k21[工學(xué)]第二章 天然地基上的淺基礎(chǔ)

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1、回回 顧顧天然地基：沒有經(jīng)過人為加固處理的地基天然地基：沒有經(jīng)過人為加固處理的地基人工地基：需人工加固的軟弱地基人工地基：需人工加固的軟弱地基 淺基礎(chǔ)：淺基礎(chǔ)：5m，用一般方法、工藝施工，用一般方法、工藝施工 深基礎(chǔ)：深基礎(chǔ)：(樁基、沉井樁基、沉井)，特殊工藝施工，特殊工藝施工方案組合方案組合天然地基天然地基人工地基人工地基淺基礎(chǔ)淺基礎(chǔ)深基礎(chǔ)深基礎(chǔ)方案選擇方案選擇u單獨(dú)基礎(chǔ)u聯(lián)合基礎(chǔ)u條形基礎(chǔ)按受力性能 分類u剛性基礎(chǔ)u柔性基礎(chǔ)按構(gòu)造 分類l十字交叉l閥板l箱形按材料分類u磚基礎(chǔ)u片石基礎(chǔ)u砼及片石砼基礎(chǔ)u鋼筋砼基礎(chǔ)u灰土及三合土基礎(chǔ) 混凝土:是修筑基礎(chǔ)最常用的材料，它的優(yōu)點(diǎn)是強(qiáng)度高、耐久性好

2、，可澆筑成任意形狀的砌體，混凝土強(qiáng)度等級一般不宜小于C15號。片石混凝土:對于大體積混凝土基礎(chǔ)，為了節(jié)約水泥用量，可摻入不多于砌體體積25%的片石（稱片石混凝土）但片石的強(qiáng)度等級不應(yīng)低于MU25號，也不應(yīng)低于混凝土的強(qiáng)度等級。粗料石，要求石料外形大致方整，厚度約20cm30cm,寬度和長度分別為厚度的1.01.5倍和2.54.0倍，石料強(qiáng)度等級不應(yīng)小于MU25號，砌筑時應(yīng)錯縫，一般采用M5號水泥砂漿。片石常用于小橋涵基礎(chǔ)，石料厚度不小于15cm，強(qiáng)度不小于MU25號，一般采用M5號或M2.5號砂漿砌筑。剛性基礎(chǔ)柔性基礎(chǔ) 基礎(chǔ)在外力（包括基礎(chǔ)自重）作用下，基底的地基反力為，此時基礎(chǔ)的懸出部分a-

3、a斷面左端，相當(dāng)于承受著強(qiáng)度為的均布荷載的懸臂梁，在荷載作用下，a-a斷面將產(chǎn)生彎曲拉應(yīng)力和剪應(yīng)力。當(dāng)基礎(chǔ)圬工具有足夠的截面使材料的容許應(yīng)力大于由地基反力產(chǎn)生的彎曲拉應(yīng)力和剪應(yīng)力時，a-a斷面不會出現(xiàn)裂縫，這時，基礎(chǔ)內(nèi)不需配置受力鋼筋，這種基礎(chǔ)稱為剛性基礎(chǔ)。它是橋梁、涵洞和房屋等建筑物常用的基礎(chǔ)類型。形式：剛性擴(kuò)大基礎(chǔ)，單獨(dú)柱下剛性基礎(chǔ)、條形基礎(chǔ)等。優(yōu)點(diǎn)：穩(wěn)定性好、施工簡便、能承受較大的荷載，所以只要地基強(qiáng)度能滿足要求，它是橋梁和涵洞等結(jié)構(gòu)物首先考慮的基礎(chǔ)形式。缺點(diǎn)：自重大，并且當(dāng)持力層為軟弱土?xí)r，由于擴(kuò)大基礎(chǔ)面積有一定限制，需要對地基進(jìn)行處理或加固后才能采用，否則會因所受的荷載壓力超過地基強(qiáng)

4、度而影響建筑物的正常使用。基礎(chǔ)在基底反力作用下，在a-a斷面產(chǎn)生彎曲拉應(yīng)力和剪應(yīng)力若超過了基礎(chǔ)圬工的強(qiáng)度極限值，為了防止基礎(chǔ)在a-a斷面開裂甚至斷裂，可將剛性基礎(chǔ)尺寸重新設(shè)計，并在基礎(chǔ)中配置足夠數(shù)量的鋼筋，這種基礎(chǔ)稱為柔性基礎(chǔ)l 形式：柱下擴(kuò)展基礎(chǔ)、條形和十字形基礎(chǔ)筏板及箱形基礎(chǔ)。l 優(yōu)點(diǎn)：其整體性能較好，抗彎剛度較大。如筏板和箱形基礎(chǔ)，在外力作用下只產(chǎn)生均勻沉降或整體傾斜，這樣對上部結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的附加應(yīng)力比較小，基本上消除了由于地基沉降不均勻引起的建筑物損壞。所以在土質(zhì)較差的地基上修建高層建筑物時，采用這種基礎(chǔ)形式是適宜的。l 缺點(diǎn)：柔性基礎(chǔ)，特別是箱形基礎(chǔ)，鋼筋和水泥的用量較大，施工技術(shù)的要求

5、也較高，所以采用這種基礎(chǔ)形式應(yīng)與其它基礎(chǔ)方案（如采用樁基礎(chǔ)等）比較后再確定。磚基礎(chǔ)：磚基礎(chǔ)：低層建筑墻下基礎(chǔ)。砌筑方便，強(qiáng)度低、抗低層建筑墻下基礎(chǔ)。砌筑方便，強(qiáng)度低、抗凍性差。砌法：二一間隔收（凍性差。砌法：二一間隔收（1/4磚）。磚）。MU10磚磚 M5砂漿砂漿大放腳大放腳片石基礎(chǔ)：片石基礎(chǔ)：砌筑較方便，抗凍性好。砌法：錯砌筑較方便，抗凍性好。砌法：錯縫搭接縫搭接。200 400 MU20毛石毛石 M5砂漿砂漿 MU20毛石毛石 M5砂漿砂漿 MU20片片石；石；M5砂砂漿漿砼與片石砼基礎(chǔ)：砼與片石砼基礎(chǔ)：強(qiáng)度、耐久性和抗凍性均較好，強(qiáng)度、耐久性和抗凍性均較好，適于荷載大及地下水位以下結(jié)構(gòu)。

6、摻入片石要求：適于荷載大及地下水位以下結(jié)構(gòu)。摻入片石要求：占體積占體積2030%，尺寸，尺寸300mm。摻入毛石摻入毛石 節(jié)約水泥節(jié)約水泥柱下柱下砼基礎(chǔ)砼基礎(chǔ)墻下墻下砼基礎(chǔ)砼基礎(chǔ)單獨(dú)基礎(chǔ)聯(lián)合基礎(chǔ)聯(lián)合基礎(chǔ)柱下十字交柱下十字交叉基礎(chǔ)叉基礎(chǔ)柱柱基礎(chǔ)底板基礎(chǔ)底板梁梁聯(lián)合基礎(chǔ)聯(lián)合基礎(chǔ)筏形基礎(chǔ)（板式筏形基礎(chǔ)（板式與梁板式）與梁板式）梁梁柱柱底板底板柱柱頂板頂板底版底版梁梁隔板隔板 條形基礎(chǔ)分為墻下和柱下條形基礎(chǔ)，墻下條形基礎(chǔ)是擋土墻下或涵洞下常用的基礎(chǔ)形式。其橫剖面可以是矩形或?qū)⒁粋?cè)筑成臺階形。有時為了增強(qiáng)橋柱下基礎(chǔ)的承載能力，將同一排若干個柱子的基礎(chǔ)聯(lián)合起來，也就成為柱下條形基礎(chǔ)。其構(gòu)造與倒置的T形截面

