝土基础的断面可以做成矩形、阶梯形和锥形。当基础宽度小于350mm时，多做成矩形；大于350mm时，多做成阶梯形。

（二）柔性基础 钢筋混凝土基础称为柔性基础。

二、按基础的构造型式分类 钢筋混凝土基础 1、独立基础：当建筑物上部采用框架结构或单层排架结构承重时，基础常采用方形或矩形的单独基础，这种基础称为独立基础或柱式基础。独立基础是柱下基础的基本形式。 常用的断面形式：阶梯形、锥形、杯形。 优点：减少土方工程量、节约基础材料。 缺点：基础之间无构件连接件，整体刚度较差。

2、条形基础 当建筑物上部结构为墙承重结构时，基础沿墙身设置，多做成长条形，这种基础称为条形基础或带形基础。该类基础多用于砖混结构，其基础常选用砖、石、灰土、三合土等材料，也可采用钢筋混凝土条形基础。

3、井格式基础 将柱下基础沿纵、横方向连接起来，做成十字交叉的井格基础，故又称十字带形基础。

4、筏式基础 用整片的筏板承受建筑物的荷载，这种基础形似筏子。 筏式基础按结构形式可分为板式结构和梁板式结构两类。

不埋板式基础 在天然地表上，将场地平整并用压路机将地表土碾压密实后，在较好的持力层上，浇灌钢筋混凝土平板。

筏形基础施工

5、箱形基础 一般适用于高层建筑或在软弱地基上建造重型建筑物。当箱形基础的内部空间较大时，可用作地下室。

浇注箱型基础底板

6、桩基础 当建筑物上部荷载较大、地基的软弱土层较厚、地基承载力不能满足要求且做成人工地基又不具备条件或不经济时，常采用桩基础。 采用桩基础能节省基础材料，减少挖填土方工程量，改善工人的劳动条件，缩短工期。

（1）桩的种类 根据材料不同可分为：木桩、钢筋混凝土桩、钢桩和其它组合材料桩 a.木桩 b.预制混凝土桩 c.预制混凝土管桩 g.复合桩

根据施工方法不同分为： 打入桩 压入桩 振入桩 灌注桩 钻孔桩

根据受力性能不同可分为： 端承桩 摩擦桩

（2）桩的组成 由桩身及承台梁组成。 桩的上端浇注钢筋混凝土承台梁，承台梁上接墙体。 在寒冷地区，为了防止承台梁下的土受冻膨胀使承台梁破坏，一般在承台梁下铺设100mm～200mm的粗砂或炉渣。

第三节 地下室的构造 一、地下室的类型 地下室是指建筑物底层以下的房间。 按顶板标高可分为： 全地下室﹕即地下室地面低于室外地面的高度，超过该房间净高一半时称全地下室。 半地下室﹕即地下室地面低于室外地面的高度超过该房间净高1/3，且不超过1/2时称为半地下室。 按使用功能分有普通地下室和人防地下室； 按结构材料可分为砖墙地下室和混凝土墙地下室。

二、地下室的防潮与防水构造 地下室防潮、防水与地下水位的关系 地下室防潮或防水措施的选用主要取决于地下水位与地下室地坪标高的关系

（－）地下室防潮（砖墙或砖基础） 垂直防潮层 > M5水泥砂浆砌筑

（二）地下室防水 1.地下室防水设计方案应遵循的基本原则： 以防为主，以排为辅 2.地下工程防水等级标准为四级 一般按一、二级设防，详见P132表6-9,6-10 3.地下室设防标高的确定： 最高水位+500mm，地表水按全防水地下室设计。 4.地下室防水的做法： （1）柔性防水和刚性防水 （2）外防水和内防水

（1）卷材防水 柔性防水材料要求：拉伸强度高，延伸率大，能适应伸缩和开裂变形

1.卷材防水层数如何确定？ 2.常用的地下室防水卷材？ 外防效果好 地下室卷材外防水做法

（2）防水混凝上防水 常采用的防水混凝土有集料级配混凝土和外加剂混凝土。 地下室的墙板和底板的厚度不应小于250mm。

3、人工降排水措施

本章结束

墨西哥市艺术宫 墨西哥国家首都墨西哥市艺术宫，是一座巨型的具有纪念性的早期建筑。此艺术宫于1904年落成，至今已有90余年的历史。该市处于四面环山的盆地中，古代原是一个大湖泊。因周围火山喷发的火山灰沉积和湖水蒸发，经漫长年代，湖水干涸形成目前的盆地。 当地表层为人工填土与砂夹卵石硬壳层，厚度5m，其下为超高压缩性淤泥，天然孔隙比高达7-12，天然含水量高达150%-600%，为世界罕见的软弱土，层厚达25m。因此，这座艺术宫严重下沉，沉降量高达4m，临近的公路下沉2m，公路路面至艺术宫门前高差达2m。参观者需步下9级台阶，才能从公路进入艺术宫。

