天然地基上刚性浅基础.pptx

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1、回 顾 天然地基天然地基：没有经过人为加固处理的地基：没有经过人为加固处理的地基 人工地基人工地基：需人工加固的软弱地基：需人工加固的软弱地基 浅基础浅基础：埋深较浅，用一般方法、工艺施工：埋深较浅，用一般方法、工艺施工 深基础深基础：(桩基、沉井桩基、沉井)，特殊工艺施工，特殊工艺施工方方案案组组合合天然地基天然地基人工地基人工地基浅基础浅基础深基础深基础方方案案选选择择造价低造价低造价低造价低 易施工易施工易施工易施工 安全合理安全合理安全合理安全合理 技术先进技术先进技术先进技术先进第1页/共102页第一节第一节 天然地基上浅基础的类型、构天然地基上浅基础的类型、构造和适用条件造和适用条

2、件一、浅基础常用类型及适用条件 天然地基浅基础根据受力条件及构造可分为天然地基浅基础根据受力条件及构造可分为刚性刚性基础基础（也称无筋扩展基础也称无筋扩展基础）和）和柔性基础（钢筋混凝土柔性基础（钢筋混凝土扩展基础）扩展基础）两大类。两大类。第2页/共102页钢筋混凝土扩展基础钢筋混凝土扩展基础刚性基础刚性基础第3页/共102页刚性基础和柔性基础的定义和形式刚性基础：基础截面内不配置受力钢筋的基础形式：刚性扩大基础、柱下独立基础、条形基础材料：砖、石材、素混凝土第4页/共102页 形式：刚性扩大基础，单独柱下刚性基础、条形基础等。优点：稳定性好、施工简便、能承受较大的荷载，所以只要地基强度能满

3、足要求，它是桥梁和涵洞等结构物首先考虑的基础形式。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，否则会因所受的荷载压力超过地基强度而影响建筑物的正常使用。刚性基础的特点刚性基础的特点第5页/共102页 刚性基础和柔性基础的定义和形式柔性基础：基础截面内配置有受力钢筋的基础形式：柱下扩展基础、条形和十字形基础、筏形基础、箱形基础材料：钢筋混凝土第6页/共102页l 形式：柱下扩展基础、条形和十字形基础筏板及箱形基础。l 优点：其整体性能较好，抗弯刚度较大。如筏板和箱形基础，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

4、较小，基本上消除了由于地基沉降不均匀引起的建筑物损坏。所以在土质较差的地基上修建高层建筑物时，采用这种基础形式是适宜的。l 缺点：钢筋混凝土扩展基础，特别是箱形基础，钢筋和水泥的用量较大，施工技术的要求也较高，所以采用这种基础形式应与其它基础方案（如采用桩基础等）比较后再确定。钢筋混凝土扩展钢筋混凝土扩展(柔性柔性)基础的特点基础的特点第7页/共102页浅基础适用条件刚性基础优点：稳定性好、施工简便、能承受较大荷载；刚性基础缺点：自重大、当持力层为软弱土时，因扩大基础面积有一定限制需要对地基进行处理加强。适用条件：土质较好、地基承载力较高的土。柔性基础优点：整体性好、抗弯刚度大；柔性基础缺点：

5、钢筋和水泥用量大、施工技术要求高。适用条件：土质较差、地基承载力较低的土第8页/共102页浅基础的结构类型:1、无筋扩展基础(刚性基础)无筋扩展基础是指由砖、毛石、混凝土等材料组成的无需配筋的墙下条形基础或柱下独立基础。砖基础毛石基础混凝土基础第9页/共102页第10页/共102页2、钢筋混凝土扩展基础 扩展基础的抗弯和抗剪性能良好，可在竖向荷载较大、地基承载力不高以及承受水平力和力矩荷载等情况下使用。墙下钢筋混凝土条形基础多用于地质条件较差的多层建筑物，其截面形式为有肋或无肋。见图6-13；柱基础的构造见图6-14，其中现浇柱下基础的截面常为阶梯或锥形；而预制柱下基础一般做成杯形。第11页/

6、共102页3、柱下钢筋混凝土条形基础和柱下十字交叉基础 当地基承载力较低且柱下钢筋混凝土独立基础的底面积不能承受上部结构荷载的作用时，常常把若干柱下的基础连成一条，从而构成柱下条形基础。其目的是将承受的集中荷载较均匀地分布到条形基础底面积上，以减小地基反力，并通过形成的基础刚度来调整可能产生的不均匀沉降。第12页/共102页柱下十字交叉基础：土质更差,或荷载很大,四面基础相连纵向条形基础横向条形基础第13页/共102页 4 4、片筏基础、片筏基础 土质更差,单独基础联成整体,特别对于有地下室的房屋或大型储液结构,如游泳池、油库等。Mat foundation第14页/共102页有筏、墙和顶板形

