第二節(jié)建筑工程地基、基礎
一、地基、基礎概述（熟悉）
基礎是建筑物的組成部分，它與土層直接接觸，承受房屋墻、柱傳來的荷載，連同自重傳給土層?；A下面承受建筑物全部荷載的土層稱為地基。
基礎是房屋建筑的重要組成部分，而地基是地球的一部分，但卻相互作用，共同保證房屋的堅固、耐久與安全。
建筑物的強度、穩(wěn)定性和耐久性如何，在很大程度上取決于地基與基礎的強度和耐久性。基礎強度不夠或地基不均勻下沉都會引起房屋建筑出現(xiàn)裂縫和傾斜。地基與基礎又是埋在地下的隱蔽工程，一旦開裂、沉陷，很難加固或重建。
地基每單位面積能承受的基礎傳下荷載的能力，稱為地基的承載能力或稱地基允許承載力。為了保證房屋的穩(wěn)定與安全，必須保證基礎傳給地基的壓力不超過地基的允許承載力。
(一)天然地基
凡是天然土層具有足夠的承載力，不需經過人工加固，可直接在其上建造房屋的地基稱天然地基。天然地基就是由巖石風化破碎成松散顆粒的土層或是呈連續(xù)整體狀的巖層。地基土一般分為六大類。
1．巖石類：是整體或具有節(jié)理裂縫的巖層。
2．碎石土：粒徑大于2mm的顆粒含量超過了50％的土。
3．砂土：是粒徑大于2mm的顆粒含量不超過全重50％，粒徑大于0．075mm的顆粒超過全重50％的土。
4．粘性土：主要由粒徑小于0．05mm的顆粒所組成，且其中粒徑小于0．005mm的顆粒超過全重的3％-6％的土，叫粘性土。
粘性土的含水量對其工程性質有重要影響。對于同一種粘性土，隨著含水量的增加依次呈現(xiàn)(1) 堅硬的固態(tài)或半固態(tài)，強度很大(2) 粘結力減弱，呈可塑狀態(tài)(3) 含水量增大到飽和則不再具有塑性，而開始至流動狀，力學強度急劇下降，甚至完全喪失。
5．粉土：粉土是性質介于粘性土和砂土之間的一種土。粉土的允許承載力與其孔隙比及含水量有關?？紫侗刃『吞烊缓啃〉姆弁脸休d力高，反之承載力低。
6．人工填土：是經人工搬動后，又重新推填而形成的土。土層分布不規(guī)律、不均勻，壓縮性高、浸水后濕陷，其承載力較低。人工填土分素填土、雜填土、沖填土三種。
溫陷性黃土<又稱大孔土)，東北的季節(jié)性凍土、東南沿海的軟粘土，廣西、湖南、安徽等地的膨脹土等等，這類土統(tǒng)稱為特殊土。
(二)人工地基
當土層的承載力差，缺乏足夠的堅固性和穩(wěn)定性，必須經過人工處理使其提高承載力后才能承受房屋全部荷載的地基，稱為人工地基。
人工加固地基的方法通常有壓實法、換土法、打樁等。
(三)建筑物對地基的要求主要有：
1． 地基應有足夠的強度，即足夠的承載力；其次，地基應滿足變形的要求，即在建筑物荷載作用下，地基發(fā)生下沉，其總沉降量和不均勻沉降量要限定在規(guī)定范圍內，以保證建筑物的正常使用。
2． 對于基礎，則主要要求其能承受上部的全部荷載，并把它均勻地傳到地基上去；同時應有較強的防潮、防凍能力和耐腐蝕性能，使其與上部建筑的耐久性等級相適應。
二、基礎設計原理（熟悉）
基礎設計的主要目的是在地基狀況(承載力、地下水位、凍土深度)一定的條件下，選擇合理的基礎底面積、埋置深度，使之滿足建筑物地基承載力與變形的要求。
(一)基礎底面積大小的確定
房屋荷載一定的情況下，基礎底面積的大小，取決于地基承載力。保證基底單位面積壓力小于地基承載力是確定基礎底面積的根本原則。
(二)基礎斷面形式
