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1、土木工程勘察与设计,31 工程地质勘察内容 32 工程测量 33 地基与地基处理 34 土木工程力学基础 35 工程结构设计的基本理论与方法,土 木 工 程 概 论,设计,规划,施工 建造,第3章 土木工程勘察与设计,结构工程师的工作,勘测,管理 维修,初步设计（扩大初步设计） 结构总体布局与方案构思 结构力学分析 结构构造设计 结构施工图绘制 （柱网布置、尺寸估计、受力分析、 构造处理、 绘施工图）,结构的详细设计过程,任何土木工程都建筑地球的表层地壳 地壳是人类赖以生存的场所和一切工程设施的基础 因此要研究工程地质问题、进行工程地质勘察,土 木 工 程 概 论,将上部结构荷载传递给地基、连
2、接上部结构与地基的下部结构称为基础 承托基础的场地称为地基,3.1.1 工 程 地 质 勘 察,国家标准建筑地基基础设计规范(GB500072002) 根据地基损坏造成建筑物破坏后果、地基复杂程度和建筑物规模、功能特征的严重性，建筑物地基基础分三个设计安全等级 如 重要的工业与民用建筑，30层以上高层建筑 甲级 甲、丙以外的一般的工业与民用建筑 乙级 次要的轻型建筑物、场地和地基条件简单 荷载分布均匀的七层及七层以下的一般工业与民用建筑 丙级,土 木 工 程 概 论,3.1.1 工 程 地 质 勘 察,绝大多数工程建筑物破坏，是因地基损坏造成的 掌握建筑物安全等级和岩土工程勘察分级 对确保工程
3、建筑物安全十分必要,根据场地的地形地貌和地质条件 和对建筑抗震是否有利 地段划分为三类 如 稳定岩石、密实的碎石土层等 有利地段 软弱土；液化土等 不利地段 地震时可能发生滑坡、泥石流等 危险地段,土 木 工 程 概 论,3.1.1 工 程 地 质 勘 察,国 家 标 准 建筑抗震设计规范(GBJ50O11-2002),国家标椎岩土工程勘察规范(GB5002194),3.1.1 工 程 地 质 勘 察,土 木 工 程 概 论,根据工程的破坏后果和 工程的重要性 工程分为三个安全等级 如 地下铁路、 大型桥梁、高坝 一级工程 公共建筑、 艺术性建筑 二级工程 其他工程 三级工程,根据场地的复杂程
4、度 场地分为三个等级 如 对建筑抗震危险地段、地形地貌条件复杂等 一级场地 对建筑抗震不利地段、地形地貌条件较复杂等 二级场地 对建筑抗震有利地段，地形地貌条件简单等 一级场地,根据地基(开挖工程为岩土介质)的复杂程度 地基分为三个等级 如 岩土条件差 一级地基 岩土条件一般 二级地基 岩土条件好 三级地基,3.1.1 工 程 地 质 勘 察,工程地质勘察: 服务于工程建设，用勘察的手段和方法，查明工程地质条件， 分析存在的地质问题，对建筑地区 作出 工程地质评价，为设计施工提工程地质资料依据,土 木 工 程 概 论,岩土的类型、岩土工程性质、地质构造、地形外貌、水文地质条件、不良地质现象、可
5、利用的天然建筑材料等, 不同地区场地的工程地质条件可能差别很大, 工程地质勘察的任务、勘察手段和评价内容也不同,土 木 工 程 概 论,工程地质勘察一般分为三个阶段： 1、场址选择 (可行性研究勘察或选址勘察) 2、初步设计 (初步勘察) 3、施工图设计 (详细勘察) 地质条件简单，面积不大的场地，勘察可从简 地质条件复杂或有特殊施工要求者还应增加 第四阶段施工勘察阶段,3.1.1 工 程 地 质 勘 察,工程地质勘察的任务: 按照不同勘察阶段的要求，针对建筑物类型、建筑物重要性等，正确反映场地的工程地质条件及岩土性质，结合设计、施工以及地基处理等具体要求，进行技术论证和评价，提出解决问题的决
6、策性具体建议,3.1.1 工 程 地 质 勘 察,土 木 工 程 概 论,1、可行性研究勘察(选址勘察)的具体内容： 为场地方案确定提供依据，应符合确定场地方案的要求 搜集、分析场址方案的区域性质、地形地貌、地震危险性以及附近地区的工程地质资料、当地的建筑经验等 了解场地的地层岩性，地质构造，岩石及土的性质，地下水情况，不良地质现象等 有几个场址方案时，对拟选场地的稳定性和适宜性做出工程地质评价和方案比较 选择场地应避开工程地质条件恶劣的地区或地段 如受洪水威胁或地下水不利影响严重、设防烈度8度以上的发震断裂带等，进行必要的技术经济分析,3.1.1 工 程 地 质 勘 察,土 木 工 程 概
