基础工程最终论文.doc

【摘要】当建筑物上部结构采用框架结构或单层排架结构承重时，基础常采用方形、圆柱形和多边形等形式的独立式基础，这类基础称为独立式基础，也称单独基础，是整个或局部结构物下的无筋或配筋基础。
【关键词】独立基础，基础施工，基础方案，方案对比，设计计算
Abstract:When the upper structure of the building uses frame structure or single frame structure to bear. The foundation often uses square, cylindrical , polygon or other forms of independent foundations. This kind of foundation is called detached foundation or isolated foundation.It is the whole or partial structure of the unreinforced or reinforced foundation.
Keyword:Independent foundation;Foundation construction;Foundation project;project comparison;Design calculation

一、设计资料
1．工程概况
华西防火工程公司实验室位于成都市某工业园区，拟建建筑物高28米，４层框架结构，设计地坪标高707.9，单柱荷载560kN。
2．场地工程地质条件
2.1 地形地貌
拟建场地属于山脚坡洪积地貌，
2.2地层岩性
勘探点深度范围内地层自上而下依次为：第四系全新统人工填土（Q4ml）、第四系全新统坡洪积层（Q4dl+pl）组成，现分别描述如下：
杂填土（Q4ml）：灰黄色，稍密，稍湿，主要由建筑垃圾组成，场地1-7#、10-12号孔附近有分布。层厚0.0~0.9m。
素填土（Q4ml）：灰黄色，稍密，稍湿。主要由粉质粘土组成，含少量建筑垃圾。场地大部分有分布。层厚0.0~1.8m。
粉质粘土（Q4dl+pl）：灰黄色，可塑~软塑，稍湿，切口较光滑平整，含铁锰结核，局部含少量角砾及碎石，局部分布有灰黑色淤泥质土。该层场地均匀分布。厚0.0~3.5m。
松散碎石：（Q4dl+pl）：黄色、灰黄色、稍湿~饱和，松散，碎石成分主要有花岗岩、砂岩、变质岩组成，多呈亚圆状，以弱风化为主，个别碎石中~强风化。碎石含量52%左右，粒径一般3~5cm，个别可达15cm以上，排列混乱，大部分不接触，碎石间不能形成骨架，粉质粘土、粉土及角砾碎石重填，场地仅8#孔缺失。主要分布在碎石层之上，其次呈选镜体分布于中密碎石层中。厚度0.0~4.3m。
稍密碎石（（Q4dl+pl）：黄色、灰黄色、稍湿~饱和，稍密，碎石成分主要由花岗岩、砂岩、变质岩组成，多呈亚圆状，以弱风化为主，个别碎石层中等~强风化。碎石含量55~60%，一般粒径3~10cm，个别可达30cm，排列混乱，部分接触，碎石间填充约40-45%的粉质粘土、粉土及角砾碎石，偶具架空现象。该层场地大部分都有分布。厚度0.0-3.8m。
中密碎石（Q4al+pl）：黄色、灰黄色、稍湿~饱和，中密，碎石成分主要由花岗岩、砂岩、变质岩组成，多呈亚圆状，以弱风化为主，个别碎石中~强风化。碎石含量60~70%，一般粒径5~15cm，个别粒径大于60cm，呈交错排列，大部分接触，砾石间大部能形成骨架，骨架间充填约30-40%的粉质粘土、粉土及角砾碎石，中密碎石层中含块石。该层局部有松散碎石透镜体分布。该层未揭穿。
2.3地下水
2.3.1地下水类型及埋藏条件
场地地下水属上层滞水及第四系碎石层孔隙水，略带承压型。地下水主要接收大气降水及泯江水系补给，很少有大气降水的直接补给，以地下径流方式向低洼地带排泄，碎石层参透系数K=20m/d。
2.3.2地下水位
勘察期间为丰水期，地下水稳定水位埋深为1.5~4.7m左右，即绝对高程为705.87~706.84m之间。地下水年变化幅度1~1.5m。具体钻孔说未见勘探点平面布置图。
2.3.3、地下水腐蚀性评价
该场地地下水对混凝土结构具有弱腐蚀性、对钢筋混凝土结构中的钢筋具有弱腐蚀性。
2.4土的腐蚀性评价
该场地土对混凝土结构具有弱腐蚀性；对钢筋混凝土结构中钢筋具有弱腐蚀性。
2.5场地地震效应
2.5.1、主要地震参数
根据国家标准委员会国家标准（GB18306-2001）《中国地震动参数区划分图》第1号修改单及《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）（2008版）附录A，场地抗震设防烈度为8度，设计地震分组为第二组，特征周期值0.40s，50年设计基准期超越概率10%的设计基本地震加速度值为0.20g。
2.5.2、场地类别
本场地等效剪切波速Vse为300m/s，为中硬场地土，据区域资料知，本场地覆盖层厚度大于20m。综合判定场地类别为Ⅱ类，属可进行建设的一般性场地。
2.5.3、场地土液化评价
本场地内未分布有可液化土层，根据《建筑抗震设计规范》（（GB50011-2001）2008版），可不考虑液化影响。
2.6不良地质现象
场地附近无崩塌、滑坡、泥石流及液化影响等不良地质作用，场地属可进行建设的一般性用地。
二、设计资料的分析
1安全等级分析
对于建筑物及构筑物的安全等级，《岩土工程勘察规范》已有明确的划分标准。据资料，场地类别属于Ⅱ类，地基等级为二级，可以确定工程安全等级为三级，勘察等级为三级。
2岩土工程勘察分析
据规范分析，勘探孔深度符合要求，其中2号、8号、22号和26号属于控制性探孔，其余属于一般探孔。
3基础类型分析与初步选择
3.1柱下独立基础

