《地基与基础工程》课件

地基与基础工程本课件旨在全面介绍地基与基础工程的相关知识，从基本概念到前沿技术，深入解析设计原则与施工要求通过本课程的学习，您将掌握地基与基础工程的核心技能，为实际工程应用打下坚实的基础课程内容涵盖土的物理性质、地基承载力、浅基础与深基础设计、地基处理方法、基坑工程、特殊土地基处理、地震区与冻土地区基础设计、滑坡防治、施工质量控制、工程事故分析、基础加固修复、环境保护措施、施工安全管理、工程造价控制，以及BIM技术应用、新型基础形式、绿色施工技术等多个方面地基与基础的基本概念地基的定义基础的定义工程重要性地基是指承受建筑物荷载的土体或岩体基础是建筑物与地基之间的过渡结构，地基与基础工程是建筑工程的重要组成，是建筑物的基础赖以建立的基础地其作用是将建筑物的荷载传递到地基上部分，其质量直接关系到整个建筑物的基的稳定性直接影响建筑物的安全基础的设计必须保证地基的承载力和安全和使用寿命因此，必须高度重视稳定性地基与基础的设计与施工地基与基础工程的发展历史古代工程实例1古代文明中，如中国的长城、古埃及的金字塔等，都体现了地基与基础工程的智慧这些工程在当时的技术条件下，实现了令人现代发展里程碑惊叹的稳定性和耐久性2随着材料科学和力学理论的发展，现代地基与基础工程取得了长足进步钢筋混凝土、预应力技术等新材料和新技术的应用，大技术革新3大提高了工程的安全性和可靠性近年来，BIM技术、智能化监测等新兴技术在地基与基础工程中得到应用，实现了工程设计、施工和管理的数字化和智能化，提高了效率和质量土的物理性质颗粒组成密度与孔隙比土的颗粒组成是指土中不同粒径密度是指单位体积土的质量，孔颗粒的含量比例颗粒组成直接隙比是指土中孔隙体积与固体颗影响土的渗透性、压缩性和强度粒体积之比密度和孔隙比是评等工程性质价土的密实程度的重要指标含水量含水量是指土中水的质量与固体颗粒质量之比含水量对土的强度、变形和渗透性有显著影响土的工程分类统一分类系统颗粒级配常见土类型统一分类系统（USCS）是国际上常用的颗粒级配是指土中不同粒径颗粒的分布情常见的土类型包括砂土、粉土、黏土等土的工程分类方法，它根据土的颗粒组成况良好的颗粒级配可以提高土的密实度不同类型的土具有不同的工程性质，需要、塑性指标等参数，将土分为若干个组别和强度采用不同的处理方法土的应力状态有效应力原理总应力与孔隙水压力应力分布有效应力原理指出，土的强度和变形主总应力是指土体所承受的全部应力，包建筑物荷载作用下，地基土中会产生应要取决于有效应力，而不是总应力有括土颗粒间的应力和孔隙水压力孔隙力分布了解应力分布规律，有助于进效应力等于总应力减去孔隙水压力水压力是指土中孔隙水所承受的压力行地基承载力计算和变形预测地基应力计算方法等分布压力法集中力法12等分布压力法假设建筑物荷载集中力法将建筑物荷载简化为均匀分布在地基上，从而简化集中力作用在地基上，适用于应力计算计算局部区域的应力叠加原理3叠加原理指出，多个荷载作用下地基中的应力，等于每个荷载单独作用下应力的叠加土的压缩性压缩指数压缩指数是压缩曲线的斜率，反映了土2的压缩程度压缩指数越大，土的压缩压缩曲线性越高1压缩曲线描述了土的体积随压力变化的规律，是研究土的压缩性的重要工具预压密度预压密度是指土在历史上所承受的最大压力预压密度对土的压缩性和强度有3显著影响固结理论一维固结时间效应排水条件一维固结是指土体