《建筑地基与基础工程》教学课件

建筑地基与基础工程建筑地基与基础工程是土木工程专业的核心课程，也是建筑工程技术系列课程的重要组成部分本课程涵盖地基处理技术、基础设计理论、施工技术等重要内容通过系统学习，学生将掌握地基与基础工程的理论基础和实践技能，为将来从事相关工程技术工作奠定坚实基础课程注重理论与实践相结合，通过大量工程案例分析和现场实习，培养学生分析问题和解决问题的能力课程概述课程目标学习内容掌握地基与基础工程的基本理系统学习土方工程、基坑工论、设计方法和施工技术，培程、地基处理与加固技术、浅养学生具备地基处理、基础设基础与深基础设计施工等核心计和施工管理的专业能力知识实践要求通过土工试验、现场施工案例分析、工程实习等实践环节，提高学生的动手能力和工程实践水平第一章绪论基本概念重要性案例分析地基与基础工程是建筑工程的重要组成地基与基础工程在建筑中发挥着关键作通过分析典型的工程失效案例，深入理部分，直接关系到建筑物的安全性和稳用，是传递上部结构荷载到地基的重要解地基与基础工程的重要性，总结经验定性本章将介绍地基与基础工程的基环节基础设计不当可能导致建筑物沉教训，为今后的工程实践提供指导本概念、发展历程和技术特点降、开裂甚至倒塌地基与基础的基本概念地基定义地基是指支撑建筑物荷载的土体或岩体，包括天然地基和人工处理地基两种类型基础定义基础是连接上部结构与地基的重要构件，负责将建筑物的荷载安全传递给地基相互作用地基与基础通过相互作用形成一个完整的承载体系，共同承担建筑物的各种荷载地基与基础的分类按材料分类按形式分类混凝土基础具有良好的抗压性浅基础埋深较小，适用于地质条能，钢筋混凝土基础兼具抗压和件良好的场地；深基础埋深较抗拉性能，钢结构基础适用于大大，适用于软弱地基或重型建筑跨度建筑，木质基础主要用于轻物，包括桩基础、沉井基础等形型建筑式按受力特征分类柔性基础能够适应地基的不均匀沉降，刚性基础具有较好的整体性，能够调节不均匀沉降，适用于地质条件变化较大的场地工程地质条件分析1场地划分按照地质条件复杂程度分为A级（简单）、B级（中等复杂）、C级（复杂）三个等级，为工程设计提供依据2地质勘察采用钻探、触探、物探等多种方法，全面了解地质结构、土层分布、地下水位等关键信息3问题识别识别软弱土层、液化土层、膨胀土、湿陷性黄土等特殊地质问题，制定相应的处理措施第二章地基处理与加固技术问题分析方法选择识别承载力不足、沉降过大、根据地质条件、工程要求和经稳定性差等地基问题济性选择合适的处理方法处理目的技术原则提高地基承载力，减少地基沉因地制宜、技术可行、经济合降，改善地基稳定性理、环保安全2314地基可能存在的问题强度及稳定性问题地基承载力不足可能导致基础破坏，边坡稳定性差可能引起滑坡，需要采取加固措施压缩及不均匀沉降软弱地基在荷载作用下产生过大沉降或不均匀沉降，影响建筑物的正常使用和结构安全特殊土处理难点膨胀土、湿陷性黄土、冻土等特殊土具有特殊的工程性质，处理难度大，需要专门的技术措施地基处理方法概述化学方法通过化学反应改善土体性质物理方法机械作用改变土体状态置换法用优质材料替换软弱土层换填垫层法适用条件软弱地基浅层处理，填方区域地基改良操作流程开挖软弱土层，分层回填优质材料并压实质量控制严格控制压实度和承载力指标强夯法质量控制要点施工参数确定施工过程中应严格控制夯击遍数、夯击能量适用条件分析夯锤重量一般为8-40吨，夯击次数根据土质和夯沉量每遍夯击后应进行质量检测，包强夯法特别适用于松散砂土、湿陷性黄土、条件确定，通常为8-12击夯点间距按梅花括动力触探试验、标准贯入试验等夯击完杂填土等地基的处理通过重锤反复夯击，形布置，间距为夯锤直径的2-3倍夯击能量成后需要铺设表层压实，达到设计要求使土体密实，提高承载力，减少压缩性该根据加固深度要求计算确定方法具有设备简单、效果显著、成本低廉的优点振动压实法95%15-25压实度要求振动频率振动压实后土体压实度应达到设计要设备振动频率范围，单位为赫兹求20-30压实厚度单层压实厚度控制范围，单位为厘米灌浆加固法化学加固法化学加固