天然地基上的浅基础

板书讲解 第二章天然地基上的浅基础天然地基上的基础：浅基础埋入地层深度较浅5m结构形式和施工方法复杂设计计算时需考虑基础侧面土体的影响深水基础采用深水围堰清除覆盖层按浅基础形式将基础直接放在基岩上施工方法较复杂第一节天然地基上浅基础的类型及构造一、浅基础常用类型及适用条件根据受力条件天然地基浅基础可分为：刚性基础柔性基础刚性基础：概念：当基础在外力(包括基础自重)作用下，基底承受着强度为 的16地基反力， 基础的悬出部分(图 2-1b),a-a 断面左端， 相当板书讲解 于承受着强度为 的均布荷载的悬臂梁；在荷载作用下a-a 断面将产生弯曲拉应力和剪应力。基础污工具有足够的截面使材料的容许应力大于由地基反力产生的弯曲拉应力和剪应力时，a-a 断面不会出现裂缝，这时，基础内不需配置受力钢筋，这种基础称为刚性基础(图 2-1b)。优点：稳定性好、施工简便、能承受较大的荷载。缺点：自重大，并且当持力层为软弱土时，由于扩大基础面积有一定限制，需要对地基进行处理或加固后才能采用，否则会因所爱的荷载压力超过地基强度而影响结构物的正常使用。适用条件：只要地基强度能满足要求，它是桥梁和涵洞等结构物首先考虑的基础形式。对于荷载大或上部结构对沉降差较敏感的结构物，当持力层的士质较差又较厚时，不适宜的。常用材料：混凝土抗压强度高、耐久性好，任意形状，标号不小于15 号。对于大体积混凝土基础，为了节约水泥用量，可掺入不多于砌体体积25%的片石 (称片石混凝土 )但片石的强度标号不应低于 25 号，也不应低于混凝士标号。粗料石石料外形大致方整，厚度约2Ocm 一 3Ocm，宽度和长度分别为厚度 1.0 一 1.5 和倍 ,石料标号不应小于 25 号，砌筑时应错缝，一般采用 5 号水泥砂浆。片石小桥涵基础，厚度不小于l5cm ，不小于 25 号， 5 号或 2.5 号砂浆柔性基础概念：基础在基底反力作用下，在a-a 断面产生弯曲拉应力和剪应力若超过了基础污工的强度极限值，为了防止基础在a-a 断面开裂甚至断裂，必须在基础中配置足够数量的钢筋。优点：它整体性能较好，抗弯刚度较大。 在外力作用下只产生均匀沉降或整体倾斜，这样对上部结构产生的附加应力比较小，基本上消除了由于地基沉降不均匀引起结构物损坏的影响。17缺点：钢筋和水泥的用量较大，施工技术的要求也较高。适用条件：土质较差的地基上修建高层建筑时，采用这种基础形式是适宜的。板书讲解 材料：钢筋混凝土灌筑形式：柱下扩展基础、条形、十字形基础、筏板及箱形二、浅基础的构造(一 )刚性扩大基础(图 2-2)地基强度低墩台、墙、柱强度高基础平面尺寸扩大刚性扩大基础桥涵及其它构造物常用的基础形式，其平面形状常为矩形。每边扩大的尺寸最小为0.2m 0.5土质、基础厚度、埋置深度、施工方法每边扩大的最大尺寸材料刚性角当基础较厚时台阶形减少基础自重，节省材料。(二 )单独和联合基础(图 2-3)单独基础：立柱式桥墩和房屋建筑常用的基础形式之一。台阶式石或砖砌筑时，锥形钢筋混凝士浇注联合基础：当为了满足地基强度要求，必须扩大基础平面尺寸，而扩大结果使相邻的单独基础在平面上相接甚至重叠时，则可将它们连在一起(图 2-3b) 。(三 )条形基础（图2-4）条形基础：墙下条形基础挡土墙下或涵洞下常用的基础形式。在横剖面可以是矩形或将一侧筑成台阶形。如挡土墙很长设置沉降缝。柱下条形基础为了增强桥柱下基础的承载能力，将同一排若干个柱子的基础联合起来其构造与倒置的T 形截面梁相类似，在沿柱子的排列方向的剖面可以是等截面的，也可以如图示那样在柱位处加腋18的在桥梁基础中，它一般是做成刚性基础，个别的也可做成柔性基础。