上海海事大學(xué)港航基礎(chǔ)工程

1、基礎(chǔ)工程上海海事大學(xué)200710613004地基與基礎(chǔ)的區(qū)別和聯(lián)系：建筑物修建而使應(yīng)力發(fā)生變化的土層為地基。地基的上層為 持力層，下層為下臥層。基礎(chǔ)為建筑物向地基傳遞荷載的下部結(jié)構(gòu)?；A(chǔ)使得上部壓力 分散開來，并傳遞給地基，使地基更好地承受上部壓力，使強(qiáng)度符合各項(xiàng)要求。環(huán)境荷載及特點(diǎn)：1風(fēng)荷載，對建筑物產(chǎn)生風(fēng)壓，隨之產(chǎn)生水平推移力和對建筑物固定 端的傾覆力矩2波浪荷載，大風(fēng)暴或風(fēng)暴潮等產(chǎn)生的波壓力，使建筑物失穩(wěn)、地基變形、 砂土液化軟土沉陷，以及波浪、地基、結(jié)構(gòu)的耦合作用3水流力，作用在建筑物水下部 分，流速快、水流力大會沖刷基床4冰荷載，有靜水力和動水力，靜水力包括膨脹力、 上拔力、摩擦力，

2、動水力為撞擊力，大小與建筑物外形，解凍時(shí)的冰溫、冰厚有關(guān)工程地質(zhì)條件對基礎(chǔ)影響：1承載性質(zhì)：由不同土和土層組成的建筑物地基具有不同承 載力2摩擦性質(zhì):基礎(chǔ)工程中基礎(chǔ)與土的摩擦體現(xiàn)為土和建筑物的相互摩擦3支擋性質(zhì)： 如各種形式的擋土墻起著支擋的作用4滲透性質(zhì)及承壓水：水通過不同土層時(shí)發(fā)生滲 流，產(chǎn)生滲流力，地下水的流動形成承壓水基礎(chǔ)劃分：1按基礎(chǔ)的材料：石、混凝土、鋼筋混凝土、磚、金屬基礎(chǔ)2按基礎(chǔ)埋深： 淺基礎(chǔ)和深基礎(chǔ)3按基礎(chǔ)構(gòu)造形式：實(shí)體結(jié)構(gòu)、基墻、立柱、條形、連續(xù)、樁、墩基礎(chǔ) 4按基礎(chǔ)剛度：剛性和柔性基礎(chǔ)5港工常用：重力式基礎(chǔ)、樁基礎(chǔ)、墩基礎(chǔ)港口近?；A(chǔ)工程特點(diǎn)：1環(huán)境條件復(fù)雜多變，周期性往

3、復(fù)荷載2軟土地基，含水量高、 壓縮性大、抗剪強(qiáng)度低，一般需進(jìn)行地基加固3重力式建筑物基礎(chǔ)多具有較大斷面，自 重大施工不便4上部結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)之間無明顯界限，多受水平力，在計(jì)算中正確卻分上部 結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)5港工建筑多位于水下、海上，施工不便，加之很多很多隱蔽工程，出現(xiàn)問 題不易補(bǔ)救地質(zhì)勘查目的：查明建筑物場區(qū)的地形、地貌、地質(zhì)構(gòu)造、水文地質(zhì)條件、基巖分布、 巖性特征、土層分布、土的成因、地質(zhì)時(shí)代、土的物理力學(xué)性質(zhì)等，為工程設(shè)計(jì)和施工 提供所需的可靠地質(zhì)資料地基勘查階段：1可行性研究階段：根據(jù)工程特點(diǎn)及技術(shù)要求，通過收集資料、勘查訪 問、工程地質(zhì)調(diào)查、勘探、試驗(yàn)對場地的工程地質(zhì)條件做出評價(jià)2初步設(shè)計(jì)階段

4、：為合 理確定建筑物的總平面位置、建筑物的結(jié)構(gòu)形式、基礎(chǔ)類型和施工方法提供地質(zhì)勘查資 料3施工圖設(shè)計(jì)階段：為地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)、施工及不良地質(zhì)現(xiàn)像防治措施提供地質(zhì)資料地質(zhì)勘探方法：掘探、鉆探、觸探、物探（地球物理勘探）等鉆探的方法和優(yōu)點(diǎn)：回轉(zhuǎn)鉆探、沖擊鉆探、振動鉆探。優(yōu)點(diǎn)：可取到土樣并現(xiàn)場劃分土 層，可確定地下水位置，鉆孔內(nèi)可進(jìn)行觸探或其他原位測試粘性土指標(biāo)：物理性質(zhì)指標(biāo)：天然含水量、天然重度、孔隙比、飽和度、液限、塑限、 塑限指數(shù)、液限指數(shù)。力學(xué)指標(biāo)：抗剪強(qiáng)度，壓縮系數(shù)或壓縮模量，無側(cè)限抗壓強(qiáng)度等勘查報(bào)告中包括的巖土工程評價(jià)：1根據(jù)工程要求對夠場地工程地質(zhì)條件作出評價(jià)，對 場地的穩(wěn)定性作出結(jié)論，指