在一个方向上的排水和固结是一个随时间发展的过程，土的压缩排水条件对固结速度有重要影响良好的压缩过程，是固结理论的基础和排水需要一定的时间排水条件可以加速固结过程地基变形计算即时沉降即时沉降是指在地基受到荷载作用后，立即产生的沉降，主要由土的弹性变形引起固结沉降固结沉降是指由于土的固结而产生的沉降，是一个随时间发展的过程二次固结二次固结是指在固结沉降基本完成后，由于土的蠕变而产生的沉降土的抗剪强度1摩尔-库仑准则2内摩擦角摩尔-库仑准则是描述土的抗内摩擦角是土的抗剪强度参数剪强度的重要准则，它将抗剪之一，反映了土颗粒之间的摩强度表示为有效应力和土的抗擦力大小剪强度参数的函数粘聚力3粘聚力是土的抗剪强度参数之一，反映了土颗粒之间的粘结力大小地基承载力极限承载力允许承载力极限承载力是指地基能够承受的允许承载力是指在保证地基安全最大荷载，超过该荷载地基将发的前提下，地基可以承受的荷载生破坏允许承载力通常小于极限承载力安全系数安全系数是指极限承载力与允许承载力之比，用于保证地基的安全性浅基础类型独立基础条形基础筏形基础独立基础是单独承受一个柱子荷载的基础条形基础是沿墙或柱列设置的基础，适用筏形基础是将整个建筑物底部做成一个整，适用于荷载较小、地基承载力较好的情于承受线性分布荷载的情况体的基础，适用于地基承载力较差、荷载况较大的情况浅基础设计原则沉降控制浅基础设计必须进行沉降控制，确保建2筑物的沉降在允许范围内，避免因沉降承载力验算过大而影响建筑物的使用功能和安全1浅基础设计必须进行承载力验算，确保地基能够承受建筑物荷载，且具有足够的安全系数整体稳定性浅基础设计必须考虑整体稳定性，防止3基础发生倾覆、滑动等破坏深基础概述桩基础地下连续墙沉箱基础桩基础是将建筑物荷载传递到深层土体地下连续墙是一种用于支护基坑、防止沉箱基础是一种在水中或软土地基上建的基础，适用于地基承载力较差、荷载土体滑坡的结构，也可以作为建筑物的造的基础，通过沉箱下沉到设计标高，较大的情况基础然后进行封底和上部结构施工桩基础分类材料分类成桩方式12按材料可分为混凝土桩、钢桩按成桩方式可分为预制桩、灌、木桩等注桩等受力特征3按受力特征可分为摩擦桩、端承桩等桩的承载机理端部阻力端部阻力是指桩端土体对桩的支撑力，是端承桩的主要承载力来源侧面摩擦力侧面摩擦力是指桩侧土体对桩的摩擦力，是摩擦桩的主要承载力来源群桩效应群桩效应是指多根桩共同作用时，桩与桩之间的相互影响，可能导致承载力降低或沉降增大桩基设计方法承载力计算沉降估算桩基设计必须进行承载力计算，桩基设计必须进行沉降估算，确确保桩基能够承受建筑物荷载，保建筑物的沉降在允许范围内，且具有足够的安全系数避免因沉降过大而影响建筑物的使用功能和安全布桩原则布桩原则包括桩的间距、排列方式等，合理的布桩可以提高桩基的承载力和稳定性预制桩施工沉桩设备1沉桩设备包括锤击式打桩机、振动式打桩机、静力压桩机等施工工艺2预制桩施工工艺包括桩的吊装、对位、沉桩等步骤质量控制3预制桩施工质量控制包括桩的垂直度、沉桩深度、桩身完整性等方面的检查灌注桩施工成孔方法钢筋笼制作混凝土浇筑灌注桩成孔方法包括回钢筋笼制作是灌注桩施混凝土浇筑是灌注桩施转钻孔、冲击钻孔、旋工的重要环节，钢筋笼工的最后环节，混凝土挖钻孔等的质量直接影响桩的承的质量和浇筑方法对桩载力的质量有重要影响桩基检测技术完整性检测完整性检测用于检测桩身是否存在缺陷，