地基与基础工程施工基础知识

'项目1地基与基础工程施工基础知识基础施工图的识读1.1地基土的基本性质及分类1.2地质勘察1.31 项目1.1基础施工图的识读基础是房屋施工图的图示内容之一，要熟的识读基础施工图首先要掌握房屋施工图的图示方法和相关制图规定。1.1.1建筑识图概述1．房屋施工图的产生、分类1）房屋施工图的产生建筑工程施工图是由设计单位根据设计任务书的要求、有关的设计资料、计算数据及建筑艺术等多方面因素设计绘制而成的。地基与基础工程施工2 2）房屋施工图的分类（1）建筑施工图（简称建施）建筑施工图主要表达建筑物的外部形状、内部布置、装饰构造、施工要求等。这类基本图有：首页图、建筑总平面图、平面图、立面图、剖面图以及墙身、楼梯、门、窗详图等。项目1.1基础施工图的识读地基与基础工程施工3 （2）结构施工图（简称结施）结构施工图主要表达承重结构的构件类型、布置情况以及构造作法等。这类基本图有：基础平面图、基础详图、楼层及屋盖结构平面图、楼梯结构图和各构件的结构详图等（梁、柱、板）。（3）设备施工图（简称设施）设备施工图主要表达房屋各专用管线和设备布置及构造等情况。项目1.1基础施工图的识读地基与基础工程施工4 这类基本图有：给水排水、采暖通风、电气照明等设备的平面布置图、系统图和施工详图。3）房屋施工图的编排顺序建筑工程施工图一般的编排顺序是：首页图、建筑施工图、结构施工图、给水排水施工图、采暖通风施工图、电气施工图等。项目1.1基础施工图的识读地基与基础工程施工5 如果是以某专业工种为主体的工程，则应该突出该专业的施工图而另外编排。2．房屋施工图识读方法和步骤在识读整套图纸时，应按照“总体了解、顺序识读、前后对照、重点细读”的读图方法。3．识读房屋施工图的相关规定1）图线建筑、结构施工图中图线的选用见表1-1。项目1.1基础施工图的识读地基与基础工程施工6 项目1.1基础施工图的识读表1-1建筑、结构施工图中图线的选用地基与基础工程施工7 项目1.1基础施工图的识读地基与基础工程施工8 项目1.1基础施工图的识读地基与基础工程施工9 2）定位轴线定位轴线是用来确定建筑物主要结构及构件位置的尺寸基准线。按规定，定位轴线采用细点划线表示。通常应编号，轴线编号的圆圈用细实线，一般直径为8mm，详图直径为10mm。在圆圈内写上编号，水平方向的编号用阿拉伯数字，从左至右顺序编写。垂直方向的编号，用大写拉丁项目1.1基础施工图的识读地基与基础工程施工10 字母，从下至上顺序编写。各种定位轴线见表1-2所示。3）尺寸及标高施工图上的尺寸可分为总尺寸、定位尺寸及细部尺寸三种。尺寸除了总平面图尺寸及标高尺寸以米（m）为单位外，其余一律以毫米（mm）为单位。在施工图上，常用标高符号表示某一部位项目1.1基础施工图的识读地基与基础工程施工11 项目1.1基础施工图的识读表1-2定位轴线地基与基础工程施工12 的高度。标高符号形式如图1-1所示。标高符号画法如图1-2所示。立面图与剖面图上的标高符号注法如图1-3所示。项目1.1基础施工图的识读图1-1标高符号形式图a）总平面图上的室外地坪标高符号；b）平面图上的楼地面标高符号；c）立面图、剖面图各部位的标高符号地基与基础工程施工13 项目1.1基础施工图的识读图1-2标高符号画法图1-3标高符号注法地基与基础工程施工14 4）索引符号和详图符号对需用详图表达部分应标注索引符号，并在所绘详图处标注详图符号。索引符号由直径为10mm的圆和其水平直径组成，圆及其水平直径均应以细实线绘制。