地基与基础4 浅基础工程施工课件.ppt
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1、学习单元4 浅基础工程施工,项目1 浅基础工程施工准备,任务1 浅基础认知,【任务引入】,浅基础一般指基础埋深小于5m,或者基础埋深小于基础宽度的基础,且只需排水,挖槽等普通施工即可建造的基础。它深度较浅,用料较省,无需复杂的施工设备,在开挖基坑、必要的基坑支护和排水疏干后对地基不加处理即可修建,以其工期短、造价低,而广泛的使用于多层民用建筑及施工中的塔吊基础工程中。浅基础的类型、材料的选用,常见的构造要求与施工工艺及特点,对于即将从事一线施工与技术咨询服务人员来说,都是至关重要的。在建筑识图与构造、建筑CAD等前期课程中,我们已经了解了有关浅基础的基本形式与构造,本节将进一步深入学习,图4-
2、1和图4-2分别是浅基础中的钢筋混凝土柱下独立基础与钢筋混凝土联合基础。,图4-1 钢筋混凝土柱下独立基础,图4-2 钢筋混凝土联合基础,在工程实践中,基础可分为浅基础和深基础两大类。一般将设置在天然地基上,埋置深度(如图4-3)小于5m且用常规方法施工的基础称为浅基础。在天然地基上修建浅基础,施工简单,造价低,但是人工地基施工复杂,造价较高。因此,在保证建筑物安全和正常使用的条件下,应首先选用天然地基上浅基础的方案。根据基础的材料、构造类型和受力特点不同,可以将浅基础分为以下几种类型:,【相关知识】1.浅基础分类,图4-3 基础埋深示意图,【相关知识】1.浅基础分类,(1)无筋扩展基础 无筋
3、扩展基础系指由砖、毛石、混凝土或毛石混凝土、灰土和三合土等材料组成的,且不需配置钢筋的墙下条形基础或柱下独立基础。它适用于六层及以下的多层民用建筑和砌体承重的厂房,其中,如果是三合土材料制作的基础,房屋总层数不宜超过4层。无筋扩展基础所用的材料具有抗压强度较高,但抗拉、抗剪强度较低的特性,此类基础也常被称为刚性基础或刚性扩展基础。,1)砖基础 砖基础是应用最广泛的一种刚性基础。它的优点是取材容易、价格便宜、施工简便的特点。砖基础砖砌体具有一定的抗压强度,但抗拉强度和抗剪强度较低,为保证耐久性,因此砖基础所用材料的最低强度等级应符合表4-1的要求。地下水位以下或地基土潮湿时应采用水泥砂浆砌筑。砖
4、基础底面以下一般设垫层,其剖面做成阶梯形,通常称大放脚(如图4-4)。,【相关知识】1.浅基础分类,(1)无筋扩展基础,1)砖基础 砖基础底面以下一般设垫层,其剖面做成阶梯形,通常称大放脚(如图4-4)。,图4-4 砖基础大放脚示意图,【相关知识】1.浅基础分类,(1)无筋扩展基础,2)毛石基础 毛石基础是选用未经风化的硬质岩石砌筑而成的。毛石和砂浆的强度等级应符合表4-1的要求。由于毛石尺寸差异较大,为保证砌筑质量,每一阶梯宜用三排或三排以上的毛石,石块应错缝搭砌,缝内砂浆应饱满。阶梯形毛石基础每一阶伸出宽度不宜大于200mm,且台阶高度不宜小于400mm(如图4-5与图4-6)。毛石基础的
5、抗冻性较好,在寒冷潮湿地区可用于6层及6层以下建筑物基础。毛石基础易于就地取材、价格低,但施工过程中劳动强度大。,图4-5 毛石基础剖面示意图,图4-6 施工人员填充围墙的毛石基础,【相关知识】1.浅基础分类,(1)无筋扩展基础,3)混凝土和毛石混凝土基础 混凝土基础是用混凝土浇捣制作而成的,其强度、耐久性、抗冻性都较好,当荷载大或位于地下水位以下时,常采用混凝士基础。它的剖面尺寸和形式除了满足刚性角要求以外,不受材料规格限制,基本形式有阶梯型和锥形。由于其水泥用量较大,故造价较砖石基础高,为减少水泥用量,可掺入基础体积20-30的毛石,做成毛石混凝土基础,如图4-7。毛石尺寸不宜超过300m