如断裂、夹泥等承载力检测承载力检测用于检测桩的实际承载能力，是否满足设计要求缺陷处理对于检测出的桩基缺陷，需要采取相应的处理措施，如灌浆加固、更换等地基处理方法概述物理方法化学方法复合方法物理方法是指通过改变土的物理性质来化学方法是指通过向土中添加化学材料复合方法是指将多种地基处理方法结合提高地基承载力的方法，如换填法、夯来改善地基性质的方法，如灌浆加固、起来使用，以达到更好的处理效果实法、预压法等化学加固等换填法适用条件施工工艺换填法适用于处理软弱土、淤泥换填法施工工艺包括开挖、回填等不良地基，要求换填材料易于、压实等步骤获取，且换填深度不宜过大质量要求换填法质量要求包括换填材料的质量、压实程度等夯实法重锤夯实1重锤夯实是指利用重锤自由下落产生的冲击力，对土体进行夯实，提高其密实度振动夯实2振动夯实是指利用振动机械产生的振动力，对土体进行夯实，适用于砂土等易于振动的土体爆破夯实3爆破夯实是指利用炸药爆炸产生的冲击波，对土体进行夯实，适用于大面积、深层土体的处理预压法堆载预压堆载预压是指在软土地基上堆放土石等重物，使土体提前固结，提高其承载力真空预压真空预压是指利用真空泵抽取土体中的水分，产生负压，加速土体的固结电渗预压电渗预压是指利用电场作用，加速土体中的水分迁移，促进土体的固结排水固结法砂井塑料排水板施工工艺砂井是指在软土地基中设置竖向的砂柱，塑料排水板是一种新型的排水材料，具有排水固结法施工工艺包括排水体的安装、加速土体中的水分排出，促进土体的固结排水能力强、施工速度快等优点，广泛应预压等步骤用于软土地基处理灌浆加固化学灌浆化学灌浆是指将化学浆材注入土体中，2通过化学反应使土体胶结，提高其强度水泥灌浆和稳定性1水泥灌浆是指将水泥浆注入土体中，填充土体中的孔隙，提高土体的强度和稳定性压密灌浆压密灌浆是指在灌浆的同时，对土体施3加压力，使其密实，提高其承载力加筋土工程加筋材料设计原理施工方法加筋材料包括土工格栅加筋土设计原理是利用加筋土施工方法包括土、土工织物等，用于提加筋材料与土体之间的体的填筑、加筋材料的高土体的抗拉强度和稳摩擦力，提高土体的抗铺设等步骤定性剪强度和稳定性岩土工程勘察勘察方法取样技术岩土工程勘察方法包括钻探、取取样技术包括扰动取样、非扰动样、原位测试等取样等，目的是获取具有代表性的土样原位测试原位测试是指在现场对土体的力学性质进行测试，如标准贯入试验、静力触探试验等地质雷达探测原理介绍地质雷达探测是利用电磁波在不同介质中的传播特性差异，探测地下地质结构的地球物理方法应用范围地质雷达探测应用于地基隐患探测、地下管线探测、岩溶探测等领域数据分析地质雷达数据分析是通过分析雷达图像，识别地下地质结构和异常体基坑工程概述基坑分级设计要点施工流程基坑根据开挖深度、周围环境条件等因基坑设计要点包括支护结构的选择、降基坑施工流程包括支护结构的施工、土素进行分级，不同级别的基坑需要采取水方案的设计、监测方案的制定等方开挖、降水、监测等步骤不同的支护措施基坑支护结构板桩支护地下连续墙土钉墙板桩支护是指利用钢板桩或混凝土板桩作地下连续墙是一种整体性好、强度高的支土钉墙是指在土体中插入钢筋或钢管，形为支护结构，适用于土质较好、地下水位护结构，适用于土质较差、地下水位较高成加筋土结构，提高土体的稳定性，适用较低的基坑的基坑于边坡支护和基坑支护基坑降水设计计算基坑降水设计计算包括降水量的计算、2井