板书讲解 十字型基础如地基土很软，基础在宽度方向需进一步扩大面积，同时又要求基础具有空间的刚度来调整不均匀沉降时，可在柱下纵、横两个方向均设置条形基础，这便成为。这是房屋建筑常用的基础形式，它也是一种交叉条形基础。(四 )筏板和箱形基础(图 2-62-7)筏板和箱形基础都是房屋建筑常用的基础形式。筏板式钢筋混凝土基础：当立柱或承重墙传来的荷载较大，地基土质软弱又不均匀，采用单独或条形基础均不能满足地基承载力或沉降的要求时，可采用，这样既扩大了基底面积又增强了基础的整体性，并避免结构物局部发生的不均匀沉降。箱形基础：为增大基础刚度，可将基础做成由钢筋混凝土顶板、底板及纵横隔墙组成的 (图 2-7)它的刚度远大于筏板基础，而且基础顶板和底板间的空间常可利用作地下室。它适用于地基较弱土层厚，建筑物对不均匀沉降较敏感时或荷载较大而基础建筑面积不大大的高层建筑。【思考题】1浅基础与深基础有哪些区别?2何谓刚性基础，刚性基础有什么特点?19【第 3 次课】教学目的： 通过本次课教学使学生掌握基础埋置深度确定的影响因素，刚性扩大基础尺寸的拟定的方法，基地压力计算的方法、持力层验算方法。教学重点： 基础埋置深度确定的影响因素、基地压力计算的方法。教学难点： 基地出现拉应力的处理方法。板书讲解 第二节础埋置深度的确定及刚性扩大基础尺寸的拟定一、基础埋置深度的确定是重要步骤它涉及到结构物建成后的牢固，稳定及正常使用问题。要求：变形较小，而强度又比较大的持力层，以保证地基强度满足要求，而且不致产生过大的沉降或沉降差。此外还要使基础有足够的理量深度，以保证基础的稳定性，确保基础的安全。考虑因素：地基的地质、地形条件、河流的冲刷程度、当地的冻结深度、上部结构形式，以及保证持力层稳定所需的最小埋深和施工技术条件、造价等因素。(一 )地基的地质条件地质条件是确定基础埋置深度的重要因素之一。岩石地基：20覆盖土层较薄的岩石地基：一般应清除覆盖土和风化层后，将基础直接修建在新鲜岩面上如岩石的风化层很厚：难以全部清除时，基础放在风化层中的埋置深度应根据其风化程度、冲刷深度及相应的容许承载力来确定。岩层表面倾斜时：不得将基础的一部分置于岩层上，而另一部分则置于土层上，以防基础因不均匀沉降而发生倾斜甚至断裂。在陡峭山坡上修建桥台：还应注意岩体的稳定性。非岩石地基：受压层范围内为均质土基础埋置深度除应满足冲刷、冻胀等要求外， 可根据荷载大小，由地基土的承载能力和沉降特性来确定(同时考虑基础需板书讲解 要的最小埋深)。地层为多层土对大中型桥梁、结构物基础持力层的选定，应通过较详细计算或方案比较后确定。(二 )河流的冲刷深度墩台修建流水面积缩，流速增加水流冲刷河床防止桥梁墩、台基础四周和基底下士层被水流掏空冲走以致倒塌基础必须埋置在设计洪水的最大冲刷线以下一定的深度，以保证基础的稳定性。小桥涵的基础底面应设置在设计洪水冲刷线以下不小于 lm。基础在设计洪水冲刷总深度以下的最小埋置深度不应是一个定值-河床地层的抗冲刷能力-计算设计流量的可靠性-选用计算冲刷深度的方法-桥梁的重要性-破坏后修复的难易程度等因素有关21大、中桥基础的基底在设计洪水冲刷总深度以下的最小埋置深度见表 2-1（P14）计算冲刷深度时，应考虑可能产生的不利因素：水利规划使河道变迁水文资料不足河床为变迁性和不稳定河段等时，上列数值应适当加大。覆盖土层较薄的岩石地基，河床冲刷严重的大桥桥墩基础，基础应置于新鲜岩面或弱风化层中并有足够埋深，以保证其稳定性。也可用其它锚固等的措施，使基础与岩层能联成整体，以保证整个基础的稳定性。板书讲解 风化层较厚，在满足冲刷深度要求下，一般桥梁的基础可设置在风化层内，此时，地基各项条件均按非岩石考虑。