法利用水泥、石灰、粉煤灰等加固剂与土体发生物理化学反应，改善土体的工程性质该方法通过离子交换、胶凝作用等机理，提高土体强度和稳定性，适用于多种土质条件砂桩加固法成孔工艺砂料填充采用振动沉管或螺旋钻孔方式在软弱粘选用级配良好的中粗砂分层填入孔内，性土中成孔，孔径一般为300-600毫米边填砂边振动密实质量检测振动密实采用动力触探、标准贯入等方法检测砂通过振动设备使砂桩达到设计密实度，桩质量和承载力形成复合地基排水固结法1砂井排水在软土中设置砂井，缩短排水距离，加速固结沉降砂井直径一般为300-800毫米，间距根据土质条件确定2袋装砂井采用透水土工布制成的砂井，施工方便，质量稳定袋装砂井直径较小，一般为70-100毫米，适用于软粘土地基处理3塑料排水板塑料排水板具有良好的柔韧性和排水性能，安装简便，成本较低板宽一般为100毫米，厚度3-4毫米，广泛应用于软土地基处理第三章土方工程施工施工流程测量放线、场地准备、土方开挖、土方回填开挖技术机械开挖与人工开挖相结合的施工方法质量控制严格控制开挖精度和回填压实质量土方工程勘测与准备施工测量放线场地清理建立施工控制网，进行轴线定清除地表植被、垃圾和障碍位和标高控制采用全站仪、物，平整场地设置临时排水GPS等先进测量设备，确保沟和沉淀池，防止施工期间积测量精度满足规范要求水影响施工质量方案制定根据工程特点和地质条件，制定详细的土方施工方案确定开挖方法、运输路线、弃土场位置等关键要素土方开挖技术机械化开挖人工开挖安全控制采用挖掘机、推土机、装载机等设备进适用于机械无法到达的狭小空间、精度建立完善的安全管理体系，设置安全防行大规模土方开挖机械开挖效率高，要求较高的部位或文物保护区域人工护设施对深基坑开挖应采取支护措适用于大面积、深度较大的土方工程开挖虽然效率较低，但能够精确控制开施，防止塌方事故加强现场安全教设备选择应根据土质条件、开挖深度和挖尺寸，避免对周围结构造成扰动育，确保施工人员人身安全运输距离等因素综合考虑土方回填与压实材料要求回填材料应符合设计要求，不得含有有机物、冻土块等有害物质土料含水量应控制在最优含水量范围内分层回填采用分层回填、分层压实的工艺每层回填厚度不超过30厘米，确保压实质量均匀质量检测采用环刀法、砂置换法等方法检测压实度压实度应达到设计要求，一般不小于90%第四章基坑工程施工支护设计原则支护结构形式基坑支护设计应遵循安全可靠、根据基坑深度、地质条件和周边经济合理、施工方便的原则支环境选择合适的支护形式常见护结构应能承受土压力、水压力的支护结构包括放坡、土钉墙、和施工荷载，确保基坑稳定和周排桩、地下连续墙等多种类型围环境安全降水与监测建立完善的降水系统控制地下水位，设置监测系统实时监控基坑变形通过信息化施工确保基坑安全稳定基坑支护类型放坡开挖板桩支护12适用于场地宽敞、土质较好的浅基坑采用钢板桩或混凝土预制桩形成挡土结构土钉墙支护地下连续墙在土体中插入土钉形成复合挡土结构适用于深基坑和地下水位较高的场地43放坡开挖技术坡度确定根据土质条件和开挖深度确定合理坡度坡面防护采用喷射混凝土、土工格栅等方式保护坡面排水措施设置坡顶截水沟和坡面排水系统钢板桩支护适用条件评估钢板桩支护适用于粘性土、砂土等地层，基坑深度一般不超过6-8米该方法具有施工快速、可重复使用、对周围环境影响小等优点，特别适用于临时性基坑工程施工工艺流程采用振动锤或静压法将钢板桩逐根打入土中，确保桩与桩之间紧密咬合施工过程中应控制打桩速度和振动频率，避免对周围建筑物造成影响拔除与回收基坑回填完成后，采用拔桩设备将钢板桩拔除回收拔桩时应注意保护桩头和锁口，确保钢板桩能够重复使用，提高经济效益地下连续墙支护结构特点地下连续墙具有刚度大、止水性好、承载力高的特点，适用于深基坑和地下水丰富的地区成槽工艺采用抓斗或铣槽机开挖槽段，用泥浆护壁防止塌方槽段长度一般为4-6米，槽宽600-1500毫米浇筑施工安装钢筋笼后采用导管法水下浇筑混凝土，确保混凝土质量和墙体连续性土钉墙支护技术质量验收抗拔力检测和变形监测施工工艺钻孔、插筋、注浆、面层喷射设计计算土