7、成箱，整体性更好底板外墙内墙5 5、箱型基础、箱型基础第15页/共102页常见浅基础形式常见浅基础形式第16页/共102页 由于地基强度一般较墩台或墙柱圬工的强度低，因由于地基强度一般较墩台或墙柱圬工的强度低，因而需要将基础平面尺寸扩大以满足地基强度要求，这种而需要将基础平面尺寸扩大以满足地基强度要求，这种刚性基础刚称刚性扩大基础。刚性基础刚称刚性扩大基础。它是桥涵及其它建筑物常它是桥涵及其它建筑物常用的基础形式用的基础形式，其平面形状常为矩形。其每边扩大的尺，其平面形状常为矩形。其每边扩大的尺寸最小为寸最小为0.20m0.50m，视土质、基础厚度、埋置深度，视土质、基础厚度、埋置深度和施工方

8、法而定。作为刚性基础，每边扩大的最大尺寸和施工方法而定。作为刚性基础，每边扩大的最大尺寸应受到材料应受到材料刚性角刚性角的限制。的限制。6、刚性扩大基础第17页/共102页刚性扩大基础刚性扩大基础第18页/共102页 开挖:刚性扩大基础的施工可采用明挖的方法进行基坑开挖，开挖工作应尽量在枯水或少雨季节进行，且不宜间断。基坑挖至基底设计标高应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0.5m1.0m，以方便设置排水沟及

9、立模板和砌筑工作。第二节第二节 刚性扩大基础施工刚性扩大基础施工施工一般要求：围护：基坑开挖时根据土质及开挖深度对坑壁予以围护或不围护，围护的方式有多种多样。水中开挖基坑还需先修筑防水围堰。第19页/共102页刚性扩大基础的施工可采用明挖的方法进行基坑开挖，开挖工作应尽量在枯水或少雨季节进行，且不宜间断。基坑挖至基底设计标高应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0.5m1.0m，以方便设置排水沟及立模板和砌筑工

10、作。基坑开挖时根据土质及开挖深度对坑壁予以围护或不围护，围护的方式有多种多样。水中开挖基坑还需先修筑防水围堰。注注意意事事项项第20页/共102页n旱地上基坑开挖及围护 n基坑排水 n水中基坑开挖时的围堰工程 第21页/共102页一、旱地上基坑开挖及围护一、旱地上基坑开挖及围护 （一）无围护基坑 当基坑较浅，地下水位较低或渗水量较少，不影响坑壁稳定时，坑壁可不加围护，此时可将坑壁挖成竖直或斜坡形。竖直坑壁只有在岩石地基或基坑较浅又无地下水的硬黏土中采用。要求：在一般土质条件下开挖基坑时，应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

11、较均匀时，基坑坡度可参考下表选用。第22页/共102页无围护基坑坑壁坡度无围护基坑坑壁坡度 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 土土1 11 1.251 1.5碎碎 石石 土土1 0.751 11 1.25粉粉 土土1 0.671 0.751 1黏黏 性性 土土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 01 0.11 0.25硬硬 质质 岩岩1 01 01 0第23页/共102页（二）有围护基坑1

12、、板桩墙支护 概念概念：在基坑开挖前先垂直打入土中至坑底以下一定深在基坑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，开挖基坑过程中始终是在板桩支护度，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下进行。材料材料：木板桩、钢筋混凝土板桩和钢板桩三种。木板桩、钢筋混凝土板桩和钢板桩三种。断面形式断面形式：一字形、槽形和一字形、槽形和Z Z字形三种。字形三种。一字形一字形 槽形槽形 Z Z字形字形第24页/共102页支撑方式：支撑方式：无支撑式、支撑式和锚撑式无支撑式、支撑式和锚撑式 支撑式板桩墙按设置支撑的层数可分为单支撑板桩墙和支撑式板桩墙按设置支撑的层数可分为单支撑板桩

13、墙和多支撑板桩墙。多支撑板桩墙。无支撑无支撑 单支撑单支撑 多支撑多支撑 锚撑锚撑第25页/共102页2、喷射混凝土护壁 概念概念：以高压空气为动力，将搅拌均匀的砂、石、水泥以高压空气为动力，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，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。形成环形混凝土护壁结构，以承受土压力。适用情况适用情况：宜用于土质较稳定，渗水量不大，深度小于宜用于土质较稳定，渗水量不大，深度小于10m