7、梁相類似，在沿柱子的排列方向的剖面可以是等截面的，也可以如圖那樣在柱位處加腋的。在橋梁基礎(chǔ)中，一般是做成剛性基礎(chǔ)，個別的也可做成柔性基礎(chǔ)。擋土墻下條形基礎(chǔ) 柱下條形基礎(chǔ) 由于地基強(qiáng)度一般較墩臺或墻柱圬工的強(qiáng)度低，因而需要將基礎(chǔ)平面尺寸擴(kuò)大以滿足地基強(qiáng)度要求，這種剛性基礎(chǔ)剛稱剛性擴(kuò)大基礎(chǔ)。它是橋涵及其它建筑物常用的基礎(chǔ)形式，其平面形狀常為矩形。其每邊擴(kuò)大的尺寸最小為0.20m0.50m，視土質(zhì)、基礎(chǔ)厚度、埋置深度和施工方法而定。作為剛性基礎(chǔ)，每邊擴(kuò)大的最大尺寸應(yīng)受到材料剛性角的限制。剛性角：基礎(chǔ)懸出總長度（包括襟邊與臺階寬度之和）按前面剛性基礎(chǔ)的定義，應(yīng)使懸出部分在基底反力作用下，在a-a截面所

8、產(chǎn)生的彎曲拉力和剪應(yīng)力不超過基礎(chǔ)圬工的強(qiáng)度限值。所以滿足上述要求時，就可得到自墩臺身邊緣處的垂線與基底邊緣的聯(lián)線間的最大夾max，稱為剛性角。當(dāng)基礎(chǔ)較厚時，可在縱橫兩個剖面上都做成臺階形，以減少基礎(chǔ)自重，節(jié)省材料。剛性擴(kuò)大基礎(chǔ)剛性擴(kuò)大基礎(chǔ)剛性擴(kuò)大基礎(chǔ)剛性擴(kuò)大基礎(chǔ) 開挖：剛性擴(kuò)大基礎(chǔ)的施工可采用明挖的方法進(jìn)行基坑開挖，開挖工作應(yīng)盡量在枯水或少雨季節(jié)進(jìn)行，且不宜間斷?；油谥粱自O(shè)計標(biāo)高應(yīng)立即對基底土質(zhì)及坑底情況進(jìn)行檢驗，驗收合格后應(yīng)盡快修筑基礎(chǔ)，不得將基坑暴露過久。基坑可用機(jī)械或人工開挖，接近基底設(shè)計標(biāo)高應(yīng)留30cm高度由人工開挖，以免破壞基底土的結(jié)構(gòu)?；娱_挖過程中要注意排水，基坑尺寸要比基底

9、尺寸每邊大0.5m1.0m，以方便設(shè)置排水溝及立模板和砌筑工作。圍護(hù)：基坑開挖時根據(jù)土質(zhì)及開挖深度對坑壁予以圍護(hù)或不圍護(hù)，圍護(hù)的方式有多種多樣。水中開挖基坑還需先修筑防水圍堰。施工一般要求：（一）無圍護(hù)基坑 當(dāng)基坑較淺，地下水位較低或滲水量較少，不影響坑壁穩(wěn)定時，坑壁可不加圍護(hù)，此時可將坑壁挖成豎直或斜坡形。豎直坑壁只有在巖石地基或基坑較淺又無地下水的硬粘土中采用。要求：在一般土質(zhì)條件下開挖基坑時，應(yīng)采用放坡開挖的方法，基坑深度在5m以內(nèi)，施工期較短，地下水在基底以下，且土的濕度接近最佳含水量，土質(zhì)構(gòu)造又較均勻時，基坑坡度可參考下表選用。無圍護(hù)基坑坑壁坡度 坑 壁 土 類坑 壁 坡 度基 坑

10、頂 緣 無 荷 載基 坑 頂 緣 有 靜 載基 坑 頂 緣 有 動 載砂 類 土1111.2511.5碎卵石類土10.751111.25亞 砂 土10.6710.7511亞粘土、粘土10.3310.510.75極 軟 巖10.2510.3310.67軟 質(zhì) 巖1010.110.25硬 質(zhì) 巖101010無圍護(hù)基坑（二）有圍護(hù)基坑1、板樁墻支護(hù) 概念：在基坑開挖前先垂直打入土中至坑底以下一定深度，然后邊挖邊設(shè)支撐，開挖基坑過程中始終是在板樁支護(hù)下進(jìn)行。材料：木板樁、鋼筋混凝土板樁和鋼板樁三種。斷面形式：一字形、槽形和Z字形三種。一字形 槽形 Z字形支撐方式：無支撐式、支撐式和錨撐式。支撐式板樁墻

11、按設(shè)置支撐的層數(shù)可分為單支撐板樁墻和多支撐板樁墻。無支撐 單支撐 多支撐 錨撐鋼板樁鋼板樁施打鋼板樁施打鋼板樁基坑支撐基坑遠(yuǎn)景鋼板樁基坑支撐基坑支撐基坑支撐基坑支撐2、噴射砼護(hù)壁 概念：以高壓空氣為動力，將攪拌均勻的砂、石、水泥和速凝劑干料，由噴射機(jī)經(jīng)輸料管吹送到噴槍，在通過噴槍的瞬間，加入高壓水進(jìn)行混合，自噴嘴射出，噴射在坑壁，形成環(huán)形混凝土護(hù)壁結(jié)構(gòu)，以承受土壓力。適用情況：宜用于土質(zhì)較穩(wěn)定，滲水量不大，深度小于10m，直徑為6m12m的圓形基坑。對于有流砂或淤泥夾層的土質(zhì)，也有使用成功的實例。砼噴射順序：無水、少量滲水坑壁：可由下向上一環(huán)一環(huán)進(jìn)行；對滲水較大坑壁：噴護(hù)應(yīng)由上向下進(jìn)行，以防新

12、噴的混凝土被水沖流；對有集中滲出的股水的基坑：可從無水或水小處開始，逐步向水大處噴護(hù)，最后用竹管將集中的股水引出。噴射作業(yè)應(yīng)沿坑周分若干區(qū)段進(jìn)行，區(qū)段長度一般不超過6m。砼材料要求：噴射混凝土應(yīng)當(dāng)早強(qiáng)、速凝、有較高的不透水性，且其干料應(yīng)能順利通過噴射機(jī)。砼噴射厚度：一般粘性土、砂土和碎卵石類土層，如無滲水，厚度為3cm8cm；如有少量滲水，厚度為5cm10cm；對穩(wěn)定性較差的土，如淤泥、粉砂等，如無滲水，厚度為10cm15cm；如有少量滲水，厚度為15cm；當(dāng)有大量滲水時，厚度為15cm20cm。一次噴射是否能達(dá)到規(guī)定的厚度，主要取決于混凝土與土之間的粘結(jié)力和滲水量大小。如一次噴射達(dá)不到規(guī)定的

13、厚度，則應(yīng)在混凝土終凝后再補(bǔ)噴，直至達(dá)到規(guī)定厚度為止。噴錨支護(hù)噴混支護(hù)掛網(wǎng)噴混支護(hù)掛網(wǎng)噴混支護(hù)掛網(wǎng)噴混支護(hù)噴混支護(hù)3、砼圍圈護(hù)壁 概念：混凝土圍圈護(hù)壁是用混凝土環(huán)形結(jié)構(gòu)承受土壓力，但其混凝土壁是現(xiàn)場澆筑的普通混凝土，壁厚較噴射混凝土大，一般為15cm30cm，也可按土壓力作用下環(huán)形結(jié)構(gòu)計算。適用情況：混凝土圍圈護(hù)壁則適應(yīng)性較強(qiáng)，可以按一般混凝土施工，基坑深度可達(dá)15m20m，除流砂及呈流塑狀態(tài)粘土外，可適用于其它各種土類。施工方法：基坑自上而下分層垂直開挖，開挖一層后隨即灌注一層混凝土壁。為防止已澆筑的圍圈混凝土施工時因失去支承而下墜，頂層混凝土應(yīng)一次整體澆筑，以下各層均間隔開挖和澆筑，并將上

14、下層混凝土縱向接縫錯開。開挖面應(yīng)均勻分布對稱施工，及時澆筑混凝土壁支護(hù)，每層坑壁無混凝土壁支護(hù)總長度應(yīng)不大于周長的一半。分層高度以垂直開挖面不坍塌為原則，一般頂層高2m左右，以下每層高1m1.5m。圍圈混凝土一般采用C15早強(qiáng)混凝土。為使基坑開挖和支護(hù)工作連續(xù)不間斷地進(jìn)行，一般在圍圈混凝土抗壓強(qiáng)度到達(dá)2500kPa強(qiáng)度時，即可拆除摸板，承受土壓力。砼圍圈護(hù)壁砼圍圈支護(hù)4、其他方法 在軟弱土層中的較深基坑以深層攪拌樁、粉體噴射攪拌樁、旋噴樁等，按密排或格框形布置成連續(xù)墻以形成支檔結(jié)構(gòu)代替板樁墻等，多用于市政工程、工業(yè)與民用建筑工程，橋梁工程也有使用成功的報道。在一些基礎(chǔ)工程施工中，對局部坑壁的圍