7、论,2、初步勘察的具体内容： 为初步设计或扩大初步设计提供依据或计算参数，应符合初步设计或扩大初步设计的要求 、查明建筑场地不良地质现象的成因、分布范围、危害程度及发展趋势，以使确定场地内建筑总平面布置时主要建筑物布置避开这些地段 、初步查明地层及构造，地质的力学性质，地下水埋藏条件及土冻结深度等，为地基基础方案提供工程地质条件 勘探线布置应垂直于地貌单元边界线、地质构造和地层界线，勘探点布置在这些界线上并在变化最大地段处加密,3.1.1 工 程 地 质 勘 察,土 木 工 程 概 论,3、详细勘察的具体内容： 为施工图设计提供依据或计算参数，应符合施工图设计的要求 只针对具体的地质问题查明建
8、筑物范围内的地层构造、地质力学性质并对地基的稳定性及承载能力进行评价 查明有关地下水埋藏条件、腐蚀性、地层透水性和水位变化规律 提供不良地质现象防治工作所需的计算指标及资料 手段以勘探、原位测试、室内土工试验为主，必要时补充物探和工程地质测绘和调查工作 详细勘察勘探点布置按岩土工程等级确定，勘探点间距视建筑物和岩土工程等级而定,3.1.1 工 程 地 质 勘 察,土 木 工 程 概 论,四、勘察任务书的具体内容： 主要包括工程意图、设计阶段、勘察内容、目的、勘察技术要求、勘察工作所需的各种图表资料等 勘察设计阶段不同、有些内容也有所小差异 初步设计勘察阶段任务书中还应有工程类别、规模、建筑面积
9、、建筑物特殊要求、主要建筑物名称、最大荷载、基础最大埋深、勘察地形图等 详细设计阶段任务书中还应有建筑物层数、高度、跨度、上部结构特点，基础形式，基础埋深，荷载情况等建筑物的具体情况，建筑总平面布置图等,3.1.1 工 程 地 质 勘 察,土 木 工 程 概 论,工程地质勘察测绘的目的： 通过对场地的地形地貌、地层岩型、地质构造、地下水与地表水、不良地质现象等进行勘察和必要的测绘工作，为场地工程地质条件评价及勘探的合理确定提供依据 测绘范围：除场地外还包括附近相关地段 不同勘察测绘阶段的勘测内容侧重点亦不同 选址勘察阶段：需搜集已有的地质资料和进行现场查勘 初步勘察阶段：需考虑是否继续进行工程
10、地质测绘 详细勘察阶段：需对一些特殊地质问题作必要补充,3.1.2 工程地质勘察测绘方法,土 木 工 程 概 论,在工程地质勘察测绘的基础上，为进一步查明地表以下的工程地质问题，取得深层地质资料而进行的对场地工程地质条件的定量评价,3.1.2 工程地质勘察方法 勘探,土 木 工 程 概 论,方法： 坑槽探、 钻探、 触探、 地球物理 勘探等,坑、槽探 用人工或机械方式进行挖掘坑、槽、井、洞 直接观察岩土层的天然状态和地层地质结构 能取出接近实际的原状结构土样,钻 探 用钻机在地层中钻孔， 鉴别和划分地表下地层， 可沿孔深取样,钻探是工程地质勘察中应用最广的勘探手段，可获得深层地质资料,3.1.
11、2 工程地质勘察方法 勘探,土 木 工 程 概 论,某坝址区勘探布置图 1砂岩；2页岩； 3花岗岩脉；4断层带； 5坡积层； 6冲积层； 7风化层界线； 8一钻孔； P 平洞； S 竖井； K一探井： Z一探槽；C浅井,坑探示意图 (a) 探井 （b）在探井中 取原状土样 （c）原状土样,以简明的文字和图表将地质勘察资料分析整理，归纳总结做出的场地工程地质评价 勘察报告书应配合相应勘察阶段，针对场地地质条件、建筑物性质、规模、设计、施工要求，提出地基基础方案依据和设计计算数据，指出存在问题及解决问题办法 一个单项建筑工程的地质勘察报告通常包括以下内容： 、任务要求及勘察工作概况 、场地位置、地
12、形地貌、地质构造、不良地质现象及地震设计烈度 、场地地层分布、岩石和土的均匀性、物理力学性质、地基承载力等设计计算指标 、地下水的埋置条件、腐蚀性、土层的冻结深度 、综合评价场地、地基的工程地质，做出场地稳定性、适宜性结论，指出存在问题和解决途径及办法，建议合理方案,3.1.3 工程地质勘察报告,土 木 工 程 概 论,工程地质勘察报告的相关图表： 勘探点平面布置图、工程地质剖面图、综合地质柱状图、土工试验成果表，其他测试成果图表(如标准贯入试 验、现场载荷试验、静动力触探试验)等,3.1.3 工程地质勘察报告,土 木 工 程 概 论,将建筑物位置、各类勘探、测试点编号、位置用不同图例在建筑场