6、m,使用前需冲洗干净。混凝土基础常用于承受荷载较大的墙、柱基础。,图4-7 毛石混凝土基础示意图,【相关知识】1.浅基础分类,(1)无筋扩展基础,4)灰土基础 为了节约砖石材料,常在砖石大放脚下面做一层灰土垫层,这个垫层习惯上称为灰土基础(如图4-8)。灰土是经过熟化后的石灰粉和粘性士按一定比例加适量水拌合,在基槽内部分层铺设,夯实而成,配合比为3:7或2:8,一般多采用3:7,即3份石灰粉掺人7份粘性土(体积比),通常称为三七灰土。灰土基础适用于5层和5层以下、土层比较干燥、地下水位较低的民用建筑。,图4-8 灰土基础示意图,灰土作为建筑材料,在中国有悠久历史,南北朝公元6世纪时,南京西善桥
7、的南朝大墓封门前地面即是灰土夯成的。灰土基础的优点是施工简便,造价较低,就地取材,可以节省水泥、砖石等材料。缺点是它的抗冻、耐水性能差,在地下水位线以下或很潮湿的地基上不宜采用。,【相关知识】1.浅基础分类,(2)扩展基础,扩展基础是指将上部结构传来的荷载,通过向侧边扩展成一定底面积,使作用在基底的压应力等于或小于地基土的允许承载力,而基础内部的应力应同时满足材料本身的强度要求,这种起到压力扩散作用的基础,如柱下钢筋混凝土独立基础和墙下钢筋混凝土条形基础。 由于钢筋混凝土的抗弯性能好,可以充分放大基础底面尺寸,达到减小地基应力的效果,同时可有效地减小埋深,节省材料和土方开挖量,加快工程进度。这
8、种基础整体性较好,抗弯强度大,能发挥钢筋的抗拉性能及砼的抗压性能,在基础设计中广泛采用,特别适用于荷载大,土质较软弱时,并且需要基底面积较大而又必须浅埋的情况。由于钢筋混凝土扩展基础有很好的抗弯能力,因此也称为柔性基础。,【相关知识】1.浅基础分类,(2)扩展基础,1)墙下钢筋混凝土条形基础 条形基础是承重墙下基础的主要形式。当上部结构荷载较大而地基土质又较软弱时,可采用墙下钢筋混凝土条形基础。这种基础一般做成无肋式如图4-10(a)所示;如果地基土质分布不均匀,在水平方向压缩性差异较大,为了减少基础的不均匀沉降,增加基础的整体刚度,可做带肋式条形基础如图4-10(b)。,(a)无肋式 (b)
9、有肋式图4-10 墙下钢筋混凝土条形基础示意图,【相关知识】1.浅基础分类,(2)扩展基础,2)柱下钢筋混凝土独立基础 独立基础是柱下基础的基本形式。现浇柱下独立基础的界面可做成阶梯型(如图4-11a)和锥形(如图4-11b);预制柱一般采用杯形基础(如图4-11c)。轴心受压柱下的基础底面形状一般为方形,偏心受压柱下的基础底面形状为矩形。,(a)阶梯型 (b)锥型 (c)杯型图4-11 柱下钢筋混凝土独立基础示意图,【相关知识】1.浅基础分类,(2)扩展基础,3)柱下钢筋混凝土独立基础,(a)柱下条形基础 (b)柱下十字交叉基础图4-12 柱下钢筋混凝土条形基础示意图,当荷载很大或地基土层软
10、弱时,如采用柱下钢筋混凝土独立基础,基础底面积必然很大而几乎相互连接,为增加基础的整体性和抗弯刚度并方便施工,满足上部结构的要求,可将同一排的柱基础连在一起做成条形基础(如图4-12)。这种基础常在框架结构中采用。荷载较大的高层建筑,如土质较弱,为了增加基础的整体剐度,减少不均匀沉降,可在柱网下纵横方向设置钢筋混凝土条形基础,形成柱下十字交叉的条形基础。,【相关知识】1.浅基础分类,(2)扩展基础,4)筏形基础,(a)平板式 (b)下梁式 (c)上梁式图4-13 筏形基础示意图,当建筑物上部荷载较大,但是地基很软弱时,采用十字形基础仍不能满足要求;或相邻基槽距离很近时,可采用钢筋混凝土做成整块