14、，直径为，直径为6m12m的圆形基坑。对于有流砂或淤泥夹层的圆形基坑。对于有流砂或淤泥夹层的土质，也有使用成功的实例。的土质，也有使用成功的实例。第26页/共102页 砼喷射顺序砼喷射顺序：无水、少量渗水坑壁：可由下向上一环一环进行；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：喷护应由上向下进行，以防新喷的混对渗水较大坑壁：喷护应由上向下进行，以防新喷的混凝土被水冲流；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，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。喷射作逐步向水大处喷护，最后用竹管将集中的股水引出。喷射

15、作业应沿坑周分若干区段进行，区段长度一般不超过业应沿坑周分若干区段进行，区段长度一般不超过6m6m。砼材料要求：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。干料应能顺利通过喷射机。第27页/共102页砼喷射厚度：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；如有少量渗水，厚度为5cm10cm；对稳定性较；对稳定性较差的土，如淤泥、粉砂等，如无渗水，厚度为差的土，如淤泥、粉砂等，如无渗水，厚度为10cm15cm；

16、如有少量渗水，厚度为如有少量渗水，厚度为15cm；当有大量渗水时，厚度为；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，主要取决于混凝土与土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，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。则应在混凝土终凝后再补喷，直至达到规定厚度为止。第28页/共102页喷锚支护喷锚支护第29页/共102页3、砼围圈护壁 概念概念：混凝土围圈护壁是用混凝土环形结构承受土压力，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

17、是现场浇筑的普通混凝土，壁厚较喷射混凝土大，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，一般为一般为15cm30cm，也可按土压力作用下环形结构计算。，也可按土压力作用下环形结构计算。适用情况适用情况：混凝土围圈护壁则适应性较强，可以按一般混凝土围圈护壁则适应性较强，可以按一般混凝土施工，基坑深度可达混凝土施工，基坑深度可达15m20m，除流砂及呈流塑状态，除流砂及呈流塑状态黏土外，可适用于其它各种土类。黏土外，可适用于其它各种土类。第30页/共102页 施工方法施工方法：基坑自上而下分层垂直开挖，开挖一层后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

18、圈混凝土施工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，顶层混凝土应一次整体浇筑，以下时因失去支承而下坠，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。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，一般顶层高高度以垂直开挖面不坍塌为原则，一般顶层高2m左右，以左右，以下每层高下每层高1m1.5m。围圈

19、混凝土一般采用围圈混凝土一般采用C15早强混凝土。为使基坑开挖和早强混凝土。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到达25002500kPa强度时，即可拆除摸板，承受土压力。强度时，即可拆除摸板，承受土压力。第31页/共102页4、其他方法 在软弱土层中的较深基坑以在软弱土层中的较深基坑以深层搅拌桩、粉体喷射搅拌深层搅拌桩、粉体喷射搅拌桩、旋喷桩桩、旋喷桩等，按密排或格框形布置成连续墙以形成支档结等，按密排或格框形布置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，构代替板桩墙等，多用于市政

20、工程、工业与民用建筑工程，桥梁工程也有使用成功的报道。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，也可使用水影响不大时，也可使用木档板木档板支撑（路桥施工除在特定条支撑（路桥施工除在特定条件下，现较少采用）。件下，现较少采用）。第32页/共102页u适用情况：适用情况：基坑如在地下水位以下，随着基坑的下挖，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，渗水将

21、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养护。以保持基坑的干燥，便于基坑挖土和基础的砌筑与养护。u常用方法：常用方法：表面排水法、井点法降低地下水位。表面排水法、井点法降低地下水位。二、基坑排水二、基坑排水 第33页/共102页（一）表面排水法 概念：概念：在基坑整个开挖过程及基础砌筑和养护期在基坑整个开挖过程及基础砌筑和养护期间，在基坑四周开挖集水沟汇集坑壁及基底的渗水，并间，在基坑四周开挖集水沟汇集坑壁及基底的渗水，并引向一个或数个比集水沟挖得更深一些的集水坑，集水引向一个或数个比集水沟挖得更深一些的集水坑，集水沟和集水坑应设在基础范围以外，