当建筑物上部结构采用框架结构或单层排架结构承重时，基础常采用方形、圆柱形和多边形等形式的独立式基础，这类基础称为独立式基础，也称单独基础，是整个或局部结构物下的无筋或配筋基础。一般是指结构柱基，高烟囱，水塔基础等的形式。常用断面形式有踏步形、锥形、杯形。材料通常采用钢筋混凝土、素混凝土等。当柱为现浇时，独立基础与柱子是整浇在一起的；当柱子为预制时，通常将基础做成杯口形，然后将柱子插入，并用细石混凝土嵌固，此时称为杯口基础。独立基础的特点一，一般只坐落在一个十字轴线交点上，有时也跟其它条形基础相连，但是截面尺寸和配筋不尽相同。独立基础如果坐落在几个轴线交点上承载几个独立柱，叫做共用独立基础。独立基础的特点二，基础之内的纵横两方向配筋都是受力钢筋，且长方向的一般布置在下面。钢筋混凝土材料具有抗剪、抗弯、抗拉功能，可以承受较大的荷重而不受深宽比的限制，独立基础之间是互不联系的，如有遇荷载不同，而影响到上部结构的变形，只能通过调整基础面积方式来调整地基的不均匀沉降。但是本材料显示，由于地处成都市，据地质资料看，大体上是从上至下是填土、粉质粘土、松散碎石、稍密碎石、中密碎石，是不需要考虑地基沉降的。如果全面计算之后，独立基础是合理的，从经济方面来说，柱下独立基础是最好的。
3.2柱下条形基础

柱下条形基础（单独基础）称为扩展基础。扩展基础的作用是把墙或柱的荷载侧向扩展到土中，使之满足地基承载力和变形的要求。扩展基础包括无筋扩展基础和钢筋混凝土扩展基础。当地基较为软弱、柱荷载或地基压缩性分布不均匀，以至于采用扩展基础可能产生较大的不均匀沉降时，常将同一方向（或同一轴线）上若干柱子的基础连成一体而形成柱下条形基础。这种基础的抗弯刚度较大，因而具有调整不均匀沉降的能力，并能将所承受的集中柱荷载较均匀地分布到整个基底面积上。柱下条形基础是常用于软弱地基上框架或排架结构的一种基础形式。柱下条形基础是较为常见的一种条形基础，它可以是单向的，也可以是十字交叉形的。本材料中，柱下条形基础受的是集中荷载，地基反力分布为非线性的，所以柱下条形基础无论是在纵向或者是横向的都必须考虑弯曲应力和剪应力。柱下条形基础适用于柱跨较小饿框架结构，当条基高度达到柱跨的1/2~1/3时，它具有极大的刚度以及调整地基变形的能力。目前在国内外高层框架结构中常采用高度较大的十字交叉条基，以增强整个建筑的刚度，使各柱间的沉降比较均匀。由于本材料未提供柱跨，并且按正常厂房计算的话，柱跨是比较大的，所以条基的设计是不太经济的的。
3.3片筏基础