5、出適宜的建筑地段2說明地層分布規(guī)律，選擇基礎(chǔ)形式和持 力層建議，推薦指標(biāo)數(shù)據(jù)和天然地基、樁基的承載力3評價(jià)不良地質(zhì)現(xiàn)象對工程的危害 性，提出整治方案建議4對環(huán)境工程地質(zhì)問題提出預(yù)測和建議5指出設(shè)計(jì)施工中應(yīng)注意 的問題和下階段勘查應(yīng)注意的事項(xiàng)海底管道和特點(diǎn)：裸放式和埋放式。特點(diǎn)：1長度遠(yuǎn)大于寬度，基礎(chǔ)問題按條形基礎(chǔ)考 慮2利用管道柔性將管道直接放置在天然海床上3 一般埋深小于3米，基礎(chǔ)屬埋入式淺 基礎(chǔ)4管道在海底會受到各種力作用，如波浪力、海流力、水壓力、土壓力、地震力等管道穩(wěn)定性設(shè)計(jì)：1海床地基承載力2管道側(cè)向穩(wěn)定3局部沖刷。影響因素：風(fēng)荷載、 波浪荷載、水流荷載、地質(zhì)荷載、天然地基承載力等。

6、海底管道豎向承載力計(jì)算特點(diǎn)：要考慮海底基床的承載力，要考慮管徑、水流引起的管 道應(yīng)力及管道下沉的影響。對于裸放式，由于埋深小，忽略邊載，按條形基礎(chǔ)考慮；對 于埋放式，由于埋深較大，考慮基礎(chǔ)側(cè)邊荷載作用。驗(yàn)算海底管道側(cè)向穩(wěn)定:海底管道或埋置帶海床上，對其水平方向的位置變動也要控制。 這種變動就是滑動，產(chǎn)生原因是還有波流力的直接作用、海底水流對基床的沖刷，長期 大面積海床地貌演變以及重力作用下的海床移動。保護(hù)海底管道穩(wěn)定的工程措施：1錨桿錨固法：巖性基床海底，尤其是管道的近岸登陸 地段，由于基槽開挖困難時(shí)使用2螺旋錨桿錨固法：非巖類軟性土灰硬性土海床，如地 貌較穩(wěn)定，管道裸放時(shí)用3錨樁錨固法：適用

7、于比較穩(wěn)定的海床上，對于易產(chǎn)生較大塌 陷、滑坡或沖蝕的海床，尤其是土質(zhì)較差、表層淤泥厚而需裸放的管道確定單樁豎向承載力方法：1主要方法：按樁身結(jié)構(gòu)強(qiáng)度確定、按地基對樁的支持力確 定（包括現(xiàn)場試驗(yàn)、經(jīng)驗(yàn)公式法、理論計(jì)算及經(jīng)驗(yàn)值法）2工程實(shí)踐方法：靜力觸探法、 打樁公式法及標(biāo)貫實(shí)驗(yàn)法群樁效應(yīng)和評價(jià)指標(biāo):群樁效應(yīng)指多跟樁受力后通過樁周土體而相互作用引起的與單樁承載力變形性狀相異的效果。評價(jià)指標(biāo)：群樁效應(yīng)系數(shù)：變形比：樁的負(fù)摩擦力合產(chǎn)生原因：當(dāng)樁周土層由于某些原因產(chǎn)生向下的且超過樁身沉降量的位 移時(shí)，樁周土對樁身的摩擦力向下。這種向下的摩擦力已不屬于土體的抗力，因而稱負(fù) 摩擦力。產(chǎn)生原因：1樁穿越欠固

