桥梁基础工程 第三章 天然地基浅基础

1、第三章天然地基浅基础主要内容第一节 概述第二节浅基础的分类及构造要求第三节 基础埋置深度的确定与尺寸拟定第四节 刚性扩大基础验算第五节 浅基础施工第六节 基坑板桩支护验算第七节 刚性扩大基础U形桥台算例第一节 概 述天然地基上浅基础：一般浅基础通常修建于天然地基上，称为天然地基上浅基础。特点：地基土保持自然形成的结构和特性。人工地基：有时当地基土质较差，经过方案比较，可以采用不同的方法对地基进行加固处理，使土的结构和性质已经不是天然状态。特殊地基：有些局部地区天然土的性质特殊，这种特殊性质极大的影响基础的设计，如湿陷性黄土、多年冻土、压缩性极高的软土等（一般为区域性土），这类土的地基称为特殊地

2、基。第三章 天然地基浅基础 第一节 概述浅基础：一般，当基础底面的埋置深度小于基础窄边宽度，或从施工角度基础底面埋置深度不大于5m时。可用比较简单的施工方法施工，比如明挖的方法；水中的浅基础围堰围水后也可采用明挖的方法施工，所以浅基础又称为明挖基础。浅基础计算特点：浅基础由于基础埋置深度较浅，在设计计算时可以忽略基础侧面土体对基础的固着影响，而使受力明确，计算简化。第三章 天然地基浅基础 第一节 概述在进行地基基础方案设计时，一般要考虑以下几个因素：（1）桥梁上部结构类型、设计技术标准及使用要求，尤其上部结构对不均匀沉降的敏感要求；（2）可做持力层的地基土的性质及承载能力；（3）水中基础要考虑

3、冲刷深度与基础的结构形式及所用材料、基础的可能埋置深度；（4）水中基础施工中围水挡土的可行措施及实施效果的预测（主要考虑施工水位、流速、基坑排水等）；（5）施工期限、施工方法及所需的施工设备等。第二节浅基础的分类及构造要求第三章 天然地基浅基础 第二节浅基础的分类及构造要求筏板基础按构造形式分类扩大基础条形基础箱形基础一、扩大基础定义：在墩台身底截面的基础上扩大而成的基础。分类：根据扩大基础受力状态及采用的材料性能可分为刚性扩大基础和柔性扩大基础。（一）刚性扩大基础第三章 天然地基浅基础 第二节浅基础的分类及构造要求刚性扩大基础通常采用片石、块石砌体或混凝土等圬工结构，不配置钢筋。要求：基础底

4、面悬出墩台身底截面根部，在地基反力作用下产生的弯曲拉应力和剪应力不超过其材料强度的设计值。这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 第三章 天然地基浅基础 第二节浅基础的分类及构造要求在一定的范围内。对圬工结构而言，这个限制界限用角度表示称为刚性角。综上：刚性扩大基础满足强度要求基本条件是规范给出的常用基础材料刚性角数值如下：砖、片石、块石、粗料石砌体，当用5号以下砂浆砌筑时，max=30; 当用5号以上砂浆砌筑时， max=35; 混凝土浇筑时，max=40。 为节省基础圬工量，一般当基础高度超过1.0m以后可设台阶，台阶宽度为0.20.5m，高度不小于0.5m，一般

5、台阶为等高，每一台阶均须满足刚性角的要求。基础顶面要设襟边，一般与台阶同宽，用以调整墩身位置和支立墩身模板。适用范围：由于结构简单，采用明挖施工，所以一般适用于地基土强度较高，埋置较浅，可能形成旱地施工条件（水浅、流速小、便于围水或岸上墩台）的河流上，对大中小桥均适用。第三章 天然地基浅基础 第二节浅基础的分类及构造要求（二）柔性扩大基础定义：当max 时，在外力作用下地基反力在悬出部分的根部产生的弯拉应力和剪应力超过了材料强度设计值，此时基础需要配置抗拉和抗剪钢筋，形成柔性扩大基础。柔性扩大基础是钢筋混凝土结构。第三章 天然地基浅基础 第二节浅基础的分类及构造要求二、条形基础按上部结构型式分

6、为墙下条形基础和柱下条形基础；按基础刚度分为刚性条形基础和柔性条形基础。（一）墙下条形基础第三章 天然地基浅基础 第二节浅基础的分类及构造要求适用：主要用于挡土墙墙下或房屋墙下的基础。横断面：其横断面可以修成对称台阶式或非对称台阶式。计算：属于平面应变问题，只考虑基础横向受力发生破坏。（二）柱下条形基础第三章 天然地基浅基础 第二节浅基础的分类及构造要求定义：将同一排若干个柱子的基础联成整体，形成柱下条形基础。分类：柱下条形基础可以上圬工刚性基础，也可以是钢筋混凝土柔性基础。优点：可以将集中荷载较均匀的分布到条形基础底面上，以减小地基反力，并通过形成的基础整体刚度来调整可能产生的不均匀沉降。十