(三 )当地的冻结深度产生冻胀的原因：冬季气温下降，当地面下一定深度内土中的温度达到冰冻温度时，士中孔隙水分开始冻结，体积增大，使土体产生一定的隆胀。对于冻胀性土如土温在较长时间内保持在冻结温度以下，水分能从未冻结土层不断地向冻结区迁移，引起地基的冻胀和隆起，这些都可能使基础遭受损坏。为了保证结构物不受地基土季节性冻胀的影响，除地基为非冻胀性土外，基础底面应埋置在天然最大冻结线以下一定深度。公路基规规定当上部结构为超静定结构时，基底应埋置在最深冻结线以下不小于 0.25m；对静定结构的基础，一般也按此要求，但在冻结较深地区，为了减少基础埋深，有些类别的冻土经计算后也可将基底置于最大冻结线以上。(四 )上部结构型式上部结构的型式不同，对基础产生的位移要求也不同。对中、小跨度简支梁来说，这项因素对确定基础的理直深度影响不大。对超静定结构便基础发生较小的不均匀沉降也会使内力产生一定变化。如对拱桥桥台，为了减少可能产生的水平位移和沉降差值，有22时需将基础设置在埋藏较深的坚实上层上。(五 )当地的地形条件较陡的土坡当墩台、挡土墙等结构位于较陡的土坡上， 在确定基础埋深时，还应考虑土坡连同结构物基础一起滑动的稳定性。确定地基承载力时，是按地面为水平的情况下确定的，因而当地基为倾斜土坡时，应结合实际情况，予以适当折减并采取以下措施。基础位于较陡的岩体上，可将基础做成台阶形，但要注意岩体的稳定性。基础前缘至岩层坡面间必须留有适当的安全距离，（持力层岩板书讲解 石、土的类别及斜坡坡度）根据挡土墙设计要求，基础前缘至斜坡面间的安全距离 l 及基础嵌入地基中的深度 h 与持力层岩石 (或土 )类的关系见表 2-2。但具体应用时，因桥梁基础承受荷载比较大，而且受力较复杂，采用表列，值宜适当增大，必要时应降低地基容许承载(六 )保证持力层稳定所需的最小埋置深度基础的理置深度不小于 lm： 地表土在温度和湿度的影响下， 会产生一定的风化作用， 其性质是不稳定的。 加上人类和动物活动以及植物的生长作用，也会破坏地表土层的结构，影响其强度和稳定，所以一般地表土不宜作为挎力层。为了保证地基和基础的稳定性，基础的理置深度 (除岩石地基外 )应在天然地面或无冲刷河流的河底以下 不小于 lm。23除此以外，在确定基础埋置深度时，还应考虑相邻结构物的影响，如新结构物基础比原有结构物基础深，则施工挖土有可能影响原有基础的稳定。施工技术条件 (施工设备、 排板书讲解 水条件、支撑要求等)及经济分析等对基础埋深也有一定影响，这些因素也应考虑。上述影响基础埋深的因素也适用于其它类型的基础(如沉井基础 )。简例说明如何较合理地确定基础埋置深度和选择持力层某河流的水文资料和土层分布及其容许承载力如图2-8 所示。根据上述水文地质资料，如施工技术条件有充分保证，由于基础修建在常年有水的河中(上部为静定结构)，因而对上述因素 (三 )至 (六 )可以排除。从土质条件来看，土层 (1)(111)(IV) 均可作为持力层第一方案：浅基础，其埋置深度，只需根据最大冲刷线确定其最小埋置深度，即在最大冲刷线以下h1=2m，然后验算土层 (1)(11) 的24第二方案：第三方案：二、刚性扩大基础尺寸的拟定刚性扩大基础尺寸拟定：基础厚度 ：基础平面尺寸：板书襟边：作用：承载力是否满足要求。如第一方案不能通过， 就应按土质条件将基底设置在土层 (111) 上，但埋深 h2 达 8m 以上， 若仍采用浅基础大开挖施工方案则要考虑技术上的可能性和经济上的合理性，这时也可考虑沉井基础或桩基础。桩基础，如荷载大，要求基础理得更深时，则可考虑，将桩底设置在土层（）中。