15、護(hù)也常因地制宜就地取材采用多種靈活的圍護(hù)方法，在淺基坑中，當(dāng)?shù)叵滤绊懖淮髸r，也可使用木檔板支撐（路橋施工除在特定條件下，現(xiàn)較少采用）。粉噴樁支護(hù)u 適用情況：基坑如在地下水位以下，隨著基坑的下挖，滲水將不斷涌集基坑，因此施工過程中必須不斷地排水，以保持基坑的干燥，便于基坑挖土和基礎(chǔ)的砌筑與養(yǎng)護(hù)。u 常用方法：表面排水法井點(diǎn)法降低地下水位（一）表面排水法u 概念：基坑如在地下水位以下，隨著基坑的下挖，滲水將不斷涌集基坑，因此施工過程中必須不斷地排水，以保持基坑的干燥，便于基坑挖土和基礎(chǔ)的砌筑與養(yǎng)護(hù)。u 適用情況：一般土質(zhì)條件下均可采用。但當(dāng)?shù)鼗翞轱柡头奂?xì)砂土等粘聚力較小的細(xì)粒土層時，由于抽水

16、會引起流砂現(xiàn)象，造成基坑的破壞和坍塌，因此當(dāng)基坑為這類土?xí)r，應(yīng)避免采用表面排水法。（二）井點(diǎn)法降低地下水位 概念：即在基坑開挖前預(yù)先在基坑四周打入（或沉入）若干根井管，井管下端1.5m左右為濾管，上面鉆有若干直徑約2mm的濾孔，外面用過濾層包扎起來。各個井管用集水管連接并抽水。類型：分為輕型井點(diǎn)、噴射井點(diǎn)、電滲井點(diǎn)和深井泵井點(diǎn)等，可根據(jù)土的滲透系數(shù)，要求降低水位的深度及工程特點(diǎn)選用。特點(diǎn)：井管范圍內(nèi)的地下水不從基坑的四周邊緣和底面流出，而是以相反的方向流向井管，因而可以避免發(fā)生流砂和邊坡坍塌現(xiàn)象，且由于流水壓力對土層還有一定的壓密作用。適用情況：適用于滲透系數(shù)為（0.180）m/d的砂土。對于

17、滲透系數(shù)小于0.1m/d的淤泥、軟粘土等則效果較差，需要采用電滲井點(diǎn)排水或其它方法。井點(diǎn)降水動畫表面排水動畫 圍堰的概念：是一種臨時擋水結(jié)構(gòu)，在水中修筑橋梁基礎(chǔ)時，開挖基坑前需在基坑周圍先修筑一道防水圍堰，把圍堰內(nèi)水排干后，再開挖基坑修筑基礎(chǔ)。如排水較因難，也可在圍堰內(nèi)進(jìn)行水下挖土，挖至預(yù)定標(biāo)高后先灌注水下封底混凝土，然后再抽干水繼續(xù)修筑基礎(chǔ)。在圍堰內(nèi)不但可以修筑淺基礎(chǔ)，也可以修筑樁基礎(chǔ)等。圍堰的種類：有土圍堰、草（麻）袋圍堰、鋼板樁圍堰、雙壁鋼圍堰和地下連續(xù)墻圍堰等 各種圍堰都應(yīng)符合以下要求：1圍堰頂面標(biāo)高應(yīng)高出施工期間中可能出現(xiàn)的最高水位0.5m以上，有風(fēng)浪時應(yīng)適當(dāng)加高。2要求河道斷面壓縮

18、一般不超過流水?dāng)嗝娣e的30%。對兩邊河岸河堤或下游建筑物有可能造成危害時，必須征得有關(guān)單位同意并采取有效防護(hù)措施。3圍堰內(nèi)尺寸應(yīng)滿足基礎(chǔ)施工要求，留有適當(dāng)工作面積，由基坑邊緣至堰腳距離一般不少于1m。4圍堰結(jié)構(gòu)應(yīng)能承受施工期間產(chǎn)生的土壓力、水壓力以及其他可能發(fā)生的荷載，滿足強(qiáng)度和穩(wěn)定要求。圍堰應(yīng)具有良好的防滲性能。（一）土圍堰和草袋圍堰 在水深較淺（2m以內(nèi)），流速緩慢，河床滲水較小的河流中修筑基礎(chǔ)可采用土圍堰或草袋圍堰。土圍堰 草袋圍堰（二）鋼板樁圍堰 當(dāng)水較深時，可采用鋼板樁圍堰。修建水中橋梁基礎(chǔ)常使用單層鋼板樁圍堰，其支撐（一般為萬能桿件構(gòu)架，也采用浮箱拼裝）和導(dǎo)向（由槽鋼組成內(nèi)外導(dǎo)環(huán)）

19、系統(tǒng)的框架結(jié)構(gòu)稱“圍囹”或“圍籠”。施工工藝流程：適用情況：鋼板樁圍堰一般適用于河床為砂土、碎石土和半干硬性粘土，并可嵌入風(fēng)化巖層。圍堰內(nèi)抽水深度最大可達(dá)20cm左右。槽型鋼板樁鋼板樁圍堰擋水鋼板樁圍堰擋水 雙壁鋼圍堰一般做成圓形結(jié)構(gòu)，它本身實際上是個浮式鋼沉井。井壁鋼殼是由有加勁肋的內(nèi)外壁板和若干層水平鋼桁架組成，中空的井壁提供的浮力可使圍堰在水中自浮，使雙壁鋼圍堰在漂浮狀態(tài)下分層接高下沉。在兩壁之間設(shè)數(shù)道豎向隔艙板將圓形井壁等分為若干個互不連通的密封隔艙，利用向隔艙不等高灌水來控制雙壁圍堰下沉及調(diào)整下沉?xí)r的傾斜。井壁底部設(shè)置刃腳以利切土下沉。如需將圍堰穿過覆蓋層下沉到巖層而巖面高差又較大時

20、，可做成如圖2-15所示高低刃腳密貼巖面。雙壁圍堰內(nèi)外壁板間距一般為1.2m1.4m，這就使圍堰剛度很大，圍堰內(nèi)無需設(shè)支撐系統(tǒng)。（三）雙壁鋼圍堰 構(gòu)造：雙壁圍堰鉆孔基礎(chǔ) 目前采用雙壁鋼圍堰修建的大型橋梁深水基礎(chǔ)，大都將基礎(chǔ)放在巖盤上用鉆孔嵌巖后，在孔內(nèi)安放鋼筋籠灌注混凝土與巖盤牢牢結(jié)合在一起，故稱這種方法修筑的基礎(chǔ)為“雙壁圍堰鉆孔基礎(chǔ)”。田螺大橋雙壁鋼圍堰成功下水（四）地下連續(xù)墻圍堰 地下連續(xù)墻是近幾十年來伴隨著鉆孔灌注樁施工技術(shù)在地下工程和基礎(chǔ)工程施工中發(fā)展起來的一項新技術(shù)，它既可是結(jié)構(gòu)物基礎(chǔ)的一部分，也可在修筑施工中起圍堰支護(hù)基坑的作用，目前已在修建橋梁基礎(chǔ)中得到應(yīng)用。關(guān)于地下連續(xù)墻的介紹

21、詳見第四章。地下連續(xù)墻施工動畫演示 板樁墻的作用是擋住基坑四周的土體，防止土體下滑和防止水從坑壁周圍滲入或從坑底上涌，避免滲水過大或形成流砂而影響基坑開挖。根據(jù)基坑深度和水深，一般可采用無支撐、單支撐和多支撐板樁墻。它主要承受土壓力和水壓力，因此，板樁墻本身也是擋土墻，但又非一般剛性擋墻，它在承受水平壓力時是彈性變形較大的柔性結(jié)構(gòu)，它的受力條件與板樁墻的支撐方式、支撐的構(gòu)造、板樁和支撐的施工方法以及板樁入土深度密切相關(guān)，需要進(jìn)行專門的設(shè)計計算。板樁墻計算內(nèi)容應(yīng)包括：板樁墻側(cè)向壓力計算；確定板樁插入土中深度的計算，以確保板樁墻有足夠的穩(wěn)定性；計算板樁墻截面內(nèi)力，驗算板樁墻材料強(qiáng)度，確定板樁截面尺