7、字交叉条形基础：当柱下条形基础单向联合仍不能承受上部荷载时，可把纵、横柱下基础均联在一起，成为十字交叉的条形基础。第三章 天然地基浅基础 第二节浅基础的分类及构造要求三、筏板和箱形基础钢筋混凝土筏板基础，既扩大了基底面积又增强的基础的整体刚度，有利于调整地基的不均匀沉降，能较好地适应上部结构荷载分布的变化。筏板基础在构造上可分为平板式和梁板式两种类型。第三章 天然地基浅基础 第二节浅基础的分类及构造要求箱形基础：是由钢筋混凝土底板、顶板和纵横内外隔墙组成，形成一个刚度极大的箱子，称之为箱形基础。优点：箱形基础比筏板基础具有更大的抗弯刚度，而且基础顶板和底板间的空间常可利用作地下室。第三章 天然

8、地基浅基础 第二节浅基础的分类及构造要求第三节 基础埋置深度的确定与尺寸拟定浅基础设计步骤：（1）首先确定基础的可能最小埋深；（2）按构造要求初步拟定基础尺寸；（3）进行各项验算（强度、稳定性、变形等），当不能满足要求时，再增加基底埋深或增大基底尺寸进行验算，直至满足要求为止。第三章 天然地基浅基础 第三节 基础埋置深度的确定与尺寸拟定一、基础埋置深度的确定基础埋置深度：基础底面埋在地面（一般指设计地面）下的深度。持力层：与基础底面接触的地基土。确定基础埋置深度的原则是：能浅则不深。第三章 天然地基浅基础 第三节 基础埋置深度的确定与尺寸拟定影响基础埋置深度的因素：（一）桥位处地质条件地基因土

9、层性质不同，大致分为下列5种类型的情况：第三章 天然地基浅基础 第三节 基础埋置深度的确定与尺寸拟定岩石地基：（1）覆盖土层较薄时，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。（2）岩层倾斜时，不宜将基础部分置于岩层（沉降小），部分置于土层上（沉降大），以防结构物由于不均匀沉降而倾斜或破裂。第三章 天然地基浅基础 第三节 基础埋置深度的确定与尺寸拟定（二）河流冲刷深度的要求基础底面必须埋置在设计洪水时的最大冲刷线（局部冲刷线）以下一定深度。1.非岩石河床桥梁墩台基础埋深

10、安全值。第三章 天然地基浅基础 第三节 基础埋置深度的确定与尺寸拟定 冲刷总深度(m) 桥梁类型05101520大桥、中桥、小桥（不铺砌）1.52.02.53.03.5特大桥2.02.53.03.54.0基底埋深安全值（m）2.岩石河床：对于建在岩石上且河流冲刷又较严重的桥梁基础，除应清除风化层外，尚应根据基岩强度嵌入岩层一定深度，或采用其他锚固措施，使基础与岩石连成整体。3.涵洞基础：（1）在无冲刷处（岩石地基除外），应设在地面或河床以下埋深不小于1.0m；（2）如有冲刷，基底埋深应在局部冲刷线以下不小于1.0m；（3）如河床上有铺砌层时，基础底面宜设置在铺砌层顶面以下不小于1.0m。第三章

11、 天然地基浅基础 第三节 基础埋置深度的确定与尺寸拟定（三）季节性冻土地区考虑地基土冻胀性的基础埋置深度季节冻土：冬季冻结，夏季全部融化，冻结延续时间一般不超过一个季节，该土层称为季节冻土。其下边界线称为冻深线或冻结线。第三章 天然地基浅基础 第三节 基础埋置深度的确定与尺寸拟定在接近最大冻结深度处，冻胀量很小，因此对有些冻胀土，可将基础埋置设计冻结深度以上某一深度，而不需超过整个冻深，使基础下面保留的冻土层产生的冻胀量小于结构物允许变形，这个土层一般称为残留冻土层。当墩台基础设置在季节性冻胀土层中时，基底的最小埋置深度可按下式计算第三章 天然地基浅基础 第三节 基础埋置深度的确定与尺寸拟定土

12、的类别黏性土细砂、粉砂、粉土中砂、粗砂、砾砂碎石土1.001.201.301.40表4.1.1-1 土的类别对冻深的影响系数表4.1.1-2 土的冻胀性对冻深的影响系数冻胀性不冻胀弱冻胀冻胀强冻胀特强冻胀极强冻胀1.000.950.900.850.800.75第三章 天然地基浅基础 第三节 基础埋置深度的确定与尺寸拟定表4.1.1-3 环境对冻深的影响系数周围环境村、镇、旷野城市近郊城市市区1.000.950.90表4.1.1-4 地形坡向对冻深的影响系数地形坡向平坦阳坡阴坡1.00.91.1第三章 天然地基浅基础 第三节 基础埋置深度的确定与尺寸拟定基础对冻深的影响系数，取表4.1.1-5