13、地地形图上表示出来并注明各勘探、测试点标高、深度、剖面线及编号等,勘察报告的最基本图件，反映某一勘探线上地层沿竖向和水平方向的分布情况，是在勘探线地形剖面线上标出各钻孔地层层面；在钻孔两侧标出层面高程、深度、将相邻钻孔中相同土层分界点以直线相连的表示方法,地层按新老次序自上而下按比例绘成柱状图，注明层厚，地质年代等，概括描述地层层次及主要特征和性质的图件,将土试验和原位测试等成果以表形式列出,高层建筑、高，刚度大、竖向荷载大而集中 （高度每增加 1m，基底总压力增加46kPa） 大型基础对岩土工程勘察提出了更高的要求 （与高层建筑、高耸构筑物相适应的基础有 筏片、箱形、桩、桩筏、桩箱和大体积块
14、体、大型单独） 风荷载和地震作用有时成为控制因素,土 木 工 程 概 论,3.1 工 程 地 质 勘 察,岩土工程勘察报告应分析评价并提供指标和参数 的问题： 地基承载力 变形和倾斜 深基坑开挖 抗震设计 环境问题 场地与地基稳定性分析 高层建筑物与裙房的差异沉降问题,土 木 工 程 概 论,3.1 工 程 地 质 勘 察,公路: 延伸长度大的线形构筑物 承受汽车荷载的重复作用和各种自然因素的长期影响 平面上弯曲、竖直向起伏 (地形、地质和经济条件决定) 公路等级不同，主要技术指标也不同 稳定性和正常营运受所穿越的地形和地质构造影响大 工程地质条件是选择路线方案的重要因素,土 木 工 程 概
15、论,3.1 工 程 地 质 勘 察,正桥 + 引桥 + 导流 正桥：主体位于河岸桥台之间、桥墩于河中 引桥：连接正桥与路线的建筑物、于河漫滩或阶地 高路堤或桥梁 导流：保护桥梁稳定，不受河流冲刷破坏的附属工程 护岸、护坡、导流堤和丁坝等 桥梁结构：梁桥、拱桥和钢架桥 工程地质条件是选择桥梁结构的主要依倨,土 木 工 程 概 论,3.1 工 程 地 质 勘 察,桥梁工程地质主要问题： (1)桥墩台地基稳定性： 取决于墩台地基中岩土体承载力大小 对选择桥梁基础和确定桥梁结构形式起决定性作用 (2)桥墩台的河水冲刷： 桥墩和桥台减少河槽过水断面，局部增大流速，改变流态 对桥基产生强烈冲刷，威胁桥墩台
16、安全,土 木 工 程 概 论,3.1 工 程 地 质 勘 察,桥位选择取主要决于持力层部位、还应满足： 、在河道顺直、水流集中、河床稳定的地段 保护桥梁受河流强烈冲刷破坏或河流改道失去作用 、在岸坡稳定、地基条件好、无严重不良地质现象的地段 保证桥梁和引道稳定、降低造价 、避开顺河向及平行于桥梁轴线的大断裂带，尤其是有活动可能的断裂带,土 木 工 程 概 论,3.1 工 程 地 质 勘 察,土木工程建设在勘测、规划、设计、施工、管理各个阶段使用的的测量技术和方法 工程勘测规划阶段 (各种比例尺地形图、数字地形图、GIS技术) 施工阶段 (高精度测量技术GPS、测量机器人) 工程管理阶段 (竣工
17、验收测量资料管理维护工作基础） 结构施工、使用阶段 (定期或不定期进行变形沉降测量等) 基本原则：测量布局上“从整体到局部”的原则 测量程序上“先控制后碎部”的原则 测量精度上 “由高级到低级”的原则 测量过程上“随时检查，杜绝错误”的原则 先进行整体的控制测量，后进行局部的碎部测量， 随时检核测量结果，减少误差累积，保证精度,3.2 土木工程测量,土 木 工 程 概 论,土木工程测量有地形图测绘、施工测量、变形观测三个任务 3.2.1、地形图测绘 地形图测绘: 对地球表面形态地物、地貌的特征点的平面位置和高程进行的测量并绘制地形图的工作 地 图: 按一定比例尺用规定符号表示地物、地貌平面位置
18、和高程的正射投影图 应遵循土木工程测量基本原则（先控制测量，后碎部测量，以保证测图精度），为加快测绘进度可多幅图同时测绘 常用方法： 经纬仪测绘法、红外测距平板仪测绘法、全站仪测绘法。,3.2 土木工程测量 主要任务,土 木 工 程 概 论,1、 经纬仪测绘法： 按极坐标法测定点位元素，按比例缩绘定点 所用仪器：经纬仪（分光学和电子两种）,3.2 土木工程测量 主要任务,土 木 工 程 概 论,经纬仪测绘法,2、 红外测距平板仪测绘法 用红外测距仪测量极边长度，再用图解方向（极角）定点 所用仪器：红外测距照准仪和平板仪（有大、小之分）,3.2 土木工程测量 主要任务,土 木 工 程 概 论,弯