基礎斷面形式取決于基礎所用材料本身的性能。
磚、石、混凝土這一類材料具有抗壓強度高而抗拉強度很低的特性，當基礎擴大時，為了保證基礎底面不受拉，必須保證基礎放大部分在壓力傳遞角。(又稱剛性角)范圍內，剛性角可用h/d表示(h為基礎放寬部分高
度，d為基礎挑出墻外寬度)。在確定剛性材料基礎斷面尺寸時，必須考慮剛性角問題。剛性角的取值為：磚基礎h／d一般取1．5—2．0，混凝土基礎取1．0。 圖3—17中，甲斷面剛性角以外的磚會遭破壞，丙斷面剛性角以外的基礎砌磚是多余浪費的，最經濟斷面為乙斷面。因此，工程中把凡是采用磚、石、混凝土等抗壓能力高，抗拉、抗剪能力差的材料構筑的基礎，也即受剛性角限制的基礎稱為剛性基礎。
由于剛性基礎受剛性角限制，勢必要相應加大基礎的埋置深度，這樣就要增加基礎用料和開挖土方的工程量，同時基礎埋置深度的增加，還會給施工帶來困難。如果在混凝土基礎中配置鋼筋(鋼筋是抗拉能力很強的一種材料)，利用鋼筋來承受拉力，基礎就能夠承受彎曲，就可以不受剛性角的限制，所以，鋼筋混凝土基礎又稱柔性基礎。
在基礎底寬相同的情況下，鋼筋混凝工基礎相對混凝土等剛性基礎可以減小基礎的高度和埋置深度。
(三)基礎埋深的確定
由室外設計地面到基礎底面的垂直距離，稱為基礎的埋置深度。在滿足地基穩(wěn)定和變形要求的前提下，基礎宜淺埋。當上層地基的承載力大于下層土時，宜利用上層土作持力層。除巖石地基外，基礎埋深不宜小于0．5m。
1．基礎埋深的確定條件?；A的埋置深度應按下列條件確定：
(1)建筑物的用途，有無地下室、設備基礎和地下設施，基礎的型式和構造；
(2)作用在地基上的荷載大小和性質；
(3)工程地質和水文地質條件；
(4)相鄰建筑物的基礎埋深；
(5)地基土凍脹和融陷的影響。
2．筏形和箱形基礎埋深的確定。高層建筑筏形和箱形基礎的埋置深度應滿足地基承載力、變形和穩(wěn)定性要求。在抗震設防區(qū)，除巖石地基外，天然地基上的箱形和筏形基礎的埋置深度不宜小于建筑物高度的1／15；樁箱或樁筏基礎的埋置深度(不計樁長)不宜小于建筑物高度的1／18—1／20。位于巖石地基上的高層建筑，其基礎埋深應滿足抗滑要求。
3． 有相鄰建筑物時基礎埋深的確定。當存在相鄰建筑物時，新建建筑物的基礎埋深不宜大于原有建筑基礎。當埋深大于原有建筑基礎時，兩基礎間應保持一定凈距，其數(shù)值應根據(jù)原有建筑荷載大小、基礎形式和土質情況確定。
例題：
1.基礎設計的主要目的是選擇（）。
A: 基礎材料
B: 埋置深度
C: 基礎高度
D: 基礎形式
E:合理的基礎底面積
答案，B,E
2．房屋荷載一定的情況下，基礎底面積取決于（）。
A: 埋置深度
B: 地基承載力
C: 基礎形式
D: 基礎材料
答案：B
3．下列屬于剛性基礎的有（）。
A:混凝土基礎
B: 鋼筋混凝土基礎
C: 毛石基礎
D: 樁基礎
E: 磚基礎
答案：A,C,E
4．基礎埋深的確定條件有（）。
A: 地基土凍脹和融陷的影響
B: 作用在地基上的荷載大小和性質
C: 地基承載力
D: 基礎剛性角
E: 相鄰建筑物的基礎埋深
答案：A,B,E
三、基礎的分類及構造（掌握）
(一) 按所用材料分類
房屋建筑基礎按所用材料可分為磚基礎、毛石基礎、灰土基礎、混凝土基礎及鋼筋混凝土基礎。
1．磚基礎是用磚和水泥砂漿砌筑而成的基礎。
2．毛石基礎是用開采的無規(guī)則的塊石和水泥砂漿砌筑而成的基礎。