13、不同冻胀土类别在基础底面下容许最大冻层厚度冻胀土类别弱冻胀冻胀强冻胀特强冻胀极强冻胀0.38z00.28z00.15z00.08z00上部为外超静定结构的桥涵基础，其地基为冻胀土层时，应将基底埋入冻结线以下不小于0.25m。第三章 天然地基浅基础 第三节 基础埋置深度的确定与尺寸拟定（四）上部结构类型和荷载的影响（1）上部结构类型不同，对地基土的变形要求就不同，因而基础的埋置深度就可能不同。（2）上部结构的恒载和活载的大小，也影响基础的埋置深度，甚至基础类型选择。一般情况，荷载大埋深大（土承载力高），荷载小埋深浅。第三章 天然地基浅基础 第三节 基础埋置深度的确定与尺寸拟定（五）桥位地形条件位

14、于较陡岩石上的墩台基础，其基础可做成台阶形，同时也要注意斜坡岩体的稳定性。第三章 天然地基浅基础 第三节 基础埋置深度的确定与尺寸拟定位于较陡土坡上的墩台基础，若埋置深度较浅，过大的外荷载产生的土侧压力作用，可能使基础连同侧坡土体产生滑动而丧失稳定性，因而这种情况，在确定基底埋深时要保证基底边缘至坡面要有一定的距离。持力层土类h/ml/m示意图较完整的坚硬岩石0.250.250.50一般岩石（如砂页岩互层等）0.600.601.50松软岩石（如千枚岩等）1.001.002.00砂类砾石及土层1.001.502.50表3.2 斜坡上基础埋深与侧缘坡面水平距离关系第三章 天然地基浅基础 第三节 基

15、础埋置深度的确定与尺寸拟定（六）保持地基土稳定性的最小埋深（1）表层土不宜直接作为基础持力层；（2）为了保证持力层的稳定和不受扰动，规定基础底面的埋置深度（岩石地基除外）均应在天然地面或无冲刷河流的河床以下不小于1.0m。第三章 天然地基浅基础 第三节 基础埋置深度的确定与尺寸拟定（七）相邻建筑物基础埋深的影响（1）当两个建筑物的基础相距甚近时（如城市立体交叉建筑），较浅基础上的荷载所产生的侧向土压力对较深的基础会产生影响；（2）当新建基础比原有基础深时，新建基础的施工又会影响原有基础的稳定性；（3）新基础施工采用的技术措施（支挡、排水、开挖设备等）也影响其经济性，甚至影响基础结构形式。第三章

16、 天然地基浅基础 第三节 基础埋置深度的确定与尺寸拟定其他因素 地下水的渗流情况对基础埋深也有很大影响，特别是当土质为粉、细砂时，要注意可能发生流砂现象。 另外施工机具设备、工期等也直接影响基础类型的选择和基础埋置深度的确定。第三章 天然地基浅基础 第三节 基础埋置深度的确定与尺寸拟定二、基础尺寸拟定基础立面尺寸：一般要求基础顶面标高不宜高于最低水位或地面。考虑基础扩大后阻水严重，通航性河流影响通航，所以设计中尽量将基础顶面不露出河床。基底标高按前面要求综合分析确定，则基础高度h即为两者之差。第三章 天然地基浅基础 第三节 基础埋置深度的确定与尺寸拟定基础平面尺寸：对于柔性扩大基础，主要通过承

17、载力试算得到合理的平面尺寸。刚性扩大基础，则主要依据墩台身底截面和刚性角控制确定。刚性扩大基础平面尺寸用下式控制第三章 天然地基浅基础 第三节 基础埋置深度的确定与尺寸拟定第三章 天然地基浅基础 第三节 基础埋置深度的确定与尺寸拟定图3.8 不对称基础形式一般扩大基础立面都设计成对称形式，但有时为改善受力状态，减小合力偏心距，亦可设计不对称襟边。如对拱桥不等跨时，为了使基底应力分布尽量均匀，有时做成立面不对称基础。 还可根据地形和受力情况，做成基底不为平面而呈台阶状的基础。第四节 刚性扩大基础验算验算的主要内容一、地基承载力验算二、基底合力偏心距验算三、基础稳定性验算四、基础沉降验算第三章 天

18、然地基浅基础 第四节 刚性扩大基础验算（一）基础底面岩土的承载力，当不考虑嵌固作用时，可按下式验算：第三章 天然地基浅基础 第四节 刚性扩大基础验算1.当基底只承受轴心荷载（e0=0）时：P-基底平均压应力；N-作用短期效应组合在基底产生的竖向力。一、地基承载力验算作用效应组合：地基进行竖向承载力验算时，传至基底或承台底面的作用效应应按正常使用极限状态的短期效应组合采用；同时尚应考虑作用效应的偶然组合（不包括地震作用）1 当采用短期效应组合时，其中可变作用的频遇值系数均取1.0，且汽车荷载应计入冲击系数；填料厚度（包括路面厚度）等于或大于0.5m的拱桥、涵洞，以及重力式墩台，其地基计算可不计汽