点布置的确定等降水方法1基坑降水方法包括明排法、井点降水法、真空降水法等环境影响基坑降水可能引起地面沉降、地下水位下降等环境问题，需要采取相应的防治3措施基坑监测监测项目监测方法预警标准基坑监测项目包括支护基坑监测方法包括人工基坑监测需要设定预警结构的位移、土体的沉观测、自动化监测等标准，当监测数据超过降、地下水位的变化等预警标准时，需要采取相应的应急措施特殊土地基膨胀土软土湿陷性黄土膨胀土是指具有遇水膨胀、失水收缩特软土是指含水量高、强度低的土，承载湿陷性黄土是指在干燥状态下强度较高性的土，容易引起建筑物开裂、变形等力较低，容易产生较大的沉降，遇水后强度迅速降低，产生湿陷的土问题膨胀土处理性质特点处理方法12膨胀土具有遇水膨胀、失水收膨胀土处理方法包括换填、改缩、强度低等特点良、桩基础等工程措施3膨胀土工程措施包括设置隔离层、加强排水、控制含水量等软土地基处理固结特性加固方法质量控制软土具有含水量高、孔隙比大、压缩性软土地基加固方法包括排水固结法、换软土地基处理质量控制包括沉降观测、高等固结特性填法、搅拌桩法等强度检测等湿陷性黄土处理湿陷机理防治措施湿陷性黄土的湿陷机理是由于土湿陷性黄土的防治措施包括压实颗粒之间的胶结物遇水溶解，导、换填、灌浆等致土体结构破坏，产生湿陷施工要点湿陷性黄土施工要点包括控制含水量、防止水浸等地震区基础设计设计方法2地震区基础设计方法包括抗震验算、构造措施等抗震要求1地震区基础设计需要满足抗震要求，确保建筑物在地震作用下不发生破坏构造措施地震区基础设计构造措施包括加强连接

3、增加配筋等冻土地区基础冻土特性设计原则施工技术冻土具有冻胀、融沉等特性，对建筑物的冻土地区基础设计原则包括保持冻土稳定冻土地区基础施工技术包括保温、隔热、基础产生不利影响、减少融沉、防止冻胀等通风等滑坡与防治滑坡类型滑坡类型包括牵引式、旋转式、流动式等稳定性分析滑坡稳定性分析包括极限平衡法、数值分析法等防治措施滑坡防治措施包括排水、支挡、加固等边坡工程边坡类型稳定计算边坡类型包括土质边坡、岩质边边坡稳定计算包括极限平衡法、坡、人工边坡等数值分析法等支护结构边坡支护结构包括挡土墙、锚杆、土钉墙等挡土墙重力式悬臂式抗滑稳定重力式挡土墙依靠自身的重力来抵抗土悬臂式挡土墙依靠墙身的抗弯能力来抵挡土墙设计需要进行抗滑稳定验算，确压力，适用于高度较低的边坡支护抗土压力，适用于高度较高的边坡支护保挡土墙不发生滑动破坏地下水控制渗流分析止水帷幕排水系统渗流分析用于计算地下水的流速和压力分止水帷幕是一种用于阻止地下水渗流的结排水系统用于排除地下水，降低地下水位布，为地下水控制设计提供依据构，常用的止水帷幕有灌浆帷幕、地下连，提高地基的稳定性续墙等基础施工质量控制检测方法2基础施工质量检测方法包括外观检查、尺寸测量、强度检测等质量标准1基础施工需要满足相关的质量标准，如国家标准、行业规范等验收规范基础施工完成后需要进行验收，验收合3格后方可进行后续施工基础工程事故分析常见事故成因分析预防措施基础工程常见事故包括基础工程事故成因分析基础工程事故预防措施地基失稳、基础开裂、包括设计缺陷、施工质包括加强设计审查、提沉降过大等量问题、地质条件不良高施工质量、加强监测等等基础加固与修复损坏评估基础加固与修复前需要进行损坏评估，确定损坏程度和原因加固方法基础加固方法包括增大截面法、灌浆加固法、外包钢法等施工工艺基础加固施