11、的筏形基础,以扩大基底面积,增强基础的整体刚度。当柱网间距较小时,可做成平板式(如图4-13a);当柱网间距较大时,可加肋梁以增加基础的整体刚度,做成梁板式。粱板式筏形基础按梁板的位置不同又可分为下梁式(如图4-13b)和上粱式(如图4-13c)两类。,【相关知识】1.浅基础分类,(2)扩展基础,5)箱形基础,图4-14 箱形基础,当柱荷载很大,地基又特别软弱时,基础可做成由钢筋混凝土顶板、底板和纵横交叉的隔墙组成的空间整体结构(如图4-14)。基础内空可用作地下室,与实体基础相比可减少基底压力。箱形基础较适用于地基软弱、平面形状简单的高层建筑物基础。,【相关知识】1.浅基础分类,(2)扩展基
12、础,其他基础形式,图4-15 圆环形风机基础 、壳体基础,除上述基础类型外,在实际工程中还有一些不常见的浅基础形式如壳体基础、圆板基础、圆环基础等(如图4-15)。,【任务实施】步骤1:确定无筋扩展基础台阶的宽高比,无筋扩展基础的材料抗拉、抗剪强度低,而抗压性能相对较高。因此,在地基反力作用下,基础挑出部分同悬臂梁一样向上弯曲。显然,基础外伸悬臂越长,基础内力就越大。所以必须减少外伸悬臂的长度或增加基础的高度,使基础台阶高宽比b2/Ho减小(如图4-16)。根据大量试验和实践表明,只要限制基础台阶的宽高比b2/Ho,小于表4-2允许值要求,就可以保证基础不会因受弯、受剪而破坏。,图4-16 无
13、筋扩展基础构造示意图(d柱中纵向钢筋直径),【任务实施】步骤2:无筋扩展基础钢筋混凝土柱的钢筋选择,采用无筋扩展基础的钢筋混凝土柱,其柱脚高度h1不得小于b1(图4-16b),并不应小于300mm且不小于20d(d为柱中的纵向受力钢筋的最大直径)。当柱的纵向受力钢筋在柱脚内的竖向锚固长度不满足锚固要求时,可沿水平方向弯折,弯折后的水平锚固长度不应小于10d也不应大于20d。,图4-17 现浇柱锥形基础形式,步骤3:扩展基础的材料选择与构造要求1垫层的厚度不宜小于70mm;垫层混凝土强度等级应为C10。扩展基础底板底板混凝土强度等级不应低于C20。2受力钢筋的最小直径不宜小于10mm,间距不宜大
14、于200mm也不宜小于100mm。 3锥形基础的边缘高度,不宜小于200mm,现浇柱下独立基础顶部应做成平台,每边从柱边缘放出不少于50mm,以便于柱支模,如图4-17所示;阶梯形基础的每阶高度,宜为300500mm。,【任务实施】,步骤3:扩展基础的材料选择与构造要求4 柱下钢筋混凝土独立基础平行于基础长短边方向,均应配置受力钢筋(如图4-18),墙下钢筋混凝土条形基础平行基础短边方向应设置受力钢筋,纵向平行长边方向应设置分布钢筋(如图4-19),分布钢筋的直径不应小于8mm;间距不应大于300mm;每延米分布钢筋的面积应不小于受力钢筋面积的1/10。钢筋保护层的厚度当有垫层时不宜小于40m
15、m,无垫层时不宜小于70mm。,图4-18 柱下钢筋混凝土独立基础钢筋布置图,图4-19 墙下钢筋混凝土条形基础钢筋布置图,【任务实施】,步骤3:扩展基础的材料选择与构造要求5 柱下钢筋混凝土独立基础的边长和墙下钢筋混凝土条形基础的宽度大于或等于2.5m时,底板受力钢筋的长度可取边长或宽度的0.9倍,并宜交错布置,如图4-20a所示。钢筋混凝士条形基础底板在T形及十字形交接处,底板横向受力钢筋则仅沿一个主要受力方向通长布置,另一方向的横向受力钢筋可布置到主要受力方向底板宽度1/4处,如图4-20b,在拐角处底板横向受力钢筋应沿两个方向布置,如图4-20c。,图4-20 扩展基础底板受力钢筋布置