19、车冲击系数。（2）当采用作用效应的偶然组合时，不考虑结构重要性系数，作用分项系数、频遇值系数和准永久值系数均取为1.0。第三章 天然地基浅基础 第四节 刚性扩大基础验算2.当基底单向偏心受压，且 时，此种情况是全截面参加工作。此时要同时满足以下两式：第三章 天然地基浅基础 第四节 刚性扩大基础验算3.当基底双向偏心受压，且 时要同时满足以下两式：Mx、My-作用短期效应组合产生于墩台的水平力和竖向力对基底x轴、y轴的弯矩。Wx、Wy基础底面偏心方向边缘绕x轴、y轴的面积抵抗矩。第三章 天然地基浅基础 第四节 刚性扩大基础验算4.当设置在基岩上的基底承受单向偏心荷载，其偏心距 时，仅按受压区计算

20、基底最大压应力。按照静力平衡条件，基底局部受压面积应力的合力，应与基础作用的偏心竖向力N相等。承压部分地基土的压应力按三角形分布，假定其分布宽度为 ，则又知第三章 天然地基浅基础 第四节 刚性扩大基础验算5.当设置在基岩上的墩台基底承受双向偏心压应力，且e0时，可仅按受压区计算基底压应力（不考虑基底承受拉应力），墩台基底最大压应力可按公桥基规附录K确定。6.基底承受单向或双向偏心受压的核心半径 通用计算：单向偏心受压时：e0N作用点距截面重心的距离。第三章 天然地基浅基础 第四节 刚性扩大基础验算（二）地基土容许承载力的确定地基土容许承载力：是指在保证地基土稳定的条件下，建筑结构的沉降量（即地

21、基土的压缩变形）不超过建筑结构物正常使用所允许沉降量时的地基承载力。地基土的容许承载力确定方法有以下几种：1.试验法一般用于特殊结构桥、大桥、特大桥。在现场或室内通过土工试验或触探试验来确定地基土的压缩性和承载力。第三章 天然地基浅基础 第四节 刚性扩大基础验算2.调查法采用调查临近建筑结构物或其他桥梁地基基础设计和使用情况，来比较分析拟建桥梁地基承载力确定的是否合适。该方法只能作为对其他方法确定的地基容许承载力验证参考。3.理论公式计算在各种作用力作用下，建筑结构基础由于承载力不足而引起的破坏，主要是由于基底边角持力层剪切破坏所造成。土的剪切破坏形式有整体剪切破坏、冲剪破坏和局部剪切破坏，其

22、产生与多种因素有关。对地基土承受的最大荷载极限荷载的计算，在塑性理论的基础上做不同程度的修正和假设，可得到不同的理论计算公式，其具体计算公式请参见土力学中的有关内容。第三章 天然地基浅基础 第四节 刚性扩大基础验算第三章 天然地基浅基础 第四节 刚性扩大基础验算4.公路桥涵地基基础设计规范公式计算地基承载力的验算，应以修正后的地基承载力容许值fa控制。该值是在地基原位测试或本规范给出的各类岩土承载力基本容许值fa0的基础上，经修正得到。修正后的地基承载力容许值按下式确定fa0地基承载力基本容许值；b基础底面的最小边宽（或直径）；当b10m时，取b=10m；h基底埋置深度（m），自天然地面起算，

23、有水流冲刷时自一般冲刷线起算；当h4时，取h/b=4；k1、k2基底宽度、深度修正系数，根据基底持力层土的类别确定；第三章 天然地基浅基础 第四节 刚性扩大基础验算1基底持力层土的天然重度；若持力层在水面以下且为透水者，应取浮重度；2基底以上土层的加权平均重度；换算时若持力层在水面以下，且不透水时，不论基底以上土的透水性质如何，一律取饱和重度；当透水时，水中部分土层则取浮重度。当基础位于水中不透水地层时，fa按平均常水位至一般冲刷线的水深每米再增大10kPa软土地基承载力容许值参考公路桥涵地基基础设计规范。第三章 天然地基浅基础 第四节 刚性扩大基础验算（三）地基承载力提高系数 的确定按受荷阶

24、段和受荷情况确定。1.使用阶段（1）当地基承受作用短期效应组合或作用效应偶然组合时，可取R=1.25 ，但对承载力容许值fa小于150kPa的地基，应取R=1.0。（2）当地基承受的作用短期效应组合仅包括结构自重、预加力、土重、土侧压力、汽车和人群效应时应取R=1.0 。第三章 天然地基浅基础 第四节 刚性扩大基础验算（3）当基础建于经多年压实未遭破坏的旧桥基（岩石旧桥基除外）上时，不论地基承受的作用情况如何，抗力系数均可取R=1.5 ；对承载力容许值fa小于150kPa的地基，可取R=1.25。（4）建于岩石旧桥基上，应取R=1.02.施工阶段施工阶段地基受荷是短暂的，与使用阶段相比，一般可