22、在基坑每次下挖以前，沟和集水坑应设在基础范围以外，在基坑每次下挖以前，必须先挖沟和坑，集水坑的深度应大于抽水机吸水龙头必须先挖沟和坑，集水坑的深度应大于抽水机吸水龙头的高度，在吸水龙头上套竹筐围护，以防土石堵塞龙头。的高度，在吸水龙头上套竹筐围护，以防土石堵塞龙头。适用情况：适用情况：一般土质条件下均可采用。但当地基一般土质条件下均可采用。但当地基土为饱和粉细砂土等黏聚力较小的细粒土层时，由于抽土为饱和粉细砂土等黏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。坑为这类土时，应避免采

23、用表面排水法。第34页/共102页（二）井点法降低地下水位轻型井点降水布置图轻型井点降水布置图第35页/共102页（二）井点法降低地下水位 概念：概念：即在基坑开挖前预先在基坑四周打入即在基坑开挖前预先在基坑四周打入（或沉入）若干根井管，井管下端（或沉入）若干根井管，井管下端1.5m左右为滤管，左右为滤管，上面钻有若干直径约上面钻有若干直径约2mm的滤孔，外面用过滤层包的滤孔，外面用过滤层包扎起来。各个井管用集水管连接并抽水扎起来。各个井管用集水管连接并抽水 。第36页/共102页 类型：类型：分为分为轻型井点、喷射井点、电渗井点和深井泵井点轻型井点、喷射井点、电渗井点和深井泵井点等，可根据土

24、的渗透系数，要求降低水位的深度及工程特点选等，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。用。特点：特点：井管范围内的地下水不从基坑的四周边缘和底面流井管范围内的地下水不从基坑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。坡坍塌现象，且由于流水压力对土层还有一定的压密作用。适用情况：适用情况：适用于渗透系数为（适用于渗透系数为（0.180）m/d的砂土。对的砂土。对于渗透系数小于于渗透系数小于0.1m/d d的淤泥、软黏土等则效果较差，需要采的淤泥、软黏

25、土等则效果较差，需要采用电渗井点排水或其它方法。用电渗井点排水或其它方法。第37页/共102页 围堰的概念围堰的概念：是一种临时挡水结构，在水中修筑桥：是一种临时挡水结构，在水中修筑桥梁基础时，开挖基坑前需在基坑周围先修筑一道防水围梁基础时，开挖基坑前需在基坑周围先修筑一道防水围堰，把围堰内水排干后，再开挖基坑修筑基础。如排水堰，把围堰内水排干后，再开挖基坑修筑基础。如排水较因难，也可在围堰内进行水下挖土，挖至预定标高后较因难，也可在围堰内进行水下挖土，挖至预定标高后先灌注水下封底混凝土，然后再抽干水继续修筑基础。先灌注水下封底混凝土，然后再抽干水继续修筑基础。在围堰内不但可以修筑浅基础，也可

26、以修筑桩基础等。在围堰内不但可以修筑浅基础，也可以修筑桩基础等。围堰的种类围堰的种类 ：有土围堰、草（麻）袋围堰、钢板：有土围堰、草（麻）袋围堰、钢板桩围堰、双壁钢围堰和地下连续墙围堰等桩围堰、双壁钢围堰和地下连续墙围堰等 。三、水中开挖基坑时的围堰工程三、水中开挖基坑时的围堰工程 第38页/共102页（一）土围堰和草袋围堰 在水深较浅（在水深较浅（2m以内），流速缓慢，河床渗水较小的河以内），流速缓慢，河床渗水较小的河流中修筑基础可采用土围堰或草袋围堰。流中修筑基础可采用土围堰或草袋围堰。土围堰（尺寸单位：土围堰（尺寸单位：m m）草袋围堰（尺寸单位：草袋围堰（尺寸单位：m m）第39页/共

27、102页（二）地下连续墙围堰 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，目前已在修建桥梁基础中得到应用。关于地下连续的作用，目前已在修建桥梁基础中得到应用。关于地下连续墙的介绍详见第五章。墙的介绍详见第五章。第40页/共102页第三节 板桩墙的计算 板桩墙的作用板桩墙的作用是挡住基坑四周的土体，防止土体下滑是挡住基坑四周的土体，

28、防止土体下滑和防止水从坑壁周围渗入或从坑底上涌，避免渗水过大或和防止水从坑壁周围渗入或从坑底上涌，避免渗水过大或形成流砂而影响基坑开挖。根据基坑深度和水深，一般可形成流砂而影响基坑开挖。根据基坑深度和水深，一般可采用无支撑、单支撑和多支撑板桩墙。它主要承受土压力采用无支撑、单支撑和多支撑板桩墙。它主要承受土压力和水压力，因此，板桩墙本身也是挡土墙，但又非一般刚和水压力，因此，板桩墙本身也是挡土墙，但又非一般刚性挡墙，它在承受水平压力时是弹性变形较大的柔性结构，性挡墙，它在承受水平压力时是弹性变形较大的柔性结构，它的受力条件与板桩墙的支撑方式、支撑的构造、板桩和它的受力条件与板桩墙的支撑方式、支

