天然地基
關注創建者：匿名 創建時間：2021-10-29
天然地基的實例教程
1 引言
這節課討論天然地基上淺基礎的設計和基礎下的應力分布計算。對于基礎設計，由于地質工程專業比土木工程專業的要求低，因此這節課側重理解最基本的概念和方法論，著重強調從巖土工程的角度來理解地基和基礎，更詳細的討論以及思考題目參看下面為土木工程專業的授課內容:
基礎工程---第一章: 導論 (1)
基礎工程---第一章: 導論 (2)
基礎工程---第二章: 天然地基上的淺基礎 (1)
基礎工程---第二章: 天然地基上的淺基礎 (2)
2 地基與基礎
任何建筑物都建造在一定的地層上，建筑物的全部荷載都由它下面的地層來承擔。一般而言，將承受建筑物各種作用的地層稱為地基，而將建筑物與地基接觸的最下部分，也就是將建筑物的各種作用傳遞至地基的結構物稱為基礎。可以認為受建筑物影響的那一部分地層稱為地基，建筑物與地基接觸的部分稱為基礎。對于巖土工程師來講，我們更關心的是地基。地基分為天然地基和人工地基，天然地基是未經過人為處理即可滿足設計要求的地基，人工地基是經過人工加固或處理后的地基。對于工業與民用建筑，地基和基礎比較容易區分，著重介紹一下橋梁工程的地基和基礎。橋梁上部結構為橋跨結構，下部結構包括橋墩、橋臺及其基礎，如下圖所示。
要求掌握下面的概念：
(1) 地基：承擔建筑物荷載的地層。
(2) 基礎：介于上部結構與地基之間的部分，即建筑物最底下的一部分。剛性基礎是不需配置受力鋼筋的基礎；柔性基礎是用鋼筋砼修建的基礎。
(3) 天然地基：自然狀態下即可滿足承擔基礎全部荷載要求，不需要人工處理的地基。
(4) 人工地基：天然地基的承載力不能承受基礎傳遞的全部荷載，需經人工處理后作為地基的土體稱為人工地基。
展開 1） 土層的分層與天然地基相同，各土層的壓縮模量等于該層天然地基壓縮模量的ζ倍，ζ值可按下式確定：
式中：
fka—基礎底面下天然地基承載力標準值(kPa)。
2）地基變形計算深度范圍內壓縮模量的當量值按下式計算：
8 水泥粉煤灰碎石樁復合地基的沉降計算經驗系數ψs可根據沉降觀測資料統計值確定。無經驗，按本規范公式（7.4.7）和公式（7.4.8-1）計算高層建筑地基沉降時，沉降計算經驗系數ψs可分別按表11.5.4-1和表11.5.4-2。
7.4.7 計算建筑物地基變形時，地基內的應力分布可采用各向同性均質線性變形體理論。
展開 在高層主樓與裙房之間設置了沉降后澆帶的天然地基、復合地基和樁基的工程，在沉降后澆帶兩側設置的沉降觀測點觀測結果表明，由于高層主樓地基下沉時土的剪切傳遞，鄰近裙房地基隨著下沉形成連續沉降曲線而不產生突變現象，更由于許多工程在沉降后澆帶相關結構構件的鋼筋連續不斷開，不再有設置沉降后澆帶的作用。
由此可看出，主要使用構件長度來區分墩基與擴底樁的（當然區分后各自的算法就不一樣了），從計算方法上來說，墩基礎仍屬于天然地基，多用于多層建筑，由于基底面積按天然地基的設計方法進行計算，免去了單墩載荷試驗。因此，在工期緊張的條件下較受歡迎。
關于墩基礎的設計與構造可詳下面的一篇文章（關與樁基相應規范上介紹的較詳細，故不再另述）：
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《一種特殊天然地基基礎—墩基礎的設計及構造》
文章來源——xiong-818網友。
一、 墩基的適用范圍：
埋深大于3m、直徑不小于800mm、且埋深與墩身直徑的比小于6或埋深與擴底直徑的比小于4的獨立剛性基礎，可按墩基進行設計。墩身有效長度不宜超過5m。
墩基礎多用于多層建筑，由于基底面積按天然地基的設計方法進行計算，免去了單墩載荷試驗。因此，在工期緊張的條件下較受歡迎。
墩基施工應采用挖（鉆）孔樁的方式，擴壁或不擴壁成孔。考慮到埋深過大時，如采用墩基方法設計則不符合實際，因此規定了長徑比界限及有效長度不超過5m的限制，以區別于人工挖孔樁。當超過限制時，應按挖孔樁設計和檢驗。
單從承載力方面分析，采用墩基的設計方法偏于安全。
二、 墩基的設計應符合下列規定：
1 單墩承載力特征值或墩底面積計算不考慮墩身側摩阻力，墩底端阻力特征值采用修正后的持力層承載力特征值或按抗剪強度指標確定的承載力特征值。巖石持力層承載力特征值不進行深寬修正。
2 持力層承載力特征值的確定應符合國家標準《建筑地基基礎設計規范》GB50007—2002第5．2．3條的規定。
展開 依據GB50202-2018《建筑地基基礎工程施工質量驗收標準規范》：地基基礎工程必須進行驗槽。基坑（槽）挖至基底設計標高并清理后，施工單位必須會同勘察、設計、建設、監理等單位共同進行驗槽，合格后方能進行基礎工程施工。