22、寸；板樁支撐（錨撐）的計算；基坑穩(wěn)定性驗算；水下混凝土封底計算。一、側(cè)向壓力計算 作用于板樁墻的外力主要來自坑壁土壓力和水壓力，或坑頂其它荷載（如挖、運(yùn)土機(jī)械等）所引起的側(cè)向壓力。由于它大多是臨時結(jié)構(gòu)物，因此常采用比較粗略的近似計算，即不考慮板樁墻的實際變形，仍沿用古典土壓力理論計算作用于板樁墻上的土壓力。一般用朗金理論來計算不同深度z處每延米寬度內(nèi)的主、被動土壓力強(qiáng)度pa、pp(kPa)：aazKzp245tan2ppzKzp245tan2（2-3）朗金理論計算不同深度z處每延米寬度內(nèi)的主、被動土壓力強(qiáng)度pa、pp(kPa)：對于粘性土，式（2-3）中的內(nèi)摩擦角用等代內(nèi)摩擦角e代入，其值可參

23、照表2-2取用。如有地下水或地面水時，還應(yīng)根據(jù)土的透水性質(zhì)和施工方法來考慮計算靜水壓力對板樁的作用。當(dāng)土層為透水性土?xí)r，則在計算土壓力時，土重取浮重度，并考慮全部靜水壓力；當(dāng)水下土層為不透水的粘性土層，且打板樁時不會使打樁后的土松動而使水進(jìn)入土中時，計算土壓力不考慮水的浮力取飽和重度，而土面以上水深作為均布的超載作用考慮。二、懸臂式板樁墻的計算 圖2-17所示的懸臂式板樁墻，因板樁不設(shè)支撐，故墻身位移較大，通常可用于擋土高度不大的臨時性支撐結(jié)構(gòu)。圖2-17 懸臂式板樁墻的計算 一般近似地假定土壓力的分布圖形如圖2-17所示：墻身前側(cè)是被動土壓力（bcd），其合力為 ,并考慮有一定的安全系數(shù)K（

24、一般取K=2）；在墻身后方為主動土壓力（abe），合力為 。另外在樁下端還作用有被動土壓力 ，由于的作用位置不易確定，計算時假定作用在樁端b點(diǎn)?？紤]到的實際作用位置應(yīng)在樁端以上一段距離，因此，在最后求得板樁的入土深度t后，再適當(dāng)增加1020%。1PEAE2PE例題2-1 計算圖2-18所示懸臂式板樁墻需要的入土深度t及樁身最大彎矩值。圖2-18 例題2-1圖已知樁周土為砂礫，kN/m3，基坑開挖深度h=1.8m。安全系數(shù)K=2。19 解：1）入土深度求解：當(dāng) 時，朗金主動土壓力系數(shù) ，朗金被動土壓力系數(shù) 。30230tan450.3332aK230tan4532pK 若令板樁入土深度為t，取1

25、延米長的板樁墻，計算墻上作用力對樁端b點(diǎn)的力矩平衡條件 得：0,b 3311166pat KhtKK1123pttKtK 123ahtht Kht推出：？33111193191.80.333626tt 將數(shù)字代入上式得：解得：2.76tm 板樁的實際入土深度較計算值增加20%，則可求得板樁的總長度L為：mthL12.576.22.18.12.1若板樁的最大彎矩截面在基坑底深度 處，該截面的剪力應(yīng)等于零，即0t202021121thKtKKap 000011122paK ttKhthtK推出：？2）最大彎矩值求解將數(shù)字代入上式得：20208.1333.019212131921tt解得 mt49.

26、10可求得每延米板樁墻的最大彎矩 為：maxM33max49.12131961)49.18.1(333.01961M=21.6kNm三、單支撐（錨碇式）板樁墻的計算 當(dāng)基坑開挖高度較大時，不能采用懸臂式板樁墻，此時可在板樁頂部附近設(shè)置支撐或錨碇拉桿，成為單支撐板樁墻，如圖2-19所示。圖2-19 單支撐板樁墻的計算 單支撐板樁墻的計算，可以把它作為有兩個支承點(diǎn)的豎直梁。一個支點(diǎn)是板樁上端的支撐桿或錨碇拉桿；另一個是板樁下端埋入基坑底下的土。下端的支承情況又與板樁埋入土中的深度大小有關(guān)，一般分為兩種支承情況；第一種是簡支支承，如圖2-19a。這類板樁埋入土中較淺，樁板下端允許產(chǎn)生自由轉(zhuǎn)動；第二種

27、是固定端支承，如圖2-20a。若板樁下端埋入土中較深，可以認(rèn)為板樁下端在土中嵌固。1板樁下端簡支支承時的土壓力分布（圖2-19a）板樁墻受力后撓曲變形，上下兩個支承點(diǎn)均允許自由轉(zhuǎn)動，墻后側(cè)產(chǎn)生主動土壓力EA。由于板樁下端允許自由轉(zhuǎn)動，故墻后下端不產(chǎn)生被動土壓力。墻前側(cè)由于板樁向前擠壓故產(chǎn)生被動土壓力EP。由于板樁下端入土較淺，板樁墻的穩(wěn)定安全度，可以用墻前被動土壓力EP除以安全系數(shù)K保證。此種情況下的板樁墻受力圖式如同簡支梁（圖2-19b），按照板樁上所受土壓力計算出的每延米板樁跨間的彎矩如圖2-19c所示，并以Mmax值設(shè)計板樁的厚度。2板樁下端固定支承時的土壓力分布（圖2-20）板樁下端入

28、土較深時，板樁下端在土中嵌固，板樁墻后側(cè)除主動土壓力EA外，在板樁下端嵌固點(diǎn)下還產(chǎn)生被動土壓力EP2。假定EP2作用在樁底b點(diǎn)處。與懸臂式板樁墻計算相同，板樁的入土深度可按計算值適當(dāng)增加1020%。板樁墻的前側(cè)作用被動土壓力EP1。由于板樁入土較深，板樁墻的穩(wěn)定性安全度由樁的入土深度保證，故被動土壓力EP1不再考慮安全系數(shù)。由于板樁下端的嵌固點(diǎn)位置不知道，因此，不能用靜力平衡條件直接求解板樁的入土深度t。在圖2-20中給出了板樁受力后的撓曲形狀，在板樁下部有一撓曲反彎點(diǎn)c，在c點(diǎn)以上板樁有最大正彎矩，c點(diǎn)以下產(chǎn)生最大負(fù)彎矩，撓曲反彎點(diǎn)c相當(dāng)于彎矩零點(diǎn)，彎矩分布圖如圖2-20所示。太沙基給出了在

29、均勻砂土中，當(dāng)土表面無超載，墻后地下水位較低時，反彎點(diǎn)c的深度y值與土的內(nèi)摩擦角間的近似關(guān)系：20 30 40 y 0.25h 0.08h -0.007h 確定反彎點(diǎn)c的位置后，已知c點(diǎn)的彎矩等于零，則將板樁分成ac和cb兩段，根據(jù)平衡條件可求得板樁的入土深度t.例題2-2 計算圖2-21所示錨碇式板樁墻的入土深度t，錨碇拉桿拉力T，以及板樁的最大彎矩值。已知板樁下端為自由支承，土的性質(zhì)如圖2-21所示。基坑開挖深度h=8m，錨桿位置在地面下d=1m，錨桿設(shè)置間距a=2.5m。O 未知未知 解 當(dāng)=30時，朗金主動土壓力系數(shù) ，朗金被動土壓力系數(shù) ，則333.0)23045(tan2aK3)2

30、3045(tan2pK2222193412121)8(333.01921)(21ttKKEtKthEpPaA根據(jù)錨碇點(diǎn)0的力矩平衡條件，得：tdhKEdthEPA32)(32?將 代入上式：pAEE 與223275.4)8(1)8(32tttt解得 mt5.5由平衡 條件，得錨桿拉力T為：0H5.25.55.1)5.58(333.01921)(22aKEETPA=367.5kN 板樁的最大彎矩計算方法與懸臂式板樁相同，可參見例題2-1。四、多支撐板樁墻計算 當(dāng)坑底在地面或水面以下很深時，為了減少板樁的彎矩可以設(shè)置多層支撐。支撐的層數(shù)及位置要根據(jù)土質(zhì)、坑深、支撐結(jié)構(gòu)桿件的材料強(qiáng)度，以及施工要求等