3．灰土基礎是由石灰與粘土按一定比例拌合，加水夯實而成的基礎。
4．混凝土基礎是由混凝土拌制后灌筑而成的基礎。
5．鋼筋混凝土基礎是在混凝土中加入抗拉強度很高的鋼筋，使這種基礎具有較高的抗彎抗拉能力。
(二)按外形分類
基礎按外形可分為：
1．條形基礎。這種基礎多為墻基礎，沿墻體長方向是連續(xù)的。
2．獨立基礎。這種基礎主要為獨立柱下的基礎?，F(xiàn)澆鋼筋混凝土獨立柱基有平臺式、坡面式。預制柱下為鋼筋混凝土杯形基礎。
3．筏形基礎。筏形基礎形象于水中漂流的木筏。井格式基礎下又用鋼筋混凝土板連成一片，大大地增加了建筑物基礎與地基的接觸面積，換句話說，單位面積地基土層承受的荷裁減少了，適合于軟弱地基和上部荷載比較大的建筑物。
4．箱形基礎。箱形基礎是由鋼筋混凝土的頂板、底板和縱橫承重隔板組成的整體式基礎(見圖3—23)。箱形基礎不僅同筏形基礎一樣有較大的基底面積，適用于軟弱地基和上部荷載比較大的建筑物。而且由于基礎自身呈箱形，具有很大的整體強度和剛度。當?shù)鼗痪鶆蛳鲁習r，建筑物不會引起較大的變形裂縫。該基礎施工難度大，造價高。多用于高層建筑，另外可兼作地下室。
5．樁基礎。工程實踐中，當建筑物上部結構荷載很大，地基軟弱土層較厚，對沉降量限制要求較嚴的建筑物或對圍護結構等幾乎不允許出現(xiàn)裂縫的建筑物，往往采用樁基礎。樁基礎可以節(jié)省基礎材料，減少土方工程量，改善勞動條件，縮短工期。
(1) 樁基礎由承臺和樁群兩部分組成。承臺設于樁頂，把各單樁聯(lián)成整體，并把上部結構的荷載均勻地傳遞給各根樁，再由樁傳給地基。
(2)樁按傳力方式不同，分為摩擦樁和端承樁，如圖3—24所示。
摩擦樁是通過樁表面與周圍土壤的摩擦力和樁尖的阻力將上部荷載傳給地基，它適用于軟弱土層較厚，而堅硬土層距地表很深的地基情況。
端承樁是通過樁端將上部荷載傳給較深的堅硬土層，它適用于表層軟弱土層不太厚，而下部為堅硬土層的地基情況。
(3)混凝土或鋼筋混凝土樁按制作方法不同可分為預制樁和灌注樁兩類。
預制鋼筋混凝土樁是將事先預制好的樁，用錘擊打人等方式沉樁，到達設計要求的標高后進行樁頭處理，然后在樁頂澆筑鋼筋混凝土承臺形成的樁基礎。
灌注樁是在現(xiàn)場樁位上挖孔然后向孔內灌注混凝土(有時也加鋼筋)成。
例題：摩擦樁的特點是（）。
A:樁長較大
B: 它適用于軟弱土層較厚的地基
C:一般不加鋼筋
D: 是通過樁尖的阻力將上部荷載傳給地基
答案：B
四、基礎(地下室)防潮、防水（了解）
(一)基礎防潮
設置防潮層的目的是防止土中水分沿土層及磚基礎毛細管進入墻體。墻體潮濕后不但影響觀感，而且會使墻體保溫性能變差。
防潮層的水平標高位置應在首層室內混凝土地面厚度范圍內，與地面共同形成整體隔水層，如過高過低都會失去防潮作用。
基礎防潮層的做法有以下幾種：
1．在基礎防潮部位，做一層20—25mm厚的防水砂漿。
2．在基礎防潮部位，用強度等級較高的防水砂漿連續(xù)砌三皮磚。
3．在基礎防潮部位作60mm厚細石鋼筋混凝土防潮帶，與墻同寬。
(二)基礎(地下室)防水
當設計地下水位高于地下室地坪時，地下室的地面及外墻必須做整體防水處理。
例題：防潮層的水平標高位置應在（）。
A: 首層室內混凝土地面以上10CM
B: 首層室內混凝土地面以下10CM
C：首層室內混凝土地面厚度范圍內