驗槽條件
? 勘察、設計、監理、施工、建設等各方相關技術人員應共同參加驗槽。
? 驗槽時，現場應具備巖土工程勘察報告、輕型動力觸探記錄（可不進行輕型動力觸探的情況除外）、地基基礎設計文件、地基處理或深基礎施工質量檢測報告等。
? 驗槽應在基坑或基槽開挖至設計標高后進行，對留置保護土層時其厚度不應超過100mm；槽底應為無擾動的原狀土。
驗槽內容
1
天然地基驗槽
? 天然地基驗槽應檢驗下列內容：
1）根據勘察、設計文件核對基坑的位置、平面尺寸、坑底標高；
2）根據勘察報告核對基坑底、坑邊巖土體和地下水情況；
3）檢查空穴、古墓、古井、暗溝、防空掩體及地下埋設物的情況，并應查明其位置、深度和性狀；
4）檢查基坑底土質的擾動情況以及擾動的范圍和程度；
5）檢查基坑底土質受到冰凍、干裂、受水沖刷或浸泡等擾動情況，并應查明影響范圍和深度。
展開 
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2
基礎構造
1、基礎類型
大多數擋土墻都直接修筑在天然地基上。
當地基承重力不足且墻趾處地形比較平坦，而墻身又超過一定高度時，為了減小基底壓應力和增加抗傾覆穩定性，常常采用擴大基礎。
當地基壓應力超過地基承載力過多時，需要加寬值較大，為避免加寬部分的臺階過高，可采用鋼筋混凝土底板。
地基為軟弱土層時，可采用砂礫、碎石、礦渣或者灰土等材料予以換填。
天然地基
應根據地質勘察報告、腳手架所受荷載、搭設高度、搭設場地土質情況對腳手架地基單獨進行承載力驗算；腳手架搭設場地應平整、堅實，并使用C20混凝土硬化10cm，并設有排水措施。
回填土地基
壓實填土地基、灰土地基應符合國家標準（《建筑地基基礎設計規范》 （GB50007）、《建筑地基基礎工程施工質量驗收規范》（GB50202））相關規定進行。并經過見證取樣檢測合格后施工。
基礎類型
大多數擋土墻都直接修筑在天然地基上。
當地基承重力不足且墻趾處地形比較平坦，而墻身又超過一定高度時，為了減小基底壓應力和增加抗傾覆穩定性，常常采用擴大基礎。
當地基壓應力超過地基承載力過多時，需要加寬值較大，為避免加寬部分的臺階過高，可采用鋼筋混凝土底板。
地基為軟弱土層時，可采用砂礫、碎石、礦渣或者灰土等材料予以換填。
土體具孔隙大、透水性強、抗剪強度大的特點，呈稍密—密實狀(裸露者以松散居多)，力學強度高，一般可作良好的天然地基。
（5）特殊性土。
特殊性土，主要為淤泥質土和泥炭土。淤泥質土天然含水量高，并大于液限，孔隙比大于1，親水性強，透水性強，呈軟塑—流塑狀，高壓縮性，允許承載力小于90千帕。原狀土抗剪強度平均值為8.4—64千帕。
基礎類型
大多數擋土墻都直接修筑在天然地基上。
當地基承重力不足且墻趾處地形比較平坦，而墻身又超過一定高度時，為了減小基底壓應力和增加抗傾覆穩定性，常常采用擴大基礎。
當地基壓應力超過地基承載力過多時，需要加寬值較大，為避免加寬部分的臺階過高，可采用鋼筋混凝土底板。
像我們之前在北方，干的幾個項目塔吊基本不用打樁，直接利用天然地基，因為根據勘察報告地基承載力是滿足的塔吊使用要求的，地質更好的項目，塔吊基礎都不用挖，直接在原狀地上安裝配重可周轉基礎，十分方便。在當地這是常規操作，主管部門也認可這些做法。
對于需要在不同省份工作的同行，對于當地的地質情況，主管部門要求，在塔吊選型階段一定要通過周邊項目、塔吊廠家等渠道多方了解，避免出差錯。
驗槽內容
1
天然地基驗槽
? 天然地基驗槽應檢驗下列內容：
1）根據勘察、設計文件核對基坑的位置、平面尺寸、坑底標高；
2）根據勘察報告核對基坑底、坑邊巖土體和地下水情況；
3）檢查空穴
驗槽內容
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天然地基驗槽
? 天然地基驗槽應檢驗下列內容：
1）根據勘察、設計文件核對基坑的位置、平面尺寸、坑底標高；
2）根據勘察報告核對基坑底、坑邊巖土體和地下水情況；
3）檢查空穴、古墓、古井
驗槽內容
1
天然地基驗槽
? 天然地基驗槽應檢驗下列內容：
1）根據勘察、設計文件核對基坑的位置、平面尺寸、坑底標高；
2）根據勘察報告核對基坑底、坑邊巖土體和地下水情況；
3
當單樁承載力達不到設計要求，需要擴大承臺并考慮樁與天然地基共同分擔上部結構荷載。
（3）樁基質量不均勻，防止獨立承臺出現不均勻沉降，或為提高抗震能力，可采用把獨立的樁基承臺連成整塊，提高基礎整體性，或設抗震地梁。