采用这一方案时，可以避免水下施工，给施工带来便利。主要根据基础埋置深度确定基础平面尺寸和基础分层厚度。应根据墩、台身结构形式，荷载大小，选用的基础材料等因素来确定。基底标高应按基础埋深的要求确定。水中基础顶面一般不高于最低水位，在季节性流水的河流或旱地上的桥梁墩、台基础， 则不宜高出地面，以防碰损。基础厚度可按上述要求所确定的基础底面和顶面标高求得。在一般情况下，大、中桥墩、台混凝士基础厚度在1.0-2.0m 左右。基础平面形式一般应考虑墩、合身底面的形状而确定，基础讲解 平面形状常用矩形。基础底面长宽尺寸与高度有如下的关系式 (图 2-9)：a=l+2Htg b=d+2Htg 式中： l-墩、台身底截面长度(m);d-墩、台身底截面宽度(m);H-基础高度 (m); - 墩、台身底截面边缘至基础边缘连线与垂线间的夹角。刚性扩大基础的剖面形式一般做成矩形或台阶形，如图2-9所示。自墩、台身底边缘至基顶边缘的距离c 称襟边。一方面是扩大基底面积增加基础承载力，同时也便于调整基25础施工时在平面尺寸上可能发生的误差， 也为了支立墩、合身模板的需要。取值：应视基底面积的要求、基础厚度及施工方法而定。桥梁墩台基础襟边最小值为20cm-30cm 。基础较厚 (超过 lm 以上 ) 时，可将基础的剖面浇砌成台阶形，如图 2-9b)所示。刚性角 ：基础悬出总长度(包括襟边与台阶宽度之和)按前面刚性基础的定义，应使悬出部分在基底反力作用下，在 a-a 截面(图 2-9b) 所产生的弯曲拉应力和剪应力不超过基础污工的强度限值。所以满足上述要求时，就可得到自墩台身边缘处的垂线与基底边缘的联线间的最大夹角max，称为刚性角。在设计时，应使每个台阶宽度ci 与厚度 ti 保持在一定比例内，使其夹角 i= max 这时可认为属刚性基础，不必对基础进行弯曲拉应力和剪应力的强度验算，在基础中也可不设置受力钢筋。刚性角 max 的数值是与基础所用的污工材料强度有关。根据实验，常用的基础材料的刚性角 max 值可按下面提供的数值取用：砖、片石、块石、粗料石砌体，当用5 号以下砂浆砌筑时 max 30 度砖、片石、块石、粗料石砌体，当用5 号以上砂浆砌筑时板书讲解 max35 度混凝土浇筑时， max40 度基础每层台阶高度 ti 通常为 0.50m-1.00m ，在一般情况下各层台阶宜采取相同厚度。26第三节刚性扩大基础的验算在基础埋置深度和构造尺寸确定以后，就应根据可能产生的最不利荷载组合对地基与基础进行验算。主要验算地基承载力，基底合力偏心距，地基与基础稳定性，基础沉降等。一、地基承载力验算(一 )持力层强度验算持力层 ：是直接与基底相接触的土层，持力层承载力验算要求荷载在基底产生的地基应力不超过持力层的地基容许承载力。基底应力的分布：在理论上可采用弹性理论求得较精确解，在土力学课程中已做了这方面的介绍，在实践中采用简化方法，即按材料力学偏心受压公式进行计算。由于浅基础埋置深度浅，在计算中可不计基础四周土的摩阻力和弹性抗力的作用，其计算式板书讲解 max,min=N/AM/W - 基底应力 (kPa);27N -基底以上竖向荷载 (kN);A -基底面积 (m);M -作用于墩、台上各外力对基底形心轴之力矩(kN.m) ，M= Tihi + Piei=Ne 0其中 Ti 为水平力，hi 为水平力作用点至基底的距离，Pi 为竖向力 ei 为竖向力 Pi 作用点至基底形心的偏心距山为合力偏心距其计算见式(2-9);W -32基底截面模量 (m )，对矩形基础， W=ab /6= A,为基底核心半径 -基底处持力层地基容许承载为 (kPa)。