钉长度、间距和倾角优化设计基坑降水技术1明沟排水在基坑底部和边坡设置排水沟，将地表水和渗水及时排出排水沟断面应根据汇水面积和降雨强度计算确定2井点降水采用轻型井点、喷射井点或管井等方法降低地下水位井点布置应根据水文地质条件和降水要求进行设计3效果监测设置水位观测井监测地下水位变化，评价降水效果根据监测结果及时调整降水方案，确保基坑干作业条件基坑监测技术第五章浅基础施工2-3m4埋置深度主要类型浅基础一般埋置深度范围独立、条形、筏形、箱形基础80%应用比例浅基础在建筑工程中的应用比例浅基础类型独立基础条形基础筏形基础箱形基础适用于框架结适用于墙体结适用于高层建具有良好的抗构和单层工业构和密柱框筑和地基承载浮性能和整体建筑，承受单架，沿墙体或力较低的场刚度，适用于个柱子的荷柱列连续布地，整体性高地下水位地载具有受力置能够调节好能够有效区箱形基础明确、施工简不均匀沉降，分散荷载，减兼具承重和防便、材料用量适用于地基承少不均匀沉水功能，常用少的特点，是载力较低的场降，但混凝土于地下室工程最常用的基础地，施工连续用量较大，成和重要建筑形式之一性好本较高物浅基础设计计算承载力计算沉降计算构造设计根据地基土的物理力学性质确定地基承采用分层总和法计算地基最终沉降量，确定基础的几何尺寸、配筋和混凝土强载力特征值考虑基础宽度、埋深等修确保沉降值在允许范围内对于重要建度等级基础厚度应满足抗冲切、抗剪正因素，计算修正后的地基承载力确筑物还需要计算沉降差和倾斜度，保证切要求，配筋应满足抗弯和构造要求，保基础底面压力不超过地基承载力设计建筑物的正常使用功能确保基础结构安全值浅基础施工技术基槽开挖垫层施工按设计要求开挖基槽，控制开挖精度和铺设混凝土垫层或砂石垫层，为基础施边坡稳定开挖完成后进行验槽，检查工提供平整的工作面垫层厚度一般为地基承载力是否满足设计要求50-100毫米，表面应平整密实混凝土浇筑模板钢筋连续浇筑混凝土，振捣密实养护期间安装基础模板，绑扎钢筋网片模板应保持适当湿度和温度，确保混凝土达到牢固平整，钢筋间距和保护层厚度应符设计强度合设计要求第六章桩基础施工桩基分类设计原则施工工艺按材料、成桩方式和受力特征进行分类承载力计算、沉降控制和经济性分析预制桩和灌注桩的不同施工方法桩基础类型桩基础按不同标准可分为多种类型按材料分为混凝土桩、钢桩、复合桩等；按成桩方式分为预制桩和灌注桩；按受力特征分为摩擦桩、端承桩和复合桩选择桩型应综合考虑地质条件、荷载特点和经济性预制桩施工预制桩制作运输吊装沉桩施工在工厂或现场预制场制作混凝土预制桩运输时应避免碰撞和弯曲变采用锤击法、静压法或振动法将预桩，严格控制混凝土配合比、振捣形，吊点位置应符合设计要求现制桩沉入设计标高施工过程中应工艺和养护条件桩身应平直，混场堆放应分层垫实，防止桩身开监测桩身应力和沉桩阻力，确保桩凝土密实，强度达到设计要求后方裂吊装就位要准确对准桩位基质量和施工安全可起吊运输灌注桩施工1钻孔灌注桩采用旋挖钻机或冲击钻机成孔，孔径精度高，适用于各种地质条件成孔后清孔，下入钢筋笼，采用导管法浇筑水下混凝土2人工挖孔桩适用于地下水位较低、土质较好的地区人工开挖成孔，可直接观察地质情况，确保桩端持力层可靠护壁采用现浇混凝土或装配式护壁3泥浆护壁技术采用膨润土泥浆护壁防止孔壁坍塌，泥浆性能指标应符合规范要求施工过程中应及时补充泥浆，保持孔内液面稳定，确保成孔质量特殊桩基技术水下桩基施工复合地基桩基适用于桥梁工程和海洋工程，施将桩基础与地基处理相结合，形工难度大，要求技术水平高需成桩土共同承载的复合地基能要专用设备和特殊工艺，如水下够充分发挥桩间土的承载作用，焊接、水下混凝土浇筑等技术，减少桩基用量，降低工程造价，确保水下施工质量适用于软弱地基抗震桩基设计在地震区域桩基设计中考虑地震作用影响，采用抗震设防措施桩身配筋应满足抗震要求，桩土相互作用分析应考虑动力效应，确保桩基抗震性能第七章特殊地基处理软弱地基湿陷性黄土膨胀土承载力低、压缩性高的遇水湿陷变形的特殊土具有胀缩性的粘性土地软土地基处理技术地基加固方法基防治措施软弱地基处理特性分