25、取较高的抗力系数。（1）地基在施工荷载作用下，可取R=1.25 。（2）当墩台施工期间承受单向推力时，可取R=1.5 。第三章 天然地基浅基础 第四节 刚性扩大基础验算（四）软弱下卧层承载力验算验算表达式为：第三章 天然地基浅基础 第四节 刚性扩大基础验算式中： 深度h范围内各土层的加权平均重度； 软弱下卧层顶面以上土层（深度h+z范围内）的加权平均重度；换算时若软弱下卧层在水面以下，且不透水时，不论软弱下卧层以上土的透水性质如何，一律取饱和重度；当透水时，水中部分土层则取浮重度。ph由使用荷载产生的基底压应力（kPa）.第三章 天然地基浅基础 第四节 刚性扩大基础验算基底中心下附加应力系数；

26、fa0h+z软弱下卧层的承载力基本容许值；b基础底面的最小边宽；当b10m时，取b=10m；fa h+z式中的h+z软弱下卧层顶面深度（m），自天然地面起算，有水流冲刷时自一般冲刷线起算；当h+z 4时，取（h+z）/b=4；k1、k2软弱下卧层宽度、深度修正系数，根据软弱下卧层土的类别确定；1软弱下卧层土的天然重度；若软弱下卧层在水面以下且为透水者，应取浮重度；第三章 天然地基浅基础 第四节 刚性扩大基础验算第三章 天然地基浅基础 第四节 刚性扩大基础验算（五）桥台路基填土及锥坡对桥台基底压应力影响的计算修建在粘土地基上的桥台，当台后路基填土高度大于5m时，验算地基土压力与变形，应考虑桥头引

27、道路基填土及锥坡土重对桥台基底平面（包括群桩桩尖平面）产生的附加竖向压应力。对于软土地基上的桥梁，如相邻墩台的距离小于5m时，尚应考虑邻近墩台软土地基所引起的附加竖向压应力。第三章 天然地基浅基础 第四节 刚性扩大基础验算台背路基填土对桥台基底或桩端平面处地基土上引起的附加压应力p1按下列公式计算第三章 天然地基浅基础 第四节 刚性扩大基础验算第三章 天然地基浅基础 第四节 刚性扩大基础验算对于埋置式桥台，应按下列公式计算由台前锥体对基底或桩端平面处的前边缘引起的附加压应力p2第三章 天然地基浅基础 第四节 刚性扩大基础验算第三章 天然地基浅基础 第四节 刚性扩大基础验算表4.2.5 墩台基底

28、的合力偏心距容许值 二、基底合力偏心距验算基底合力偏心距的基本验算式为：第三章 天然地基浅基础 第四节 刚性扩大基础验算三、基础稳定性验算基础稳定性验算内容：（1）基础倾覆稳定性验算； （2）基础滑动稳定性验算。荷载效应组合：承载能力极限状态的基本组合和偶然组合。所有系数均取1.0，则基本组合=永久作用标准值效应+可变作用标准值效应；偶然组合=永久作用标准值效应+偶然作用标准值效应+可变作用标准值效应第三章 天然地基浅基础 第四节 刚性扩大基础验算（一）基础倾覆稳定性验算基础倾覆时的转动轴：（1）建筑在岩层上的墩台是绕基底受压的最外边缘（以最外边缘为轴）而倾覆；（2）建筑在弹性的软土上面的墩台

29、基础，由于最大受压边缘陷入土内，此时基础的转动轴将在受压最外边缘的内侧某一线上。基底土愈弱，基础转动轴愈接近基底中心，基础抗倾覆的稳定性就愈低。但在基础设计时，因要求基底最大压力限制在基底土的容许承载力以内，故基础的转动轴仍假定在最大受压的外边缘。第三章 天然地基浅基础 第四节 刚性扩大基础验算倾覆作用的弯矩为，全部外力对截面重心的力矩抗倾覆稳定系数 倾覆稳定性验算表达式第三章 天然地基浅基础 第四节 刚性扩大基础验算抵抗倾覆的稳定弯矩为，作用重心轴的竖向力对基础边缘的弯矩，即（二）基础滑动稳定性验算1.基础自身抗滑动的验算桥涵墩台基础抗滑动稳定系数kc按下式计算： 和 分别为两个相对方向的各

30、自水平力总和，绝对值较大者为滑动水平力 ，另一为抗滑稳定力 ； 为抗滑动稳定力。第三章 天然地基浅基础 第四节 刚性扩大基础验算表4.4.2 基底摩擦系数 地基土分类黏土（流塑坚硬）、粉土0.25砂土（粉砂砾砂）0.300.40碎石土（松散密实）0.400.50软岩（极软岩较软岩）0.400.60硬岩（较硬岩、坚硬岩）0.60、0.70第三章 天然地基浅基础 第四节 刚性扩大基础验算2.基础深层滑动验算第三章 天然地基浅基础 第四节 刚性扩大基础验算稳定安全系数是,最可能滑动面上各力对滑动中心所产生的抗滑动力矩与滑动力矩之比。作用组合验算项目稳定性系数使用阶段永久作用（不计混凝土收缩及徐变、浮

