第二章-天然地基上的淺基礎(chǔ)

1、第二章 天然地基上的淺基礎(chǔ),第二章 天然地基上的淺基礎(chǔ),定義：通常將埋置深度較淺（一般在數(shù)米以內(nèi)），且施工相對(duì)簡(jiǎn)單的基礎(chǔ)稱為淺基礎(chǔ)。 特點(diǎn)：施工一般采用敞開(kāi)挖基坑修筑基礎(chǔ)的方 法，故亦稱為明挖基礎(chǔ)。設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)可以忽略基礎(chǔ)側(cè)面土體對(duì)基礎(chǔ)的影響，基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)形式和施工方法也較簡(jiǎn)單。,回 顧,天然地基：沒(méi)有經(jīng)過(guò)人為加固處理的地基,人工地基：需人工加固的軟弱地基,淺基礎(chǔ)：埋深較淺，用一般方法、工藝施工,深基礎(chǔ)：(樁基、沉井)，特殊工藝施工,方案組合,天然地基,人工地基,淺基礎(chǔ),深基礎(chǔ),方案選擇,造價(jià)低 易施工 安全合理 技術(shù)先進(jìn),回顧 第二章 天然地基上的淺基礎(chǔ),第一節(jié) 天然地基上淺基礎(chǔ)的類型、構(gòu)造和適用

2、條件,2-1 天然地基上淺基礎(chǔ)的類型、構(gòu)造和適用條件 第二章 天然地基上的淺基礎(chǔ),一、淺基礎(chǔ)常用類型及適用條件,天然地基淺基礎(chǔ)根據(jù)受力條件及構(gòu)造可分為剛性基礎(chǔ)（也稱無(wú)筋擴(kuò)展基礎(chǔ)）和鋼筋混凝土擴(kuò)展基礎(chǔ)兩大類,鋼筋混凝土擴(kuò)展基礎(chǔ),剛性基礎(chǔ),2-1天然地基上淺基礎(chǔ)的類型、構(gòu)造和適用條件 第二章 天然地基上的淺基礎(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(shí)基礎(chǔ)的懸出部分a-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(shí)，a-a斷面不會(huì)出現(xiàn)裂縫，這時(shí)，基礎(chǔ)

3、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。,剛性基礎(chǔ)的概念,2-1天然地基上淺基礎(chǔ)的類型、構(gòu)造和適用條件 第二章 天然地基上的淺基礎(chǔ),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(jiǎn)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(duì)地基進(jìn)行處理或加固后才能采用，否則會(huì)因所受的荷載壓力超過(guò)地基強(qiáng)度而影響建筑物的正常使用。,剛性基礎(chǔ)的特點(diǎn),2-1天然地基上淺基礎(chǔ)的類型、構(gòu)造和適用條件 第二章 天然地基上的淺基礎(chǔ),

4、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(guò)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(kāi)裂甚至斷裂，可將剛性基礎(chǔ)尺寸重新設(shè)計(jì)，并在基礎(chǔ)中配置足夠數(shù)量的鋼筋，這種基礎(chǔ)稱為鋼筋混凝土擴(kuò)展基礎(chǔ)。,鋼筋混凝土擴(kuò)展基礎(chǔ)的概念,2-1天然地基上淺基礎(chǔ)的類型、構(gòu)造和適用條件 第二章 天然地基上的淺基礎(chǔ),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)。 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(duì)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(shí)，采用這種基礎(chǔ)形式

5、是適宜的。 缺點(diǎn)：鋼筋混凝土擴(kuò)展基礎(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。,鋼筋混凝土擴(kuò)展基礎(chǔ)的特點(diǎn),2-1天然地基上淺基礎(chǔ)的類型、構(gòu)造和適用條件 第二章 天然地基上的淺基礎(chǔ),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(tái)階形。 有時(shí)為了增強(qiáng)橋柱下基礎(chǔ)的承載能力，將同一排若干個(gè)柱子的基礎(chǔ)聯(lián)合起來(lái)，也就成為柱下條形基礎(chǔ)。其構(gòu)造與倒置的T形截面梁相類似，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

6、成剛性基礎(chǔ)，個(gè)別的也可做成柔性基礎(chǔ)。,2-1天然地基上淺基礎(chǔ)的類型、構(gòu)造和適用條件 第二章 天然地基上的淺基礎(chǔ),條形基礎(chǔ),2-1天然地基上淺基礎(chǔ)的類型、構(gòu)造和適用條件 第二章 天然地基上的淺基礎(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(tái)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。,2-1天然地基上淺基礎(chǔ)的類型、構(gòu)造和適用條件 第二章

7、天然地基上的淺基礎(chǔ),剛性擴(kuò)大基礎(chǔ),剛性角：基礎(chǔ)懸出總長(zhǎng)度（包括襟邊與臺(tái)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截面所產(chǎn)生的彎曲拉力和剪應(yīng)力不超過(guò)基礎(chǔ)圬工的強(qiáng)度限值。所以滿足上述要求時(shí)，就可得到自墩臺(tái)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(shí)，可在縱橫兩個(gè)剖面上都做成臺(tái)階形，以減少基礎(chǔ)自重，節(jié)省材料。,2-1天然地基上淺基礎(chǔ)的類型、構(gòu)造和適用條件 第二章 天然地基上的淺基礎(chǔ),2-1天然地基上淺基礎(chǔ)的類型、構(gòu)造和適用條件 第二章 天然地基上的淺基礎(chǔ),剛性擴(kuò)大基礎(chǔ),開(kāi)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(kāi)挖，開(kāi)挖工作應(yīng)盡量在