16、示意图,【任务实施】,步骤3:扩展基础的材料选择与构造要求6 现浇柱的基础插筋,其数量、直径和钢筋种类应与柱内纵向受力钢筋相同。插筋的锚固长度应满足上述要求,插筋的下端宜做成直钩放在基础底板钢筋网上(如图4-21a)。当符合下列条件之一时,可仅将四角的插筋伸至底板钢筋网上,其余插筋锚固在基础顶面下la或laE(有抗震要求时)处(如图4-21b):,图4-21 现浇柱基础插筋示意图,项目1 浅基础工程施工准备,任务2 浅基础前期设计要求与计算分析,【任务引入】,基础在上部结构传来的荷载及地基反力作用下产生内力,同时地基在基底压力作用Fk产生附加应力和变形。所以基础设计不仅要使基础本身满足强度、刚
17、度和耐久性的要求,还要满足地基对承载力和变形的要求,即地基应具有足够的强度和稳定性,并不至于在后续的施工与使用过程中产生过大的沉降和不均匀沉降。因此,在浅基础施工准备之前,必须对前期的设计要求与计算分析有所了解。,【相关知识】1.基础设计流程分析,地基基础设计的步骤和内容如图4-22,整个设计过程是一个反复试算的过程,在设计内容与步骤中,如有不满足要求的情况,须对基础设计进行调整,如改变基础埋深、加大基础底面尺寸或改变基础类型和结构等,直至满足要求为止。,图4-22 地基基础设计流程图,【相关知识】2.基础埋置深度分析,基础埋置深度,一般是指基础底面距室外设汁地面的距离。在满足地基稳定和变形的
18、条件下,基础应尽量浅埋。确定基础埋置深度时应综台考虑如下因素:,(1)工程地质条件 地基土的工程地质条件是基础埋置深度的重要影响因素。在工程上,直接支承基础的土层称为持力层,其下的各土层为下卧层。(2)水文地质条件 有潜水存在时,基础底面应尽量埋置在潜水位以上。若基础底面必须埋置在地下水位以下时,除应考虑施工时的基坑排水、坑壁围护(地基土扰动)等问题外,还应考虑地下水对混凝土的腐蚀性,地下水的防渗以及地下水对基础底板的上浮作用。(3)建筑物用途及荷载的影响基础埋置深度首先决定于建筑物的用途,如有无地下室、设备基础和地下沟管等,基础的形式和构造也会对基础埋深产生一定影响。(4)地基冻融条件 季节
19、性冻土是冬季冻结、天暖解冻的土层。冬季土体中水冻结后,发生体积膨胀,而产生冻胀。位于冻胀区的基础在受到大于基底压力的冻胀力作用下,会被上抬,而冻土层解冻融解时,地基土又发生融陷,建筑物随之下沉。(5)基础构造及相邻建筑影响 气候变化或树木生长导致的地基土胀缩以及其他生物活动有可能危害基础的安全,因而基础底面应到达一定的深度,除岩石地基外,不宜小于0.5m。为了保护基础,一般要求基础顶面低于设计地面至少0.1m。,【相关知识】3.确定基础底面面积及尺寸,对于不同类型的浅基础,计算方法都略有不同。在设计浅基础时,一般先确定基础的埋置深度,选定地基持力层并求出地基承载力特征值,然后根据上部荷载或根据
20、构造要求确定基础底面尺寸。下面以轴心受压的矩形独立基础为例,简要阐明计算过程与方法。,(1)轴心荷载作用下基础底面积的确定 轴心荷载作用下,基础通常对称布置如图4-23,基底压力P为均匀分布并按下式计算,图4-23 轴心受压基础,【相关知识】3.确定基础底面面积及尺寸,对于不同类型的浅基础,计算方法都略有不同。在设计浅基础时,一般先确定基础的埋置深度,选定地基持力层并求出地基承载力特征值,然后根据上部荷载或根据构造要求确定基础底面尺寸。下面以轴心受压的矩形独立基础为例,简要阐明计算过程与方法。,(1)轴心荷载作用下基础底面积的确定,由此可得矩形基础底面面积为,由式(5-3)持力层承载力的要求,