31、力）和汽车、人群的标准值效应组合抗倾覆1.5抗滑动1.3各种作用（不包括地震作用）的标准值效应组合抗倾覆1.3抗滑动1.2施工阶段作用的标准值效应组合抗倾覆1.2抗滑动表4.4.3 抗倾覆和抗滑动的稳定性系数第三章 天然地基浅基础 第四节 刚性扩大基础验算（三）增强基础稳定性措施（1）首先设计时要根据可能产生滑动的地质条件和倾覆的受力状态，来选择合适的基础类型、基础埋深和墩台与基础的尺寸。（2）配合采用一定的结构措施来增加其稳定性。如对软土地基可采取换土加固措施；拱桥桥台基础可采用设防滑齿槛、斜面基础等；梁桥桥台可采用后仰埋置式桥台；对可能产生深层滑动可采用挖空台身减载等措施。（3）提出严格的

32、、必须遵从的施工程序要求。（4）当墩台使用过程有滑动时，可采用地表或地下排水措施，以增加土的内摩擦角，还可设置抗滑挡墙、抗滑桩等增强土体和墩台基础的稳定性。第三章 天然地基浅基础 第四节 刚性扩大基础验算四、基础沉降验算（一）有下列情况者，应验算墩台基底基础的沉降1两相邻跨径差别悬殊。2. 确定跨线桥或跨线渡槽下的净高时，需要预先计算其墩台沉降值。3.当墩台建筑在地质复杂、地层不均匀及承载力较差的地基上，应验算其沉降。4.桥梁改建或拓宽。第三章 天然地基浅基础 第四节 刚性扩大基础验算第三章 天然地基浅基础 第四节 刚性扩大基础验算（二）沉降计算时，传至基底的作用效应应按正常使用极限状态下作用

33、长期效应组合采用。即：永久作用标准值效应+可变作用准永久值效应永久作用：包括结构自重、土重、土侧压力、浮力；（不包括混凝土收缩及徐变作用、基础变位作用）可变作用：仅包括汽车荷载和人群荷载。第三章 天然地基浅基础 第四节 刚性扩大基础验算（三）墩台的沉降，应符合下列规定：1.相邻墩台间不均匀沉降差值（不包括施工中的沉降），不应使桥面形成大于0.2%的附加纵坡（或折角）。2.外超静定结构桥梁墩台间不均匀沉降差值，还应满足结构的受力要求。（四）墩台基础的最终沉降量采用分层总和法，可按下式计算：第三章 天然地基浅基础 第四节 刚性扩大基础验算式中： 对应于荷载长期效应组合的基础底面处附加压应力（kPa

34、）； 基底压应力（kPa）； 基础底面下第i层土的压缩模量（MPa），应取土的“自重压应力”至“土的自重压应力与附加压应力之和”的压应力段计算；第三章 天然地基浅基础 第四节 刚性扩大基础验算Zi、Zi-1基础底面至第i层土、第i-1层土底面的距离（m）； 、 基础底面计算点至第i层土、第i-1层土底面范围内平均附加压应力系数； h基础埋深（m），当基础受水流冲刷时，从一般冲刷线算起；当不受水流冲刷时，从天然地面算起；如位于挖方内，则由开挖地面算起;h内土的重度（kN/m3），基底为透水地基时水位以下取浮重度；第三章 天然地基浅基础 第四节 刚性扩大基础验算第三章 天然地基浅基础 第四节 刚性

35、扩大基础验算 基底附加压应力2.54.07.015.020.01.41.31.00.40.21.11.00.70.40.21. 沉降计算经验系数s注：1.表中fa0为地基承载力基本容许值。 2.表中 为沉降计算范围内压缩模量的当量值，应按下式计算式中： 第i层土的附加压应力系数沿土层厚度的积分值。第三章 天然地基浅基础 第四节 刚性扩大基础验算2.计算深度zn确定1.地基沉降计算时设定计算深度zn ，在zn以上取z 厚度，其沉降量应符合下式：sn在计算深度底面向上取厚度为z的土层的计算沉降量已确定的计算深度下面，如仍有较弱土层时，应继续计算。基底宽度b（m）b22b448（m）0.30.60.

36、81.0表4.3.6 值2.当无相邻荷载影响，基底宽度在130m范围内时，基底中心的地基沉降计算深度 zn也可按下列简化公式计算：3.在计算深度范围内存在基岩时，zn可取至基岩表面；当存在较厚的坚硬黏土层，其孔隙比小于0.5、压缩模量大于50MPa，或存在较厚的密实砂卵石层，其压缩模量大于80MPa时，zn可取至该土层表面。第三章 天然地基浅基础 第四节 刚性扩大基础验算第五节 浅基础施工定位放样：把设计图纸上工程建筑物的平面位置和高程，用一定的测量仪器和方法测设到实地上去的测量工作称为定位放样。 定位放样主要有：平面位置的放样、高程放样，以及竖直轴线放样。 一、基础的定位放样第三章 天然地基

