天然地基上的浅基础1学习教案

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1、会计学1天然地基天然地基(dj)上的浅基础上的浅基础1第一页，共78页。2本 章 学 习 要 求1.掌握浅基础的各种概念；理解浅基础的设计原则及 要求；2.熟悉浅基础构造、浅基础的适用条件及特点；3.掌握基础埋置深度及尺寸(ch cun)的确定方法和影响因素；4.掌握地基承载力验算，掌握基底合力偏心距验算、 基础稳定性验算、基础沉降验算；5.掌握刚性扩大基础的施工要点；6.熟悉桥墩、桥台刚性扩大浅基础的设计计算方法。第2页/共78页第二页，共78页。3 ： 浅基础中的基本概念；基础埋置深度的确定及 尺寸拟定；刚性扩大基础的验算；刚性扩大基 础的施工(sh gng)。 ：对基础埋置深度确定方法的

2、理解和灵活运用。 本 章 重 点 及 难 点重 点难 点第3页/共78页第三页，共78页。42.1.1 浅基础(jch)的适用范围2.1.2 浅基础的设计(shj)原则和设计(shj)要求 浅基础的概念(ginin) 浅基础的特点 浅基础的适用性 浅基础的设计原则 浅基础的设计要求 第4页/共78页第四页，共78页。52.1.1浅基础(jch)的适用范围天然地基(dj)上的基础，分为浅基础和深基础两类。天然地基(dj)上的浅基础是指修建在天然地基(dj)上，基础底面的埋置深度小于基础窄边宽度，或埋入地层深度较浅（在5m以内），施工一般采用敞开挖基坑和敞坑排水修筑的基础，也称明挖基础或扩大基础。

3、 图2.1 简支梁桥基础(jch)图示 第5页/共78页第五页，共78页。6第6页/共78页第六页，共78页。72.1.2 浅基础的设计(shj)原则和设计(shj)要求（1）浅基础设计原则 1）为防止地基土体剪切破坏和丧失稳定性，应具有足够的安全度，防止土体出现极限破坏； 2) 在荷载作用(zuyng)下，应控制地基及基础的变形值小于桥梁结构物要求的容许沉降值； 3) 基础的型式、构造尺寸除应能适应上部结构、符合使用需要、满足地基承载力、稳定性和变形要求外，还应满足对基础结构的强度、刚度和耐久性的要求。第7页/共78页第七页，共78页。8 （2）浅基础的设计要求 1）地基设计采用正常使用极限

4、状态法，要求基础底面作用在 地基土的最大压应力不超过地基承载力的容许值，且应以 修正后的地基承载力容许值控制。 2）基础沉降计算时，修建在一般土质条件下的中、小型桥梁 的基础，只要满足了地基的强度要求，地基（基础）的沉 降也就满足要求。 3）基础结构承载力和稳定性验算按承载能力极限状态设计。 基础结构进行自身承载力验算，在外荷载作用下应满足抗 弯、抗剪、抗冲切、抗压等承载力要求。基础结构的稳定 性验算，所得倾覆和滑动稳定性系数(xsh)应满足规范的规定值。第8页/共78页第八页，共78页。92.2 天然地基浅基础的类型及构造及适用(shyng)条件2.2.1 浅基础(jch)的类型划分 按浅基

5、础的受力条件分类(fn li) 按浅基础的施工分类(fn li) 2.2.2 刚性浅基础的构造要求 刚性扩大基础构造要求 条形基础构造要求 第9页/共78页第九页，共78页。102.2.1 浅基础的类型(lixng)划分 u刚性基础u柔性基础u就地砌筑基础u装配式基础设计时必须保证在基础内产生的拉应力和剪应力都不大于相应材料强度的设计值设计时在基础内产生的拉应力和剪应力都大于相应材料强度的设计值第10页/共78页第十页，共78页。11实质上就是在设计时要求基础悬出部分的宽度和基础的高度的比值限制在一定的范围(fnwi)之内。思考什么是“刚性角” ？（1）刚性(n xn)基础图2.2 刚性基础