式 (2-2) 也可改写为： max,min=N/A Ne0/ A =N/A(1 e0/ ) (2-3)从式 (2-3)，分析可知 :当 e0=0 时, =N/A ，基底压应力均匀分布，压应力分布图为矩形 (图 2-10a) 。当 e00 ，基底压应力分布图为梯形(图2-10b)当 e0= 时，1e0 / =0 ，这时 ,min=0 ，基底压应力分布图为三角形 (图 2-10c)。当 e0 时， 1-e0/ 0 ，这时 ,min 1 时， 为基底平均压应力，当 z/b2m 或 h3m，且 h/b 4 时，上述一般地基土 (除冻土和岩石外 )的容许承载力可按下式计算 : = 0+K 1 1(b-2)+K 22 (h-3)(2-8)式中： 0- 当 b2m 或 h3m 时，地基土容许承载力， 直接从规范查取，一般粘性土和砂土地基容许承载力如表 2-3 和表 2-4b- 基础验算剖面底面最小边宽(或直径 )(m) ，当 bl0m 时，按 l0m 计算 ;h 一基础底面的理置深度(m) ，对于受水流冲刷的基础，由一般冲刷线算起;不受水流冲刷的基础，由天然地面算起，位于挖方内的基础，由开挖后地面算起 ,当 h3m 时，取 h=3m; 1-基底下持力层土的天然容重，如持力层在水面以下且为透水性土时，应取用浮容重 ; 2- 基底以上土的容量 (如为多层士时用换算容重)伙 N/m) ，如持力层在水面以下且为不透水性土时，不论基底以上土的透水性质如何，应一律采用饱和容重，如持力层为透水性土时，应一律采用浮容量 ;32K 1 ，K 2-按持力层士类确定在基础宽度和深度方面的修正系数，其值按持力层土类从表2-5 选用。关于修正系数 K1 、K 2：K1 为验算剖面底面宽度大于2m 时地基容许承载力的修正提高系数。但若地基土为粘性士 (包括黄土 )时，受压后其后期沉降量较大，基础愈宽，沉降也愈大，这对结构物正常使用是不利的，加上在制定容许承载力值 0板书讲解 时，已适当考虑了基础宽度的影响，故对粘性土和黄土的地基容许承载力不再考虑宽度修正，这样可以保证基础不致产生过大的沉降。对于砂土和碎石土地基，沉降在施工期间已大部完成，所以受压后的后期沉降比较小，在基础宽度加大后，地基承载力有显著提高，故必须予以修正。由于基础过宽会增加沉降的不利因素。所以基础宽度超过l0m者，仍按 l0m 予以修正提高。K2 基础埋深超过 3m 时地基容许承载力的提高值。这主要考虑到随着基础埋深的增加，基础底面以上土的自重也随着增大，这对阻止基底下地基土在荷载作用下的挤出是有利的。根据国内外试验资料的分析， 当 h/b 4 时，地基承载力随深度成直线比例增长； 当 4h/bl0 时，地基承载力几乎为常数，因此为了安全起见，只有当斤乃之4 时地基容许承载力才予以提高。当持力层为不透水性土时，基底不受水浮力作用，基底以上的水柱压力可当作超载看待， 故地基容许承载力o 随平均常水位至一般冲刷线水深每米可增加10kPa。当计算荷载为组合、 IV 、 V 时，且地基容许承载力不小于 150kPa 的地基，地基容许承载力可以提高25%-50% 。当受到地震力作用时，应按公路工程抗震设计规范的规定确定。上述地基承载力验算是按容许应力设计方法进行。地基承载力33按极限状态设计方法计算是目前的发展方向，有些国家已制定了设计标准，我国有关标准的研究工作和准备工作也已进行多年，如对已有的测设积累的土层资料的概率处理，土性参数的概率分析等，有些专业规范已开始考虑土性试验指标的概率影响。但由于岩土的特性，问题较复杂，关键问题尚待解决，因而现行桥涵地基规范仍按容许应力法进行。