1、基础工程,王宁伟 2011,1 基础工程概述,1.1 基础工程概述 1.2 基础工程内容 1.3 基础工程发展,back,1.1 基础工程概述,地基和基础 基础工程,back,地基和基础,建筑物全部荷载都是 由下面的地层来承担，受 建筑物影响的那一部分地 层称为地基。建筑物向地基传递荷 载的下部结构称为基础。地基分为天然地基和 人工地基,back,基础工程,基础工程就是岩土地层中建筑工程的技术问题。对某一建筑结构而言，在岩土地层上的工程为上部结构工程，而基础工程则为下部结构工程。基础工程主要是研究下部结构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作用。 基础分为浅基础和深基础浅基础
2、埋置深度不大（小于或相当于基宽，小于5m ）深基础浅层土质不良，需要利用深处良好的地层，采用专门施工方法和机具建造的基础。,back,1.2 基础工程的内容,back,基础工程,基础工程的设计,基础施工,监测,基础设计,地基设计,基础设计满足 三个基本条件,强度要求:,变形要求,上部结构的要求,back,基础设计,基础形式的选择,基础埋置深度,基础底面积的大小,基础内力和断面计算,地下结构的计算,back,地基设计,地基土承载力确定,地基变形计算,地基稳定性计算,基础工程工作必须引起足够的重视，稍有疏忽将产生严重的后果，因基础工程问题导致的工程事故，古今中外不胜枚举：,意大利比萨斜塔,举世闻名
3、的意大 利比萨斜塔是建筑 物倾斜的典型实例,比萨斜塔,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 1360：再复工，至1370年竣工，全塔共8层，高度为55m 1272：复工，经6年，至7层，高48m，再 停工 1178：至4层中，高约29m，因倾斜停工 1173：动工,原因： 地基持力层为粉砂，下面为粉土和粘土层，强度较低，变形较大。,1590: 伽利略在此塔做落体实验,比萨斜塔,1838-1839：挖环形基坑卸载 1933-1935：基坑防水处理基础环灌浆加固 1990年1月: 封闭 1992年7月：加固塔身，用压重法和取土法进行地基处理 目 前:
4、已向游人开放。,处理措施,苏州虎丘塔,不均匀沉降造成的严重倾斜,1980年6月虎丘塔现场调查，当时由于全塔向东北方向严重倾斜，不仅塔顶离中心线已达231m，而且底层塔身发生不少裂缝，成为危险建筑而封闭、停止开放。仔细观察塔身的裂缝，发现一个规律，塔身的东北方向为垂直裂缝，塔身的西南面却是水平裂缝。在最高的第七层，站在塔心，有站在斜坡上的感觉。虎丘塔的倾斜历史悠久。目前观测塔的中心线是一条折线形抛物线，这是由于建造第一层时，塔发生倾斜；于是在建造第二层时重新校正呈铅直；当塔继续发生倾斜后，建造第三层时又校正呈铅直，依此类推，成为目前的状态。,经勘察，虎丘山是由火山喷发和造山运动形成，为坚硬的凝灰
5、岩和晶屑流纹岩。山顶岩面倾斜，西南高，东北低。虎丘塔地基为人工地基，由大块石组成，块石最大粒径达1000mm。人工块石填土层厚12m，西南薄，东北厚。下为粉质粘土，呈可塑至软塑状态，也是西南薄，东北厚。底部即为风化岩石和基岩。塔底层直径1366m范围内，覆盖层厚度西南为28m，东北为58m，厚度相差30m，这是虎丘塔发生倾斜的根本原因。此外，南方多暴雨，源源雨水渗入地基块石填土层，冲走块石之间的细粒土，形成很多空洞，这是虎丘塔发生倾斜的重要原因。在十年“文革”期间，无人管理，树叶堵塞虎丘塔周围排水沟，大量雨水下渗，加剧了地基不均匀沉降，危及塔身安全。从虎丘塔结构设计上看有很大缺点，没有做扩大的