6、第11页/共78页第十一页，共78页。12刚性(n xn)扩大基础柱下条形(tio xn)基础 挡土墙下条形(tio xn)基础 第12页/共78页第十二页，共78页。13第13页/共78页第十三页，共78页。14表2.1 圬工材料的最低强度(qingd)等级结构物种类结构物种类材料最低强度等级材料最低强度等级砌筑砂浆最低砌筑砂浆最低强度等级强度等级 大、中桥墩台及基础，轻型大、中桥墩台及基础，轻型桥台桥台MU40MU40石材石材C25C25混凝土（现浇）混凝土（现浇）C30C30混凝土（预制块）混凝土（预制块）M7.5M7.5小桥涵墩台及基础小桥涵墩台及基础MU30MU30石材石材C20C2

7、0混凝土（现浇）混凝土（现浇）C25C25混凝土（预制块）混凝土（预制块）M5M5第14页/共78页第十四页，共78页。15（2）柔性(ru xn)基础图2.3 柔性(ru xn)基础 第15页/共78页第十五页，共78页。16柔性基础(jch)形式 柱下条形(tio xn)基础 筏板基础(jch) 箱形基础第16页/共78页第十六页，共78页。17刚性(n xn)扩大基础 柱下条形(tio xn)基础 墙下条形基础 2.2.2 刚性浅基础的构造要求第17页/共78页第十七页，共78页。18（1）刚性扩大(kud)基础图2.4 刚性(n xn)扩大基础 第18页/共78页第十八页，共78页。1

8、9(2)条形(tio xn)基础图2.5 墙下条形(tio xn)基础 图2.6 柱下条形基础 第19页/共78页第十九页，共78页。20第20页/共78页第二十页，共78页。212.3 刚性扩大(kud)基础的施工2.3.1 施工(sh gng)前准备2.3.2 基础(jch)的定位放祥2.3.3 旱地上浅基础施工2.3.4 水中浅基础施工第21页/共78页第二十一页，共78页。222.3.1 施工(sh gng)前准备第22页/共78页第二十二页，共78页。23第23页/共78页第二十三页，共78页。24陆上地基开挖水中基础开挖直挡板式、横挡板式框式锚桩式斜撑式锚杆式混凝土支护坑壁钢板桩、

9、钢筋混凝土桩护筒土石围堰木笼围堰或竹笼围堰钢板桩围堰套箱围堰双壁围堰无支撑有支撑第24页/共78页第二十四页，共78页。25施工(sh gng)工序第25页/共78页第二十五页，共78页。26基础(jch)的测量定位2.3.2 基础(jch)的定位放祥第26页/共78页第二十六页，共78页。27根据土质确定放坡率，得到基坑(j kn)顶的尺寸，当基础尺寸为A，B时，则基坑(j kn)顶的尺寸为：A2(0.5 1m)22(0.5 1m)2aHnBbHn 式中：A为基坑顶的长（m）； B为基坑顶的宽（m）； H基础底高程与地面(dmin)平均高程之差（m）； n边坡的坡度比。图 2.19 基坑(j

10、 kn)放坡示意（尺寸单位：m）第27页/共78页第二十七页，共78页。28ABCDABCDabcdefgh0.51m桥位中线(zhngxin)基础(jch)横中线其中：A、B、C、D为基坑顶部(dn b)四角的边桩； A、B、C、D为基坑底部四角的边桩； a、b、c、d、e、f、g、h为基底边角。基础的定位放样第28页/共78页第二十八页，共78页。292.3.3 旱地上浅基础(jch)施工第29页/共78页第二十九页，共78页。30基坑(j kn)施工的注意事项观察坑壁边缘有无裂缝设护道坑底30cm人工开挖观察坑壁边缘有无松散塌落设截水沟静载距坑边缘0.5m动载距坑边缘1.0m第30页/共