8、枯水或少雨季節(jié)進(jìn)行，且不宜間斷?；油谥粱自O(shè)計(jì)標(biāo)高應(yīng)立即對(duì)基底土質(zhì)及坑底情況進(jìn)行檢驗(yàn)，驗(yàn)收合格后應(yīng)盡快修筑基礎(chǔ)，不得將基坑暴露過(guò)久?；涌捎脵C(jī)械或人工開(kāi)挖，接近基底設(shè)計(jì)標(biāo)高應(yīng)留30cm高度由人工開(kāi)挖，以免破壞基底土的結(jié)構(gòu)。基坑開(kāi)挖過(guò)程中要注意排水，基坑尺寸要比基底尺寸每邊大0.5m1.0m，以方便設(shè)置排水溝及立模板和砌筑工作。,第二節(jié) 剛性擴(kuò)大基礎(chǔ)施工,施工一般要求：,2-2 剛性擴(kuò)大基礎(chǔ)施工 第二章 天然地基上的淺基礎(chǔ),圍護(hù)：基坑開(kāi)挖時(shí)根據(jù)土質(zhì)及開(kāi)挖深度對(duì)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(kāi)挖基坑還需先修筑防水圍堰。,一、旱地上基坑開(kāi)挖及圍護(hù),（一）無(wú)圍護(hù)基坑 當(dāng)基坑較淺，地

9、下水位較低或滲水量較少，不影響坑壁穩(wěn)定時(shí)，坑壁可不加圍護(hù)，此時(shí)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(wú)地下水的硬粘土中采用。 要求：在一般土質(zhì)條件下開(kāi)挖基坑時(shí)，應(yīng)采用放坡開(kāi)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(shí)，基坑坡度可參考下表選用。,2-2 剛性擴(kuò)大基礎(chǔ)施工 第二章 天然地基上的淺基礎(chǔ),無(wú)圍護(hù)基坑坑壁坡度,2-2 剛性擴(kuò)大基礎(chǔ)施工 第二章 天然地基上的淺基礎(chǔ),（二）有圍護(hù)基坑,1、板樁墻支護(hù),概念：在基坑開(kāi)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(kāi)挖基坑過(guò)程中始終是在板樁支護(hù)下進(jìn)行。,材

10、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,2-2 剛性擴(kuò)大基礎(chǔ)施工 第二章 天然地基上的淺基礎(chǔ),支撐方式：無(wú)支撐式、支撐式和錨撐式 支撐式板樁墻按設(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(wú)支撐 單支撐 多支撐 錨撐,2-2 剛性擴(kuò)大基礎(chǔ)施工 第二章 天然地基上的淺基礎(chǔ),2、噴射混凝土護(hù)壁,概念：以高壓空氣為動(dòng)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(guò)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

11、10m，直徑為6m12m的圓形基坑。對(duì)于有流砂或淤泥夾層的土質(zhì)，也有使用成功的實(shí)例。,2-2 剛性擴(kuò)大基礎(chǔ)施工 第二章 天然地基上的淺基礎(chǔ),砼噴射順序： 無(wú)水、少量滲水坑壁：可由下向上一環(huán)一環(huán)進(jìn)行； 對(duì)滲水較大坑壁：噴護(hù)應(yīng)由上向下進(jìn)行，以防新噴的混凝土被水沖流； 對(duì)有集中滲出的股水的基坑：可從無(wú)水或水小處開(kāi)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(zhǎng)度一般不超過(guò)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(guò)噴射機(jī)。,2-2 剛性擴(kuò)大基礎(chǔ)施工 第二章 天然地基上的淺基礎(chǔ),砼噴射厚度： 一般粘性土、砂土和碎卵石類土

12、層，如無(wú)滲水，厚度為3cm8cm；如有少量滲水，厚度為5cm10cm；對(duì)穩(wěn)定性較差的土，如淤泥、粉砂等，如無(wú)滲水，厚度為10cm15cm；如有少量滲水，厚度為15cm；當(dāng)有大量滲水時(shí)，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。,2-2 剛性擴(kuò)大基礎(chǔ)施工 第二章 天然地基上的淺基礎(chǔ),噴錨支護(hù),2-2 剛性擴(kuò)大基礎(chǔ)施工 第二章 天然地基上的淺基礎(chǔ),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(chǎng)澆筑的普通混凝土，壁厚較噴射混凝土

13、大，一般為15cm30cm，也可按土壓力作用下環(huán)形結(jié)構(gòu)計(jì)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。,2-2 剛性擴(kuò)大基礎(chǔ)施工 第二章 天然地基上的淺基礎(chǔ),施工方法：基坑自上而下分層垂直開(kāi)挖，開(kāi)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(shí)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(kāi)挖和澆筑，并將上下層混凝土縱向接縫錯(cuò)開(kāi)。開(kāi)挖面應(yīng)均勻分布對(duì)稱施工，及時(shí)澆筑混凝土壁支護(hù)，每層坑壁無(wú)混凝土壁支護(hù)總長(zhǎng)度應(yīng)不大于周長(zhǎng)的一半。分層高度以垂直開(kāi)挖面不坍塌為原則，一般頂層高2m左右，

14、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(kāi)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(shí)，即可拆除摸板，承受土壓力。,2-2 剛性擴(kuò)大基礎(chǔ)施工 第二章 天然地基上的淺基礎(chǔ),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(bào)道。 在一些基礎(chǔ)工程施工中，對(duì)局部坑壁的圍護(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(shí)，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）