37、浅基础 第五节 浅基础施工（一）直接丈量法 直线桥梁，中小桥梁和一般跨径的大桥，当有良好的丈量条件时，均应直接丈量定位。测量精度要求根据桥轴线桩间距离而定，在墩台中心位置桩上安置经纬仪，测设出墩台的纵横轴线，并设置牢固的方向桩（每端至少两个方向桩），墩台纵横轴线的方向桩，是施工中恢复墩台中心位置与细部放样的依据。第三章 天然地基浅基础 第五节 浅基础施工（二）三角网交会法三角网的基线应设定2条，依据桥位具体条件，基线可设于河流的一岸或两岸，基线与桥位中线的交角宜小于90度。第三章 天然地基浅基础 第五节 浅基础施工以木桩标示桥梁墩台纵、横轴线后，即可采用龙门板定出基坑外轮廓尺寸。基坑平面尺寸一

38、般要比基础尺寸大0.31.0m，以便于基坑排水、坑壁支护和支立模板等。无水且土质密实的基坑，如不设基础模板时，可按基础平面尺寸开挖。第三章 天然地基浅基础 第五节 浅基础施工二、旱地浅基础施工（一）基坑开挖与坑壁支护基坑开挖可采用人工开挖和机械开挖。人工开挖：应正确的规定挖土工人数，使每个人有一个适当的工作面，注意弃土的堆放不影响坑壁稳定和妨碍施工。机械开挖：生产效率高，节省劳动力，但要注意机械行走时不要引起坑壁坍塌，要距离坑缘不小于2.0m。机械开挖当距基底标高0.30.5m时，余下深度应人工开挖，以免破坏基底土的结构。基坑应避免超挖，已经超挖或松动部分，应将松动部分清除。第三章 天然地基浅

39、基础 第五节 浅基础施工基坑根据是否支护分为无支护基坑和有支护基坑。1.无支护基坑适用条件：一般基坑深度在5m以内，施工期较短，基坑底在地下水位以上，土的湿度正常（接近最佳含水量），土层构造均匀时，可采用无支护基坑。第三章 天然地基浅基础 第五节 浅基础施工坑壁土类坑壁坡度基坑顶缘无荷载基坑顶缘有静载基坑顶缘有动载砂类土1:1.001:1.251:1.50碎、卵石类土1:0.751:1.001:1.25亚砂土1:0.671:0.751:1.00亚粘土、粘土1:0.331:0.501:0.75极软岩1:0.251:0.331:0.67软质岩1:0.001:0.101:0.25硬质岩1:0.001

40、:0.001:0.00表3.11 无支护基坑坑壁坡度第三章 天然地基浅基础 第五节 浅基础施工硬粘性土亦可采用垂直坑壁，其最大高度不得大于下式计算值，即公式推导：坑壁的土侧压力 ，按朗肯主动土压力计算当 时，基坑是安全的，即考虑安全系数，令第三章 天然地基浅基础 第五节 浅基础施工2.有支护基坑在下列情况下，应采用坑壁支护结构：（1）当基坑边坡不易稳定，并有地下水影响；（2）敞坡开挖工程量过大不经济；（3）施工现场与临近建筑物靠近，敞坡受限制等情况时。 支护方式：（1）木板支撑； （2）板桩墙支护； （3）喷射混凝土护壁；（4）混凝土围圈护壁。（1）木板支撑适用：中、小桥和涵洞基坑开挖。钢木结

41、合支撑适用于深度3m以上的基坑。第三章 天然地基浅基础 第五节 浅基础施工（2）板桩墙支护适用：当基础平面尺寸过大，深度较深，基坑底面标高低于地下水位，且渗水量较大时，可用防渗性能较好的板桩作支撑，维护坑壁的稳定性。特点：基坑开挖前即将以企口密切联接的板桩打入土中，其下端伸入到基底以下一定深度，基坑在板桩支护下开挖，并随着基坑的开挖加深而根据需要增设支撑。板桩按材料分为木板桩、钢筋混凝土板桩和钢板桩三种。第三章 天然地基浅基础 第五节 浅基础施工图3.16 板桩截面及接口形式第三章 天然地基浅基础 第五节 浅基础施工施打钢板桩钢板桩第三章 天然地基浅基础 第五节 浅基础施工（3）喷射混凝土护壁

42、工作原理：以高压空气为动力，将搅拌均匀的砂、石、水泥和外加剂（包括速凝剂、引气剂、减水剂和增粘剂等）等干料，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。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。第三章 天然地基浅基础 第五节 浅基础施工矩形基础圆形基坑喷射护壁图3.17 喷射混凝土护壁示意 砼喷射厚度一般可按以下公式确定根据实践经验：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

43、水，厚度为10cm15cm；如有少量渗水，厚度为15cm；当有大量渗水时，厚度为15cm20cm。适用情况：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。对于亚粘土、轻亚粘土及砂夹卵石的地质条件均可采用。对有流砂或淤泥夹层的土质，也有使用成功的实例。第三章 天然地基浅基础 第五节 浅基础施工挂网喷混支护挂网喷混支护（4）砼围圈护壁概念：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，也可按土压力作用下环形结构计算。 适用情况：混凝土围圈护壁适应性较强，可以按一般混凝土施工，基坑深度可达15m