31、因素擬定。板樁支撐的層數(shù)和支撐間距布置一般采用以下兩種方法設(shè)置：1等彎矩布置：當(dāng)板樁強(qiáng)度已定，即板樁作為常備設(shè)備使用時，可按支撐之間最大彎矩相等的原則設(shè)置。2等反力布置：當(dāng)把支撐作為常備構(gòu)件使用時，甚至要求各層支撐的斷面都相等時，可把各層支撐的反力設(shè)計成相等。支撐系按在軸向力作用下的壓桿計算，若支撐長度很大時，應(yīng)考慮支撐自重產(chǎn)生的彎矩影響。從施工角度出發(fā)，支撐間距不應(yīng)小于2.5m。墻后土體達(dá)不到主動極限平衡狀態(tài)，土壓力不能按庫侖或朗金理論計算。根據(jù)試驗結(jié)果證明這時土壓力呈中間大、上下小的拋物線形狀分布，其變化在靜止土壓力與主動土壓力之間，如圖2-23所示。圖2-23 多支撐板樁墻的位移及土壓力

32、分布 太沙基和佩克（Terzaghi and Peck,1948,1967,1969）根據(jù)實測及模型試驗結(jié)果，提出作用在板樁墻上的土壓力分布經(jīng)驗圖形（圖2-24）。圖2-24 多支撐板樁墻上土壓力的分布圖形a）板樁支撐；b）松砂；c）密砂；d）粘土H6cu；e）粘土H4Cu 多支撐板樁墻計算時，也可假定板樁在支撐之間為簡支支承，由此計算板樁彎矩及支撐作用力。其計算方法可參見例題2-4。（一）坑底流砂驗算 若坑底土為粉砂、細(xì)砂等時，在基坑內(nèi)抽水可能引起流砂的危險。一般可采用簡化計算方法進(jìn)行驗算。原則：板樁有足夠的入土深度以增大滲流長度，減少向上動水力。由于基坑內(nèi)抽水后引起的水頭差h 造成的滲流，

33、其最短滲流途徑為在流程t中水對土粒動水力應(yīng)是垂直向上的，故可要求此動水力不超過土的有效重度b，則不產(chǎn)生流砂的安全條件為bwiK式中：K安全系數(shù)，取2.0；i水力梯度，;w水的重度?；映樗笏^差引起的滲流 由此可計算確定板樁要求的入土深度t。1hiht（二）坑底隆起驗算 開挖較深的軟土基坑時，在坑壁土體自重和坑頂荷載作用下，坑底軟土可能受擠在坑底發(fā)生隆起現(xiàn)象。常用簡化方法驗算，即假定地基破壞時會發(fā)生如圖所示滑動面，其滑動面圓心在最底層支撐點(diǎn)A處，半徑為x，垂直面上的抗滑阻力不予考慮。22xrHqMd則滑動力矩為：穩(wěn)定力矩為：20,2xauMxSxd 式中：Su滑動面上不排水抗剪強(qiáng)度，如土為飽

34、和軟粘土，則=0，Su=Cu。M與Md之比即為安全系數(shù)K，如基坑處地層土質(zhì)均勻，則安全系數(shù)為 式中 以弧度表示。2.1)2(qHSKus2（三）封底混凝土厚度計算 鋼板樁圍堰需進(jìn)行水下封底混凝土后在圍堰內(nèi)抽水修筑基礎(chǔ)和墩身，在抽干水后封底混凝土底面因圍堰內(nèi)外水頭差而受到向上的靜水壓力。在靜水壓力作用下：封底混凝土及圍堰有可能被水浮起，或者封底混凝土產(chǎn)生向上撓曲而折裂，因此：封底混凝土應(yīng)有足夠的厚度，以確保圍堰安全?？紤]浮力的封底層厚度計算：作用在封底層的浮力是由封底混凝土和圍堰自重，以及板樁和土的摩阻力來平衡的。當(dāng)板樁打入基底以下深度不大時，平衡浮力主要靠封底混凝土自重，因此在計算時為偏安全考

35、慮，僅計入封底混凝土自重。)(xhxwcwcwhx式中：考慮未計算樁土間摩阻力和圍堰自重的修正系數(shù)，小于1，具體數(shù)值由經(jīng)驗確定；w水的重度，取10kN/m3;c混凝土重度，取23kN/m3;h封底混凝土頂面處水頭高度（m）?？紤]強(qiáng)度的封底層厚度計算：如板樁打入基坑下較深，板樁與土之間摩阻力較大，加上封底層及圍堰自重整個圍堰不會被水浮起，此時封底層厚度應(yīng)由其強(qiáng)度確定?，F(xiàn)一般按容許應(yīng)力法并簡化計算，假定封底層為一簡支單向板，其頂面在靜水壓力作用下產(chǎn)生彎曲拉應(yīng)力：61)(881222xxxhlWplcw03422Hxxlwc經(jīng)整理得：式中：W封底層每米寬斷面的截面模量（m3）；l 圍堰寬度（m）；水

36、下混凝土容許彎曲應(yīng)力，考慮水下混凝土表層質(zhì)量較差、養(yǎng)護(hù)時間短等因素，不宜取值過高，一般用100200kPa?？山獾梅獾醉藕穸茸⒁?封底混凝土灌注時厚度宜比計算值超過0.250.50m,以便在抽水后將頂層浮漿、軟弱層鑿除，以保證質(zhì)量。地基容許承載力的確定一般有以下四種方法：1在土質(zhì)基本相同的條件下，參照鄰近建筑物地基容許承載力；2根據(jù)現(xiàn)場荷載試驗的p-s曲線；3按地基承載力理論公式計算；4按現(xiàn)行規(guī)范提供的經(jīng)驗公式計算。常用按現(xiàn)行規(guī)范提供的經(jīng)驗公式計算 背景介紹：規(guī)范：公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范（JTJD63-2007）根據(jù)我國各部門多年來的實踐經(jīng)驗，收集了大量荷載試驗和對已建建筑物的觀測資料，通

37、過理論和統(tǒng)計分析后制定的，它使確定地基土容許承載力的工作大為簡化。我國幅員遼闊，土質(zhì)變化較復(fù)雜，規(guī)范僅對一般土質(zhì)條件作了規(guī)定，對一些特殊地基，如疏松狀態(tài)的砂土、接近流動狀態(tài)的軟粘土、含有大量有機(jī)質(zhì)土和鹽漬土等，以及對于大的或較重要的工程，還應(yīng)結(jié)合具體情況，綜合采用荷載試驗，現(xiàn)場標(biāo)貫或靜力觸探及理論計算等方法研究分析后確定。步驟和方法：1確定土的分類名稱 對于一般地基土，通常根據(jù)塑性指數(shù)、粒徑、工程地質(zhì)特性等分為六類，即粘性土、砂類土、碎卵石類土、黃土、凍土及巖石。2確定土的狀態(tài) 土的狀態(tài)是指土層所處的天然松密和稠度狀況。粘性土的天然狀態(tài)是按液性指數(shù)IL分為堅硬、半堅硬狀態(tài)、硬塑、軟塑和流塑狀態(tài)

38、；砂類土根據(jù)相對密度分為稍松、中等密實、密實狀態(tài)；碎卵石類土則按密實度分為密實、中等密實及松散狀態(tài)。3確定土的容許承載力 當(dāng)基礎(chǔ)最小邊寬超過2m或基礎(chǔ)埋深超過3m，且h/b4時，上述一般地基上（除凍土和巖石外）的容許承載力可按下式計算：)3()2(22110hKbK式中：0當(dāng)基礎(chǔ)最小邊寬b2m，埋置深度h3m的地基土容許承載力（kPa），可直接從規(guī)范查取。稱為地基承載力基本容許值。b基礎(chǔ)驗算剖面底面最小邊寬(或直徑)（m），當(dāng)b10m時，按10m計算；h基礎(chǔ)底面的埋置深度(m)，對于受水流沖刷的基礎(chǔ)，由一般沖刷線算起；不受水流沖刷的基礎(chǔ)，由天然地面算起，位于挖方內(nèi)的基礎(chǔ)，由開挖后地面算起；當(dāng)h