29、撑的构造、板桩和支撑的施工方法以及板桩入土深度密切相关，支撑的施工方法以及板桩入土深度密切相关，需要进行专需要进行专门的设计计算。门的设计计算。第41页/共102页 板桩墙计算内容应包括：板桩墙计算内容应包括：板桩墙侧向压力计算；板桩墙侧向压力计算；确定板桩插入土中深度的计算，以确保板桩墙有足够的确定板桩插入土中深度的计算，以确保板桩墙有足够的稳定性；稳定性；计算板桩墙截面内力，验算板桩墙材料强度，确定板桩计算板桩墙截面内力，验算板桩墙材料强度，确定板桩截面尺寸；截面尺寸；板桩支撑（锚撑）的计算；板桩支撑（锚撑）的计算；基坑稳定性验算；基坑稳定性验算；水下混凝土封底计算。水下混凝土封底计算。第

30、42页/共102页一、侧向压力计算 作用于板桩墙的外力主要来自坑壁土压力和水压力，或作用于板桩墙的外力主要来自坑壁土压力和水压力，或坑顶其它荷载（如挖、运土机械等）所引起的侧向压力。坑顶其它荷载（如挖、运土机械等）所引起的侧向压力。由于它大多是临时结构物，因此常采用比较由于它大多是临时结构物，因此常采用比较粗略的近似粗略的近似计算计算，即不考虑板桩墙的实际变形，仍沿用古典土压力理论，即不考虑板桩墙的实际变形，仍沿用古典土压力理论计算作用于板桩墙上的土压力。计算作用于板桩墙上的土压力。一般用朗金理论一般用朗金理论来计算不同来计算不同深度深度z处每延米宽度内的主、被动土压力强度处每延米宽度内的主、

31、被动土压力强度pa、pp(kPa)：第43页/共102页（2-32-3）朗金理论计算不同深度朗金理论计算不同深度z处每延米宽度内的主、被动处每延米宽度内的主、被动土压力强度土压力强度pa、pp(kPa)：第44页/共102页 对于黏性土，式（对于黏性土，式（2-32-3）中的内摩擦角）中的内摩擦角 用等代内摩擦用等代内摩擦角角 e代入，其值可参照表代入，其值可参照表2-22-2取用。取用。土的潮土的潮 湿程度湿程度土的类别土的类别0 0Sr0.50.5(稍湿稍湿)0.50.5Sr0.80.8（很湿）（很湿）0.80.8Sr11（饱和）（饱和）黏性土黏性土40404545303035352020

32、2525等代内摩擦角值等代内摩擦角值 e 表表2-22-2 第45页/共102页 如有地下水或地面水时如有地下水或地面水时，还应根据土的透水性质和施，还应根据土的透水性质和施工方法来考虑计算静水压力对板桩的作用。工方法来考虑计算静水压力对板桩的作用。当土层为透水性土时当土层为透水性土时，则在计算土压力时，土重取浮，则在计算土压力时，土重取浮重度，并考虑全部静水压力；重度，并考虑全部静水压力；当水下土层为不透水的粘性土层当水下土层为不透水的粘性土层，且打板桩时不会使，且打板桩时不会使打桩后的土松动而使水进入土中时，计算土压力不考虑水打桩后的土松动而使水进入土中时，计算土压力不考虑水的浮力取饱和重

33、度，而土面以上水深作为均布的超载作用的浮力取饱和重度，而土面以上水深作为均布的超载作用考虑。考虑。第46页/共102页二、悬臂式板桩墙计算破坏形式：侧压力作用下的转动破坏(绕O点)。Ep2EAEp1/Khtabco计算假定：1、侧压力按直线分布；2、假定Ep2作用位置位于桩端b点；插入深度t应在计算值基础上适当增加1020，以修正Ep2作用位置假定影响！第47页/共102页三、单支撑（锚碇式）板桩墙计算TEAaboE p/KTEAM maxQ=0第48页/共102页三、单支撑（锚碇式）板桩墙计算E p/KTEAM maxQ=0计算方法：1、计算简图：将板桩墙作为两点支撑竖直梁；支点1为支撑杆或