索引符号如用于索引剖面详图，应在被剖切的部位绘制剖切位置线，并以引出线引出索引符号，引出线所在的一侧应为投射方向，见项目1.1基础施工图的识读地基与基础工程施工15 表1-3。表1-3索引符号与详图符号项目1.1基础施工图的识读地基与基础工程施工16 5）常用建筑材料图例按照《房屋建筑制图统一标准》GB/T50001-2021 的规定，常用建筑材料应按表1-4所示图例画法绘制。4．钢筋混凝土结构的基本知识用钢筋和混凝土制成的梁、板、柱、基础等构件，称为钢筋混凝土构件。全部由钢筋混凝土构件组成的房屋结构，称为钢筋混凝土结项目1.1基础施工图的识读地基与基础工程施工17 构。1）钢筋混凝土结构中的材料（1）混凝土由水泥、石子、砂和水及其它掺和料按一定比例配合，经过搅拌、捣实、养护而形成的一种人造石。它是一种脆性材料，抗压能力好，抗拉能力差，一般仅为抗压强度的1/10～1/20。混凝土的强度等级按《混凝土结构设计项目1.1基础施工图的识读地基与基础工程施工18 规范》GB50010-2021 规定分为14个不同的等级：C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60、C65、C70、C75、C80等。工程上常用的混凝土有C20、C25、C30、C35、C40等。（2）钢筋按钢筋的外观特征可分为光面钢筋和带肋钢筋，按钢筋的生产加工工艺可分为热轧钢筋、项目1.1基础施工图的识读地基与基础工程施工19 冷拉钢筋、钢丝和热处理钢筋，按钢筋的力学性可分为：有明显屈服点钢筋和没有明显屈服点钢筋。建筑结构中常用热轧钢筋，其种类有：HPB300、HRB335、HRB400、HRB500分别用符号A、B、C、D表示。配置在钢筋混凝土构件中的钢筋，按其所起的作用主要有以下几种（见图1-4）：①受力筋，构件中承受拉力或压力的钢筋。项目1.1基础施工图的识读地基与基础工程施工20 ②箍筋，构件中承受剪力和扭矩的钢筋，同时用来固定纵向钢筋的位置，形成钢筋骨架，多用于梁和柱内。③架立筋，一般用于梁内，固定箍筋位置，并与受力筋、箍筋一起构成钢筋骨架。④分布筋，一般用于板、墙类构件中，与受力筋垂直布置，用于固定受力筋的位置，与受力筋一起形成钢筋网片，同时将承受的荷载项目1.1基础施工图的识读地基与基础工程施工21 均匀地传给受力筋。⑤构造筋，包括架立筋、分布筋、腰筋、拉接筋、吊筋等由于构造要求和施工安装需要而配置的钢筋，统称为构造筋。2）钢筋混凝土构件的图示方法（1）钢筋图例一般钢筋的规定画法，见表1-5。（2）钢筋的标注项目1.1基础施工图的识读地基与基础工程施工22 钢筋的标注方法有以下两种：①钢筋的根数、级别和直径的标注，如图1-5所示。②钢筋级别、直径和相邻钢筋中心距离的标注，主要用来表示分布钢筋与箍筋，标注方法如图1-6所示。3）常用结构构件代号建筑结构的基本构件种类繁多，布置复杂项目1.1基础施工图的识读地基与基础工程施工23 ，为了便于制图图示、施工查阅和统计，常用构件代号用各构件名称的汉语拼音的第一个字母表示，详见表1-6。项目1.1基础施工图的识读地基与基础工程施工24 表1-4常用建筑材料图例项目1.1基础施工图的识读地基与基础工程施工25 项目1.1基础施工图的识读地基与基础工程施工26 项目1.1基础施工图的识读地基与基础工程施工27 图1-4钢筋混凝土构件的钢筋配置项目1.1基础施工图的识读地基与基础工程施工28 表1-5一般钢筋图例项目1.1基础施工图的识读地基与基础工程施工29 项目1.1基础施工图的识读地基与基础工程施工30 表1-6常用构件代号项目1.1基础施工图的识读地基与基础工程施工31 1.1.2基础平面布置图的识读基础是位于墙或柱下面的承重构件，它承受建筑的全部荷载，并传递给基础下面的地基。