片筏基础简称筏基，是一个等厚度的钢筋混凝土平板，用以支撑上部结构的柱、墙或设备。板的厚度决定于土质情况及上部结构荷重的分布及大小。片筏基础适用于土质软弱，地基承载力低，上部结构传递到基础的荷载很大及上部结构对地基不均匀沉降敏感的情况。设计时，根据荷载大小和分布情况，采用地基上板的计算方法或考虑上部结构与地基基础相互作用的计算方法，求出基底反力、基础弯矩和剪力，以确定板厚和配筋数量，并做柱脚处板的抗冲切验算。应力求荷载合力作用点与基底形心相重合，否则将出现偏心力矩，造成地基反力不均，从而使基础倾斜。为此，在决定板的尺寸时，应尽量使立柱间距相等和荷载分布均匀。为了减小偏心距，必要时可增加底板挑出长度来调整板底形心位置。当上部为框架结构、柱等距和柱荷载分布均匀时，可采用等厚度片筏基础；若柱距不等或柱荷载分布不均匀，基础承受较大的剪力和弯矩时，可采用厚度不等的片筏基础，甚至可以在板上柱间或墙间设置肋梁或刚性桁架。片筏基础在地下形成的空间，可加设围护结构作为地下室或储藏库等。筏形基础由于其底面积大，故可减小基底压力，同时也可提高地基土的承载力，并能更有效地增强基础的整体性，调整不均匀沉降。
3.4桩基础
桩基是一种古老的基础型式。桩工技术经历了几千年的发展过程。现在，无论是桩基材料和桩类型，或者是桩工机械和施工方法都有了巨大的发展，已经形成了现代化基础工程体系。在某些情况下，采用桩基可以大量减少施工现场工作量和材料的消耗。 桩基础的特点如下:
1）桩支承于坚硬的（基岩、密实的卵砾石层）或较硬的（硬塑粘性土、中密砂等）持力层，具有很高的竖向单桩承载力或群桩承载力，足以承担高层建筑的全部竖向荷载（包括偏心荷载）。　　
2）桩基具有很大的竖向单桩刚度（端承桩）或群刚度（摩擦桩），在自重或相邻荷载影响下，不产生过大的不均匀沉降，并确保建筑物的倾斜不超过允许范围。　
3）凭借巨大的单桩侧向刚度（大直径桩）或群桩基础的侧向刚度及其整体抗倾覆能力，抵御由于风和地震引起的水平荷载与力矩荷载，保证高层建筑的抗倾覆稳定性。　　
4）桩身穿过可液化土层而支承于稳定的坚实土层或嵌固于基岩，在地震造成浅部土层液化与震陷的情况下，桩基凭靠深部稳固土层仍具有足够的抗压与抗拔承载力，从而确保高层建筑的稳定，且不产生过大的沉陷与倾斜。常用的桩型主要有预制钢筋混凝土桩、预应力钢筋混凝土桩、钻（冲）孔灌注桩、人工挖孔灌注桩、钢管桩等，其适用条件和要求在《建筑桩基技术规范》中均有规定。
当浅层地基上不能满足建筑物对地基承载力和变形的要求，而又不适宜采取地基处理措施时，就要考虑以下部坚实土层或岩层作为持力层的深基础，桩基应用最为广泛。
据资料，可以看出这样的地质资料如果用桩基的话会造成浪费，而且增大了施工的难度。

综上所述，如果通过计算独立基础足以满足要求的话，该方案会是最经济实用的了。
三、独立基础的设计
据地质资料，可以选26号地质作为计算基础的依据，这样的话，如果26号可以安全，那其他便自然可以的。26号从上至下前两种地质分别为0.8m的素填土，3.5m的粉质粘土。根据《建筑地基基础设计规范》3.0.2条中表3.0.2可知：该结构的基础计算可不作地基变形计算。《建筑抗震设计规范》4.2.1条中第三条规定：对建筑高度24m以下，层数不超过8层的框架或框剪结构的建筑，可不进行天然地基及基础的抗震承载力验算，本结构建筑高度28m，层数结构4层，符合要求，要进行基础抗震承载力验算。
1 基础埋置深度
基础埋深不易浅于0.5m，因为表土一般都松软，易受雨水及外界影响，不宜作为基础的持力层。另外，基础顶面应低于设计地面100mm以上，避免基础外露，遭受外界的破坏。所以选粉质粘土为持力层，基础的埋深为2m，基础高度为0.6m。
2基底的承载力设计值
基底位于粉质粘性土中，。根据《建筑地基基础设计规范》5.2.4条规定：基底的承载力设计值为：

根据抗规表5.2.4可查得ηd=1.1、ηb=0。地下水位在基础底面以上，覆土压强取 kN/m3

3 确定基础底面尺寸
由

将其增大20%~40%，
A=1.4A0=1.4×5.38=7.5m2
初步选用底面尺寸，，则=7.84 m²。
4地基承载力的验算
《地规》5.2.2规定，基础底面的压力，可按下列公式确定：
基本公式
当轴心荷载作用时

式中：Fk——相应于荷载效应标准组合时，上部结构传至基础顶面的竖向力值
Gk——基础自重和基础上的土重；
A——基础底面面积
基础及回填土所受重力Gk为
Gk=γGdA=20×2×7.84=313.6kN
kPa＜fa=137.64kPa
故基地承载力满足要求。故基础底面积最终按A=l×b=2.8×2.8=7.84m2。
5冲切验算
《地规》3.0.4规定，确定配筋和验算材料强度时，上部结构传来的荷载效应组合和相应的基底反力，应按承载能力级限状态下荷载效应的基本组合，采用相应的分项系数。
采用阶梯型基础,假设柱截面：=0.45m，=0.45m
1） 柱边基础截面抗冲切验算：
l=2.8m，b=2.8m；at=ac=0.45m；bc=0.45m
初步选择基础高度h=400mm，从下至上分为200mm，400mm，两个台阶，h0=350mm(考虑垫层)
at+2h0=0.45+2×0.35=1.15＜b=2.8m，取ab=1.15m
mm
因轴心受压，取p
冲切力为