34、锚碇拉杆，支点2为板桩下端土体；2、支撑类型：简支（板桩埋入土层较浅）或固定（埋入土层较深）；3、土压力分布：见下页第49页/共102页单支撑板桩墙单支撑板桩墙土压力分布土压力分布EAbo+M max-M maxE p1E p2yaEAaboM maxQ=0E p/Kht简支支撑固定支撑第50页/共102页4、简支支撑板桩墙计算步骤：1）计算朗金主动、被动土压力；2）按力矩平衡条件（o0）计算插入深度t（不修正）；3）按H0求锚杆拉力；4）按剪应力等于零求反弯点t0;5）计算最大弯矩，确定板厚E p/KTEAM maxQ=0o第51页/共102页5、固定支撑板桩墙计算步骤：1）根据太沙基经验关

35、系式确定反弯点位置y2）在反弯点处将板桩切开，然后计算朗金主动、被动土压力；3）按力矩平衡条件（o0）计算c截面上的剪力；4）按力矩平衡条件（b0）计算插入深度t；5）按力学平衡条件求锚杆拉力EAbo+M max-M maxE p1E p2yac第52页/共102页四、多支撑板桩墙计算 当坑底在地面或水面以下很深时，为了减少板桩的弯矩可当坑底在地面或水面以下很深时，为了减少板桩的弯矩可以设置多层支撑。支撑的层数及位置要根据土质、坑深、支撑以设置多层支撑。支撑的层数及位置要根据土质、坑深、支撑结构杆件的材料强度，以及施工要求等因素拟定。板桩支撑的结构杆件的材料强度，以及施工要求等因素拟定。板桩支

36、撑的层数和支撑间距布置一般采用以下两种方法设置：层数和支撑间距布置一般采用以下两种方法设置：1等弯矩布置等弯矩布置：当板桩强度已定，即板桩作为常备设备使用时，：当板桩强度已定，即板桩作为常备设备使用时，可按支撑之间最大弯矩相等的原则设置。可按支撑之间最大弯矩相等的原则设置。2等反力布置等反力布置：当把支撑作为常备构件使用时，甚至要求各层：当把支撑作为常备构件使用时，甚至要求各层支撑的断面都相等时，可把各层支撑的反力设计成相等。支撑的断面都相等时，可把各层支撑的反力设计成相等。支撑系按在轴向力作用下的压杆计算，若支撑长度很大时，支撑系按在轴向力作用下的压杆计算，若支撑长度很大时，应考虑支撑自重产

37、生的弯矩影响。从施工角度出发，支撑间距应考虑支撑自重产生的弯矩影响。从施工角度出发，支撑间距不应小于不应小于2.5m。第53页/共102页 墙后土体达不到主动极限平衡状态，土压力不能按库墙后土体达不到主动极限平衡状态，土压力不能按库仑或朗金理论计算。根据试验结果证明这时土压力呈中间仑或朗金理论计算。根据试验结果证明这时土压力呈中间大、上下小的抛物线形状分布，其变化在静止土压力与主大、上下小的抛物线形状分布，其变化在静止土压力与主动土压力之间，如图动土压力之间，如图2-20所示。所示。图图2-20 多支撑板桩墙的位移及土压力分布多支撑板桩墙的位移及土压力分布第54页/共102页 太沙基和佩克（太

38、沙基和佩克（Terzaghi and Peck,1948,1967,1969）根据）根据实测及模型试验结果，提出作用在板桩墙上的实测及模型试验结果，提出作用在板桩墙上的土压力分布经验土压力分布经验图形图形（图（图2-21）。）。图图2-21 多支撑板桩墙上土压力的分布图形多支撑板桩墙上土压力的分布图形a）板桩支撑；）板桩支撑；b）松砂；）松砂；c）密砂；）密砂；d）粘土）粘土 H6cu；e）粘土）粘土 H4Cu第55页/共102页（一）坑底流砂验算 若坑底土为粉砂、细砂等时，在基坑内抽水可能引起流砂若坑底土为粉砂、细砂等时，在基坑内抽水可能引起流砂的危险。一般可采用简化计算方法进行验算。的危险

39、。一般可采用简化计算方法进行验算。原则：板桩有足够的入土深度以增大渗流长度，减少向上原则：板桩有足够的入土深度以增大渗流长度，减少向上动水力。动水力。五、基坑稳定性验算五、基坑稳定性验算第56页/共102页 由于基坑内抽水后引起由于基坑内抽水后引起的水头差的水头差h 造成的渗流，造成的渗流，其最短渗流途径为在流程其最短渗流途径为在流程t中水对土粒动水力应是垂直中水对土粒动水力应是垂直向上的，故可要求此动水力向上的，故可要求此动水力不超过土的有效重度不超过土的有效重度 b，则，则不产生流砂的安全条件为不产生流砂的安全条件为式中：K安全系数，取2.0；i水力梯度，；w水的重度。基坑抽水后水头差引起