21、得,对于条形基础,可沿基础长度的方向取l=1m,为计算单元进行计算,荷载同样是单位长度的荷载,则基础宽度为,初步确定基底尺寸以后,再将宽度修正项加上,重新确定承载力特征值。直至设计出最佳基础底面尺寸。,【相关知识】4.验算基底压力与沉降验算,(1)地基承载力设计要求建筑物基础设计时,要求基底压力满足下列要求: :,图4-24 基底压力分布图,【相关知识】4.验算基底压力与沉降验算,(2)地基变形设计要求建筑物的地基变形计算值,不应大于地基变形允许值,即:,【任务实施】下面以墙下条形基础为例,说明浅基础的设计过程。,步骤1:确定地基持力层承载力,【任务实施】下面以墙下条形基础为例,说明浅基础的设
22、计过程。,步骤2:确定基础宽度,步骤3:选择基础材料,并确定基础剖面尺寸,【任务实施】下面以墙下条形基础为例,说明浅基础的设计过程。,步骤4:绘制施工图,如图4-25所示。,图4-25 条形基础施工图,项目2 浅基础施工,任务1 无筋扩展基础施工,【任务引入】,无筋扩展基础的所用材料,一般是砖、毛石、混凝土和毛石混凝土等,这些材料当然都是“无筋”的,因此它们的抗压性能相对较高,但是抗拉、抗剪强度偏低。在施工中,要遵循其材料的各自施工流程、工艺及特点。下面以无筋扩展基础中的砖基础为例,说明相关的施工步骤。,建筑工程施工质量验收统一标准 GB 50300-2013砌体工程施工质量验收规范 GB50
23、2032011砌体结构设计规范 GB500032011 多孔砖砌体结构技术规范 JGJ1372001(2002年局部修订)建筑地基基础工程施工质量验收规范 GB502022013砌筑砂浆配合比设计规程 JGJ98-2010,【相关知识】1.施工依据:,(1)材料及主要机具:1)砖:砖的品种,强度等级须符合设计要求,并应规格一致。有出厂证明、试验单。2)水泥:一般采用32.5号矿渣硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥。3)砂:中砂,应过5mm孔径的筛。配制M5以下的砂浆,砂的含泥量不超过10%;M5及其以上的砂浆,砂的含泥量不超过5%,并不得含有草根等杂物。4)掺合料:石灰膏,粉煤灰和磨细生石灰粉等,生石
24、灰粉熟化时间不得少于7d。5)其它材料:拉结筋、预埋件、防水粉等。6)主要机具:应备有砂浆搅拌机、大铲、刨锛、托线板、线坠、钢卷尺、灰槽、小水桶、砖夹子、小线、筛子、扫帚、八字靠尺板、钢筋卡子、铁抹子等。(2)作业条件1)基槽:混凝土或灰土地基均已完成,并办完隐检手续。2)已放好基础轴线及边线;立好皮数杆,并办完预检手续。3)根据皮数杆最下面一层砖的底标高,拉线检查基础垫层表面标高,如第一层砖的水平灰缝大于20mm时,应先用细石混凝土找平,严禁在砌筑砂浆中掺细石代替或用砂浆垫平,更不允许砍砖合子找平。4)常温施工时,砖必须在砌筑的前一天浇水湿润,一般以水浸入砖四边1.5cm左右为宜。5)砂浆配
25、合比已经试验室确定,现场准备好砂浆试模(6块为一组)。,【相关知识】2.施工准备:,【任务实施】步骤1:抄平弹线,为了使各段砖基底面标高符合设计要求,砌筑前应在基坑或基槽底面定出基底标高;并采用水泥砂浆或CIO的细石混凝土找平。根据施工图纸要求,弹出墙身轴线、基础宽度线及预留洞口位置线。,抄平弹线,应在基坑或基槽底面定出基底标高,【任务实施】步骤2:摆砖样,摆砖样是指在基面上,按基础长度和组砌方式先用砖块试摆,核对所弹的门洞位置线及窗口、附墙垛的墨线是否符合所选用砖型的模数,对灰缝进行调整,以使每层砖的砖块排列和灰缝均匀,并尽可能减少砍砖。,摆砖样,组砌方式,【任务实施】步骤3:立皮数杆,皮数
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