11、78页第三十页，共78页。311）无围护(wi h)基坑（b）斜坡式（a）直坡式（c）台阶式第31页/共78页第三十一页，共78页。32无围护基坑(j kn)坑壁坡度 坑坑 壁壁 土土 类类坑坑 壁壁 坡坡 度度基基 坑坑 顶顶 缘缘 无无 荷荷 载载基基 坑坑 顶顶 缘缘 有有 静静 载载基基 坑坑 顶顶 缘缘 有有 动动 载载砂砂 类类 土土1 11 1.251 1.5碎卵石类土碎卵石类土1 0.751 11 1.25亚亚 砂砂 土土1 0.671 0.751 1亚粘土、粘土亚粘土、粘土1 0.331 0.51 0.75极极 软软 岩岩1 0.251 0.331 0.67软软 质质 岩岩1

12、 01 0.11 0.25硬硬 质质 岩岩1 01 01 0第32页/共78页第三十二页，共78页。33无围护基坑(j kn)放坡开挖工程实例 第33页/共78页第三十三页，共78页。342）有支护(zh h)基坑 当地下水位高于基底且渗透量大，影响坑壁稳定；坡度不宜保持，放坡开挖工作量过大，不符合多快好省的要求(yoqi)；基坑较深，土方量大，施工期较长；受施工场地限制或邻近有建筑物，不能采用放坡开挖时，可采用坑壁支护进行加固施工。加固(ji )坑壁常用的支护形式：挡板支撑混凝土护壁（喷射或支模现浇）支撑板桩支撑地下连续壁第34页/共78页第三十四页，共78页。35挡板(dn bn)支撑（a

13、）竖直挡板 (b) 横向挡板 图2.21板式支撑 （a）人字形支撑 （b）八字形支撑图2.22 框架式支撑第35页/共78页第三十五页，共78页。36原理(yunl)：以高压空气为动力，将搅拌均匀的砂、石、水泥和速凝剂干料，由喷射机经输料管吹送到喷枪，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。 适用情况(qngkung)：宜用于土质较稳定，渗水量不大，深度小于10m，直径为6m12m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。 喷射(pnsh)混凝土护壁支撑第36页/共78页第三十六页，共78页。37 砼喷射顺序： 无水

14、、少量渗水坑壁：可由下向上一环一环进行； 对渗水较大坑壁：喷护应由上向下进行，以防新喷的混凝土被水冲流； 对有集中(jzhng)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(jzhng)的股水引出。喷射作业应沿坑周分若干区段进行，区段长度一般不超过6m。 砼材料要求： 喷射混凝土应当早强、速凝、有较高的不透水性，且其干料应能顺利通过喷射机。第37页/共78页第三十七页，共78页。38 砼喷射厚度： 一般粘性土、砂土和碎卵石类土层，如无渗水，厚度为3cm8cm；如有少量渗水，厚度为5cm10cm；对稳定性较差的土，如淤泥、粉砂等，如无渗水，厚度为10cm15cm；如

15、有少量渗水，厚度为15cm；当有大量渗水时，厚度为15cm20cm。 一次喷射是否能达到规定的厚度，主要(zhyo)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。第38页/共78页第三十八页，共78页。39喷锚支护喷射混凝土护壁支撑(zh chng)工程实例 喷混支护挂网喷混支护挂网喷混支护喷混支护第39页/共78页第三十九页，共78页。40概念：混凝土围圈护壁是用混凝土环形结构承受土压力，但其混凝土壁是现场浇筑的普通混凝土，壁厚较喷射混凝土大，一般为15cm30cm，也可按土压力作用(zuyng)下环形结构计算。 适用情

