第一节 概述

一、地基与基础

地球上几乎所有的建筑物，例如，楼房、桥梁、公路、铁路、大坝等，其重量都是由地基来承载的，不管建筑物的结构多么复杂，建筑物上的重量和各种荷载最终都是通过基础传递给地基。地球的表层——地壳是人类赖以生存的场所，也是人类修建各种建筑的物质环境和物质基础，任何建筑都修建在地壳之上。但天然的土层有时比较软弱，承载力不够，即使经过处理，建筑物直接支承在地基上，地基土层也不能满足强度和变形的要求。这就要求在建筑物的下部与地基接触时有一个较为合理的结构，既能够承受上部传来的所有荷载，并把这些荷载通过自身的调整和扩散，使之与土层的强度相适应，再将与土层的强度相适应的荷载传递给下面的土层，这一结构就是建筑物的基础。基础位于建筑物的最下部，是建筑物的墙或柱埋在地下的扩大部分，埋于自然地坪以下，承受上部传来的所有荷载，并把这些荷载传给下面的土层。而承载建筑物基础的这一部分场地即为地基，如图2-1所示。地基分为两类，天然地基和人工地基。当建筑物的荷载不大或地基土强度较高，不需要处理就能够承受建筑物荷载的地基，称之为天然地基；如果天然地基土质松软，承载能力不够，不满足建筑物要求时，就需要人工加固处理。经人工加固处理过的地基称为人工地基。地基处理也称为地基加固。

地基处理已有比较悠久的历史。在远古时期，人类从事建筑活动时就已经创造了地基基础工艺。在我国的西安半坡村新石器时代遗址和河南的殷墟遗址的考古过程中，都发现有土台和基础。在这些遗址中，我们能够发现早在公元前1300多年以前，就将宫殿修建在夯实的夯土台基之上。我国著名的河北赵县赵州桥，如图2-2所示，距今已有约1400年历史，由隋朝工匠李春建造。据考证赵州桥的桥台基础建在密实的砂土层上，至今沉降仅有几厘米，仍安然无恙。

1981年1月，美国考古学家在太平洋东南沿岸的智利蒙特维尔德附近的森林里发现一间支承在木桩上的木屋，对其进行放射性碳60测定，认为该木屋距今至少已有12000～14000年的历史。这说明早在1万多年以前桩基础已经被使用。

地球表面地域辽阔，幅员广大，自然地理环境各不相同，地基地质条件地域性较强，土质各异，人们在修建建筑物时总是首先选择地质条件良好的位置和场地，但天然的地质条件并不总是尽如人意，有时不得不在地质条件较差的地基上建设。随着社会的不断发展，科学技术的不断进步，建筑物的荷载日益增大，对变形的要求越来越高，原来被评价为良好的地基，在一些特殊情况之下也可能必须进行地基处理。

建筑物在外荷载的作用之下，既要保证自身的强度和稳定性，也要求地基具有足够的强度和稳定性，而且不能产生过大的变形。在工程设计中，如果对地基的了解不够充分，工程设计不合理，或施工方法不够规范，通常会带来严重的后果。如世界著名的意大利比萨斜塔，我国的苏州虎丘塔等都是因为地基不均匀沉降而导致严重倾斜。比萨斜塔，如图2-3所示，位于意大利比萨城北部的奇迹广场。始建于1174年，设计应为垂直建造的，平面为圆形，直径16m，高53.3m，共8层。但在建造到第四层过程中发现由于地基土不均匀和土质松软而导致塔身倾斜，工程便停工了，加之战争原因，停工100多年之后直到13世纪70年代又恢复修建，修建时小心翼翼，1372年竣工，塔身倾斜向东南。由于倾斜程度过大，比较危险，1990年1月7日停止向游客开放，进行整修。经过12年的修缮处理，塔身扶正44cm，基本达到最初预想的效果，并于2001年12月15日再次向游人开放。

了解地基的地质条件的好坏，通常在修建建筑物以前要对拟建建筑物的位置进行工程地质勘察，查明工程地质条件，分析存在的问题，并对建筑区域作出工程地质评价。

做好工程地质勘察是工程设计和施工的前提和基础。地质勘察工作做得不好，不良的工程地质条件没有充分查明，建筑物上部结构的设计、施工的质量无论有多好，也不免会受到地基变形的影响而遭到破坏。工程地质勘察按照不同勘察阶段的要求，正确反映建筑工程所在场地的工程地质条件及受岩土性状的影响，并且结合工程设计情况、施工条件进行技术论证和评价，并提出解决问题的建议及指导性意见。

二、基础的埋深

工程进行基础设计时，均在地质勘察之后根据不同的地基地质条件选择不同的地基处理方法，采取不同的基础形式。

基础的埋深是指从设计室外地面至基础底面的深度，如图2-4所示。基础按其埋深大小分为浅基础和深基础。基础埋深不超过5m以及埋置深度虽然超过5m，但小于基础宽度的大尺寸基础（如箱形基础），称为浅基础。埋置深度大于5m或大于基础宽度的基础，如桩基、沉箱、沉井和地下连续墙等，称为深基础。

三、基础的分类

（一）按基础的材料及受力特点分类

1.刚性基础

刚性基础是指由砖石、毛石、素混凝土、灰土等刚性材料制作的基础，这种基础抗压强度高而抗拉、抗剪强度低。为满足地基允许承载力的要求，需要加大基础底面积，基础底面尺寸的放大应根据材料的刚性角来决定。刚性角是指基础放宽的引线与墙体垂直线之间的夹角。凡受刚性角限制的为刚性基础。

2.柔性基础（扩展基础）

钢筋混凝土基础称为柔性基础。钢筋混凝土的抗弯和抗剪性能良好，可在上部结构竖向荷载较大、地基承载力不高以及承受水平力和力矩等荷载的情况下使用。

（二）按构造形式分类

其分类为单独基础、条形基础、筏片基础、箱形基础、桩基础、沉箱基础、沉井基础和地下连续墙等。

（三）按埋置深度分类

基础按其埋深大小分为浅基础和深基础。