8、結(jié)的軟粘土或新填土而支承于硬粉性土、中密或密實(shí) 砂土層、礫卵石層或巖層上2在較厚的飽和軟粘土地基中打預(yù)制樁3樁周附近表面有較 大堆載，或由于河床沖刷帶來大量沉積土淤在樁周形成新填土 4在透水層中抽取地下 水，地下水位下降，導(dǎo)致土中應(yīng)力增加，土固結(jié)下沉5地下水位上升等造成濕陷性土的 浸水下沉，而樁端位于相對穩(wěn)定土層上6凍土地基因溫度上升而融化，產(chǎn)生融陷，而樁 端相對下沉很少或不下沉彈性抗力法：樁周土的抗力與土體所處的狀態(tài)、水平位移有關(guān)，表示為p（Z,X）=kh（Z）Xnb 當(dāng)n=1時(shí)，即假定樁上抗力與位移成正比，這種方法稱為彈性抗力法。水平抗力系數(shù)確定方法：張氏法（常數(shù)法）、m法、k法、c值法重

9、力式建筑物基礎(chǔ)特點(diǎn)及其與基礎(chǔ)類型的關(guān)系：1自重較大，尺寸較大，借重力以保持 其本身的穩(wěn)定2建筑物受風(fēng)、波浪、海流影響大，容易造成基礎(chǔ)失穩(wěn)。關(guān)系？為什么要設(shè)拋石基床，拋石基床的形式，寬度和厚度怎樣確定：作用有四個(gè)方面1）用 以置換原有軟弱土層，以提高地基承載能力2）使上部結(jié)構(gòu)傳來的荷載均勻地傳至地基， 以滿足變形和穩(wěn)定的要求3）充分利用其透水性，減小建筑物前后的水位差，避免滲流 4）保護(hù)地基免受波浪和水流的淘刷。形式：1暗基床2明基床3混合基床。寬度和厚 度的確定：厚度根據(jù)地基承載力由計(jì)算確定；寬度與地基應(yīng)力及擴(kuò)散有關(guān)，一般根據(jù)碼 頭高度和基床厚度確定，一般可取13m。大直徑圓筒結(jié)構(gòu)直徑多大稱為

10、大直徑，設(shè)計(jì)中注意哪些問題:其直徑范圍一般在514m， 甚至更大。設(shè)計(jì)：1直徑主要根據(jù)結(jié)構(gòu)和地基的穩(wěn)定性通過計(jì)算來確定2其內(nèi)外土壓力 的確定3穩(wěn)定性分析（抗滑穩(wěn)定性、抗傾穩(wěn)定性）4基地壓力的計(jì)算5強(qiáng)度驗(yàn)算沉井基礎(chǔ)有何特點(diǎn)？如何選擇沉井類型？什么是刃腳和踏面？踏面大小有何影響？沉 井如何封底？特點(diǎn)：屬于深基礎(chǔ)，用占地面積小，不需要板樁圍護(hù)，技術(shù)可靠操作簡便， 既可作為基礎(chǔ)又可作為地下構(gòu)筑物的圍護(hù)部分，內(nèi)部結(jié)構(gòu)也可充分利用。如何選擇：取 決于上部結(jié)構(gòu)的平面形狀，同時(shí)受施工方法和是施工條件的限制。刃腳和踏面：沉井井 壁低端呈刀刃狀的部分為刃腳，刃腳底部的水平支承面為踏面。踏面影響：取值對沉井 的側(cè)摩

11、阻力和下沉系數(shù)影響很大，即對沉井的下沉影響很大。封底：分為干封底和濕封底，濕封底又稱水下封底。沉井的設(shè)計(jì)與施工應(yīng)注意的問題？如果施工時(shí)出現(xiàn)傾斜怎么辦？注意問題:施工階段的 抗浮驗(yàn)算，地基強(qiáng)度及變形驗(yàn)算，滑移和傾覆穩(wěn)定性驗(yàn)算，且刃腳應(yīng)有足夠剛度，井壁 上預(yù)留連接底板的凹槽和預(yù)留筋。發(fā)生傾斜時(shí)：可采用掏土法、井頂不對稱加重、施加 水平力扶正等。大圓筒、沉井、油管等結(jié)構(gòu)的抗滑穩(wěn)定性計(jì)算有何異同？這些結(jié)構(gòu)物的根本區(qū)別？何謂地下連續(xù)墻？有什么特點(diǎn)？適合那些工程？地下連續(xù)墻就是用專用設(shè)備沿著深基 礎(chǔ)或地下構(gòu)筑周邊采用泥漿護(hù)壁開挖出一條具有一定寬度與深度的溝槽，在槽內(nèi)設(shè)置鋼 筋籠，采用導(dǎo)管法在泥漿中澆筑混凝