16、况：混凝土围圈护壁则适应性较强，可以(ky)按一般混凝土施工，基坑深度可达15m20m，除流砂及呈流塑状态粘土外，可适用于其它各种土类。现浇混凝土围圈护壁(hb)第40页/共78页第四十页，共78页。41 施工方法：基坑自上而下分层垂直开挖，开挖一层后随即灌注一层混凝土壁。为防止已浇筑的围圈混凝土施工时因失去支承而下坠(xizhu)，顶层混凝土应一次整体浇筑，以下各层均间隔开挖和浇筑，并将上下层混凝土纵向接缝错开。开挖面应均匀分布对称施工，及时浇筑混凝土壁支护，每层坑壁无混凝土壁支护总长度应不大于周长的一半。分层高度以垂直开挖面不坍塌为原则，一般顶层高2m左右，以下每层高1m1.5m。 围圈混

17、凝土一般采用C15早强混凝土。为使基坑开挖和支护工作连续不间断地进行，一般在围圈混凝土抗压强度到达2500kPa强度时，即可拆除摸板，承受土压力。第41页/共78页第四十一页，共78页。42砼围圈护壁现浇混凝土围圈护壁(hb)工程实例 砼围圈支护(zh h)第42页/共78页第四十二页，共78页。43 概念：在基坑(j kn)开挖前先垂直打入土中至坑底以下一定深度，然后边挖边设支撑，开挖基坑(j kn)过程中始终是在板桩支护下进行。 材料(cilio)：木板桩、钢筋混凝土板桩和钢板桩三种。 断面形式(xngsh)：一字形、槽形和Z字形三种。 一字形 槽形 Z字形板桩墙支撑第43页/共78页第四

18、十三页，共78页。44第44页/共78页第四十四页，共78页。45支撑(zh chng)方式：无支撑(zh chng)式、支撑(zh chng)式和锚撑式 。支撑(zh chng)式板桩墙按设置支撑(zh chng)的层数可分为单支撑(zh chng)板桩墙和多支撑(zh chng)板桩墙。 无支撑(zh chng) 单支撑(zh chng) 多支撑(zh chng) 锚撑第45页/共78页第四十五页，共78页。46钢板桩钢板桩支撑(zh chng)工程实例 施打钢板桩钢板桩第46页/共78页第四十六页，共78页。47其他(qt)方法 在软弱土层中的较深基坑以深层搅拌桩、粉体喷射搅拌桩、旋喷桩

19、等，按密排或格框形布置(bzh)成连续墙以形成支档结构代替板桩墙等，多用于市政工程、工业与民用建筑工程，桥梁工程也有使用成功的报道。 在一些基础工程施工中，对局部坑壁的围护也常因地制宜就地取材采用多种灵活的围护方法，在浅基坑中，当地下水影响不大时，也可使用木档板支撑（路桥施工除在特定条件下，现较少采用）。第47页/共78页第四十七页，共78页。48粉喷桩支护第48页/共78页第四十八页，共78页。49（2）基坑(j kn)排水1）表面(biomin)排水法u概念：基坑如在地下水位以下，随着基坑的下挖，渗水将不断涌集基坑，因此施工过程中必须不断地排水，以保持基坑的干燥，便于基坑挖土和基础的砌筑与

20、养护。u适用情况：一般土质条件下均可采用。但当地基土为饱和粉细砂土等粘聚力较小的细粒土层时，由于抽水会引起流砂现象，造成基坑的破坏和坍塌，因此当基坑为这类土时，应避免采用表面排水法。第49页/共78页第四十九页，共78页。502）井点法降低(jingd)地下水位类型：分为(fn wi)轻型井点、喷射井点、电渗井点和深井泵井点等，可根据土的渗透系数，要求降低水位的深度及工程特点选用。 第50页/共78页第五十页，共78页。51 特点：井管范围内的地下水不从基坑(j kn)的四周边缘和底面流出，而是以相反的方向流向井管，因而可以避免发生流砂和边坡坍塌现象，且由于流水压力对土层还有一定的压密作用。