二、基底合力偏心距验算墩、台基础的设计计算，必须控制基底合力偏心距板书讲解 基底应力分布比较均匀，以免基底两侧应力相差过大， 使基础产生较大的不均匀沉降，墩、台发生倾斜，影响正常使用。若使合力通过基底中心，虽然可得均匀的应力，但这样做非但不经济，往往也是不可能的，所以在设计时按以下原则掌握。对于非岩石地基 ，以不出现拉应力为原则：当墩、台仅受恒载作用时，e0 0.1 (桥墩 )e0 75 (桥台 )当墩、台受荷载组合、 IV 时， e0(作用时间短 )岩石地基上的基础 ，可以允许出现拉应力，根据岩石的强度：可 e0 =1.2-1.5 其中 :基底以上外力合力作用点对基底形心轴的偏心距e0按下式计算：e0= M/N墩、台基础基底截面核心半径 按下式计算： =W/A当外力合力作用点不在基底二个对称轴中任一对称轴上，或当基底截面为不对称时，可直接按下式求的与的比值，使其满足规定的要求:e0/ =1-max A/N三、基础稳定性和地基稳定性验算基础稳定性验算：基础倾覆稳定性验算34基础滑动稳定性验算地基的稳定性验算：（对某些土质条件下的桥台、挡土墙还要验算）(一 ) 基础稳定性验算1.基础倾覆稳定性验算基础倾覆或倾斜原因：地基的强度和变形，较大的单向水平推力而其合力作用点又离基础底面的距离较高（如挡土墙或高桥台受侧向土压力作用，大跨度拱桥在施工中墩、台受到不平衡的推力，以及在多孔拱桥中一孔被毁）板书讲解 基础倾覆稳定性与合力的偏心距：合力偏心距愈大， 则基础抗倾覆的安全储备愈小如图2-13 所示，因此，在设计时，可以用限制合力偏心距向来保证基础的倾覆稳定性。设基底截面重心至压力最大一边的边缘的距离为y（荷载作用在重心轴上的矩形基础y=b/2 见图 2-13a)，外力合力偏心距为 e0 ，则两者的比值 K 。可反映基础倾覆稳定性的安全度， K 。称为抗倾覆稳定系数。即K 0=y/ e0e0=( Piei，十 Tihi)/ Pi如外力合力不作用在形心轴上(如图 2-13b) 或基底截面有一个方向为不对称，而合力 又不作用在形心轴上 (图2-13c)，基底压力最大一边的边缘线应是外包线，如图2-13b),c) 中的 1-1 线，y 值应是通过形心与合力作用点的连线并延长与外包线相交点至形心的距离。不同的荷载组合，在不同的设计规范中，对抗倾覆稳定系数K 0 的容许值均有不同要求，一般对主要荷载组合K 01.5，在各种附加荷载组合时， K 0 1.l-1.3 。2基础滑动稳定性验算基础在水平推力作用下沿基础底面滑动的呵能性即基础抗滑动安全度的大小，可用基底与土之间的摩擦阻力和水平推力的比值 Kc 来表示， Kc 称为抗滑动稳定系数。即Kc= Pi/ Ti35式中： 基础底面 (污工材料 )与地基土之间的摩擦系数，在无实测资料时，可参照表 2-6；(二 )地基稳定性验算位于软土地基上较高的桥台需验算桥台沿滑裂曲面滑动的稳定性：这种地基稳定性验算方法可按土坡稳定分析方法， 即用圆弧滑动面法来进行验算。地基与基础的验算不满足 设计规定的要求时，必须采取设计措施 ：如梁桥桥台基础在台后土压力引起的倾覆力矩比较大，基础的抗倾覆稳定性不能满足要求时，可将合身做成不对称的形式 (如图 2-15 所示后倾形式， ，这样可以增加板书讲解 合身自重所产生的抗倾覆力矩，达到提高抗倾覆的安全度。如采用这种外形，则在砌筑合身时，应及时地在台后填土并夯实， 以防台身后倾覆和转动;也可在台后一定长度范围内填碎石、干砌片石或填石灰土，以增大填料的内摩擦角减小土压力，达到减小倾覆力矩提高抗倾覆安全度的目的。拱桥桥台由于在拱脚水平惟力作用下，基础的滑动稳定性不能满足要求时， 可在基底四周做成如图2-16a)的齿槛， 这样，由基底与土间的摩擦滑动变为土的剪切破坏，从而提高了基础的抗滑力。