析软弱地基含水量高、孔隙比大、承载力低预压加固采用堆载预压或真空预压加速固结沉降复合地基水泥搅拌桩、CFG桩等复合地基技术应用膨胀土地基处理化学改良处理防水隔离措施采用石灰、水泥等稳定剂对膨胀土进行化学工程特性识别设置防水层和排水系统，防止地表水和地下改良，改变土体的物理化学性质通过离子膨胀土具有显著的胀缩性，遇水膨胀、失水水进入膨胀土层采用不透水材料包封基交换和团粒化作用，降低土体的膨胀性，提收缩，对建筑物基础造成严重危害通过自础，在基础周围设置排水盲沟，有效控制膨高强度和稳定性，从根本上解决膨胀土问由膨胀率试验、膨胀力试验等方法确定膨胀胀土的含水量变化，减少胀缩变形题土的膨胀等级和膨胀潜势，为处理方案选择提供依据湿陷性黄土地基处理第八章土工试验技术物理力学性质现场检测技术沉降观测分析通过标准化试验方法测定土体的基本物采用原位测试方法直接获取地基承载力建立长期沉降观测系统，监测地基变形理指标和力学参数包括天然含水量、和变形参数静力触探、动力触探、标发展规律通过沉降观测数据分析，验密度、液塑限、压缩指标、抗剪强度参准贯入试验、载荷试验等现场检测技术证设计计算结果，指导施工过程控制，数等关键指标，为地基设计提供可靠的能够真实反映地基的工程特性为类似工程提供经验数据参数土体物理性质试验颗粒分析筛分试验确定土体级配特征界限含水量液限、塑限试验判定土体分类基本指标含水量、密度等基础物理参数测定土体力学性质试验1压缩试验通过固结试验测定土体的压缩系数、压缩模量等变形参数试验采用分级加载方式，测定不同压力下的变形量，绘制压缩曲线，为沉降计算提供参数2剪切试验采用直剪试验或三轴试验测定土体的抗剪强度参数试验结果用于边坡稳定性分析、地基承载力计算和土压力计算，是地基设计的重要依据3三轴试验在真三轴应力状态下测定土体的强度和变形特性能够模拟实际工程中的应力条件，获得更准确的力学参数，适用于重要工程的精确分析现场检测技术静力触探试验标准贯入试验采用标准圆锥探头以恒定速率采用标准设备将标准贯入器打压入土中，连续测定锥尖阻力入土中，记录贯入30厘米的和侧摩阻力试验结果可用于锤击次数N值大小反映土体确定土层分布、评价土体密实的密实程度和工程性质，广泛度和估算承载力，具有连续性用于砂土液化判别和承载力评好、精度高的特点价载荷试验在现场直接对地基施加荷载，测定地基的承载力和变形特性试验结果最接近实际工程条件，是验证地基承载力最可靠的方法，常用于重要工程的地基验证第九章地基基础质量检测承载力检测结构质量检测采用载荷试验、动力触探等方法检测地检测基础几何尺寸、混凝土强度、钢筋基承载力是否满足设计要求配置等结构质量指标验收评定沉降变形观测根据检测结果进行质量评定，出具验收建立沉降观测网，长期监测地基沉降和报告建筑物变形发展规律地基验收标准95%合格率要求地基承载力检测点合格率应达到的标准30mm沉降控制一般建筑物允许沉降量上限值

0.002倾斜限值建筑物整体倾斜允许值20mm沉降差相邻柱基间允许沉降差限值基础结构验收几何尺寸检测采用测量仪器检测基础的长度、宽度、厚度等几何尺寸检测基础轴线位置、标高是否符合设计要求几何尺寸偏差应在规范允许范围内，确保基础位置准确混凝土强度检测采用回弹法、超声波法或钻芯法检测混凝土强度现场检测结果应满足设计强度等级要求对于重要部位可采用钻芯取样进行抗压强度试验验证钢筋保护层检测采用钢筋位置测定仪检测钢筋位置和保护层厚度保护层厚度应满足耐久性和防火要求钢筋间距、直径应符合设计图纸要求，绑扎质量良好第十章地基与基础加固技术既有建筑地基加固基础结构加固加固效果评价针对既有建筑地基承载力不足或沉降过大对开裂、破损的基础结构进行修复加固，建立完善的监测系统，长期跟踪加固效的问题，采用托换技术、注浆加固、压桩采用增大截面法、外包钢法、粘贴碳纤维果通过沉降观测、倾斜监测、结构健康等方法进行加固处理施工过程中应确保布等方法加固设计应进行承载力验算，监测等手段，评价加固措施的有效性，为建筑物安全，采取必要的监测和保护措确保加固后的结构满足使用要求类似工程提供经验和数据支持施。