19、管目镜 2. 读数显示窗 3. 竖直制动螺旋 4. 水平微动手轮 5. 测量操作键 6. 竖直微动螺旋 7. 竖直角自动测量装置 8. 物镜及红外光发射、接收镜 9. 圆水准器 10. 距离基准点 11. 缩放臂固定螺丝 12.移动比例尺（平行尺）,红 外 测 距 照 准 仪,平 板 仪,3.2 土木工程测量 主要任务,土 木 工 程 概 论,全站仪由电子经纬仪、光电测距仪、数据记录装置组成,3、全站仪测绘法 原理同经纬仪测绘法，但用全站型电子速测仪 不仅可以自动显示出距离、水平角、竖直角等，而且还可以直接测算出高差、点的坐标，甚至实现测图自动化,全 站 仪 测绘地形图,将碎布点展绘在图上后，
20、可进行地物描绘，等高线勾绘等地形图绘制 当测区较大，分幅测图时，需进行相邻图幅的拼接，图的整饰、检查等工作 利用地形图可绘制剖面图 确定汇水边界、作平整土地设计 确定点位坐标、点间距离、直线方向、 点高程、两点间坡度等 含有丰富信息，是工程规划、设计的必备资料,3.2 土木工程测量 主要任务,土 木 工 程 概 论,3.2.1 施工测量(又称施工放样，贯穿于工程施工全过程) 按设计要求，将工程结构的平面位置和高程按一定精度测设到实地 仍遵循土木工程测量的先控制后碎部基本原则 分类：建筑施工测量 道路施工测量 桥梁施工测量 隧道施工测量 管道施工测量等,3.2 土木工程测量 主要任务,土 木 工
21、 程 概 论,施工测量主要内容： 施工控制网的建立 工程结构定位和轴线测设 各种工序的细部测设 (基础施工测量、构件设备安装测量等) 工程竣工测量 变形测量等 施工测量精度要求高于地形图测绘 结构性质、类型、材料、用途、施工方法等不同 施工测量精度要求也不同 高层低层；工业民用；钢结构钢筋混凝土结构等 测量人员应在熟悉设计图纸的基础上，了解设计内容和施工全过程对测量的精度要求，使施工测量与施工密切配合,3.2 土木工程测量 主要任务,土 木 工 程 概 论,（一）建筑施工测量 1)、民用建筑施工测量 内容: 建筑物定位 建筑物轴线测设 基础施工测量 主体施工测量,3.2 土木工程测量 主要任务
22、,土 木 工 程 概 论,根据总平面图建筑设计位置定位，将其外轮廓各轴线交点测设到地面上，根据这些点进行细部放样定位,建筑物定位后，为避免开挖基础破坏所测设的轴线交点，将轴线延长到安全地点并做好标志,基础开挖前，根据轴线测设的轴线位置和基础宽度及基础开挖时的放坡尺寸，在地面上放出基础开挖线,建筑物定位的 三种常用方法,3.2 土木工程测量 主要任务,土 木 工 程 概 论,3、 根据现场控制点进行定位,1、 根据建筑红线进行建筑物定位,2、 根据现有建筑物进行定位, 建筑物轴线测：设延长轴线方法 龙门板法：一般用于小型民用建筑 在建筑物四角与隔墙两端基槽开挖以外1.01.5m处钉设龙门桩， 根
23、据场地水准点，用水准仪在龙门桩上测设0.000标高线并钉龙门板， 将墙、柱轴线投到龙门板顶面上作为轴线投测点 ， 检验合格后 以轴线钉为准将墙宽、 基槽宽 、开挖边线划 在龙门板上 轴线控制桩法： 在基槽外基础边线 外2.03.0m处设轴线 控制桩,3.2 土木工程测量 主要任务,土 木 工 程 概 论,基础施工测量 工作内容： 放样基槽开挖边线 控制基础开挖深度 测设垫层施工高程 放样基础楼板位置等 大致过程： 先按测设轴线位置和基础大样的基宽加放坡尺寸给出基槽开挖边线 开挖基槽一定深度后用水准测量在基槽壁、离坑底设计高程0.30.5m处每隔23m和拐角处设水平桩作为控制基槽深度的依据 基槽
24、开挖完在基坑底设置垫层标高桩作为清理槽底和铺设垫层的依据。垫层施工完成后，将基础轴线投设到垫层上定出基槽边线,3.2 土木工程测量 主要任务,土 木 工 程 概 论,2)、工业厂房施工测量 工业厂房一般采用预制件到现场装配，因此工业厂房施工测量的主要测量内容： 工业厂房控制网的测设 工业厂房柱列轴线的测设 工业厂房柱基础施工测量 工业厂房构件的安装测量等 厂房柱列轴线测设精度要求高（生产设备安装需要） 一般用厂房矩形控制网作为基本依据,3.2 土木工程测量 主要任务,土 木 工 程 概 论,小型厂房可用民用建筑定位方法 直接测设厂房四角， 将轴线投测到轴线控制桩或龙门板上 中小型厂房可只测设简