受单向水平推力时也可将基底设计成如图2-16b) 的倾斜形，以减小滑动力，同时增加在斜面上的压力。由图可见滑动力随a 角的增大而减小，从安全考虑 ,a 角不宜大于 1o，同时要保持基底以下土层在施工时不受扰动。当高填土的桥台基础或土坡上的挡墙地基可能出现滑动或在土坡上出现裂缝时，可以增加基础的理置深度或改用桩基础， 提高墩台基础下地基的稳定性;或者在土坡上设置地面排水系统，拦截和引走滑坡体以外的地表水，以减少因渗水而引起土坡滑动的不稳定因素。四、基础沉降验算基础的沉降验算：沉降量，相邻基础沉降差，倾斜。36沉降量：主要由竖向荷载作用下土压缩变形引起。沉降量过大将影响结结构正常使用和安全，应加以限制。修建在一般土质条件下的中、小型桥梁的基础，只要满足了地基强度要求，地基(基础 ) 的沉降也就满足要求。但对于下列情况，则必须验算基础的沉降，使其不大于规定或容许值：1.修建在地质情况复杂、地层分布不均或强度较小的软粘土地基及湿陷性黄土上的基础;2.修建在非岩石地基上的拱桥、连续梁桥等超静定结构的基础 ;3.当相邻基础下地基土强度有显著不同或相邻跨度相差悬殊而必须考虑其沉降差时 ;板书讲解 4.对于跨线桥、跨线渡槽要保证桥(或槽 )下净空高度时。地基土的沉降可根据土的压缩特性指标按公桥基规的单向应力分层总和法( 用沉降计算经验系数ms 修正 )计算。对冻土、软土、湿陷性黄土可参阅本教材第六章。对于公路桥梁， 基础上结构重力和土重作用对沉降是主要的，汽车等活载作用时间短暂，对沉降影响小，所以在沉降计算中不予考虑。在设计时，为了防止由于偏心荷载使同一基础两侧产生较大的不均匀沉降，而导致结构物倾斜和造成墩、台顶面发生过大的水平位移等后果。对于较低的墩、台可用限制基础上合力偏心距的方法来解决 ;对于结构物较高， 土质又较差或上部为超静定结构物时， 则须验算基础的倾斜，从而保证结构物顶面的水平位移控制在容许范围以内。=ltg 十 0 式中： l- 自基础底面至墩、台顶的高度(m); -基础底面的转角， tg =(s1-s2)/b ，其中 s1,s2 分别为基础两侧边缘中心处按分层总和法求得的沉降量 ,b 为验算截面的底面宽度; 0-在水平力和弯矩作用下墩、 台本身的弹性挠曲变形在墩、台顶所引起的水平位移 ;- 根据上部结构要求，设计规定的墩、台顶容许37水平位移值， 1985 年颁布的 公路砖石及混凝土桥涵设计规范(JTJ022-85) 规定 =0.5 L(cm) ，其中 L 为相邻墩、台间最小跨径长度，以 m 计，跨径小于25m 时仍以 25m 计算。【思考题】1 刚性扩大基础为什么要验算基底合力偏心距?2 (基础 )沉降计算包括哪些步骤?在什么情况下应验算桥梁基础的沉降?【作业】P51 2-8【第 5 次课】教学目的： 通过本次课教学使学生掌握旱地基坑开挖及维护方法，基坑排水方法，水中基坑开挖的围堰工程。教学重点： 旱地基坑开挖及维护方法，基坑排水方法。教学难点： 围堰工程的施工方法。板书讲解 第四节刚性扩大基础施工刚性扩大基础的施工：明挖枯水或少雨季节，且不宜间断。挖至基底设计标高，立即对基底土质及坑底情况进行检验，验收合格后应尽快修筑基础，不得将基坑暴露过久。基坑可用机械或人工开挖，接近基底设计标高应留30cm 高度由人工开挖，以免破坏基底土的结构。基坑开挖过程中要注意排水基坑尺寸要比基底尺寸每边大38o.5m-l.om ，以方便设置排水沟及立模板和砌筑工作。