40、的渗流基坑抽水后水头差引起的渗流 由此可计算确定板桩要求由此可计算确定板桩要求的入土深度的入土深度t。第57页/共102页（二）坑底隆起验算 开挖较深的软土基坑时，开挖较深的软土基坑时，在坑壁土体自重和坑顶荷载作在坑壁土体自重和坑顶荷载作用下，坑底软土可能受挤在坑用下，坑底软土可能受挤在坑底发生隆起现象。常用简化方底发生隆起现象。常用简化方法验算，即假定地基破坏时会法验算，即假定地基破坏时会发生如图所示滑动面，其滑动发生如图所示滑动面，其滑动面圆心在最底层支撑点面圆心在最底层支撑点A处，处，半径为半径为x，垂直面上的抗滑阻，垂直面上的抗滑阻力不予考虑。力不予考虑。第58页/共102页则滑动力矩

41、为：则滑动力矩为：稳定力矩为：稳定力矩为：式中：式中：Su滑动面上不排水抗剪强度，如土为饱和软滑动面上不排水抗剪强度，如土为饱和软粘土，则粘土，则=0，Su=Cu。M 与与Md之比即为安全系数之比即为安全系数K，如基坑处地层土质均匀，则安全系数为如基坑处地层土质均匀，则安全系数为 式中式中 以弧度表示。以弧度表示。第59页/共102页（三）封底混凝土厚度计算 钢板桩围堰需进行水下封底混凝土后在围堰内抽水修钢板桩围堰需进行水下封底混凝土后在围堰内抽水修筑基础和墩身，在抽干水后封底混凝土底面因围堰内外水筑基础和墩身，在抽干水后封底混凝土底面因围堰内外水头差而受到向上的头差而受到向上的静水压力静水压

42、力。在在静水压力静水压力作用下：作用下：封底混凝土及围堰有可能被水浮起，封底混凝土及围堰有可能被水浮起，或者封底混凝土产生向上挠曲而折裂，或者封底混凝土产生向上挠曲而折裂，因此：因此：封底混凝土应有足够的厚度，以确保围堰安全封底混凝土应有足够的厚度，以确保围堰安全 。第60页/共102页考虑浮力的封底层厚度计算：作用在封底层的浮力是由封底混凝土和围堰自重，作用在封底层的浮力是由封底混凝土和围堰自重，以及板桩和土的摩阻力来平衡的。当板桩打入基底以下以及板桩和土的摩阻力来平衡的。当板桩打入基底以下深度不大时，平衡浮力主要靠封底混凝土自重，因此在深度不大时，平衡浮力主要靠封底混凝土自重，因此在计算时

43、为偏安全考虑，仅计入封底混凝土自重。计算时为偏安全考虑，仅计入封底混凝土自重。第61页/共102页式中：式中：考虑未计算桩土间摩阻力和围堰自重考虑未计算桩土间摩阻力和围堰自重 的修正系数，小于的修正系数，小于1，具体数值由经验确定；，具体数值由经验确定；w 水的重度，取水的重度，取10kN/m3;c 混凝土重度，取混凝土重度，取23kN/m3;h 封底混凝土顶面处水头高度（封底混凝土顶面处水头高度（m）。）。第62页/共102页考虑强度的封底层厚度计算：如板桩打入基坑下较深，板桩与土之间摩阻力较大，加如板桩打入基坑下较深，板桩与土之间摩阻力较大，加上封底层及围堰自重整个围堰不会被水浮起，此时封

44、底层厚上封底层及围堰自重整个围堰不会被水浮起，此时封底层厚度应由其强度确定。现一般按容许应力法并简化计算，假定度应由其强度确定。现一般按容许应力法并简化计算，假定封底层为一简支单向板，其顶面在静水压力作用下产生弯曲封底层为一简支单向板，其顶面在静水压力作用下产生弯曲拉应力：拉应力：经整理得经整理得：式中：式中：W封底层每米宽断面的截面模量（封底层每米宽断面的截面模量（m3 3）；）；l 围堰宽度（围堰宽度（m）；）；水下混凝土容许弯曲应力，考虑水下混凝土表层质量较差、养水下混凝土容许弯曲应力，考虑水下混凝土表层质量较差、养护时间短等因素，不宜取值过高，一般用护时间短等因素，不宜取值过高，一般用