D：以上均可
答案：C
一、地基、基礎概述（熟悉）
基礎是建筑物的組成部分，它與土層直接接觸，承受房屋墻、柱傳來的荷載，連同自重傳給土層?；A下面承受建筑物全部荷載的土層稱為地基。
基礎是房屋建筑的重要組成部分，而地基是地球的一部分，但卻相互作用，共同保證房屋的堅固、耐久與安全。
建筑物的強度、穩(wěn)定性和耐久性如何，在很大程度上取決于地基與基礎的強度和耐久性。基礎強度不夠或地基不均勻下沉都會引起房屋建筑出現(xiàn)裂縫和傾斜。地基與基礎又是埋在地下的隱蔽工程，一旦開裂、沉陷，很難加固或重建。
地基每單位面積能承受的基礎傳下荷載的能力，稱為地基的承載能力或稱地基允許承載力。為了保證房屋的穩(wěn)定與安全，必須保證基礎傳給地基的壓力不超過地基的允許承載力。
(一)天然地基
凡是天然土層具有足夠的承載力，不需經過人工加固，可直接在其上建造房屋的地基稱天然地基。天然地基就是由巖石風化破碎成松散顆粒的土層或是呈連續(xù)整體狀的巖層。地基土一般分為六大類。
1．巖石類：是整體或具有節(jié)理裂縫的巖層。
2．碎石土：粒徑大于2mm的顆粒含量超過了50％的土。
3．砂土：是粒徑大于2mm的顆粒含量不超過全重50％，粒徑大于0．075mm的顆粒超過全重50％的土。
4．粘性土：主要由粒徑小于0．05mm的顆粒所組成，且其中粒徑小于0．005mm的顆粒超過全重的3％-6％的土，叫粘性土。
粘性土的含水量對其工程性質有重要影響。對于同一種粘性土，隨著含水量的增加依次呈現(xiàn)(1) 堅硬的固態(tài)或半固態(tài)，強度很大(2) 粘結力減弱，呈可塑狀態(tài)(3) 含水量增大到飽和則不再具有塑性，而開始至流動狀，力學強度急劇下降，甚至完全喪失。
5．粉土：粉土是性質介于粘性土和砂土之間的一種土。粉土的允許承載力與其孔隙比及含水量有關?？紫侗刃『吞烊缓啃〉姆弁脸休d力高，反之承載力低。
6．人工填土：是經人工搬動后，又重新推填而形成的土。土層分布不規(guī)律、不均勻，壓縮性高、浸水后濕陷，其承載力較低。人工填土分素填土、雜填土、沖填土三種。
溫陷性黃土<又稱大孔土)，東北的季節(jié)性凍土、東南沿海的軟粘土，廣西、湖南、安徽等地的膨脹土等等，這類土統(tǒng)稱為特殊土。
(二)人工地基
當土層的承載力差，缺乏足夠的堅固性和穩(wěn)定性，必須經過人工處理使其提高承載力后才能承受房屋全部荷載的地基，稱為人工地基。
人工加固地基的方法通常有壓實法、換土法、打樁等。
(三)建筑物對地基的要求主要有：
1． 地基應有足夠的強度，即足夠的承載力；其次，地基應滿足變形的要求，即在建筑物荷載作用下，地基發(fā)生下沉，其總沉降量和不均勻沉降量要限定在規(guī)定范圍內，以保證建筑物的正常使用。
2． 對于基礎，則主要要求其能承受上部的全部荷載，并把它均勻地傳到地基上去；同時應有較強的防潮、防凍能力和耐腐蝕性能，使其與上部建筑的耐久性等級相適應。
二、基礎設計原理（熟悉）
基礎設計的主要目的是在地基狀況(承載力、地下水位、凍土深度)一定的條件下，選擇合理的基礎底面積、埋置深度，使之滿足建筑物地基承載力與變形的要求。
(一)基礎底面積大小的確定
房屋荷載一定的情況下，基礎底面積的大小，取決于地基承載力。保證基底單位面積壓力小于地基承載力是確定基礎底面積的根本原則。
(二)基礎斷面形式