15、。,2-2 剛性擴(kuò)大基礎(chǔ)施工 第二章 天然地基上的淺基礎(chǔ),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(guò)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)。 常用方法：表面排水法井點(diǎn)法降低地下水位。,二、基坑排水,2-2 剛性擴(kuò)大基礎(chǔ)施工 第二章 天然地基上的淺基礎(chǔ),（一）表面排水法,概念：在基坑整個(gè)開(kāi)挖過(guò)程及基礎(chǔ)砌筑和養(yǎng)護(hù)期間，在基坑四周開(kāi)挖集水溝匯集坑壁及基底的滲水，并引向一個(gè)或數(shù)個(gè)比集水溝挖得更深一些的集水坑，集水溝和集水坑應(yīng)設(shè)在基礎(chǔ)范圍以外，在基坑每次下挖以前，必須先挖溝和坑，集水坑的深度應(yīng)大于抽水機(jī)吸水龍頭的高度，在吸水龍頭上套竹筐圍

16、護(hù)，以防土石堵塞龍頭。 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(shí)，由于抽水會(huì)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。,2-2 剛性擴(kuò)大基礎(chǔ)施工 第二章 天然地基上的淺基礎(chǔ),（二）井點(diǎn)法降低地下水位,輕型井點(diǎn)降水布置圖,2-2 剛性擴(kuò)大基礎(chǔ)施工 第二章 天然地基上的淺基礎(chǔ),（二）井點(diǎn)法降低地下水位,概念：即在基坑開(kāi)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(guò)濾層包扎起來(lái)。各個(gè)井管用集水管連接并抽水 。,2-2 剛性擴(kuò)大基礎(chǔ)施工 第二章 天然地基上的

17、淺基礎(chǔ),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(duì)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(duì)于滲透系數(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。,2-2 剛性擴(kuò)大基礎(chǔ)施工 第二章 天然地基上的淺基礎(chǔ),圍堰的概念：是一種臨時(shí)擋水結(jié)構(gòu)，在水中修筑橋梁基礎(chǔ)時(shí)，開(kāi)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(kāi)挖基坑修

18、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 。,三、水中開(kāi)挖基坑時(shí)的圍堰工程,2-2 剛性擴(kuò)大基礎(chǔ)施工 第二章 天然地基上的淺基礎(chǔ),（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（尺寸單位：m） 草袋圍堰（尺寸單位：m）,2-1天然地基上淺基礎(chǔ)的類型、構(gòu)造和適用條件 第二章 天然地基上的淺基礎(chǔ),（二）地下連續(xù)墻圍堰,地下連續(xù)墻是

19、近幾十年來(lái)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(lái)的一項(xiàng)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)墻的介紹詳見(jiàn)第四章。,2-1天然地基上淺基礎(chǔ)的類型、構(gòu)造和適用條件 第二章 天然地基上的淺基礎(chǔ),第三節(jié) 板樁墻的計(jì)算,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(guò)大或形成流砂而影響基坑開(kāi)挖。根據(jù)基坑深度和水深，一般可采用無(wú)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(shí)是彈性變形較大的柔

20、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(jì)計(jì)算。,2-3 板樁墻的計(jì)算 第二章 天然地基上的淺基礎(chǔ),板樁墻計(jì)算內(nèi)容應(yīng)包括： 板樁墻側(cè)向壓力計(jì)算； 確定板樁插入土中深度的計(jì)算，以確保板樁墻有足夠的穩(wěn)定性； 計(jì)算板樁墻截面內(nèi)力，驗(yàn)算板樁墻材料強(qiáng)度，確定板樁截面尺寸； 板樁支撐（錨撐）的計(jì)算； 基坑穩(wěn)定性驗(yàn)算； 水下混凝土封底計(jì)算。,2-3 板樁墻的計(jì)算 第二章 天然地基上的淺基礎(chǔ),一、側(cè)向壓力計(jì)算,作用于板樁墻的外力主要來(lái)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(shí)結(jié)構(gòu)物，因此

21、常采用比較粗略的近似計(jì)算，即不考慮板樁墻的實(shí)際變形，仍沿用古典土壓力理論計(jì)算作用于板樁墻上的土壓力。一般用朗金理論來(lái)計(jì)算不同深度z處每延米寬度內(nèi)的主、被動(dòng)土壓力強(qiáng)度pa、pp(kPa)：,2-3 板樁墻的計(jì)算 第二章 天然地基上的淺基礎(chǔ),（2-3）,朗金理論計(jì)算不同深度z處每延米寬度內(nèi)的主、被動(dòng)土壓力強(qiáng)度pa、pp(kPa)：,2-3 板樁墻的計(jì)算 第二章 天然地基上的淺基礎(chǔ),對(duì)于黏性土，式（2-3）中的內(nèi)摩擦角用等代內(nèi)摩擦角e代入，其值可參照表2-2取用。,2-3 板樁墻的計(jì)算 第二章 天然地基上的淺基礎(chǔ),等代內(nèi)摩擦角值e 表2-2,如有地下水或地面水時(shí)，還應(yīng)根據(jù)土的透水性質(zhì)和施工方法來(lái)考慮

22、計(jì)算靜水壓力對(duì)板樁的作用。 當(dāng)土層為透水性土?xí)r，則在計(jì)算土壓力時(shí)，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(shí)不會(huì)使打樁后的土松動(dòng)而使水進(jìn)入土中時(shí)，計(jì)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。,2-3 板樁墻的計(jì)算 第二章 天然地基上的淺基礎(chǔ),二、懸臂式板樁墻的計(jì)算,圖2-14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?？捎糜趽跬粮叨炔淮蟮呐R時(shí)性支撐結(jié)構(gòu)。,圖2-14 懸臂式板樁墻的計(jì)算,2-3 板樁墻的計(jì)算 第二章 天然地基上的淺基礎(chǔ),一般近似地假定土壓力的分布圖形如圖2-14所示：墻身前側(cè)是被動(dòng)土壓力（bcd），其合