根据上部结构的形式和地基承载能力的不同，基础可做成条形基础、独立基础、联合基础等。基础图是表示房屋地面以下基础部分的平面布置和详细构造的图样，通常包括基础平面图和基础详图两部分。项目1.1基础施工图的识读地基与基础工程施工32 1．基础平面图的形成与作用假想用一个水平剖切面，沿建筑物首层室内地面把建筑物水平剖开，移去剖切面以上的建筑物和回填土，向下作水平投影，所得到的图称为基础平面图。基础平面图主要表达基础的平面位置、形式及其种类，是基础施工时定位、放线、开挖基坑的依据。2．基础平面图的图示方法项目1.1基础施工图的识读地基与基础工程施工33 1）图线应符合结构施工图图线的有关要求。2）绘制比例基础平面图绘制，一般采用1∶100、1∶200等比例，常采用与建筑平面图相同的比例。3）轴线基础平面图上的轴线和编号应与建筑平面项目1.1基础施工图的识读地基与基础工程施工34 图上的轴线一致。4）尺寸标注基础平面图中应标注出基础的定形尺寸和定位尺寸。5）剖切符号不同尺寸和构造的基础需加画断面图，与其对应在基础平面图上要标注剖切符号并对其进行编号。项目1.1基础施工图的识读地基与基础工程施工35 3．基础平面图的阅读方法1）了解图名、比例。2）与建筑平面图对照，了解基础平面图的定位轴线。3）了解基础的平面布置，结构构件的种类、位置、代号。4）了解剖切编号，通过剖切编号了解基础的种类，各类基础的平面尺寸。项目1.1基础施工图的识读地基与基础工程施工36 5）阅读基础设计说明，了解基础的施工要求、用料。6）联合阅读基础平面图与设备施工图，了解设备管线穿越基础的准确位置、洞口的形状、大小以及洞口上方的过梁要求。4．几种常见的基础平面图1）条形基础图1-7所示为办公楼的基础平面图，它表项目1.1基础施工图的识读地基与基础工程施工37 示出条形基础的平面布置情况。2）独立基础采用框架结构的房屋以及工业厂房的基础常用柱下独立基础，如图1-8所示。项目1.1基础施工图的识读地基与基础工程施工38 图1-7条形基础平面图（1∶100）项目1.1基础施工图的识读地基与基础工程施工39 图1-8独立基础平面图（1∶100）项目1.1基础施工图的识读地基与基础工程施工40 1.1.3基础详图的识读1．基础详图的形成与作用假想用剖切平面垂直剖切基础，用较大比例画出的断面图称为基础详图。基础详图主要表达基础的形状、大小、材料和构造做法，是基础施工的重要依据。2．基础详图的图示方法1）图线项目1.1基础施工图的识读地基与基础工程施工41 基础详图中的基础轮廓、基础墙及柱轮廓等均用中实线（0.5b）绘制。2）绘制比例基础详图是局部图样，它采用比基础平面图要放大的比例，一般常用比例为1∶10、1∶20或1∶50。3）轴线为了便于对照阅读，基础详图的定位轴线项目1.1基础施工图的识读地基与基础工程施工42 应与对应的基础平面图中的定位轴线的编号一致。4）图例剖切的断面需要绘制材料图例。5）尺寸标注主要标注基础的定形尺寸，另外还应标注钢筋的规格、防潮层位置、室内地面、室外地坪及基础底面标高。项目1.1基础施工图的识读地基与基础工程施工43 6）文字说明有关钢筋、混凝土、砖、砂浆的强度和防潮层材料及施工技术要求等说明。3．基础平面图的阅读方法1）了解图名与比例，因基础的种类往往比较多，读图时，将基础详图的图名与基础平面图的剖切符号、定位轴线对照，了解该基础在建筑中的位置。