25、单的矩形控制网 大型厂房需建有主轴线（一般与厂房柱列轴线重合）的较复杂矩形控制网（主轴线定位点、矩形控制网控制点应离开建筑基础开挖线2.04.0m，先测设控制网主要轴线，再据主轴线测设矩形控制网）,3.2 土木工程测量 主要任务,土 木 工 程 概 论,中小 型厂 房控 制网 测设,大 型 厂 房 控制网 测 设,3.2 土木工程测量 主要任务,土 木 工 程 概 论,厂房矩形控制网测设完成后，可量出轴线控制桩位置作为测设基坑和施工安装依据，然后在相应轴线控制桩上 用经纬仪交会 出各柱基位置 并根据施工图 尺寸标定基坑 开挖边线,厂房矩形控制网及柱列轴线控制桩,3)、高层建筑施工测量 主要工作
26、内容： 轴线投测和高程传递 地面测量精度要求： 高层建筑普通多层建筑 高层建筑轴线投测： 、经纬仪引桩投测法 先测设建筑物中心轴线 根据楼层高度和场地情况，离开待建建筑物尽可能远处，在中心轴线上选定点埋设轴线控制桩（引桩） 基础完成后将中心轴线精确投测到建筑物底部并标定，然后逐层将轴线向上传递,3.2 土木工程测量 主要任务,土 木 工 程 概 论,经纬仪引桩投测法 平面图和轴测图,、激光垂准仪投测法 先据建筑物轴线分布和结构情况定设计投测点位 基础施工完成后，将设计投测点位准确测设到地坪层上 每层楼板施工在投测点位处预留垂准孔 根据设计投测点与建筑物轴线关系测设出投测楼层的建筑轴线,3.2
27、土木工程测量 主要任务,土 木 工 程 概 论,高层建筑高程传递： 、钢尺直接测设法 在首层墙体砌筑到1.5m标高后， 用水准仪在内墙面上测设一条1m标高线作为首层地面施工和室内装修的标高依据 每砌一层用钢尺量取两层间设计高差得该层1m标高线 在该层测设1m标高线设置之处用水准仪测设该层标高,3.2 土木工程测量 主要任务,土 木 工 程 概 论,、全站仪天顶距法 利用高层建筑垂直孔或电梯井在底层架设全站仪 将 望远镜 指向天顶，在各层垂直通道上安置反光镜，测得仪器至棱镜横轴垂直距离 计算出高差,3.2 土木工程测量 主要任务,土 木 工 程 概 论,（二）道路施工测量 1)、道路中线测量 通
28、过直线和曲线的测设，将道路中心线具体测设到地面上 工作内容： 测量中线交点转点坐标 测量路线转向角 里程桩的测设等,3.2 土木工程测量 主要任务,土 木 工 程 概 论,道路中线交点测设方法: 根据与地物的关系测设 在地形图上选定支点位置，现场用距离交会法测设 根据导线点测设交点 根据导线点的坐标和交点的设计坐标计算出测设数据 用极坐标法、距离交会法等测设支点 穿线法测设交点 选定中线上的某些点并在实地测设，用目测法或经纬仪视准法定出一条尽可能靠这些测设点的线 (此过程为穿线) 根据穿线结果得中线直线段上的转点, 同样方法测设另一中线直线段上转点 由两组转点测设两直线段交点,3.2 土木工程
29、测量 主要任务,土 木 工 程 概 论,两交点能通视：用经纬仪直接定线或经纬仪正倒镜分中点测设转点 两交点互不通视：在两交点间或延长线上设测设转点 里程桩：整桩和加桩两种 整桩：从路线起点开始，每隔20m，50m或100m设置，其桩号应为20m或50m整倍数 加桩：沿中线地面重要地形、地物、地貌、曲线主点标记，桩号一般不是整数里程 里程桩设置的主要工作： 定线、量距和打桩,3.2 土木工程测量 主要任务,土 木 工 程 概 论,2)、道路圆曲线(单圆曲线)测量: 道路工程中最常用的一种平面曲线 圆曲线测设主要包括： 、圆曲线主点测设： 主点为曲线的起点、 中点、终点 、圆曲线主点里程计算 、圆
30、曲线各副点的测设,3.2 土木工程测量 主要任务,土 木 工 程 概 论,公 路 的 转 弯 线 形,3)、道路纵断面测量（路线水准测量）: 沿路线测量各里程桩的地面高程而绘制成的路线纵断面图 解决竖直面上的位置问题：包括基平测量、中平测量 基平测量：沿路线每隔一定距离设置若干水准点进行高程控制测量 中平测量：由各水准点高程，对道路沿线所有里程桩进行的水准测量 4)、道路横断面测量： 沿路线测量中线各里程桩两侧垂直于中线的地面高程，绘成路线横断面图 供路基设计、土石量计算、施工测设边柱用,3.2 土木工程测量 主要任务,土 木 工 程 概 论,（三）桥梁施工测量 桥梁按跨度大小不同、施工测量的