12、土，筑成一單元墻段，依次順序施工，以某種接頭 方法連接成的一道連續(xù)的地下鋼筋混凝土墻，以便基坑開挖時(shí)防滲、擋土，作為鄰近建 筑物基礎(chǔ)的支護(hù)以及直接成為承受直接荷載的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的一部分。辿：1不需放坡挖 土 2施工震動小噪聲低3采用濕法施工，能較好保證施工質(zhì)量4墻體剛度大，能承受較 大的土壓力。適合的工程：建筑物的地下結(jié)構(gòu)如地下室、地下鐵道和道路、盾構(gòu)的豎井、 防滲墻防漏墻等各種基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)物。地下連續(xù)墻施工工序？為什么設(shè)置導(dǎo)墻？單元槽段如何選擇？各槽段如何聯(lián)系？施工 工序：先構(gòu)筑鋼筋砼導(dǎo)墻，設(shè)備進(jìn)場安裝，單元槽段劃分和導(dǎo)孔施工，再吊放鋼筋籠與 接頭管，布設(shè)混凝土澆注導(dǎo)管進(jìn)行漿下澆注墻體混凝土頂拔接頭

13、管，最后沖洗混凝土導(dǎo) 管，清理現(xiàn)場并進(jìn)行下一單元槽段成槽作業(yè)。導(dǎo)墻：1導(dǎo)向作用2標(biāo)記作用3導(dǎo)墻和施 工平臺共同保護(hù)孔口土體防止塌方4不僅其擋土墻的作用，還可防止機(jī)械運(yùn)行是碰壞槽 壁。槽段選擇：單元槽段長度根據(jù)設(shè)計(jì)及施工條件（挖槽機(jī)具的性能、泥漿儲備池的容 量、相鄰結(jié)構(gòu)物的影響、投入機(jī)械設(shè)備數(shù)量、混凝土供應(yīng)能力和地質(zhì)條件）槽段聯(lián)系 使用接頭聯(lián)系，地基原位測試方法：1標(biāo)準(zhǔn)貫入實(shí)驗(yàn)：（砂土、粉土、軟粘土）堅(jiān)硬土層30cm，非堅(jiān)硬 土層15+30，分層可繼續(xù)累加2靜力觸探：（粘性土、粉土、砂土）3動力觸探：（砂類 土、碎石類土）連續(xù)反映出地層土的工程特性。輕型4m，重型12-15m，超重型20m。4十

14、字板剪切：（飽和軟粘土）5荷載試驗(yàn)：（各類地基）反映承壓板一下約1.52倍承 壓板寬度的深度內(nèi)土層應(yīng)力6波速測試：單孔法用于水路域，跨孔法用于路域，面波法 用于路域土體標(biāo)貫成果應(yīng)用：1確定內(nèi)摩擦角2砂土密實(shí)度3地基承載力4評價(jià)地基土液化勢動力觸探成果：1飽和粘性土天然容重2地基承載力3 土層的壓縮模量4單樁豎向承載 力5地基土液化勢十字板土強(qiáng)度：測得的抗剪強(qiáng)度相當(dāng)于實(shí)驗(yàn)深處天然土層的不排水抗剪強(qiáng)度，在理論上 等于三軸不排水剪的黏聚力或無側(cè)限抗壓強(qiáng)度的一半十字板成果：抗剪強(qiáng)度Cu值可用于軟土地基的穩(wěn)定分析，檢驗(yàn)軟基加固效果，測定軟 弱地基滑動破壞后出現(xiàn)位置的殘余強(qiáng)度值和測定軟土的靈敏度。f0=3

15、Cu+ y h荷載試驗(yàn)確定E0和承載力：1承壓板為圓形：E0=0.79（1*2）dp/s；承壓板為方形： E=0.79（1*2）bp/s。2強(qiáng)度控制法：對于堅(jiān)硬粘性土、砂土、碎石等，以比例界限P0作 為地基土承載力。相對沉降控制法：當(dāng)在ps曲線較平緩的區(qū)段選取承載力，對一般的 粘性土、軟土采用相對沉降s/bW0.02對應(yīng)的壓力作為承載力。極限荷載法：當(dāng)pS曲 線上的比例界限點(diǎn)出現(xiàn)后，土很快達(dá)到極限破壞，即比例界限荷載P0和極限荷載Pu 接近時(shí)，將Pu處以安全系數(shù)k （23）作為土的承載力軟土地基特點(diǎn)及對建筑物影響：特點(diǎn)：1軟土含水量高孔隙比大2壓縮性大3抗剪強(qiáng)度 低4滲透性小5多具有結(jié)構(gòu)性6具