39、3m時，取h=3m；1基底下持力層土的天然重度(kN/m3)，如持力層在水面以下且為透水性土 時，應(yīng)取用浮重度；2基底以上土的重度（如為多層土?xí)r用換算重度）(kN/m3)，如持力層在水面以下且為不透水性土?xí)r，不論基底以上土的透水性質(zhì)如何，應(yīng)一律采用飽和重度，如持力層為透水性土?xí)r，應(yīng)一律采用浮重度；K1、K2按持力層土類確定在基礎(chǔ)寬度和深度方面的修正系數(shù)。3確定土的容許承載力 式（3.3.4）第二項是基礎(chǔ)在驗算剖面底面寬大于2m時地基容許承載力的修正提高值。但是若地基土為粘土（包括黃土）時，受壓后其后期沉降量較大，基礎(chǔ)愈寬，沉降也愈大，這對建筑物正常使用是不利的，加上在制定容許承載力0值時，已適

40、當(dāng)考慮了基礎(chǔ)寬度的影響，故對粘性土和粉土的地基容許承載力不再考慮寬度修正，這樣可以保證基礎(chǔ)不致產(chǎn)生過大的沉降。對于砂土和碎石土地基，沉降在施工期間已大部分完成，所以受壓后的后期沉降比較小，在基礎(chǔ)寬度加大后，地基承載力有顯著提高，故必須予以修正。由于基礎(chǔ)過寬會增加沉降的不利因素，所以基礎(chǔ)寬度超過10m者，仍按10m予以修正提高。式（3.3.4）第三項是基礎(chǔ)埋深超過3m時地基容許承載力的提高值。這主要考慮到隨著基礎(chǔ)埋深的增加，基礎(chǔ)底面以上土的自重也隨著增大，這對阻止基底下地基土在荷載作用下的擠出是有利的。根據(jù)國內(nèi)外試驗資料的分析，當(dāng)h/b4時，地基承載力隨深度成直線比例增長，當(dāng)4h/b10時，地基

41、承載力幾乎為一常數(shù)，因此為了安全起見，只有當(dāng)h/b4時地基容許承載力才予以提高。l基礎(chǔ)埋置深度的確定基礎(chǔ)埋置深度的確定l剛性擴(kuò)大基礎(chǔ)尺寸的擬定剛性擴(kuò)大基礎(chǔ)尺寸的擬定l地基承載力驗算地基承載力驗算l基底合力偏心距驗算基底合力偏心距驗算l基礎(chǔ)穩(wěn)定性和地基穩(wěn)定性驗算基礎(chǔ)穩(wěn)定性和地基穩(wěn)定性驗算l基礎(chǔ)沉降驗算基礎(chǔ)沉降驗算 將基礎(chǔ)設(shè)置在變形較小，而強(qiáng)度又比較大的將基礎(chǔ)設(shè)置在變形較小，而強(qiáng)度又比較大的持力層上，以保證地基強(qiáng)度滿足要求，且不致產(chǎn)生持力層上，以保證地基強(qiáng)度滿足要求，且不致產(chǎn)生過大的沉降或沉降差。還要使基礎(chǔ)有足夠的埋置深過大的沉降或沉降差。還要使基礎(chǔ)有足夠的埋置深度，以保證基礎(chǔ)的穩(wěn)定性，確保基礎(chǔ)的

42、安全。必須度，以保證基礎(chǔ)的穩(wěn)定性，確保基礎(chǔ)的安全。必須綜合考慮地基的地質(zhì)和地形條件、河流的沖刷程度、綜合考慮地基的地質(zhì)和地形條件、河流的沖刷程度、當(dāng)?shù)氐膬鼋Y(jié)深度、上部結(jié)構(gòu)形式以及保證持力層穩(wěn)當(dāng)?shù)氐膬鼋Y(jié)深度、上部結(jié)構(gòu)形式以及保證持力層穩(wěn)定所需的最小埋深和施工技術(shù)條件、造價等因素。定所需的最小埋深和施工技術(shù)條件、造價等因素?；A(chǔ)埋深的不同方案c)b)a)h3h2h1剛性擴(kuò)大基礎(chǔ)剛性擴(kuò)大基礎(chǔ) 沉井基礎(chǔ)沉井基礎(chǔ) 樁基礎(chǔ)樁基礎(chǔ) 巖石地基巖石地基:覆蓋土層較薄時，一般應(yīng)清除覆蓋土覆蓋土層較薄時，一般應(yīng)清除覆蓋土和風(fēng)化層后，將基礎(chǔ)直接修建在新鮮巖面上；如巖石和風(fēng)化層后，將基礎(chǔ)直接修建在新鮮巖面上；如巖石的風(fēng)

43、化層很厚，難以全部清除時，基礎(chǔ)放在風(fēng)化層中的風(fēng)化層很厚，難以全部清除時，基礎(chǔ)放在風(fēng)化層中的埋置深度應(yīng)根據(jù)其風(fēng)化程度、沖刷深度及相應(yīng)的容的埋置深度應(yīng)根據(jù)其風(fēng)化程度、沖刷深度及相應(yīng)的容許承載力來確定。如巖層表面傾斜時，不得將基礎(chǔ)的許承載力來確定。如巖層表面傾斜時，不得將基礎(chǔ)的一部分置于巖層上，而另一部分則置于土層上。在陡一部分置于巖層上，而另一部分則置于土層上。在陡峭山坡上修建橋臺時，還應(yīng)注意巖體的穩(wěn)定性。峭山坡上修建橋臺時，還應(yīng)注意巖體的穩(wěn)定性。非巖石地基非巖石地基:如受壓層范圍內(nèi)為均質(zhì)土，基如受壓層范圍內(nèi)為均質(zhì)土，基礎(chǔ)埋置深度除滿足沖刷、凍脹等要求外，可根據(jù)礎(chǔ)埋置深度除滿足沖刷、凍脹等要求外，

44、可根據(jù)荷載大小，由地基土的承載能力和沉降特性來確荷載大小，由地基土的承載能力和沉降特性來確定（同時考慮基礎(chǔ)需要的最小埋深）。當(dāng)?shù)刭|(zhì)條定（同時考慮基礎(chǔ)需要的最小埋深）。當(dāng)?shù)刭|(zhì)條件較復(fù)雜如地層為多層土組成等或?qū)Υ笾行蜆蛄杭^復(fù)雜如地層為多層土組成等或?qū)Υ笾行蜆蛄杭捌渌ㄖ锘A(chǔ)持力層的選定，應(yīng)通過較詳細(xì)及其它建筑物基礎(chǔ)持力層的選定，應(yīng)通過較詳細(xì)計算或方案比較后確定。計算或方案比較后確定。沖刷的基本概念沖刷的基本概念:洪水沖刷后，整個河床面要下降，這叫洪水沖刷后，整個河床面要下降，這叫一般沖刷一般沖刷被沖下去的深度叫被沖下去的深度叫一般沖刷深度一般沖刷深度同時由于橋墩的阻水作用，使洪水在橋墩四周沖同

45、時由于橋墩的阻水作用，使洪水在橋墩四周沖出一個深坑，這叫出一個深坑，這叫局部沖刷局部沖刷局部沖刷原河床面一般沖刷河流的沖刷作用河流的沖刷作用 在有沖刷的河流中，為了防止橋梁墩、在有沖刷的河流中，為了防止橋梁墩、臺基礎(chǔ)四周和基底下土層被水流掏空沖走臺基礎(chǔ)四周和基底下土層被水流掏空沖走以致倒塌，基礎(chǔ)必須埋置在設(shè)計洪水的最以致倒塌，基礎(chǔ)必須埋置在設(shè)計洪水的最大沖刷線以下不小于大沖刷線以下不小于1m1m。特別是在山區(qū)和。特別是在山區(qū)和丘陵地區(qū)的河流，更應(yīng)注意考慮季節(jié)性洪丘陵地區(qū)的河流，更應(yīng)注意考慮季節(jié)性洪水的沖刷作用。水的沖刷作用。沖刷總深度沖刷總深度(m)最小埋置深度最小埋置深度(m)橋梁類型橋梁類