31、方法也不同 主要内容： 平面控制测量 高程控制测量 桥梁墩台定位 墩台基础及顶部放样等 桥位控制测量(平面控制网和高程控制)目的： 保证桥梁轴线，墩台位置(平面、高程)上符合设计要求 桥位平面控制三角测量、边角测量或 GPS,3.2 土木工程测量 主要任务,土 木 工 程 概 论,双三角形,大地四边形,双大地 四边形,已稳固墩台基础上的桥梁定位测设： 直接法、方向交会法或极坐标法 墩台位置水位较深，状态不稳定，不能安置测量仪器时，用方向交会法测设墩底 桥位高程控制：水准测量方法 桥梁施工前根据现场情况增设水准点（桥位水准点应与路线水准点联测），必要应与桥位附近其他单位水准点或工程设施联测，联测
32、有困难可用桥位附近其他单位水准点 水准点高程一般采用国家水准点高程,3.2 土木工程测量 主要任务,土 木 工 程 概 论,（四）隧道施工测量 主要工作：准确测出洞口的平面位置和高程 开挖时测设隧道设计中心线的方向与高程 具体侧设内容： 1)、隧道地面控制测量 平面控制测量和高程控制测量 2)、隧道施工测量的主要内容： 隧道掘进方向的测设 开挖施工测量 洞内施工导线和水准测量 竖井联系测量及竣工测量,3.2 土木工程测量 主要任务,土 木 工 程 概 论,测定洞口相对位置，使能按设计方向开挖并以规定精度贯通,按定的精度测量洞口 及附近水准点的高程,（五）管道施工测量：为各种管道的设计、施工服务
33、 主要内容： 管道中线测量 纵横断面测量 管道施工测量 管道竣工测量 遵守“从整体到局部，先控制后碎部”的原则 1)、管道中 线 测量 将管道设计中心线用若干桩位标定在地面上 主要内容: 主点测设、中线桩测设、转折角测设、桩位的标定等,3.2 土木工程测量 主要任务,土 木 工 程 概 论,市政建设的基础性工程 包括给水排水、暖气、 煤气、电力、通讯等,2)、管道纵断面测量： 根据埋设的水准点，用水准仪测出中线上各桩位的地面高程，绘制管道纵断面图 反映管道的纵向坡度及埋设深度 3)、管道横断面测量： 测定各桩位处垂直于中线两侧一定距离内地面变坡点与管道中线的距离和高差，绘制管道横断面图 反映垂
34、直于管道方向的地面起伏状况 根据纵断面上的纵坡和埋深、横断面上的地形起伏状况，可计算相应土方量,3.2 土木工程测量 主要任务,土 木 工 程 概 论,3.2 土木工程测量 主要任务,土 木 工 程 概 论,中线测量,高程测量,管道坡度测量,4)、管道施工测量：内容与管道施工设置状态有关 、顶管施工测量 控制管道中线方向、管道高度、坡度，包括中线测量和高程测量,、地下管道施工测量 管道中线坡度测设、检查井位、设置控制桩、开挖沟槽等 、地面敷设管道施工测量 测设管道中线及管道坡度 5)、管道竣工测量 包括测绘管道竣工带状平面图和管道竣工断面图,3.2 土木工程测量 主要任务,土 木 工 程 概
35、论,测量管顶和检查井的井口高程等,管道的起点、转折点、检查井位置、附属构筑物实际位置、高程等,3.2.3变形观测 为保证工程结构在施工、使用过程中安全，对工程结构在施工中、施工完成后一定时期变形状态及其周边环境变形状况进行观测 包括沉降观测、倾斜观测、位移观测和裂缝观测 1)、沉降观测（又称垂直位置观测） 测定工程结构地基的沉降量、差异沉降量、沉降速度；计算基础的局部倾斜、相对弯曲和挠度值,3.2 土木工程测量 主要任务,土 木 工 程 概 论,地基受压后由于土质和承受荷载不同，地下水位变化，外界附加荷载影响等会引起建筑物产生沉降 重要建筑物施工中和使用初期，尤需定期沉降观测，确保其安全,2)
36、、倾斜观测 测定工程结构顶部相对于底部或层间相对水平位移与高度变化，计算倾斜度，倾斜方向及倾斜速度 常用方法：吊垂球法，激光铅直仪观测法，激光位移计自动测记法，投点法，经纬仪投测法，前方交会法等 3)、位移观测 测定工程结构在平面位置上随时间变化的大小及方向 常用方法：角度交会法，基准线法、极坐标法 4)、裂缝观测 当建筑物地基产生不均匀沉降时，结构某些部位可能产生裂缝，为了解裂缝现状，掌握发展情况，应进行裂缝观测 裂缝观测主要是裂缝宽度和裂缝长度观测,3.2 土木工程测量 主要任务,土 木 工 程 概 论,远古、史前，建筑活动中就有了地基基础工艺。 半坡村新石器时代遗址、殷墟遗址，都有土台和