23、力為 ,并考慮有一定的安全系數(shù)K（一般取K=2）；在墻身后方為主動(dòng)土壓力（abe），合力為 。另外在樁下端還作用有被動(dòng)土壓力 ，由于的作用位置不易確定，計(jì)算時(shí)假定作用在樁端b點(diǎn)?？紤]到的實(shí)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%。,2-3 板樁墻的計(jì)算 第二章 天然地基上的淺基礎(chǔ),例題2-1 計(jì)算圖2-15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2-15 例題2-1圖,已知樁周土為砂礫， kN/m3，基坑開(kāi)挖深度h=1.8m。安全系數(shù)K=2。,2-3 板樁墻的計(jì)算 第二章 天然地基上的淺基礎(chǔ),解：1）入土深度求解： 當(dāng) 時(shí)， 朗金主

24、動(dòng)土壓力系數(shù) 朗金被動(dòng)土壓力系數(shù) 。,2-3 板樁墻的計(jì)算 第二章 天然地基上的淺基礎(chǔ),若令板樁入土深度為t，取1延米長(zhǎng)的板樁墻，計(jì)算墻上作用力對(duì)樁端b點(diǎn)的力矩平衡條件 得：,推出：,？,2-3 板樁墻的計(jì)算 第二章 天然地基上的淺基礎(chǔ),將數(shù)字代入上式得：,解得：,板樁的實(shí)際入土深度較計(jì)算值增加20%，則可求得板樁的總長(zhǎng)度L為：,2-3 板樁墻的計(jì)算 第二章 天然地基上的淺基礎(chǔ),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,推出：,？,2）最大彎矩值求解,2-3 板樁墻的計(jì)算 第二章 天然地基上的淺基礎(chǔ),將數(shù)字代入上式得：,解得,可求得每延米板樁墻的最大彎矩 為：,=21.9

25、9kNm,2-3 板樁墻的計(jì)算 第二章 天然地基上的淺基礎(chǔ),三、單支撐（錨碇式）板樁墻的計(jì)算,當(dāng)基坑開(kāi)挖高度較大時(shí)，不能采用懸臂式板樁墻，此時(shí)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2-16所示。,圖2-16 單支撐板樁墻的計(jì)算,2-3 板樁墻的計(jì)算 第二章 天然地基上的淺基礎(chǔ),單支撐板樁墻的計(jì)算，可以把它作為有兩個(gè)支承點(diǎn)的豎直梁。一個(gè)支點(diǎn)是板樁上端的支撐桿或錨碇拉桿；另一個(gè)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(jiǎn)支支承，如圖2-16a。這類板樁埋入土中較淺，樁板下端允許產(chǎn)生自由轉(zhuǎn)動(dòng)；第二種是固定端支承，如圖

26、2-17。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。,2-3 板樁墻的計(jì)算 第二章 天然地基上的淺基礎(chǔ),1板樁下端簡(jiǎn)支支承時(shí)的土壓力分布（圖2-16a）,板樁墻受力后撓曲變形，上下兩個(gè)支承點(diǎn)均允許自由轉(zhuǎn)動(dòng)，墻后側(cè)產(chǎn)生主動(dòng)土壓力EA。由于板樁下端允許自由轉(zhuǎn)動(dòng)，故墻后下端不產(chǎn)生被動(dòng)土壓力。墻前側(cè)由于板樁向前擠壓故產(chǎn)生被動(dòng)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(dòng)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(jiǎn)支梁（圖2-16b），按照板樁上所受土壓力計(jì)算出的每延米板樁跨間的彎矩如圖2-16c所示，并以Mmax值設(shè)計(jì)板樁的厚度。,2-3 板樁墻的計(jì)算

27、 第二章 天然地基上的淺基礎(chǔ),2板樁下端固定支承時(shí)的土壓力分布（圖2-17）,2-3 板樁墻的計(jì)算 第二章 天然地基上的淺基礎(chǔ),板樁下端入土較深時(shí)，板樁下端在土中嵌固，板樁墻后側(cè)除主動(dòng)土壓力Ea外，在板樁下端嵌固點(diǎn)下還產(chǎn)生被動(dòng)土壓力EP2。假定EP2作用在樁底b點(diǎn)處。與懸臂式板樁墻計(jì)算相同，板樁的入土深度可按計(jì)算值適當(dāng)增加1020%。板樁墻的前側(cè)作用被動(dòng)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(dòng)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。在右圖中給出了板樁受力后的撓曲形狀，在板樁下部有一撓曲

28、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2-17所示。,太沙基給出了在均勻砂土中，當(dāng)土表面無(wú)超載，墻后地下水位較低時(shí)，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.,2-3 板樁墻的計(jì)算 第二章 天然地基上的淺基礎(chǔ),例題2-2 計(jì)算圖2-18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2-18所示?；?/p>

29、坑開(kāi)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。,2-3 板樁墻的計(jì)算 第二章 天然地基上的淺基礎(chǔ),解 :當(dāng)=30時(shí)，朗金主動(dòng)土壓力系數(shù) 朗金被動(dòng)土壓力系數(shù) ，則,根據(jù)錨碇點(diǎn)0的力矩平衡條件，得：,?,2-3 板樁墻的計(jì)算 第二章 天然地基上的淺基礎(chǔ),將 代入上式：,解得,由平衡 條件，得錨桿拉力T為：,=363.7kN,板樁的最大彎矩計(jì)算方法與懸臂式板樁相同，可參見(jiàn)例題2-1。,2-3 板樁墻的計(jì)算 第二章 天然地基上的淺基礎(chǔ),四、多支撐板樁墻計(jì)算,當(dāng)坑底在地面或水面以下很深時(shí)，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)