16、有吸附力7在剪應(yīng)力作用下具有流變性質(zhì)。影響：1 滑坡或地基破壞2水平位移3建筑物過量沉降和不均勻沉降軟土地基設(shè)計(jì)原則：1港口及近海工程盡量采用天然地基和淺基礎(chǔ)方案，施工簡便造價(jià) 低2結(jié)合建筑物整體布置，考慮整體工作條件進(jìn)行3從實(shí)際出發(fā)，考慮軟土尤其是深厚 軟土的特點(diǎn)，在此基礎(chǔ)上確定地基處理方案，同時(shí)考慮當(dāng)?shù)夭牧瞎?yīng)、施工技術(shù)條件和 施工方法4盡量采用先進(jìn)科學(xué)技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)與計(jì)算地基設(shè)計(jì)包括：1地基勘探和試驗(yàn)2地基設(shè)計(jì)與計(jì)算3工程措施與地基處理設(shè)計(jì)4地基 觀測設(shè)計(jì)地基驗(yàn)算：1地基穩(wěn)定性驗(yàn)算（a地基水平滑動驗(yàn)算，包括水平地面、基礎(chǔ)底面有齒墻 或裙板、基礎(chǔ)底面下設(shè)置抗滑樁；b地基的深層滑動驗(yàn)算；c傾覆

17、穩(wěn)定性驗(yàn)算；d地基 的承載力驗(yàn)算，包括有拋石基床和無拋石基床）2基礎(chǔ)的沉降量計(jì)算驗(yàn)算地基觀測內(nèi)容和目的：對于軟土地基，無論從設(shè)計(jì)、施工、使用哪個(gè)角度來看，地基觀 測都非常重要。1沉降觀測（a指導(dǎo)現(xiàn)場施工，避免工程事故b推算最終沉降量，校核設(shè)計(jì)中計(jì)算沉降 的可靠性c觀測沉降量與計(jì)算沉降量的比值稱為修正系數(shù)Ms，d為確定容許沉降量積 累資料e確定土層固結(jié)系數(shù)）2位移觀測（以觀測側(cè)向位移，和沉降樁配合，用于確定 地基和邊坡穩(wěn)定性及控制施工速率）3孔隙水壓力觀測（在地基中不同位置測孔隙水壓 變化過程）4接觸壓力觀測（在擋土墻面，基礎(chǔ)底板與接觸處觀測的土壓力變化）5強(qiáng) 度檢驗(yàn)（在不同時(shí)期，測定土的強(qiáng)度變

18、化，以檢驗(yàn)強(qiáng)度增長情況）軟土地基修建建筑物采取的工程措施：1結(jié)構(gòu)措施：使上部結(jié)構(gòu)適應(yīng)軟土條件2施工措 施：采用減少對建筑物危害的方法3改善地基應(yīng)力：減少荷載、增加法向應(yīng)力增強(qiáng)抗剪 強(qiáng)度，減少剪應(yīng)力4地基處理補(bǔ)償式基礎(chǔ)及其設(shè)計(jì)埋深：1基礎(chǔ)有足夠的埋深使得基底實(shí)際壓力等于該處原來土體的 摩擦力，即基坑開挖移去的土重補(bǔ)償了建筑物的重量，這樣設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)就稱為補(bǔ)償式基 礎(chǔ)。2在基底壓力相同時(shí)，基礎(chǔ)埋深越大，其附加應(yīng)力越小，越有利于減小地基的沉降。軟土地基處理方法：1換填法（換填砂墊層法、土工織物法、爆破擠淤填石法、拋石擠 淤法）2排水固結(jié)法（堆載預(yù)壓法、真空預(yù)壓法、真空預(yù)壓聯(lián)合堆載預(yù)壓法、輕型真空 井點(diǎn)法）3強(qiáng)夯法4振沖法（振沖置換法、振沖密實(shí)法）5深層攪拌法軟土地基處理方法原則：技術(shù)上可靠、經(jīng)濟(jì)上合理、施工速度快，注重節(jié)能和環(huán)境保護(hù)砂墊層作用：1提高持力層強(qiáng)度2擴(kuò)散基底壓力3減少沉降4加速排水固結(jié)5消除凍脹強(qiáng)夯法加固機(jī)理：重錘對地基夯實(shí)瞬間，底面吸收的波擊能以波的形式傳向深處，此時(shí)，土中氣體被壓縮，孔隙水不能即刻排出，產(chǎn)生孔隙水壓力增量，土體局部液化，夯擊點(diǎn) 周圍出現(xiàn)裂縫，隨著孔隙水壓力消散，土體得到固結(jié)，從而提高地基土的強(qiáng)度。降水預(yù)壓法加固機(jī)理：利用降低地下水，使土的浮重度變