37、基础 河北赵县赵州桥（隋朝李春）桥台基础置于密实砂土层上，1300多年沉降仅几厘米,土 木 工 程 概 论,3.3 地基与地基处理,工程地质、基础工程、 地基处理 都是土木工程专业知识的重要组成部分,土 木 工 程 概 论,3.3 地基与地基处理,地基处理(地基加固) 是指天然地基很软弱，不能满足地基承载力和变形的 设计要求，地基需经过人工处理的过程（得人工地基）,有时不得不在地质条件不良的地基上修建工程 科技的发展使工程重量增大，变形要求变严，原来评价为良好的地基，也可能不满足要求 必须进行地基处理:,经过换土垫层、深层密实、排水固结等处理的地基,不经过处理就满足使用要求的地基,一般基础多埋
38、置地面以下 码头桩基础、桥梁基础、半地下室箱形基础等均有部分在地表上 浅 基 础: 位于天然地基上、埋置深度小于5m的一般基础 (柱基或墙基)以及埋置深度虽超过5m，但小于基础宽度的大尺寸基础 (如箱形基础) 桥梁基础埋置深度： 无冲刷河流河底或地面至基础底面的距离 冲刷河流局部冲刷钱至基础底面的距离,土 木 工 程 概 论,3.3 地基与地基处理,软弱土层(承载力100kPa的土层)不适于做天然地基上的浅基础时, 可将浅基础做在人工地基上 天然地基上的浅基础 埋置深度浅，开挖基坑仅必要时才支护坑壁和排水疏干 地基不加处理即可修建上部，工期短、造价低 设计时宜优先选用, 困难时可用大型或复杂的
39、基础形式 （连续基础, 桩基础等）,土 木 工 程 概 论,3.3 地基与地基处理,浅基础按基础刚度分： 刚性基础 扩展基础,由砖、毛石、素混凝土和灰土等材料做成 满足刚性角条件 灰土基础： (石灰和土按三分石灰和七分粘性土(体积比)配制三七灰土, 用于干燥的华北和西北) 水中硬化慢、早期强度低、抗水性差、早期抗冻性差 地下水位以上 三合土基础：（灰土 + 水泥提高灰土的强度和抗水性） 桥梁结构刚性基础常用材料：混凝土、粗石和片石、砖 可砌成任何形状、但 抗腐蚀性(特别是盐碱 地区)和抗冻性差 基础四周最外层 砖可浸沥青来可增加 抗腐蚀能力,土 木 工 程 概 论,3.3 地基与地基处理 刚性
40、基础,(a)砖基础 (b)砌石基础 (c)素混凝土基础,不能满足刚性角要求的基础 （可作成钢筋混凝土基础） 为增加基础的整体性 加强基础纵向抗弯能力,土 木 工 程 概 论,3.3 地基与地基处理 扩展基础,墙下钢筋砼扩展基础,锥形 （墙下和柱下） 台阶形（墙下和柱下） 有肋（墙下）,(1)单独基础 房屋建筑的柱基础 (2)条形基础 房屋建筑的墙基础 连续长条形 (3)筏板基础和箱形基础 (4)壳体基础 为改善基础受力性能、形式做成壳体,土 木 工 程 概 论,3.3 地基与地基处理浅基础分类,地基不均匀沉降 会造成建筑物开裂、设计和施工全过程中必须采用综合措施 防止或减轻地基的不均匀沉降，将
41、其 控制在规范允许的范围内 建筑物平面 力求简单（平面形状复杂、沉降大） 立面高差 尽可能小（立面高差悬殊，荷载轻重不一， 降差大，建筑物易倾斜和开裂） 避免 建筑物窄长矮（建筑物纵墙过长、会产生较大 挠曲而开裂） 用建筑物的长高比 控制 承重砖墙结构刚度的主要指标, 长高比小，整体刚度好，调整不 均匀沉降能力强,土 木 工 程 概 论,减 轻 不 均 匀 沉 降 的 措 施,设置沉降缝 （地基不均匀、建筑物平面形状复杂、高差悬殊时，在建筑物的特定部位，从屋顶到基础全部分开，分割成若干个自成沉降体系的长高比较小、整体刚度较好、体型简单的单元，减轻地基不均匀沉降） 合理安排建筑物间距 离 用轻型
42、结构以减轻 建筑物的自重 在砌体中设圈梁 增强结构整体性 采用合理施工 顺序和施工方法,土 木 工 程 概 论,减 轻 不 均 匀 沉 降 的 措 施,深 基 础：位于地基深处承载力较高的土层上、 埋深 5 m 或 埋深 基 宽 的基础 桩基础 地下连续墙 墩基础 沉井,土 木 工 程 概 论,3.3 地基与地基处理深基础,桩具有悠久的应用历史 智利蒙特维尔德附近森林有一支承于木桩上的木屋，放射性C60测定，距今约1200014000年 七八千年前 的新石器时代，在湖上和沼泽里打木桩，上面建“湖上住所” 中国浙江余姚河姆渡村的新石器文化遗址，出土了占地40000m的木结构遗址有木桩数百根，距今