抗冲切力为
0.7βhpftamh0 =0.7×1.0×1.27×103×0.8×0.35=248.92kN＞151.48kN
满足要求。
2) 边阶处抗冲切验算：
at=ac=1.4m；a1=1.4m；h01=200-50=150mm
at+2h0=1.4+2×0.15=1.70m＜b=2.8，取ab=1.70m
mm
冲切力为

抗冲切力为
0.7βhpftamh01 =0.7×1.0×1.27×103×1.15×0.15=153.35kN＞138.17kN
满足要求。
6配筋计算
基础长边方向
1—1截面(柱边)：

2—2截面(变阶处)

因为As1＞As2，所以按As1配筋，实际配筋618，As=1526mm2＞1367.9mm2。
2)基础短边方向。
与长边方向配筋方法相同，实际配筋618，As=1526mm2
《地规》8.2.2-5规定，当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。
6抗震验算
天然地基基础抗震验算时，地基土抗震承载力应按下式计算：
fSE＝ξSfS
式中 fSE-----调整后的地基土抗震承载力设计值；
ξS-----地基土抗震承载力调整系数；
fS-----地基土静承载力设计值
kPa
验算天然地基地震作用下的竖向承载力时，基础底面平均压力和边缘最大压力应符合下列各式要求
p≤fSE
式中 p-----基础底面地震组合的平均压力设计值；
p=111.43kPa≤151.4kPa,符合要求。
四、地基处理
1防水处理工艺流程
基层清理→铺贴卷材→卷材收头粘结→细部处理→蓄水试验→做保护层
2操作工艺
1）基层清理
铺设自粘型防水卷材将基层上尘土、杂物清扫干净。
2）铺贴卷材防水层
3）接头处理
（1）大面卷材排气压实后开始搭接缝粘贴。
（2）搭接缝粘贴前，先用手持汽油喷灯沿搭接粉线将下层卷材上表面的防粘层熔掉，准备与上层卷材底面的自粘胶粘合。
（3）粘贴搭接缝：掀开搭接部位卷材，用热风枪加热上层卷材底面的胶粘剂，边加热熔化胶粘剂边向前铺设。随后将将接缝处予以排气压平，最后用手持压辊滚压搭接卷材，使其平实粘牢，此时搭接边端部有熔融的胶粘剂被挤外溢。
（4）卷材长边搭接100mm,短边搭接80mm。
3防水层细部构造处理
1）采用外防外贴法时,应先铺贴平面,后铺贴立面,平立面交接处,应错缝搭接,之后砌保护墙,及时回填土。防水结构完成后,铺贴立面卷材之前,应先将接搓部位的各层卷材揭开,并将其清理干净;修补完局部损坏才可继续施工。此时卷材用错搓搭接,上层卷材盖过下层卷材不少于100mm。
2）采用外防内贴法施工时,应先铺贴平面,后铺贴立面,铺立面时,先贴转角,后贴大面,贴后应做好保护层,并确保保护层与立面卷材粘接牢固。

参考文献：

[1]田景惠.基于地基土的应力状态判断分析及其应用[J].科技经济市场，2006（8）.
[2]江海洲，王根.对粉体搅拌法在地基施工中应用的分析[J].黑龙江科技信息，2007（7）.
[3]罗宇生.湿陷性黄土地基处理[M].北京：中国建筑工业出版社，2008.
[4]建筑设计资料集编委会.建筑设计资料集[M].北京：中国建筑工业出版社，1996.
[5]江见鲸.建筑工程事故分析与处理[M].北京：中国建筑工业出版社.1998.
[6]潘千里.谈地基处理[J].施工技术，1981（2）.
[7]吕良，尹梅英.基础与地基处理的一些设计心得[J].中小企业管理与科技（上旬刊），2010（14）.
[8]王慧萍.刚性桩复合地基沉降计算方法的探讨[J].河北建筑科技学院学报,2005,(02).
[9]周峰,宰金珉,梅国雄.复合桩基与复合地基[J].岩土工程技术,2005,(03).
[10]黄炳权,黄海松.复合地基桩土应力比的计算[J].工程设计与建设,2005,(03)
[11]《建筑地基基础设计规范》GBJ-7-89.
[12]《建筑地基基础勘察设计规范》DBJ13-17-91.

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