30、度，以及施工要求等因素?cái)M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(shí)，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(shí)，甚至要求各層支撐的斷面都相等時(shí)，可把各層支撐的反力設(shè)計(jì)成相等。,支撐系按在軸向力作用下的壓桿計(jì)算，若支撐長(zhǎng)度很大時(shí)，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。,2-3 板樁墻的計(jì)算 第二章 天然地基上的淺基礎(chǔ),墻后土體達(dá)不到主動(dòng)極限平衡狀態(tài)，土壓力不能按庫(kù)侖或朗金理論計(jì)算。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果證明這時(shí)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

31、力與主動(dòng)土壓力之間，如圖2-20所示。,圖2-20 多支撐板樁墻的位移及土壓力分布,2-3 板樁墻的計(jì)算 第二章 天然地基上的淺基礎(chǔ),太沙基和佩克（Terzaghi and Peck, 1948,1967,1969）根據(jù)實(shí)測(cè)及模型試驗(yàn)結(jié)果，提出作用在板樁墻上的土壓力分布經(jīng)驗(yàn)圖形（圖2-21）。,圖2-21 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,2-3 板樁墻的計(jì)算 第二章 天然地基上的淺基礎(chǔ),多支撐板樁墻計(jì)算時(shí)，也可假定板樁在支撐之間為簡(jiǎn)支支承，由此計(jì)算板樁彎矩及支撐作用力。其計(jì)算方法可參見(jiàn)例題2-4。,2-3 板樁墻的計(jì)算 第二

32、章 天然地基上的淺基礎(chǔ),（一）坑底流砂驗(yàn)算,若坑底土為粉砂、細(xì)砂等時(shí)，在基坑內(nèi)抽水可能引起流砂的危險(xiǎn)。一般可采用簡(jiǎn)化計(jì)算方法進(jìn)行驗(yàn)算。 原則：板樁有足夠的入土深度以增大滲流長(zhǎng)度，減少向上動(dòng)水力。,五、基坑穩(wěn)定性驗(yàn)算,2-3 板樁墻的計(jì)算 第二章 天然地基上的淺基礎(chǔ),由于基坑內(nèi)抽水后引起的水頭差h 造成的滲流，其最短滲流途徑為在流程t中水對(duì)土粒動(dòng)水力應(yīng)是垂直向上的，故可要求此動(dòng)水力不超過(guò)土的有效重度b，則不產(chǎn)生流砂的安全條件為,式中：K安全系數(shù)，取2.0； i水力梯度， ； w水的重度。,基坑抽水后水頭差引起的滲流,由此可計(jì)算確定板樁要求的入土深度t。,2-3 板樁墻的計(jì)算 第二章 天然地基上的

33、淺基礎(chǔ),（二）坑底隆起驗(yàn)算,開(kāi)挖較深的軟土基坑時(shí)，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(jiǎn)化方法驗(yàn)算，即假定地基破壞時(shí)會(huì)發(fā)生如圖所示滑動(dòng)面，其滑動(dòng)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。,2-3 板樁墻的計(jì)算 第二章 天然地基上的淺基礎(chǔ),則滑動(dòng)力矩為：,穩(wěn)定力矩為：,式中：Su滑動(dòng)面上不排水抗剪強(qiáng)度，如土為飽和軟粘土，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。,2-3 板樁墻的計(jì)算 第二章 天然地基上的淺基礎(chǔ),（三）封底混凝土厚度計(jì)算,鋼板樁圍堰需進(jìn)行水下封底混凝土后在圍堰

34、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 。,2-3 板樁墻的計(jì)算 第二章 天然地基上的淺基礎(chǔ),考慮浮力的封底層厚度計(jì)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(lái)平衡的。當(dāng)板樁打入基底以下深度不大時(shí)，平衡浮力主要靠封底混凝土自重，因此在計(jì)算時(shí)為偏安全考慮，僅計(jì)入封底混凝土自重。,2-3 板樁墻的計(jì)算 第二章 天然地基上的淺基礎(chǔ),式中： 考慮未計(jì)算樁土間摩阻力和圍堰自重 的修正系數(shù)，小于1

35、，具體數(shù)值由經(jīng)驗(yàn)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）。,2-3 板樁墻的計(jì)算 第二章 天然地基上的淺基礎(chǔ),考慮強(qiáng)度的封底層厚度計(jì)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(gè)圍堰不會(huì)被水浮起，此時(shí)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(jiǎn)化計(jì)算，假定封底層為一簡(jiǎn)支單向板，其頂面在靜水壓力作用下產(chǎn)生彎曲拉應(yīng)力：,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(shí)間短等因素，不宜取值過(guò)高，一般用10

36、0200kPa。,可解得封底砼厚度,注意,封底混凝土灌注時(shí)厚度宜比計(jì)算值超過(guò)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。,第四節(jié) 地基承載力容許值的確定,地基承載力容許值的確定一般有以下三種方法： 1根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)荷載試驗(yàn)的p-s曲線； 2按地基承載力理論公式計(jì)算； 3按現(xiàn)行規(guī)范提供的經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算。,常用,2-4 地基承載力容許值的確定 第二章 天然地基上的淺基礎(chǔ),按現(xiàn)行規(guī)范提供的經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算,背景介紹： 規(guī)范：公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范（JTJD63-2007） 公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范（JTJ024-85）采用地基承載力表給公路工程設(shè)計(jì)人員提供了很大幫助，隨著設(shè)計(jì)水平的