意大利比萨斜塔 正是由于地基土质较差，基础埋置较浅，仅3.05米，在建到第三层时，基础发生不均匀沉降。塔顶中心点偏离中心线2.1米，现已偏离5.27米，终成斜塔。

意大利比萨斜塔 这是举世闻名的建筑物倾斜的典型实例。 该塔自1173年9月8日动工，至1178年建至第4层中部，高度约29m时，因塔明显倾斜而停工。94年后，于1272年复工，经6年时间，建完第7层，高48m，再次停工中断82年。于1360年再复工，至1370年竣工，全塔共8层，高度为55m。塔身呈圆筒形，1~6层由优质大理石砌成，顶部7~8层采用砖和轻石料。塔身每层都有精美的圆柱与花纹图案，是一座宏伟而精致的艺术品。

1590年伽利略在此塔做落体实验，创建了物理学上著名的落体定律。斜塔成为世界上最珍贵的历史文物，吸引无数世界各地游客。全塔总重约145MN，基础底面平均压力约50kPa。地基持力层为粉砂，下面为粉土和粘土层。目前塔向南倾斜，南北两端沉降差1.80m，塔顶离中心线已达5.27m，倾斜5.5°，成为危险建筑。1990年1月4日被封闭。除加固塔身外，用压重法和取土法进行地基处理。目前已向游人开放。

加拿大特朗斯康谷仓的地基事故 该谷仓平面呈矩形，南北向长59.44m，东西向宽23.47m，高31.00m，容积3.64万ｍ³，容仓为圆筒仓，每排13个圆仓，5排共计65个圆筒仓。谷仓基础为钢筋混凝土筏板基础，厚度61cm，埋深3.66m。

加拿大特朗斯康谷仓的地基事故 谷仓于1911年动工，1913年完工，空仓自重20000T，相当于装满谷物后满载总重量的42.5%。 1913年9月装谷物，10月17日当谷仓已装了31822 谷物时，发现1小时内竖向沉降达30.5cm，结构物向西倾斜，并在24小时内谷仓倾斜，倾斜度离垂线达26°53ˊ，谷仓西端下沉7.32m，东端上抬1.52m，上部钢筋混凝土筒仓坚如磐石。谷仓地基土事先未进行调查研究，据邻近结构物基槽开挖试验结果，计算地基承载力为352kPa，应用到此谷仓。

加拿大特朗斯康谷仓的地基事故 1952年经勘察试验与计算，谷仓地基实际承载力为（193.8-276.6）kPa，远小于谷仓破坏时发生的压力329.4kPa，因此，谷仓地基因超载发生强度破坏而滑动。 事后在下面做了七十多个支撑于基岩上的混凝土墩，使用388个50t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４m。

苏州市虎丘塔 此塔位于苏州市虎丘公园山顶，落成于宋太祖建隆二年，（公元961年），距今已有1036年悠久历史。全塔7层，高47.5m。塔的平面呈八角形，由外壁、回廊与塔心三部分组成。塔身全部青砖砌筑，外形仿楼阁式木塔，每层都有8个壶门，拐角处的砖特制成圆弧形，建筑精美。1961年3月4日，国务院将此塔列为全国重点保护文物。

苏州市虎丘塔 80年代，塔身已向东北方向严重倾斜，不仅塔顶离中心线已达2.31m，而且底层塔身发生不少裂缝，东北方向为竖直裂缝，西南方向为水平裂缝，成为危险建筑而封闭。在国家文物管理局和苏州市人民政府领导下，召开多次专家会议，采取在塔四周建造一圈桩排式地下连续墙并对塔周围与塔基进行钻孔注浆和树根桩加固塔身，由上海市特种基础工程研究所承担施工，获得成功。

上海展览中心馆 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路北侧。展览馆中央大厅为框架结构，箱形基础，展览馆两翼采用条形基础。箱形基础为两层，埋深7.27m。箱基顶面至中央大厅顶部塔尖，总高96.63m。地基为高压缩性淤泥质软土。展览馆于1954年5月开工，当年底实测地基平均沉降量为60cm。

上海展览中心馆 1957年6月，中央大厅四周的沉降量最大达146.55cm，最小为122.8cm。到1979年，累计平均沉降量为160cm，从1957年至1979年共22年的沉降量仅20cm左右，不及1954年下半年沉降量的一半，说明沉降已趋向稳定。但由于地基严重下沉，不仅使散水倒坡，而且建筑物内外连接的水、暖、电管道断裂，都付出了相当的代价。