基礎斷面形式取決于基礎所用材料本身的性能。
磚、石、混凝土這一類材料具有抗壓強度高而抗拉強度很低的特性，當基礎擴大時，為了保證基礎底面不受拉，必須保證基礎放大部分在壓力傳遞角。(又稱剛性角)范圍內，剛性角可用h/d表示(h為基礎放寬部分高
度，d為基礎挑出墻外寬度)。在確定剛性材料基礎斷面尺寸時，必須考慮剛性角問題。剛性角的取值為：磚基礎h／d一般取1．5—2．0，混凝土基礎取1．0。 圖3—17中，甲斷面剛性角以外的磚會遭破壞，丙斷面剛性角以外的基礎砌磚是多余浪費的，最經濟斷面為乙斷面。因此，工程中把凡是采用磚、石、混凝土等抗壓能力高，抗拉、抗剪能力差的材料構筑的基礎，也即受剛性角限制的基礎稱為剛性基礎。
由于剛性基礎受剛性角限制，勢必要相應加大基礎的埋置深度，這樣就要增加基礎用料和開挖土方的工程量，同時基礎埋置深度的增加，還會給施工帶來困難。如果在混凝土基礎中配置鋼筋(鋼筋是抗拉能力很強的一種材料)，利用鋼筋來承受拉力，基礎就能夠承受彎曲，就可以不受剛性角的限制，所以，鋼筋混凝土基礎又稱柔性基礎。
在基礎底寬相同的情況下，鋼筋混凝工基礎相對混凝土等剛性基礎可以減小基礎的高度和埋置深度。
(三)基礎埋深的確定
由室外設計地面到基礎底面的垂直距離，稱為基礎的埋置深度。在滿足地基穩(wěn)定和變形要求的前提下，基礎宜淺埋。當上層地基的承載力大于下層土時，宜利用上層土作持力層。除巖石地基外，基礎埋深不宜小于0．5m。
1．基礎埋深的確定條件?；A的埋置深度應按下列條件確定：
(1)建筑物的用途，有無地下室、設備基礎和地下設施，基礎的型式和構造；
(2)作用在地基上的荷載大小和性質；
(3)工程地質和水文地質條件；
(4)相鄰建筑物的基礎埋深；
(5)地基土凍脹和融陷的影響。
2．筏形和箱形基礎埋深的確定。高層建筑筏形和箱形基礎的埋置深度應滿足地基承載力、變形和穩(wěn)定性要求。在抗震設防區(qū)，除巖石地基外，天然地基上的箱形和筏形基礎的埋置深度不宜小于建筑物高度的1／15；樁箱或樁筏基礎的埋置深度(不計樁長)不宜小于建筑物高度的1／18—1／20。位于巖石地基上的高層建筑，其基礎埋深應滿足抗滑要求。
3． 有相鄰建筑物時基礎埋深的確定。當存在相鄰建筑物時，新建建筑物的基礎埋深不宜大于原有建筑基礎。當埋深大于原有建筑基礎時，兩基礎間應保持一定凈距，其數(shù)值應根據(jù)原有建筑荷載大小、基礎形式和土質情況確定。
例題：
1.基礎設計的主要目的是選擇（）。
A: 基礎材料
B: 埋置深度
C: 基礎高度
D: 基礎形式
E:合理的基礎底面積
答案，B,E
2．房屋荷載一定的情況下，基礎底面積取決于（）。
A: 埋置深度
B: 地基承載力
C: 基礎形式
D: 基礎材料
答案：B
3．下列屬于剛性基礎的有（）。
A:混凝土基礎
B: 鋼筋混凝土基礎
C: 毛石基礎
D: 樁基礎
E: 磚基礎
答案：A,C,E
4．基礎埋深的確定條件有（）。
A: 地基土凍脹和融陷的影響
B: 作用在地基上的荷載大小和性質
C: 地基承載力
D: 基礎剛性角
E: 相鄰建筑物的基礎埋深
答案：A,B,E
三、基礎的分類及構造（掌握）
(一) 按所用材料分類
房屋建筑基礎按所用材料可分為磚基礎、毛石基礎、灰土基礎、混凝土基礎及鋼筋混凝土基礎。
1．磚基礎是用磚和水泥砂漿砌筑而成的基礎。
2．毛石基礎是用開采的無規(guī)則的塊石和水泥砂漿砌筑而成的基礎。