37、提高，設(shè)計(jì)中應(yīng)盡可能采用載荷試驗(yàn)或其他原位測(cè)試取得地基承載力，但是由于橋涵基礎(chǔ)所處環(huán)境特殊，在很多地點(diǎn)可能無(wú)法進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，可查公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范（JTG D632007）地基承載力表。,2-4 地基承載力容許值的確定 第二章 天然地基上的淺基礎(chǔ),步驟和方法 ：,一確定地基巖土的名稱 對(duì)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，即巖石、碎石土、砂土、粉土、黏性土和特殊性巖土 。 具體分類方法參照規(guī)范：公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范（JTJD63-2007）。,2-4 地基承載力容許值的確定 第二章 天然地基上的淺基礎(chǔ),二地基巖土工程特性指標(biāo)確定 土的工程特性指標(biāo)包括抗剪

38、強(qiáng)度指標(biāo)、壓縮性指標(biāo)、動(dòng)力觸探錘擊數(shù)、靜力觸探探頭阻力、載荷試驗(yàn)承載力以及其他特性指標(biāo)。 地基土工程特性指標(biāo)的代表值應(yīng)分別為標(biāo)準(zhǔn)值、平均值及容許值。強(qiáng)度指標(biāo)應(yīng)取標(biāo)準(zhǔn)值；壓縮性指標(biāo)應(yīng)取平均值；承載力指標(biāo)應(yīng)取容許值。,三地基承載力容許值確定,地基承載力的驗(yàn)算，應(yīng)以修正后的地基承載力容許值fa控制。該值系在地基原位測(cè)試或公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范（JTG D632007）給出的各類巖土承載力基本容許值fa0的基礎(chǔ)上，經(jīng)修正后而得。 地基承載力基本容許值應(yīng)首先考慮由載荷試驗(yàn)或其他原位測(cè)試取得，其值不應(yīng)大于地基極限承載力的1/2；對(duì)中小橋、涵洞，當(dāng)受現(xiàn)場(chǎng)條件限制，或載荷試驗(yàn)和原位測(cè)試確有困難時(shí)，也可按照

39、公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范（JTG D632007）第3.3.3條有關(guān)規(guī)定采用。 地基承載力基本容許值尚應(yīng)根據(jù)基底埋深、基礎(chǔ)寬度及地基土的類別按照公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范（JTG D632007）第3.3.4條規(guī)定進(jìn)行修正。,2-4 地基承載力容許值的確定 第二章 天然地基上的淺基礎(chǔ),一般巖石地基可根據(jù)強(qiáng)度等級(jí)、節(jié)理按表2-17確定承載力基本容許值fa0。對(duì)于復(fù)雜的巖層（如溶洞、斷層、軟弱夾層、易溶巖石、軟化巖石等）應(yīng)按各項(xiàng)因素綜合確定。 巖石地基承載力基本容許值fa0 表2-17,（1）地基承載力基本容許值的確定,2-4 地基承載力容許值的確定 第二章 天然地基上的淺基礎(chǔ),碎石土地基可根據(jù)

40、其類別和密實(shí)程度按表2-18確定承載力基本容許值fa0。 碎石土地基承載力基本容許值fa0 表2-18,2-4 地基承載力容許值的確定 第二章 天然地基上的淺基礎(chǔ),注：（1）由硬質(zhì)巖組成，填充砂土者取高值；由軟質(zhì)巖組成，填充黏性土 者取低值； （2）半膠結(jié)的碎石土，可按密實(shí)的同類土的fa0值提高10%30； （3）松散的碎石土在天然河床中很少遇見(jiàn)，需特別注意鑒定； （4）漂石、塊石的fa0值，可參照卵石、碎石適當(dāng)提高。,砂土地基可根據(jù)土的密實(shí)度和水位情況按表219確定承載力基本容許值fa0。 砂土地基承載力基本容許值fa0 表219,2-4 地基承載力容許值的確定 第二章 天然地基上的淺基礎(chǔ),

41、粉土地基可根據(jù)土的天然孔隙比e和天然含水量w（%）按表220確定承載力基本容許值fa0。 粉土地基承載力基本容許值fa0 表220,2-4 地基承載力容許值的確定 第二章 天然地基上的淺基礎(chǔ),老黏性土地基可根據(jù)壓縮模量Es按表221確定承載力基本容許值fa0。 老黏性土地基承載力基本容許值fa0 表221,2-4 地基承載力容許值的確定 第二章 天然地基上的淺基礎(chǔ),注：當(dāng)老黏性土Es10MPa時(shí)，承載力基本容許值fa0按一般黏性土 （表2-22）確定。,一般黏性土可根據(jù)液性指數(shù)IL和天然孔隙比e按表222確定地基承載力基本容許值fa0。 一般黏性土地基承載力基本容許值fa0 表222,2-4

42、地基承載力容許值的確定 第二章 天然地基上的淺基礎(chǔ),注：（1）土中含有粒徑大于2mm的顆粒質(zhì)量超過(guò)總質(zhì)量30以上者，fa0可適 當(dāng)提高； （2）當(dāng)e0.5時(shí)，取e=0.5；當(dāng)IL0時(shí)，取IL0。此外，超過(guò)表列范圍的 一般黏性土， 。,新近沉積黏性土地基可根據(jù)液性指數(shù)IL和天然孔隙比e按表223確定承載力基本容許值fa0。 新近沉積黏性土地基承載力基本容許值fa0 表223,2-4 地基承載力容許值的確定 第二章 天然地基上的淺基礎(chǔ),2-4 地基承載力容許值的確定 第二章 天然地基上的淺基礎(chǔ),（2）地基承載力容許值的確定,地基承載力容許值fa按式 (29)確定。當(dāng)基礎(chǔ)位于水中不透水地層上時(shí)，fa