匈牙利一码头建筑物墙体开裂 匈牙利达纳畔特码头，位于多瑙河一座岛上的斜岸上。建筑物包括一个仓库和几个车间，宽约24m，高6m，为单层框架结构，建于1952年。 　　设计采用圆柱形独立基础，基础上置钢筋混凝土连续梁，承受外墙荷重。建筑物内墙采用条形基础，工程建成不久，所有内隔墙都严重开裂。

匈牙利一码头建筑物墙体开裂 地基表层为人工填土，厚约3.8m；第二层为细砂与有机粉土，厚约1.7m；第三层为密实粗砂层。上述建筑物外墙下独立基础埋深6.5m，基底面为粗砂层，沉降量很小。而内墙的条形基础埋深仅0.8m，位于人工填土层，沉降量大，显然，一幢建筑物采用两类不同基础，埋深相差悬殊，持力层土质压缩性高低相差悬殊，引起严重的不均匀沉降，导致墙体严重开裂事故。

天津市人民会堂办公楼墙体开裂 此办公楼东西向7个开间，长约27m，南北向宽约5m，高约5.6m，为两层楼房。工程建成，使用正常。 　　1984年7月，在办公楼西侧，新建天津市科学会堂学术楼。此学术楼东西向8个开间，长约34m，南北宽约18m，高约22m，为6层大楼。两楼外墙净距仅30cm。当年年底，人民会堂办公楼西侧北墙发现裂缝，此后，裂缝不断加长加宽，开裂宽度超过10cm，长度超过6m。 　　分析原因是由于新建天津市科学会堂学术楼的附加应力扩散至原有人民会堂办公楼西侧软弱地基，引起严重下沉所致。

盘锦市房屋冻胀开裂 该市位于辽宁省中部，锦州市以东，辽河北岸。当地表层为粘土与粉质粘土，厚度3.0m－5.0m，第二层为灰色淤泥质粉砂，很厚。地下水位仅0.5m－2.0m，属强冻胀土。盘锦市冬季寒冷，标准冻深为1.1m。因下卧层软弱，一般房屋基础浅埋为0.7m－0.9m。小于冻深又无技术措施，造成冻胀而使墙体开裂。

南京分析仪器厂职工住宅基础开裂 该住宅位于南京市西部秦淮河以南太平南路西一新村，住宅楼东西向长37.64m，南北向宽8.94m，5层，建筑面积1721平方米 ，建筑场地地表为杂填土，较厚，设计采用无埋式筏板基础。1977年12月开工，次年5月住宅楼主体工程施工至第5层时，于5月13日发现东起第五开间中部钢筋混凝土筏板基础南北向断裂。5月15日工程停工。

南京分析仪器厂职工住宅基础开裂 经重新勘察和调查，当地原为一个大水塘，南北长70m，东西宽40m-50m。附近的饭店、茶炉、浴室用稻壳作燃料，烧烬的稻壳灰倾倒此塘，经几十年填平。1972年曾作烧砖场，1977年初整平，同年年底动工修建住宅楼。 第一次勘察，误将稻壳灰鉴别为一般杂填土。由于住宅楼西半部置于古水塘内，东半部座落岸上，土质突变，造成钢筋混凝土筏板基础拦腰断裂的严重事故。经有关方面多次研究讨论，最终采用卸荷处理方案，即拆去一层，后又拆去一层，将原5层住宅改为3层住宅。

南京江南水泥厂土坡滑动 该厂位于南京市东北部、长江南岸栖霞山麓。山坡多次滑动。1975年夏，滑动土体达数万立方米，危及水泥厂3号窑头厂房，工厂停工处理滑坡事故。 　　栖霞山的山坡原是稳定的，建厂平整场地开挖坡脚，使山坡土体失去平衡。夏季雨量集中，雨水渗入山坡残积土中，使土体含水量增加，抗剪强度降低，导致山坡滑动事故。为防止新的滑坡，在山麓修筑一道钢筋混凝土挡土墙。

香港宝城大厦土坡滑动 香港地区人口稠密，市区建筑密集。新建住宅只好建在山坡上。1972年7月，香港发生一次大滑坡，数万立方米残积土从山坡上下滑，巨大的冲击力正好通过一幢高层住宅--宝城大厦，顷刻之间，宝城大厦被冲毁倒塌。因楼间净距太小，宝城大厦倒塌时，砸毁相邻一幢大楼一角约五层住宅。宝城大厦居住着金城银行等银行界人士，因大厦冲毁时为清晨7点钟，人们都还在睡梦中，当场死亡120人，这起重大伤亡事故引起了西方世界极大的震惊。

枯井 横梁跨越 跳梁

预留管道套管

基础埋深不同时的处理 同一建筑物的基础埋深有时不同。此时，深浅基础相连时，基础应做成台阶式相连，台阶高应不大于500 mm，并且h﹕L≤1﹕2。