6、基础，砖砌塔身垂直向下砌八皮砖，即埋深05m，直接置于上述块石填土人工地基上。估算塔重63000kN，则地基单位面积压力高达435kPa，超过了地基承载力。塔倾斜后，使东北部位应力集中，超过砖体抗压强度而压裂。,虎丘塔,问题：塔身向东北方向严重倾斜，塔顶离中心线已达2.31m，底层塔身发生不少裂缝，成为危险建筑物而封闭。,概况：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）。全塔7层，高47.5m，塔的平面呈八角形。,原因：坐落于不均匀粉质粘土层上，产生不均匀沉降。,处理：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打设树根桩加固塔身，获得成功。,加拿大特朗斯康
7、谷仓,事故： 1913年9月装谷物，10月17日装了31822谷物时， 1小时竖向沉降达30.5cm 24小时倾斜2653 西端下沉7.32m东端上抬1.52m 上部钢混筒仓完好无损,概况：长59.4m，宽23.5m，高31.0m，共65个圆筒仓。钢混筏板基础，厚61cm，埋深3.66m。1911年动工，1913年完工，自重20000T。,地基严重下沉 -上海工业展览馆,1954年兴建的上海工业展览馆中央大厅，因地基约有14m厚的淤泥质软粘土，尽管采用了7.27m的箱形基础，建成后当年就下沉600mm。1957年6月展览馆中央大厅四角的沉降最大达1465.5mm，最小沉降量为1228mm。19
8、57年7月，经苏联专家及清华大学陈希哲教授、陈梁生教授的观察、分析，认为对裂缝修补后可以继续使用(均匀沉降)。1979年9月时，展览馆中央大厅平均沉降达1600mm，逐渐趋向稳 定，工程使用良好。大量事故充分表明：对基础工程必须慎重对待。只有深入了解地基情况，掌握勘察资料，经过精心设计与施工才能使基础工程做到既经济合理，又安全可靠。,日本关西机场世界最大人工岛,概况：1986年：开工；1990年：人工岛完成；1994年：机场运营；面积：4370m1250m；填筑量：180106m3；平均厚度：33m。 问题： 沉降大且有不均匀沉降。 设计时预测沉降：5.77.5 m；完成时实际沉降：8.1 m
9、，5cm/月；(1990年)；预测主固结完成：20年后；比设计超填：3m。,关西机场,设计时预测沉降：5.77.5 m 完成时实际沉降：8.1 m，5cm/月(1990年) 预测主固结完成：20年后 比设计超填：3m,问题： 沉降大且有不均匀沉降,香港宝城滑坡,1972年7月某日清晨，香港宝城路附近，两万立方米残积土从山坡上下滑，巨大滑动体正好冲过一幢高层住宅-宝城大厦，顷刻间宝城大厦被冲毁倒塌并砸毁相邻一幢大楼一角约五层住宅。死亡7人。,原因： 山坡上残积土本身强度较低，加之雨水入渗使其强度进一步大大降低，使得土体滑动力超过土的强度，于是山坡土体发生滑动。,1972 宝城 滑坡 ( 20,0
10、00 m3)(67 死、20 伤),Po Shan Road,Conduit Road,Notewell Road,Early 1972 滑坡前,成功的基础工程必须满足以下要求：,基础设计所需的资料，主要两部分,地质资料,关于上部结构资料,成功的基础工程都必须满足以下各项稳定性及变形要求：,（1）埋深应足以防止基础底面下的土向侧向挤出，对单独基础尤为重要；,（2）埋深应在冻融及植物生长引起的季节性体积变化区以下；,（3）体系在抗倾覆、转动、滑动或防止土破坏（抗剪强度破坏）方面必须是安全的；,（4）体系在对土中的有害物质所引起的锈蚀方面必须是安全的，在利用垃圾砌筑时以及某些海洋基础，这点尤为重要；,（5）体系应足以对付以后在场地或施工几何尺寸方面出现的某些变化，并且在万一出现重大变化时方便变更；,（6）从设置方法的角度看，基础应是经济的；,（7）地基总沉降及沉降差应该是基础构件和上部结构构建所容许；,（8）基础及其施工应符合环境保护标准的要求。,3 基础工程的发展,1819世纪，促进了岩土力学的发展。库伦（1773）抗剪强度理论和土压力理论达西（1856)渗流的达西定律文克尔（1867)文克尔定律 太沙基（1925)发表了比较完整土力学，1948年于佩克合作发表了工程实用土力学。20世纪70年代工程促进发展阶段 我国改革开方以来大发展，促近了本学科的发展。,back,本章结束,