43、按平均常水位至一般沖刷線的水深每米再增大10kPa。,(29),式中：fa地基承載力容許值（kPa）； B基礎(chǔ)底面的最小邊寬（m），當(dāng)b2m時(shí)，取b=2m；當(dāng)b10m 時(shí)，取b=10m； h基底埋置深度（m），自天然地面起算，有水流沖刷時(shí)自一般沖刷 線起算；當(dāng)h3m時(shí)，取h=3m；當(dāng)h/b4時(shí)，取h=4b； k1、k2基底寬度、深度修正系數(shù)，根據(jù)基底持力層土的類別按表224確 定； 1基底持力層土的天然重度(kN/m3)。若持力層在水面以下且為透水 者，應(yīng)取浮重度； 2基底以上土層的加權(quán)平均重度(kN/m3)，換算時(shí)若持力層在水面以 下，且不透水時(shí)，不論基底以上土的透水性質(zhì)如何，一律取飽和重

44、度；當(dāng)透水時(shí)，水中部分土層則應(yīng)取浮重度。,地基土承載力寬度、深度修正系數(shù)k1、k2 表224,2-4 地基承載力容許值的確定 第二章 天然地基上的淺基礎(chǔ),注：(1)對(duì)于稍密和松散狀態(tài)的砂、碎石土， k1、k2值可采用表列中密值的50； (2)強(qiáng)風(fēng)化和全風(fēng)化的巖石，可參照所風(fēng)化成的相應(yīng)土類取值；其他狀態(tài)下 的巖石不修正。,式（2-9）第二項(xiàng)是基礎(chǔ)在驗(yàn)算剖面底面寬大于2m時(shí)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(shí)，受壓后其后期沉降量較大，基礎(chǔ)愈寬，沉降也愈大，這對(duì)建筑物正常使用是不利的，加上在制定承載力基本容許值時(shí)，已適當(dāng)考慮了基礎(chǔ)寬度的影響，故對(duì)粘性土和粉土的地基容許承載力不

45、再考慮寬度修正，這樣可以保證基礎(chǔ)不致產(chǎn)生過(guò)大的沉降。對(duì)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(guò)寬會(huì)增加沉降的不利因素，所以基礎(chǔ)寬度超過(guò)10m者，仍按10m予以修正提高。,2-4 地基承載力容許值的確定 第二章 天然地基上的淺基礎(chǔ),式（2-9）第三項(xiàng)是基礎(chǔ)埋深超過(guò)3m時(shí)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(duì)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(guó)內(nèi)外試驗(yàn)資料的分析，當(dāng)h/b4時(shí)，地基承載力隨深度成直線比例增長(zhǎng)，當(dāng)410時(shí)，地基承載力

46、幾乎為一常數(shù)，因此為了安全起見(jiàn)，只有當(dāng)h/b4時(shí)地基容許承載力才予以提高。,2-4 地基承載力容許值的確定 第二章 天然地基上的淺基礎(chǔ),設(shè)計(jì)與計(jì)算的主要內(nèi)容：,基礎(chǔ)埋置深度的確定 剛性擴(kuò)大基礎(chǔ)尺寸的擬定 地基承載力驗(yàn)算 基底合力偏心距驗(yàn)算 基礎(chǔ)穩(wěn)定性和地基穩(wěn)定性驗(yàn)算 基礎(chǔ)沉降驗(yàn)算,2-5 剛性擴(kuò)大基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)與計(jì)算 第二章 天然地基上的淺基礎(chǔ),第五節(jié) 剛性擴(kuò)大基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)與計(jì)算,一、基礎(chǔ)埋置深度的確定,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)生過(guò)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)的安全。必須綜合考慮地基的地質(zhì)和地形條件

47、、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)定所需的最小埋深和施工技術(shù)條件、造價(jià)等因素。,2-5 剛性擴(kuò)大基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)與計(jì)算 第二章 天然地基上的淺基礎(chǔ),2-5 剛性擴(kuò)大基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)與計(jì)算 第二章 天然地基上的淺基礎(chǔ),剛性擴(kuò)大基礎(chǔ),沉井基礎(chǔ),樁基礎(chǔ),地基的地質(zhì)條件,巖石地基:覆蓋土層較薄時(shí)，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；如巖石的風(fēng)化層很厚，難以全部清除時(shí)，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)的容許承載力來(lái)確定。如巖層表面傾斜時(shí)，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。在陡峭山坡上修建橋臺(tái)時(shí)，還應(yīng)注意巖體的穩(wěn)定性。 非巖

48、石地基: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)荷載大小，由地基土的承載能力和沉降特性來(lái)確定（同時(shí)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笾行蜆蛄杭捌渌ㄖ锘A(chǔ)持力層的選定，應(yīng)通過(guò)較詳細(xì)計(jì)算或方案比較后確定。,2-5 剛性擴(kuò)大基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)與計(jì)算 第二章 天然地基上的淺基礎(chǔ),河流的沖刷深度,沖刷的基本概念: 洪水沖刷后，整個(gè)河床面要下降，這叫一般沖刷,被沖下去的深度叫一般沖刷深度。 同時(shí)由于橋墩的阻水作用，使洪水在橋墩四周沖出一個(gè)深坑，這叫局部沖刷。,2-5 剛性擴(kuò)大基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)與計(jì)算 第二章 天然地基上的淺基礎(chǔ),河流的沖刷作用,2-5 剛性