21、适用情况：适用于渗透系数为（0.180）m/d的砂土。对于渗透系数小于0.1m/d的淤泥、软粘土等则效果(xiogu)较差，需要采用电渗井点排水或其它方法。 井点降水(jingshu)动画：第51页/共78页第五十一页，共78页。52轻型井点降水工程(gngchng)实例 第52页/共78页第五十二页，共78页。53帷幕法是在基坑边线外设置一圈隔水幕，用以隔断水源，减少渗流水量，防止流砂、突涌、管涌、潜蚀等地下水的作用。其方法有深层搅拌桩隔水墙、压力注浆、高压喷射注浆、冻结围幕法等，采用时均应进行具体设计并符合有关(yugun)规定。3）帷幕(wim)法排水第53页/共78页第五十三页，共78

22、页。54（3）基底(j d)检验及处理1）基底检验基地检验的主要内容包括：检查基底的平面位置，尺寸大小，基底标高是否与原设计相符；基底地质情况和承载力是否与设计相符；基底处理及排水情况是否与施工设计规范相符。通常检验的主要项目包括：基底土质是否符合设计，能否满足墩台承载力要求；基底各部位土质是否相同，如有不同，能否导致墩台不 均匀沉降；基底承重面与墩台压力线是否垂直，能否导致发生墩台 滑动；基底平面尺寸能否保证基础圬工按设计尺寸顺利施工；基坑防水措施(cush)是否恰当，能否保证基础圬工施工质量；（基底高程是否符合设计要求。非岩石基底约每10m2测量一点，全基坑不少于8点，其平均误差应在50m

23、m之内；岩石基底则应清理至岩面。第54页/共78页第五十四页，共78页。55（3）基底(j d)检验及处理2）基底处理 天然地基上的浅基础是直接靠基底土来承担(chngdn)荷载的，故基底土质状态的好坏，对基础和墩台结构的影响极大。所以基底检验合格后，即要进行基底处理工作。 地基处理应根据地基土的种类、强度和密度，按照设计要求，结合现场情况，采取相应的处理方法。地基处理的范围至少应宽出基础之外0.5m。符合设计要求的细粒土、特殊土基底，修整妥善后，应尽快修建基础，不得使基底浸水和长期暴露。 基底处理方法视基底土质而异，一般对细粒土及特殊土地基、粗粒土和巨粒土地基、岩层基底、多年冻土地基、溶洞地

24、基、泉眼地基进行相应的地基处理。第55页/共78页第五十五页，共78页。56（4）基础砌筑与基坑(j kn)回填1）基础(jch)砌筑无水砌筑：排水砌筑：水下(shu xi)灌筑：为了方便施工和保证质量，基础的砌筑应尽可能在干燥误会的状况下进行。排水砌筑的施工时，确保在无水状态下砌筑污工；禁止带水作业及用混凝土将水赶出模板外的灌注方法；基础边缘部分应严密隔水；水下部分圬工必须待水泥砂浆或混凝土终凝后才允许浸水。只有当渗水量很大，排水困难时，才采用水下灌注混凝土的方法。基础圬工的水下灌注分为水下封底和水下直接灌筑基础两种 。第56页/共78页第五十六页，共78页。571）水下(shu xi)混凝

25、土封底再排水砌筑圬工第57页/共78页第五十七页，共78页。582）水下(shu xi)直接灌注混凝土图2.30直升导管法灌注(gunzh)水下混凝土水下直接灌注混凝土步骤：第58页/共78页第五十八页，共78页。59第59页/共78页第五十九页，共78页。602.3.4 水中浅基础(jch)施工第60页/共78页第六十页，共78页。61各种围堰都应符合以下要求：1）围堰顶面标高应高出施工期间中可能出现的最高水位（包括浪高）0.5m0.7以上。2）修筑围堰将压缩河道断面(dun min)，使流速增大引起冲刷，或堵塞河道影响通航，因此要求河道断面(dun min)压缩一般不超过流水断面(dun