工工艺需要根据具体的加固方法确定环境保护措施噪声控制扬尘防治基础施工需要采取噪声控制措施基础施工需要采取扬尘防治措施，减少对周围居民的影响，减少对空气质量的影响水污染防治基础施工需要采取水污染防治措施，防止对地下水和地表水造成污染施工安全管理安全规范1基础施工需要遵守相关的安全规范，确保施工安全应急预案2基础施工需要制定应急预案，应对可能发生的事故事故预防3基础施工需要加强事故预防，减少事故发生的可能性工程造价控制预算编制成本控制变更管理工程造价控制需要进行工程造价控制需要加强工程造价控制需要加强详细的预算编制，确定成本控制，降低工程成变更管理，控制因设计工程的投资额本变更、施工变更等引起的造价增加技术应用BIM三维建模BIM技术可以进行三维建模，可视化展示工程的设计方案碰撞检测BIM技术可以进行碰撞检测，提前发现设计中的冲突，避免施工中的问题施工模拟BIM技术可以进行施工模拟，优化施工方案，提高施工效率新型基础形式复合基础新材料应用复合基础是指将多种基础形式结新型基础形式应用了新材料，如合起来使用，以提高基础的承载高强混凝土、纤维增强复合材料力和稳定性等，以提高基础的性能创新技术新型基础形式采用了创新技术，如预应力技术、自密实混凝土技术等，以提高基础的施工质量和效率绿色施工技术节能措施材料循环环境友好绿色施工技术包括节能措施，如使用节绿色施工技术包括材料循环，如使用再绿色施工技术包括环境友好措施，如减能设备、优化施工方案等，以降低能源生材料、回收废弃物等，以减少资源消少污染排放、保护生态环境等，以实现消耗耗可持续发展工程实例分析1高层建筑设计方案施工难点123本工程实例分析了某高层建筑的基该高层建筑采用了桩筏基础，以满该高层建筑施工难点在于桩基的施础设计与施工足其承载力要求工质量控制和沉降控制工程实例分析2桥梁工程本工程实例分析了某桥梁工程的基础设计与施工关键技术该桥梁工程关键技术在于深水基础的施工和抗震设计质量控制该桥梁工程质量控制重点在于混凝土的质量和结构的稳定性工程实例分析3地铁工程特殊处理本工程实例分析了某地铁工程的该地铁工程特殊处理在于穿越既基础设计与施工有建筑物的基础加固和沉降控制经验总结该地铁工程经验总结在于加强地质勘察、优化施工方案、加强监测等规范标准解读国家标准行业规范技术规程本节解读了地基与基础工程相关的国家本节解读了地基与基础工程相关的行业本节解读了地基与基础工程相关的技术标准，如《建筑地基基础设计规范》等规范，如《地基处理技术规范》等规程，如《基坑工程监测技术规程》等新技术发展趋势新型材料新型材料是地基与基础工程的发展趋势2，包括高强混凝土、纤维增强复合材料智能化施工等1智能化施工是地基与基础工程的发展趋势，包括自动化监测、智能控制等绿色技术绿色技术是地基与基础工程的发展趋势3，包括节能、环保、可持续等课程总结知识要点设计原则12本课程总结了地基与基础工程本课程总结了地基与基础工程的知识要点，包括土的物理性的设计原则，包括安全、经济质、地基承载力、基础类型、、适用等地基处理方法等施工要求3本课程总结了地基与基础工程的施工要求，包括质量控制、安全管理、环境保护等思考与展望行业发展地基与基础工程行业将朝着智能化、绿色化、可持续方向发展技术创新地基与基础工程技术将不断创新，涌现出更多的新材料、新方法、新技术未来方向地基与基础工程未来方向是实现安全、经济、环保、可持续发展。