项目1.1基础施工图的识读地基与基础工程施工44 2）了解基础的形状、大小与材料。3）了解基础各部位的标高，计算基础的埋置深度。4）了解基础的配筋情况。5）了解垫层的厚度尺寸与材料。6）了解基础梁的配筋情况。7）了解管线穿越洞口的详细做法。4.几种常见的基础详图项目1.1基础施工图的识读地基与基础工程施工45 1）条形基础图1-9所示是墙下钢筋混凝土条形基础。混凝土采用C20，钢筋采用HPB300钢筋。2）柱下独立基础图1-10所示为柱下独立基础详图，图中的柱轴线、外型尺寸、钢筋配置等标注清楚。基础底部通常浇注100mm厚混凝土垫层。项目1.1基础施工图的识读地基与基础工程施工46 图1-9条形基础详图项目1.1基础施工图的识读地基与基础工程施工47 图1-10柱下独立基础详图项目1.1基础施工图的识读地基与基础工程施工48 1.1.4基础施工图识读案例图1-11和图1-12分别是某房屋的基础平面布置图和详图。平面图中粗实线表示墙体，细实线表示基础底面轮廓，读图时应该弄清楚以下几个问题：1）轴线网及其尺寸2）基础的类型3）基础的形状、大小及其与轴线的关系项目1.1基础施工图的识读地基与基础工程施工49 4）基础中有无地沟与孔洞5）基础底面的标高和室内、外地面的标高6）基础的详细构造项目1.1基础施工图的识读地基与基础工程施工50 图1-11条形基础平面图项目1.1基础施工图的识读地基与基础工程施工51 图1-12条形基础详图项目1.1基础施工图的识读地基与基础工程施工52 土的组成与物理性质1．土的组成和结构一般情况下，天然状态的土是由固相、液相和气相三部分组成，这三部分通常称为土的三相组成，如图1-13所示。项目1.2地基土的基本性质及分类图1-13土的三相组成地基与基础工程施工53 1）土的固相土的固相，即土中固体颗粒，简称土粒，是土中最主要的组成部分。土粒分为无机矿物颗粒与有机质，无机矿物颗粒由原生矿物和次生矿物组成。（1）原生矿物岩石经物理风化作用后破碎形成的矿物颗粒，称原生矿物。项目1.2地基土的基本性质及分类地基与基础工程施工54 （2）次生矿物岩石经化学风化作用（水化、氧化、碳化等）所形成的矿物，称次生矿物。（3）土中的有机质土中的有机质是在土的形成过程中动、植物的残骸及其分解物质与土混参沉积在一起，经生物化学作用生成的物质。2）土中水项目1.2地基土的基本性质及分类地基与基础工程施工55 土中的水按存在方式不同，分别以固态、液态、气态三种形式存在。（1）液态水按照水与土相互作用的强弱，土中的液态水分为结合水和自由水。①结合水结合水是指受土粒表面电场力作用失去自由活动的水。结合水又可根据受电场力作用的项目1.2地基土的基本性质及分类地基与基础工程施工56 强弱分成强结合水和弱结合水，如图1-14所示。项目1.2地基土的基本性质及分类图1-14土粒与水分子相互作用模拟图地基与基础工程施工57 ②自由水土孔隙中位于结合水以外的水称为自由水，自由水由于不受土粒表面静电场力的作用，可在孔隙中自由移动，按其运动时所受的作用力不同，可分为重力水和毛细水。（2）气态水气态水即水汽，对土的性质影响不大。（3）固态水项目1.2地基土的基本性质及分类地基与基础工程施工58 固态水即冰。当气温降至0℃以下时，液态水结冰为固态水。3）土中气体土中的气体可分为自由气体和封闭气体两种基本类型。4）土的结构土的结构是指土粒或粒团的排列方式及其粒间或粒团间连结的特征。