26、min)积的30%。对两边河岸河堤或下游建筑物有可能造成危害时，必须征得有关单位同意并采取有效防护措施。3）围堰内尺寸应满足基础施工要求，留有适当工作面积，由基坑边缘至堰脚距离一般不少于1m。4）围堰结构应能承受施工期间产生的土压力、水压力以及其他可能发生的荷载，满足强度和稳定要求。围堰应具有良好的防渗性能。第61页/共78页第六十一页，共78页。62（1）土围堰(wi yn)和草袋围堰(wi yn) 在水深较浅（2m以内），流速缓慢，河床(hchung)渗水较小的河流中修筑基础可采用土围堰或草袋围堰。 土围堰(wi yn) 草袋围堰(wi yn)第62页/共78页第六十二页，共78页。63（

27、2）钢板(gngbn)桩围堰 第63页/共78页第六十三页，共78页。64a）矩形钢板桩围堰承台混凝土浇筑(jiozh) b) 圆形钢板桩围堰下沉 第64页/共78页第六十四页，共78页。65施工(sh gng)工艺流程：适用情况：钢板桩围堰一般适用于河床为砂土、碎石土和半干硬性粘土，并可嵌入风化岩层。围堰内抽水(chu shu)深度最大可达20cm左右。第65页/共78页第六十五页，共78页。66槽型钢板桩钢板(gngbn)桩围堰施工工程实例 钢板桩围堰挡水 第66页/共78页第六十六页，共78页。67（3）钢套箱围堰(wi yn)第67页/共78页第六十七页，共78页。68 东海大桥(d

28、qio)基础大型承台钢套箱吊装第68页/共78页第六十八页，共78页。69（4）双壁钢围堰(wi yn) 适用情况：适用于大型(dxng)河流中的深基础，能承受较大的水压，保证基础全年施工安全渡洪。特别是河床覆盖层较薄（02m)，下卧层为密实的大漂石或基岩，不能采用钢板桩围堰，或因工程需要堰内不宜设立支撑，而单壁钢套箱又难以保证结构刚度时，双壁钢围堰的优越性更显突出。1）基本(jbn)构造 由竖直角钢加劲的内外钢壳及数层环形水平析架焊成的密不漏水的圆形或矩形整体围堰，底部设刃脚。空壁厚1.21.4m，空壁内设有若干个竖向隔板舱，彼此互不连通，以便在其下沉或落底时，按序向各舱内灌水或灌混凝土。

29、第69页/共78页第六十九页，共78页。70构造(guzo)：第70页/共78页第七十页，共78页。71 2）制作拼装 围堰的大小和总高度应根据工程需要而定。例如武汉长江公路大桥主塔的双壁钢围堰直径28.4m，总高48.5m，总重800t。围堰的分节高度、分块大小，应结合工地运输，起吊等设备能力综合考虑。对一般大中型围堰，若墩位处水流(shuli)条件容许，可在墩位处拼装船上组拼，整体吊装上下对接，每节高度一般不超过5m，总重不大于100t。对特大型围堰，一般分节分块组拼接高下沉。如图所示。 围堰底节一般是在夹于两艘大型铁驳组成的导向船间的拼装船上拼装。第71页/共78页第七十一页，共78页。

30、72图用双壁钢围堰(wi yn)法建成的水中桥墩基础（尺寸单位：cm)a)长江上一大桥水中墩基础；b)长江上一斜拉桥塔墩基础第72页/共78页第七十二页，共78页。73第73页/共78页第七十三页，共78页。74双壁钢围堰(wi yn)工程实例 第74页/共78页第七十四页，共78页。75（5）地下(dxi)连续墙围堰 地下连续墙是近几十年来伴随着钻孔灌注桩施工技术在地下工程和基础工程施工中发展起来的一项新技术，它既可是结构物基础的一部分，也可在修筑施工中起围堰支护基坑的作用，目前(mqin)已在修建桥梁基础中得到应用。地下连续墙施工(sh gng)动画演示第75页/共78页第七十五页，共78页。76地下连续(linx)墙工程实例 第76页/共78页第七十六页，共78页。77第77页/共78页第七十七页，共78页。78感谢您的观看(gunkn)！第78页/共78页第七十八页，共78页。