3．灰土基礎是由石灰與粘土按一定比例拌合，加水夯實而成的基礎。
4．混凝土基礎是由混凝土拌制后灌筑而成的基礎。
5．鋼筋混凝土基礎是在混凝土中加入抗拉強度很高的鋼筋，使這種基礎具有較高的抗彎抗拉能力。
(二)按外形分類
基礎按外形可分為：
1．條形基礎。這種基礎多為墻基礎，沿墻體長方向是連續(xù)的。
2．獨立基礎。這種基礎主要為獨立柱下的基礎?，F(xiàn)澆鋼筋混凝土獨立柱基有平臺式、坡面式。預制柱下為鋼筋混凝土杯形基礎。
3．筏形基礎。筏形基礎形象于水中漂流的木筏。井格式基礎下又用鋼筋混凝土板連成一片，大大地增加了建筑物基礎與地基的接觸面積，換句話說，單位面積地基土層承受的荷裁減少了，適合于軟弱地基和上部荷載比較大的建筑物。
4．箱形基礎。箱形基礎是由鋼筋混凝土的頂板、底板和縱橫承重隔板組成的整體式基礎(見圖3—23)。箱形基礎不僅同筏形基礎一樣有較大的基底面積，適用于軟弱地基和上部荷載比較大的建筑物。而且由于基礎自身呈箱形，具有很大的整體強度和剛度。當?shù)鼗痪鶆蛳鲁習r，建筑物不會引起較大的變形裂縫。該基礎施工難度大，造價高。多用于高層建筑，另外可兼作地下室。
5．樁基礎。工程實踐中，當建筑物上部結構荷載很大，地基軟弱土層較厚，對沉降量限制要求較嚴的建筑物或對圍護結構等幾乎不允許出現(xiàn)裂縫的建筑物，往往采用樁基礎。樁基礎可以節(jié)省基礎材料，減少土方工程量，改善勞動條件，縮短工期。
(1) 樁基礎由承臺和樁群兩部分組成。承臺設于樁頂，把各單樁聯(lián)成整體，并把上部結構的荷載均勻地傳遞給各根樁，再由樁傳給地基。
(2)樁按傳力方式不同，分為摩擦樁和端承樁，如圖3—24所示。
摩擦樁是通過樁表面與周圍土壤的摩擦力和樁尖的阻力將上部荷載傳給地基，它適用于軟弱土層較厚，而堅硬土層距地表很深的地基情況。
端承樁是通過樁端將上部荷載傳給較深的堅硬土層，它適用于表層軟弱土層不太厚，而下部為堅硬土層的地基情況。
(3)混凝土或鋼筋混凝土樁按制作方法不同可分為預制樁和灌注樁兩類。
預制鋼筋混凝土樁是將事先預制好的樁，用錘擊打人等方式沉樁，到達設計要求的標高后進行樁頭處理，然后在樁頂澆筑鋼筋混凝土承臺形成的樁基礎。
灌注樁是在現(xiàn)場樁位上挖孔然后向孔內灌注混凝土(有時也加鋼筋)成。
例題：摩擦樁的特點是（）。
A:樁長較大
B: 它適用于軟弱土層較厚的地基
C:一般不加鋼筋
D: 是通過樁尖的阻力將上部荷載傳給地基
答案：B
四、基礎(地下室)防潮、防水（了解）
(一)基礎防潮
設置防潮層的目的是防止土中水分沿土層及磚基礎毛細管進入墻體。墻體潮濕后不但影響觀感，而且會使墻體保溫性能變差。
防潮層的水平標高位置應在首層室內混凝土地面厚度范圍內，與地面共同形成整體隔水層，如過高過低都會失去防潮作用。
基礎防潮層的做法有以下幾種：
1．在基礎防潮部位，做一層20—25mm厚的防水砂漿。
2．在基礎防潮部位，用強度等級較高的防水砂漿連續(xù)砌三皮磚。
3．在基礎防潮部位作60mm厚細石鋼筋混凝土防潮帶，與墻同寬。
(二)基礎(地下室)防水
當設計地下水位高于地下室地坪時，地下室的地面及外墻必須做整體防水處理。
例題：防潮層的水平標高位置應在（）。
A: 首層室內混凝土地面以上10CM
B: 首層室內混凝土地面以下10CM
C：首層室內混凝土地面厚度范圍內
D：以上均可
答案：C