45、100100 200kPa200kPa。可解得封底砼厚度注意 封底混凝土灌注时厚度宜比计算值超过封底混凝土灌注时厚度宜比计算值超过0.25 0.50m,以便以便在抽水后将顶层浮浆、软弱层凿除，以保证质量。在抽水后将顶层浮浆、软弱层凿除，以保证质量。第63页/共102页第四节 地基承载力容许值的确定地基承载力容许值的确定一般有以下三种方法：地基承载力容许值的确定一般有以下三种方法：1 1根据现场荷载试验的根据现场荷载试验的p-s曲线；曲线；2 2按地基承载力理论公式计算；按地基承载力理论公式计算；3 3按现行规范提供的经验公式计算。按现行规范提供的经验公式计算。常用第64页/共102页步骤和方法

46、步骤和方法 ：一确定地基岩土的名称一确定地基岩土的名称 对于一般地基土，通常根据塑性指数、粒径、工程地对于一般地基土，通常根据塑性指数、粒径、工程地质特性等分为六类，即岩石、碎石土、砂土、粉土、黏性质特性等分为六类，即岩石、碎石土、砂土、粉土、黏性土和特殊性岩土土和特殊性岩土 。具体分类方法参照具体分类方法参照规范：规范：公路桥涵地基与基础设计公路桥涵地基与基础设计规范规范（JTJD63-2007）。）。二地基岩土工程特性指标确定二地基岩土工程特性指标确定 土的工程特性指标土的工程特性指标包括抗剪强度指标、压缩性指标、包括抗剪强度指标、压缩性指标、动力触探锤击数、静力触探探头阻力、载荷试验承载

47、力以动力触探锤击数、静力触探探头阻力、载荷试验承载力以及其他特性指标。及其他特性指标。地基土工程特性指标的代表值地基土工程特性指标的代表值应分别为标准值、平均应分别为标准值、平均值及容许值。强度指标应取标准值；压缩性指标应取平均值及容许值。强度指标应取标准值；压缩性指标应取平均值；承载力指标应取容许值。值；承载力指标应取容许值。第65页/共102页三地基承载力容许值确定三地基承载力容许值确定 地基承载力的验算，应以修正后的地基承载力容许值地基承载力的验算，应以修正后的地基承载力容许值 fa 控制控制。该值系在地基原位测试或。该值系在地基原位测试或公路桥涵地基与基础公路桥涵地基与基础设计规范设计

48、规范（JTG D632007）给出的各类岩土承载力基本容）给出的各类岩土承载力基本容许值许值 fa0 的基础上，经修正后而得。的基础上，经修正后而得。地基承载力基本容许值应首先考虑由载荷试验或其他原地基承载力基本容许值应首先考虑由载荷试验或其他原位测试取得，其值不应大于地基极限承载力的位测试取得，其值不应大于地基极限承载力的1/2；对中小桥、；对中小桥、涵洞，当受现场条件限制，或载荷试验和原位测试确有困难涵洞，当受现场条件限制，或载荷试验和原位测试确有困难时，也可按照时，也可按照公路桥涵地基与基础设计规范公路桥涵地基与基础设计规范（JTG D632007）第）第3.3.3条有关规定采用。条有关

49、规定采用。地基承载力基本容许值尚应根据基底埋深、基础宽度及地基承载力基本容许值尚应根据基底埋深、基础宽度及地基土的类别地基土的类别按照按照公路桥涵地基与基础设计规范公路桥涵地基与基础设计规范（JTG D632007）第）第3.3.4条规定进行修正。条规定进行修正。第66页/共102页 一般岩石地基可根据强度等级、节理按表一般岩石地基可根据强度等级、节理按表2-17确定确定承载力基本容许值承载力基本容许值 fa0。对于复杂的岩层（如溶洞、断层、。对于复杂的岩层（如溶洞、断层、软弱夹层、易溶岩石、软化岩石等）应按各项因素综合确软弱夹层、易溶岩石、软化岩石等）应按各项因素综合确定。定。岩石地基承载力

50、基本容许值岩石地基承载力基本容许值 fa0 表表2-17（1）地基承载力基本容许值的确定 fa0（kPa）节理发育节理发育程度程度坚硬程度坚硬程度节理不发育节理不发育节理发育节理发育节理很发育节理很发育坚硬岩、较硬岩坚硬岩、较硬岩3000300030003000200020002000200015001500较软岩较软岩3000300015001500150015001000100010001000800800软软 岩岩120012001000100010001000800800800800500500极软岩极软岩500500400400400400300300300300200200第67页