通常土的结构可分项目1.2地基土的基本性质及分类地基与基础工程施工59 为三种基本类型，即单粒结构、蜂窝结构和絮状结构，如图1-15所示。项目1.2地基土的基本性质及分类图1-15土的结构地基与基础工程施工60 2．土的物理性质指标土的物理性质不仅取决于三相组成中各相的性质，而且三相之间量的相对比例关系也是一个非常重要的影响因素。把土体三相间量的相对比例关系称为土的物质性质指标。为了更直观反映土中三相数量之间的比例关系，把分散的三相物质分别集中在一起，以图1-16表示出来，该图称为土的三相草图。项目1.2地基土的基本性质及分类地基与基础工程施工61 项目1.2地基土的基本性质及分类图1-16土的三相草图地基与基础工程施工62 图中各符号的意义如下：W表示重量，m表示质量，V表示体积。下标a表示气体，下标s表示土粒，下标w表示水，下标v表示孔隙。如Ws、ms、Vs分别表示土粒重量、土粒质量和土粒体积。土的物理性质指标包括实测指标（如土的密度、含水率和土粒比重）和换算指标（如土的干重度、饱和重度、浮重度、孔隙比、孔隙项目1.2地基土的基本性质及分类地基与基础工程施工63 率和饱和度等）两大类。1）实测指标（1）土的密度土的质量密度（简称土的密度）是指天然状态下单位体积土的质量，常用表示，其表达式为：项目1.2地基土的基本性质及分类地基与基础工程施工64 土的重度：是指天然状态下单位土体所受的重力，常用γ表示，其表达式为：（2）土粒比重GS土粒比重是指土在105~110℃温度下烘项目1.2地基土的基本性质及分类地基与基础工程施工65 至恒重时的质量与同体积4℃时纯水的质量之比，简称比重，其表达式为：式中：w—为4℃时纯水的密度，取w＝1g/cm3。（3）土的含水率ω土的含水率是指土中水的质量与土粒质量项目1.2地基土的基本性质及分类地基与基础工程施工66 的百分数比值，其表达式为：2）换算指标（1）孔隙比e土的孔隙比是指土中孔隙体积与土颗粒体积之比，其表达式为：项目1.2地基土的基本性质及分类地基与基础工程施工67 （2）孔隙率n土的孔隙率是指土中孔隙体积与总体积之比，常用百分数表示，其表达式为：（3）饱和度Sr饱和度反映土中孔隙被水充满的程度，饱和度是土中水的体积与孔隙体积之比，用百分项目1.2地基土的基本性质及分类地基与基础工程施工68 数表示，其表达式为：理论上，当Sr＝100%时，表示土体孔隙中全部充满了水，土是完全饱和的；当Sr＝0时，表明土是完全干燥的。（4）干密度ρd土的干密度是指单位土体中土粒的质量，即土体中土粒质量ms与总体积V之比，表达式为：项目1.2地基土的基本性质及分类地基与基础工程施工69 单位体积的干土所受的重力称为干重度（γd），可按下式计算：（5）饱和密度ρsat土的饱和密度是指土在饱和状态时，单位项目1.2地基土的基本性质及分类地基与基础工程施工70 体积土的密度。此时，土中的孔隙完全被水所充满，土体处于固相和液相的二相状态，其表达式为：式中：mw′—土中孔隙全部充满水时的水重；w—水的重度，w＝1g/cm3。项目1.2地基土的基本性质及分类地基与基础工程施工71 饱和重度γsat=ρsat×g。3．土的物理状态指标土的物理状态对土的工程性质影响较大，类别不同的土所表现出的物理状态特征也不同。1）粘性土的稠度所谓稠度，是指粘性土在某一含水率时的稀稠程度或软硬程度，粘性土处在某种稠度时所呈现出的状态，称稠度状态，粘性土有四种项目1.2地基土的基本性质及分类地基与基础工程施工72 稠度状态即：固态、半固态、可塑状态和流动状态。