46、型0333881515 2020一一 般般 橋橋 梁梁1.01.52.02.53.03.5技術(shù)復(fù)雜修復(fù)困難的特大橋及其它技術(shù)復(fù)雜修復(fù)困難的特大橋及其它重要大橋重要大橋1.52.02.53.03.54.0 對于大、中橋基礎(chǔ)的基底在設(shè)計洪水沖刷總深對于大、中橋基礎(chǔ)的基底在設(shè)計洪水沖刷總深度以下的最小埋置深度，建議根據(jù)橋梁大小、技術(shù)度以下的最小埋置深度，建議根據(jù)橋梁大小、技術(shù)的復(fù)雜性和重要性，參照下表采用的復(fù)雜性和重要性，參照下表采用 為了保證建筑物不受地基土季節(jié)性凍脹的影響，為了保證建筑物不受地基土季節(jié)性凍脹的影響，除地基為非凍脹性土外，基礎(chǔ)底面應(yīng)埋置在天然最大除地基為非凍脹性土外，基礎(chǔ)底面應(yīng)埋置

47、在天然最大凍結(jié)線以下一定深度。凍結(jié)線以下一定深度。公橋基規(guī)公橋基規(guī)規(guī)定，當(dāng)上部結(jié)規(guī)定，當(dāng)上部結(jié)構(gòu)為超靜定結(jié)構(gòu)時，基底應(yīng)埋置在最深凍結(jié)線以下不構(gòu)為超靜定結(jié)構(gòu)時，基底應(yīng)埋置在最深凍結(jié)線以下不小于小于0.25m0.25m；對靜定結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)，一般也按此要求，；對靜定結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)，一般也按此要求，但在凍結(jié)較深地區(qū)，為了減少基礎(chǔ)埋深，有些類別的但在凍結(jié)較深地區(qū)，為了減少基礎(chǔ)埋深，有些類別的凍土經(jīng)計算后也可將基底置于最大凍結(jié)線以上。凍土經(jīng)計算后也可將基底置于最大凍結(jié)線以上。對中、小跨度簡支梁橋來說，這項因素對確對中、小跨度簡支梁橋來說，這項因素對確定基礎(chǔ)的埋置深度影響不大。但對超靜定結(jié)構(gòu)即定基礎(chǔ)的埋置深度影響

48、不大。但對超靜定結(jié)構(gòu)即使基礎(chǔ)發(fā)生較小的不均勻沉降也會使內(nèi)力產(chǎn)生一使基礎(chǔ)發(fā)生較小的不均勻沉降也會使內(nèi)力產(chǎn)生一定變化定變化 當(dāng)墩臺、擋土墻等結(jié)當(dāng)墩臺、擋土墻等結(jié)構(gòu)位于較陡的土坡上，構(gòu)位于較陡的土坡上，在確定基礎(chǔ)埋深時，在確定基礎(chǔ)埋深時，還應(yīng)考慮土坡連同結(jié)還應(yīng)考慮土坡連同結(jié)構(gòu)物基礎(chǔ)一起滑動的構(gòu)物基礎(chǔ)一起滑動的穩(wěn)定性。穩(wěn)定性。當(dāng)?shù)鼗鶠閮A斜土坡時，應(yīng)結(jié)合實際情況，對地基當(dāng)?shù)鼗鶠閮A斜土坡時，應(yīng)結(jié)合實際情況，對地基容許承載力適當(dāng)折減。容許承載力適當(dāng)折減。lsDbhDhlb若基礎(chǔ)位于較陡的巖體上，可將基礎(chǔ)做成臺階形，若基礎(chǔ)位于較陡的巖體上，可將基礎(chǔ)做成臺階形，但要注意巖體的穩(wěn)定性。但要注意巖體的穩(wěn)定性。地表土

49、的性質(zhì)是不穩(wěn)定的。人類和動物的活動以及地表土的性質(zhì)是不穩(wěn)定的。人類和動物的活動以及植物的生長作用，也會影響其強(qiáng)度和穩(wěn)定，所以一植物的生長作用，也會影響其強(qiáng)度和穩(wěn)定，所以一般地表土不宜作為持力層般地表土不宜作為持力層.為了保證地基和基礎(chǔ)的穩(wěn)為了保證地基和基礎(chǔ)的穩(wěn)定性，基礎(chǔ)的埋置深度（除巖石地基外）應(yīng)在天然定性，基礎(chǔ)的埋置深度（除巖石地基外）應(yīng)在天然地面或無沖刷河底以下不小于地面或無沖刷河底以下不小于1m1m。在確定基礎(chǔ)埋置深度時，還應(yīng)考慮相鄰建筑物的影在確定基礎(chǔ)埋置深度時，還應(yīng)考慮相鄰建筑物的影響響.基礎(chǔ)埋深的不同方案c)b)a)()硬塑亞粘土0=250kPa()硬塑粘土0=300kPa()軟粘

50、土0=100kPa()硬塑亞粘土0=250kPa最大沖刷線一般沖刷線h3h2h111.0 常水位9.0 河底8.0 7.01.0-1.0-5.0剛性擴(kuò)大基礎(chǔ)剛性擴(kuò)大基礎(chǔ) 沉井基礎(chǔ)沉井基礎(chǔ) 樁基礎(chǔ)樁基礎(chǔ)l基礎(chǔ)厚度基礎(chǔ)厚度l基礎(chǔ)平面尺寸基礎(chǔ)平面尺寸l基礎(chǔ)剖面尺寸基礎(chǔ)剖面尺寸b)a)bl/2a/2t3t2t1c2c1aaHhc1aaHhd 應(yīng)根據(jù)墩、臺身結(jié)構(gòu)形式，荷載大小，選用的應(yīng)根據(jù)墩、臺身結(jié)構(gòu)形式，荷載大小，選用的基礎(chǔ)材料等因素來確定?；讟?biāo)高應(yīng)按基礎(chǔ)埋深的基礎(chǔ)材料等因素來確定?；讟?biāo)高應(yīng)按基礎(chǔ)埋深的要求確定。水中基礎(chǔ)頂面一般不高于最低水位，在要求確定。水中基礎(chǔ)頂面一般不高于最低水位，在季節(jié)性流

51、水的河流或旱地上的橋梁墩、臺基礎(chǔ)，則季節(jié)性流水的河流或旱地上的橋梁墩、臺基礎(chǔ)，則不宜高出地面，以防碰損。這樣，基礎(chǔ)厚度可按上不宜高出地面，以防碰損。這樣，基礎(chǔ)厚度可按上述要求所確定的基礎(chǔ)底面和頂面標(biāo)高求得。述要求所確定的基礎(chǔ)底面和頂面標(biāo)高求得?；A(chǔ)平面形式一般應(yīng)考慮墩、臺身底基礎(chǔ)平面形式一般應(yīng)考慮墩、臺身底面的形狀而確定，基礎(chǔ)平面形狀常用矩形。面的形狀而確定，基礎(chǔ)平面形狀常用矩形?；A(chǔ)底面長寬尺寸與高度有如下的關(guān)系式基礎(chǔ)底面長寬尺寸與高度有如下的關(guān)系式tan2)(tan2)(HdbHla順橋向?qū)挾葯M橋向長度l持力層強(qiáng)度驗算持力層強(qiáng)度驗算l軟弱下臥層承載力驗算軟弱下臥層承載力驗算 持力層是指直接

52、與基底相接觸的土層，持力持力層是指直接與基底相接觸的土層，持力層承載力驗算要求荷載在基底產(chǎn)生的地基應(yīng)力不層承載力驗算要求荷載在基底產(chǎn)生的地基應(yīng)力不超過持力層的地基容許承載力?；讘?yīng)力分布公超過持力層的地基容許承載力。基底應(yīng)力分布公式如下式如下 (由于淺基礎(chǔ)埋置深度小，在計算中可不由于淺基礎(chǔ)埋置深度小，在計算中可不計基礎(chǔ)四周土的摩阻力和彈性抗力的作用計基礎(chǔ)四周土的摩阻力和彈性抗力的作用)。maxminWMAN偏心豎直力作用在任意點(diǎn)偏心豎直力作用在任意點(diǎn)基底應(yīng)力分布圖基底應(yīng)力分布圖 對公路橋梁，一般由順橋向控制基底應(yīng)力計對公路橋梁，一般由順橋向控制基底應(yīng)力計算。但對通航河流或河流中有漂流物時，應(yīng)計