43、约7000年,土 木 工 程 概 论,3.3 地基与地基处理 桩基础,人工挖孔桩问世（100年前的美国）后，灌注桩基础发展极大 很多新桩型，单桩承载力达数千kN， 最大桩径达数米，深度超100m 还有预应力管桩、钢管桩、空心混凝土桩、劲性水泥土搅拌桩(在桩中心插入型钢或小直径预制混凝土桩)、复合桩基(考虑桩和土共同工作)等 *新桩型是桩基础施工机械取得突破性进展后发展的,土 木 工 程 概 论,3.3 地基与地基处理 桩基础,上海金茂大厦 （地上88层、 高420.5m、 桩深 80m）,采用桩基础的条件 荷载大，地基软弱，天然地基 承载力不足 天然地基承载力虽满足要求，但沉降量过大 或建筑物
44、对沉降要求严 格 防水平力作用下高耸建(构) 筑物倾覆、提高抗倾覆 稳定性或限制倾斜 有特殊要求（部分桩将受到上拔力） 防新建建筑物 沉降影响邻近旧建筑物 有大吨位重级工作制吊车的重型单层工业厂房（吊车载重量大使用频繁，车间内设备平台多、基础密集，且有地面荷载，地基变形大）,土 木 工 程 概 论,3.3 地基与地基处理 桩基础,精密设备 基础（安装和使用过程中对地基沉降及沉降速率有严格要求）和动力机械 基础（对允许振幅有要求） 地震区消除或减轻液化 对建筑物的危害、用桩穿过液化土层伸入到下部密实稳定土层 浅层土为杂填土或欠固结土、换填或地基处理困难 或处理后仍不满足要求 已有建筑物加层、纠偏
45、、基础托换 其他 情况 依据“经济合理、技术可靠”的原则，分析比较后确定,土 木 工 程 概 论,3.3 地基与地基处理 桩基础,桩 的 分 类 按桩身材料分: 木 桩、 混凝土桩、 钢筋混凝土桩、 钢 桩、 其他组合材料桩等 按施工方法分: 预制桩、 灌注桩 按成桩过程中的挤土效应分: 挤土桩、 小量挤土桩、 非挤土桩 按承载力极限状态时 桩荷载的传递方式分: 端承型桩、 摩擦型桩,土 木 工 程 概 论,3.3 地基与地基处理 桩基础,(a)端承桩 (b)摩擦桩,土 木 工 程 概 论,3.3 地基与地基处理沉井基础,采用沉井基础情况 上部荷载大，结构对基础的变位敏感，而表层地基土的允许承
46、载力不足，做扩展基础开挖工作量大以及支撑困难，但在一定深度下有好的持力层，采用沉较其他深基础经济时 在山区河流中，虽浅层土质较好，但冲刷大，或河中有较大卵石、桩基困难时 岩层表面较平坦且覆盖层薄，但河水较深，采用扩大基础施工围堰有固难时,沉井的分类 按下沉方式分: 就地制造下沉沉井: 在基础设计位置上制造，然后挖土靠自重下沉 如基础位置在水中，需先在水中筑岛，再在岛上筑井下沉 浮运沉井： 在岸边制作沉井拖 运到设计位置下沉 在深水地区，筑岛困难或不经济或有碍通航或流速大,土 木 工 程 概 论,3.3 地基与地基处理沉井基础,水 上 筑 岛 下 沉 沉 井,按外观形状分: 有单孔或多孔的 圆形
47、沉井 （受力好，适用于主流方向易变的河流） 矩形沉井 （制作方便，但四角土不易挖，河流水流不顺） 圆端沉井、 （兼有两者优缺点） 网格形沉井,土 木 工 程 概 论,3.3 地基与地基处理沉井基础, 工程结构对地基的要求： 1、地基承载力、稳定性要求 作用在地基上的力 地基承载力 同时满足稳定要求，避免产生滑动破坏 否则，将因地基产生剪切破坏导致结构破坏 2、地基沉降要求 在载荷作用下的沉降量和不均匀沉降量允许值 否则，将导致结构倾斜、倒塌 3、地基渗流要求 不能因渗流作用而引起水量流失或流土、管涌 否则，将因地基土体破坏引起破坏导致结构破坏,土 木 工 程 概 论,3.3 地基与地基处理对地
48、基要求, 地基处理的对象 地基处理的对象是 软弱地基 和 特殊土地基 软弱地基： 主要由淤泥、淤泥质土、冲填土、杂填土或其他高压缩性土层构成的地基 特殊土地基（有地区性的特点）： 包括软土、湿陷性黄土、膨胀土、红粘土和冻土等地基,土 木 工 程 概 论,3.3地基与地基处理地基处理对象,土 木 工 程 概 论,二、地基处理的目的 改善地基条件 (1) 地基剪切特性改善 剪切破坏表现：承载力不够，结构失稳或土方开挖时边坡失稳、临近地基隆起或基坑坑底隆起， 措施：增加地基土的抗剪强度 (2) 地基压缩特性改善 高压缩性表现：建筑物沉降和差异沉降大， 措施：提高地基土压缩模量 (3) 地基透水特性改善 透水性表现：堤坝、房屋等基础产生的地基渗漏，基坑开挖时发生流沙和管涌，