所谓界限含水率是指粘性土从一个稠度状态过渡到另一个稠度状态时的分界含水率，也称稠度界限。粘性土的物理状态随其含水率的变化而有所不同，四种稠度状态之间有三个界限含水率，分别叫做缩限ωs、塑限ωp和液限ωL，如图1-17所示。项目1.2地基土的基本性质及分类地基与基础工程施工73 a．缩限ωs是指固态与半固态之间的界限含水率。当含水率小于缩限ωs时，土体的体积不随含水率的减小而缩小。b．塑限ωp是指半固态与可塑态之间的项目1.2地基土的基本性质及分类图1-17粘性土的稠度状态地基与基础工程施工74 项目1.2地基土的基本性质及分类界限含水率。c．液限ωL是指可塑状态与流动状态之间的界限含水率。2）无粘性土的密实状态无粘性土是单粒结构的散粒体，它的密实状态对其工程性质影响很大。（1）孔隙比e判别判别无粘性土密实度最简便的方法是用孔地基与基础工程施工75 隙比e，孔隙比愈小，表示土愈密实，孔隙比愈大，土愈疏松。（2）相对密度Dr判别为弥补用孔隙比判别的缺陷，在工程上采取相对密度判别，相对密度Dr是将天然状态的孔隙比e与最疏松状态的孔隙比emax和最密实状态的孔隙比emin进行对比，作为衡量无粘性土密实度的指标，其表达式为：项目1.2地基土的基本性质及分类地基与基础工程施工76 4．土的压实性土的压实性就是指土体在一定的击实功能作用下，土颗粒克服粒间阻力，产生位移，颗粒重新排列，使土的孔隙比减小、密度增大，从而提高土料的强度，减小其压缩性和渗透性。1）黏性土的击实特征项目1.2地基土的基本性质及分类地基与基础工程施工77 要使黏性土的压实效果最好，含水量一定要适宜。根据黏性土的击实数据绘出的击实曲线如图1-18所示。项目1.2地基土的基本性质及分类图1-18黏性土的击实曲线地基与基础工程施工78 2）无黏性土的击实特征根据无黏性土的击实试验数据绘出的击实曲线如图1-19所示。项目1.2地基土的基本性质及分类图1-19无黏性土的击实地基与基础工程施工79 1.2.2土的工程分类与鉴别土的工程分类目的是为判断土的工程特性和评价土作为建筑场地的可用程度。土的分类方法很多，不同部门根据研究对象的不同采用不同的分类方法。1．按土的主要特征分类《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2021）将作为建筑地基的岩土，分为岩石、项目1.2地基土的基本性质及分类地基与基础工程施工80 碎石土、砂土、粉土、黏性土和人工填土六大类，另有淤泥质土、红粘土、膨胀土、黄土等特殊土。1）岩石作为建筑地基的岩石根据其坚硬程度和完整程度分类。岩石按饱和单轴抗压强度标准值分为坚硬岩、较坚硬岩、较软岩、软岩和极软岩5个等级；岩石风化程度可分为未风化、微项目1.2地基土的基本性质及分类地基与基础工程施工81 风化、中等风化、强风化和全风化岩石详见表1-7。2）碎石土粒径大于2mm的颗粒含量超过总质量的50%的土为碎石土，根据粒组含量及颗粒形状可进一步分为漂石或块石、卵石或碎石、圆砾或角砾。3）砂土项目1.2地基土的基本性质及分类地基与基础工程施工82 粒径大于2mm的颗粒含量不超过总质量的50%、粒径大于0.075mm的颗粒含量超过全重50%的土为砂土。根据粒组含量可进一步分为砾砂、粗砂、中砂、细砂和粉砂。4）粉土塑性指数Ip≤10且粒径大于0.075mm的颗粒含量不超过全重50%的土为粉土。5）黏性土项目1.2地基土的基本性质及分类地基与基础工程施工83 塑性指数Ip>10的土为黏性土。黏性土按塑性指数大小又分为：黏土（Ip>17）；粉质黏土（10