53、算算。但對通航河流或河流中有漂流物時，應(yīng)計算撞擊力在橫橋向產(chǎn)生的基底應(yīng)力，并與順橋向基撞擊力在橫橋向產(chǎn)生的基底應(yīng)力，并與順橋向基底應(yīng)力比較，取其大者控制設(shè)計。底應(yīng)力比較，取其大者控制設(shè)計。對于曲線橋，計算基底應(yīng)力時，應(yīng)按下式計對于曲線橋，計算基底應(yīng)力時，應(yīng)按下式計算算：maxmin yxxyMMNAWW 當(dāng)受壓層范圍內(nèi)地基為多層土，且持力層以當(dāng)受壓層范圍內(nèi)地基為多層土，且持力層以下有軟弱下臥層，這時還應(yīng)驗算軟弱下臥層的承下有軟弱下臥層，這時還應(yīng)驗算軟弱下臥層的承載力，驗算時先計算軟弱下臥層頂面（在基底形載力，驗算時先計算軟弱下臥層頂面（在基底形心軸下）的應(yīng)力（包括自重應(yīng)力及附加力）心軸下）的應(yīng)

54、力（包括自重應(yīng)力及附加力），不，不得大于該處地基土的容許承載力。即得大于該處地基土的容許承載力。即:zhZhhzh)()(21土自重應(yīng)力線軟弱下臥層附加應(yīng)力線A1(h+z）2hp0=-2hhzP0 目的目的:盡可能使基底應(yīng)力分布比較均勻，以免盡可能使基底應(yīng)力分布比較均勻，以免基底兩側(cè)應(yīng)力相差過大，使基礎(chǔ)產(chǎn)生較大的不基底兩側(cè)應(yīng)力相差過大，使基礎(chǔ)產(chǎn)生較大的不均勻沉降，墩、臺發(fā)生傾斜，影響正常使用均勻沉降，墩、臺發(fā)生傾斜，影響正常使用 。非巖石地基非巖石地基:以不出現(xiàn)拉應(yīng)力為原則，當(dāng)墩、以不出現(xiàn)拉應(yīng)力為原則，當(dāng)墩、臺僅受恒載作用時，基底合力偏心距臺僅受恒載作用時，基底合力偏心距e e0 0應(yīng)分別不應(yīng)

55、分別不大于基底核心半徑的大于基底核心半徑的0.10.1倍（橋墩）和倍（橋墩）和0.750.75倍（橋倍（橋臺）；當(dāng)墩、臺受荷載組合臺）；當(dāng)墩、臺受荷載組合、時，由于時，由于一般是短時的，因此對基底偏心距的要求可以放一般是短時的，因此對基底偏心距的要求可以放寬，一般只要求基底偏心距寬，一般只要求基底偏心距e e0 0不超過核心半徑即不超過核心半徑即可。可。巖石地基巖石地基:可以允許出現(xiàn)拉應(yīng)力，根據(jù)巖石的可以允許出現(xiàn)拉應(yīng)力，根據(jù)巖石的強(qiáng)度，合力偏心距強(qiáng)度，合力偏心距e e0 0最大可為基底核心半徑的最大可為基底核心半徑的1.21.21.51.5倍，以保證必要的安全儲備。倍，以保證必要的安全儲備。m

56、axmaxmaxmine0NNMbNKb基底應(yīng)力分布圖基底應(yīng)力分布圖 基礎(chǔ)傾覆穩(wěn)定性驗算基礎(chǔ)傾覆穩(wěn)定性驗算 基礎(chǔ)穩(wěn)定性驗算基礎(chǔ)穩(wěn)定性驗算 基礎(chǔ)滑動穩(wěn)定性驗算基礎(chǔ)滑動穩(wěn)定性驗算地基穩(wěn)定性驗算地基穩(wěn)定性驗算 基礎(chǔ)傾覆穩(wěn)定性與合力的偏心距有關(guān)。合基礎(chǔ)傾覆穩(wěn)定性與合力的偏心距有關(guān)。合力偏心距愈大，則基礎(chǔ)抗傾覆的安全儲備愈小，力偏心距愈大，則基礎(chǔ)抗傾覆的安全儲備愈小，如下圖所示，因此，在設(shè)計時，可以用限制合如下圖所示，因此，在設(shè)計時，可以用限制合力偏心距力偏心距e e0 0來保證基礎(chǔ)的傾覆穩(wěn)定性。來保證基礎(chǔ)的傾覆穩(wěn)定性。00eyKiiiiiPhTePe0K0為抗傾覆穩(wěn)定系數(shù)為抗傾覆穩(wěn)定系數(shù),一般對主要一

57、般對主要荷載組合荷載組合K01.5，在各種附加荷，在各種附加荷載組合時，載組合時，K01.11.3。e2p1e1p2p1T1T2e0ye0yN1h1h2ye0Aooe0ya)b）c)基礎(chǔ)傾覆穩(wěn)定性驗算基礎(chǔ)傾覆穩(wěn)定性計算基礎(chǔ)傾覆穩(wěn)定性計算 基礎(chǔ)在水平推力作用下沿基礎(chǔ)底面滑動的基礎(chǔ)在水平推力作用下沿基礎(chǔ)底面滑動的可能性即基礎(chǔ)抗滑動安全度的大小，可用基底與可能性即基礎(chǔ)抗滑動安全度的大小，可用基底與土之間的摩擦阻力和水平推力的比值土之間的摩擦阻力和水平推力的比值KcKc來表示，來表示，KcKc稱為抗滑動穩(wěn)定系數(shù)。即稱為抗滑動穩(wěn)定系數(shù)。即iicTPK Kc為抗滑動穩(wěn)定系數(shù)為抗滑動穩(wěn)定系數(shù)必須大于規(guī)范規(guī)定

58、的設(shè)計必須大于規(guī)范規(guī)定的設(shè)計容許值，一般根據(jù)荷載性容許值，一般根據(jù)荷載性質(zhì)，質(zhì)，Kc1.21.3。位于軟土地基上較高的橋臺需驗算橋臺沿位于軟土地基上較高的橋臺需驗算橋臺沿滑裂曲面滑動的穩(wěn)定性，基底下地基如在不深滑裂曲面滑動的穩(wěn)定性，基底下地基如在不深處有軟弱夾層時，在臺后土推力作用下，基礎(chǔ)處有軟弱夾層時，在臺后土推力作用下，基礎(chǔ)也有可能沿軟弱夾層土的層面滑動；在較陡的也有可能沿軟弱夾層土的層面滑動；在較陡的土質(zhì)斜坡上的橋臺、擋土墻也有滑動的可能。土質(zhì)斜坡上的橋臺、擋土墻也有滑動的可能。a)hi 基礎(chǔ)的沉降主要由豎向荷載作用下土層的壓基礎(chǔ)的沉降主要由豎向荷載作用下土層的壓縮變形引起。沉降量過大將

59、影響結(jié)構(gòu)物的正常使縮變形引起。沉降量過大將影響結(jié)構(gòu)物的正常使用和安全，應(yīng)加以限制。在確定一般土質(zhì)的地基用和安全，應(yīng)加以限制。在確定一般土質(zhì)的地基容許承載力時，已考慮這一變形的因素，所以修容許承載力時，已考慮這一變形的因素，所以修建在一般土質(zhì)條件下的中、小型橋梁的基礎(chǔ)，只建在一般土質(zhì)條件下的中、小型橋梁的基礎(chǔ)，只要滿足了地基的強(qiáng)度要求，地基（基礎(chǔ)）的沉降要滿足了地基的強(qiáng)度要求，地基（基礎(chǔ)）的沉降也就滿足要求。也就滿足要求。1 1修建在地質(zhì)情況復(fù)雜、地層分布不均或強(qiáng)度較修建在地質(zhì)情況復(fù)雜、地層分布不均或強(qiáng)度較小的軟粘土地基及濕陷性黃土上的基礎(chǔ)；小的軟粘土地基及濕陷性黃土上的基礎(chǔ)；2 2修建在非巖石地基上的拱橋、連續(xù)梁橋等超靜修建在非巖石地基上的拱橋、連續(xù)梁橋等超靜定結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)；定結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)；對于下列情況，則必須驗算基礎(chǔ)的沉降對于下列情況，則必須驗算基礎(chǔ)的沉降 3 3當(dāng)相鄰基礎(chǔ)下地基土強(qiáng)度有顯著不同或相鄰當(dāng)相鄰基礎(chǔ)下地基土強(qiáng)度有顯著不同或相鄰跨度相差懸殊而必須考慮其沉降差時；跨度相差懸殊而必須考慮其沉降差時；4 4對于跨線橋、跨線渡槽要保證橋（或槽）下對于跨線橋、跨線渡槽要保證橋（或槽）下凈空高度時。凈空高度時。