49、擴(kuò)大基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)與計(jì)算 第二章 天然地基上的淺基礎(chǔ),在有沖刷的河流中，為了防止橋梁墩、臺(tái)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(jì)洪水的最大沖刷線以下不小于1m。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)性洪水的沖刷作用。,2-5 剛性擴(kuò)大基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)與計(jì)算 第二章 天然地基上的淺基礎(chǔ),基礎(chǔ)在設(shè)計(jì)洪水沖刷總深度以下的最小埋置深度不應(yīng)是一個(gè)定值，它與河床地層的抗沖刷能力、計(jì)算設(shè)計(jì)流量的可靠性、選用計(jì)算沖刷深度的方法、橋梁的重要性和破壞后修復(fù)的難易程度等因素有關(guān)。因此，對(duì)于非巖石河床橋梁墩臺(tái)基礎(chǔ)的基底在設(shè)計(jì)洪水沖刷總深度以下的最小埋置深度 ，參照下表采用。,2-5 剛性擴(kuò)大基礎(chǔ)

50、的設(shè)計(jì)與計(jì)算 第二章 天然地基上的淺基礎(chǔ),當(dāng)?shù)氐膬鼋Y(jié)深度,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)埋置在天然最大凍結(jié)線以下一定深度。公橋基規(guī)規(guī)定，當(dāng)上部結(jié)構(gòu)為超靜定結(jié)構(gòu)時(shí)，基底應(yīng)埋置在最深凍結(jié)線以下不小于0.25m；對(duì)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，有些類別的凍土經(jīng)計(jì)算后也可將基底置于最大凍結(jié)線以上。,2-5 剛性擴(kuò)大基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)與計(jì)算 第二章 天然地基上的淺基礎(chǔ),上部結(jié)構(gòu)型式,對(duì)中、小跨度簡(jiǎn)支梁橋來(lái)說(shuō)，這項(xiàng)因素對(duì)確定基礎(chǔ)的埋置深度影響不大。但對(duì)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(huì)使內(nèi)力產(chǎn)生一定變化。,當(dāng)?shù)氐牡匦螚l件,當(dāng)

51、墩臺(tái)、擋土墻等結(jié)構(gòu)位于較陡的土坡上，在確定基礎(chǔ)埋深時(shí)，還應(yīng)考慮土坡連同結(jié)構(gòu)物基礎(chǔ)一起滑動(dòng)的穩(wěn)定性。,2-5 剛性擴(kuò)大基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)與計(jì)算 第二章 天然地基上的淺基礎(chǔ),當(dāng)?shù)鼗鶠閮A斜土坡時(shí)，應(yīng)結(jié)合實(shí)際情況，對(duì)地基容許承載力適當(dāng)折減。,若基礎(chǔ)位于較陡的巖體上，可將基礎(chǔ)做成臺(tái)階形，但要注意巖體的穩(wěn)定性。,2-5 剛性擴(kuò)大基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)與計(jì)算 第二章 天然地基上的淺基礎(chǔ),保證持力層穩(wěn)定所需的最小埋置深度,地表土的性質(zhì)是不穩(wěn)定的。人類和動(dòng)物的活動(dòng)以及植物的生長(zhǎng)作用，也會(huì)影響其強(qiáng)度和穩(wěn)定，所以一般地表土不宜作為持力層.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)在天然地面或無(wú)沖刷河底以下不小于1m。

52、 在確定基礎(chǔ)埋置深度時(shí)，還應(yīng)考慮相鄰建筑物的影響.,2-5 剛性擴(kuò)大基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)與計(jì)算 第二章 天然地基上的淺基礎(chǔ),現(xiàn)舉一簡(jiǎn)例來(lái)說(shuō)明如何較合理地確定基礎(chǔ)埋置深度和選擇持力層。,剛性擴(kuò)大基礎(chǔ),沉井基礎(chǔ),樁基礎(chǔ),2-5 剛性擴(kuò)大基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)與計(jì)算 第二章 天然地基上的淺基礎(chǔ),二、剛性擴(kuò)大基礎(chǔ)尺寸的擬定,基礎(chǔ)厚度 基礎(chǔ)平面尺寸 基礎(chǔ)剖面尺寸,2-5 剛性擴(kuò)大基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)與計(jì)算 第二章 天然地基上的淺基礎(chǔ),剛性擴(kuò)大基礎(chǔ)立面、平面圖,2-5 剛性擴(kuò)大基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)與計(jì)算 第二章 天然地基上的淺基礎(chǔ),基礎(chǔ)厚度,應(yīng)根據(jù)墩、臺(tái)身結(jié)構(gòu)形式，荷載大小，選用的基礎(chǔ)材料等因素來(lái)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

53、一般不高于最低水位，在季節(jié)性流水的河流或旱地上的橋梁墩、臺(tái)基礎(chǔ)，則不宜高出地面，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。,2-5 剛性擴(kuò)大基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)與計(jì)算 第二章 天然地基上的淺基礎(chǔ),基礎(chǔ)平面尺寸,基礎(chǔ)平面形式一般應(yīng)考慮墩、臺(tái)身底面的形狀而確定，基礎(chǔ)平面形狀常用矩形?；A(chǔ)底面長(zhǎng)寬尺寸與高度有如下的關(guān)系式：,2-5 剛性擴(kuò)大基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)與計(jì)算 第二章 天然地基上的淺基礎(chǔ),三、地基承載力驗(yàn)算,持力層承載力驗(yàn)算 軟弱下臥層承載力驗(yàn)算,2-5 剛性擴(kuò)大基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)與計(jì)算 第二章 天然地基上的淺基礎(chǔ),持力層強(qiáng)度驗(yàn)算,持力層是指直接與基底相接觸的土層，持力層承載力驗(yàn)算要求荷載在基底產(chǎn)生的地基應(yīng)力不超過(guò)持力層的地基容許承載力?；讘?yīng)力分布公式如下 (由于淺基礎(chǔ)埋置深度小，在計(jì)算中可不計(jì)基