一、旱地上基坑开挖及围护(一 )无围护基坑基坑较浅，地下水位较低或渗水量较少，不影响坑壁稳定时竖直：岩石地基或基坑较浅又无地下水的硬粘土中采用斜坡形：一般土质条件下开挖基坑时采用放坡开挖的方法基坑深度在5m 以内施工期较短， 地下水在基底以下，且土的湿度接近最佳含水量，土质构造又较均匀时，基坑坡度可参考表2-7 选用。地基土的湿度较大可能引起坑壁坍塌时，坑壁坡度应适当放缓。基坑顶缘有动荷载时基坑顶缘与动荷载之间至少应留lm 宽的护道。如地质水文条件较差应增宽护道或采取加固等措施，以增加边坡的稳定性。基坑深度大于5m 时可将坑壁坡度适当放缓或加设平台。(二 )有围护基抗基坑较深，土质条件较差，地下水影响较大或放坡开挖对临近建筑有影响时采用。1板桩墙支护板桩是在基坑开挖前先垂直打入士中至坑底以下一定深度，然后边挖边设支撑，开挖基坑过程中始终是在板桩支护下进行。板书讲解 木板桩：木板桩易于加工，但我国除林区以外现已很少采用。钢筋混凝土板桩：耐久性好，但制造复杂且重量大，防渗性能差，修建桥梁基础也很少采用。钢板桩：板薄，强度又大，能穿过较坚硬土层，锁口紧密，不易漏水，还可以焊接接长并能重复使用，且断面形式较多(图 L18) ，可适应不同形状基坑。应用较广泛，但价格较贵。无支撑式：无支撑式板桩墙由于墙身位移较大，仅适用于基坑较浅的情况，且要求板桩有足够的入土深度，以保持板桩墙的稳定。(图2-19a)支撑式：支撑式板桩墙按设置支撑的层数可分为单支撑板桩墙(图 2-19b)和多支撑板桩墙 (图 2-19c) 。由于板桩墙多应用于较深基坑的开挖，故多支撑板桩墙应用较多。锚撑式： (图 2-19d) 。2喷射混凝土护壁宜用于土质较稳定， 渗水量不大， 深度小于l0m，直径为 6m-l2m396%时，混合料容易在喷射过程中离析，从而降低的圆形基坑。对于有流砂或淤泥夹层的土质，也有使用成功的实例。基本原理 ：以高压空气为动力， 将搅拌均匀的砂、 石、水泥和速凝剂干料，由喷射机输料管吹送到喷枪，在通过喷枪的瞬间，加入高压水进行混合，自喷嘴射出，喷射在坑壁，形成环形混凝土护壁结构，以承受土压力。开挖分层采用喷射混凝土护壁时，可根据土质和渗水情况等情况坑壁可以接近陡立或稍有坡度，每开挖一层喷护一层，每层高度为 lm 左右，土层不稳定时应酌减;渗水较大时不宜超过 0.5m。混凝土的喷射顺序对无水、少量渗水坑壁可由下向上一环一环进行;对渗水较大坑壁，喷护应由上向下逆行， 以防新喷的混凝土被水冲流 ;对有集中渗出的股水的基坑，可从无水或水小处开始，逐步向水大处喷护，最后用竹管将集中的股水引出。喷射作业应沿坑周分若干区段进行，区段长度一股不超过6m。喷射混凝士厚度 ：地质条件，渗水量大小，基坑直径和基坑深度等因素。一般粘性土、砂土和碎卵石类土层，如无渗水，厚度为3cm8cm ；板书讲解 如有少量渗水，厚度为5cmlOcm ；对稳定性较差的土，如淤泥、粉砂等，如无渗水，厚度为l0cm-15cm ；如有少量渗水，厚度为l5cm当有大量渗水时，厚度为l5cm-20cm 。一次喷射是否能达到规定的厚度主要取决于混凝土与土之间的粘结力和渗水量大小。如一次喷射达不到规定的厚度，则应在混凝土终凝后再补喷，直至达到规定厚度为止。水泥：硬化快，早期强度高、保水性能较好，其标号不宜低于325 号；粗集料：最大粒径要严格控制在喷射机允许范围细集料：中砂，应严格控制其含水量在4%6% 之间。当含水量小于4%时混合料易胶结，堵塞管路，或使喷射效果显著降低 ; 当含水量大于40混凝土强度，并产生大量粉尘污染环境，危害工人健康。混凝土水灰比：0.4-0.5水泥与骨料比：1:41:5速凝剂掺量：水泥用量的2%一 4%，掺入后停放时间不应超过2Omin 。混凝土初凝时间：不大于 5min终凝时间：不大于 l0min 。喷射混凝上试件进行抗压试验：7