44、20m，除流砂及呈流塑状态粘土外，可适用于其它各种土类。第三章 天然地基浅基础 第五节 浅基础施工砼围圈护壁砼围圈支护（二）基坑排水 常用方法：表面排水法和井点法降低地下水位。第三章 天然地基浅基础 第五节 浅基础施工1.表面排水法适用情况：岩石及碎石类土，也适用于渗水量不大的粘性土基坑，对于砂土因渗水量大，易产生流砂现象而应用较困难。采用集水坑排水，渗水量可用下式估算，即当有不漏水的板桩墙截水时，按其最短渗水路线估算渗水量，为按（1.52.0）Q 确定水泵数量。第三章 天然地基浅基础 第五节 浅基础施工2.井点法降低地下水位优点：井点法降低地下水，可以从根本上降低基坑下地下水位，形成稳定的降

45、落曲线，土壤疏干，抗剪强度提高，稳定坑壁，可不必放坡或坡度改陡，减少挖方和回填土量，并降低支撑要求；因浮力减小，增大土壤压密的有效压力，有利增大地基强度。类型：分为轻型井点、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。 第三章 天然地基浅基础 第五节 浅基础施工轻型井点：基坑开挖前预先在基坑周围打入（或沉入）井点管和集水总管组成管路系统，并与泵浦系统（包括离心泵和真空泵）相连接强制抽水，使井点管周围一定范围内的水位下降，形成降水漏斗，基坑周围井点管相互影响使坑底形成一个连续的疏干区。第三章 天然地基浅基础 第五节 浅基础施工完全井：井底达到不透水层的

46、称为完全井。非完全井：井底未达到不透水层的称为非完全井。承压井：地下水有压力的称为承压井。无压井：地下水无压力的称为无压井。无压完全井环圈井点涌水量第三章 天然地基浅基础 第五节 浅基础施工无压不完全井环圈井点涌水量 表3.13 H0值表根据上述算得的总涌水量的1.21.5倍为总排水量，再根据单井拟定的排水量，确定井的数量和间距。第三章 天然地基浅基础 第五节 浅基础施工井点法降低地下水位方法：改河截流；围堰施工。（一）改河截流法适用范围：河流较小，施工时水量不大，容易修筑临时引水渠将水绕过桥位处引出。要求：不能影响周围农田建设，根据河流具体可能情况采用此法。三、水中浅基础施工第三章 天然地基

47、浅基础 第五节 浅基础施工（二）围堰施工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可能出现的最高水位（包括浪高）不小于0.5m0.7m，有风浪时应适当加高。第三章 天然地基浅基础 第五节 浅基础施工2要求河道断面压缩一般不超过流水断面积的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。第三章 天然地基浅基础 第五节 浅基础施工4堰内面积应满足基础施工需要的工作面（包括基坑集水沟、排水井、工作空间等必要的工作面），一般围堰坡

48、脚距离基坑边缘的宽度，需根据土质和坑深酌定，但不应小于1.0m；第三章 天然地基浅基础 第五节 浅基础施工围堰的种类：1.土围堰和土袋围堰 适用：水深在2.0m以为，流速小于0.5m/s，河床土质渗水性较小的河流中。因筑堰引起流速增大围堰坡面有受冲刷危险时，可在外坡面用土袋、柴排、片石等防护。第三章 天然地基浅基础 第五节 浅基础施工适用：水深4.0m以内，流速不超过1.5m/s，河床土质渗水性小的河流。第三章 天然地基浅基础 第五节 浅基础施工第三章 天然地基浅基础 第五节 浅基础施工2.木板桩围堰 水深在34m时可采用单层木板桩围堰。水深在46m时，可采用双层木板桩围堰，在双层板桩中间填以

49、粘土或亚粘土心墙。木笼（竹笼）围堰结构是由内外两层装片石的竹（木）笼组成，竹（木）笼之间以铁丝成十字形连接，填以粘土心墙。第三章 天然地基浅基础 第五节 浅基础施工3.钢板桩围堰 适用情况：钢板桩围堰本身强度大，防水性能好，打入土层时穿透力强，适用于砂类土、粘性土、碎（卵）石土及风化岩等河床的深水基础。第三章 天然地基浅基础 第五节 浅基础施工第三章 天然地基浅基础 第五节 浅基础施工钢板桩围堰挡水插打钢板桩式，应注意下列事项：（1）插打前一般应在锁口内涂以黄油、锯末等的混合物，组拼桩时用油灰和棉花捻缝，以防漏水；（2）插打顺序按施工组织设计进行，一般自上游分两头插向下游合拢；（3）插打钢板桩

50、，一般应先将全部钢板桩逐根或逐组插打到稳定深度，然后依次打入到设计深度；（4）插打钢板桩必须备有可靠的导向设备，以保证钢板桩的正确位置和垂直下沉，并随时检查及时纠正。第三章 天然地基浅基础 第五节 浅基础施工4.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，目前已在修建桥梁基础中得到应用。第三章 天然地基浅基础 第五节 浅基础施工基槽开挖绑扎钢筋笼吊钢筋笼下钢筋笼第六节 基坑板桩支护验算板桩墙计算内容应包括：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

51、墙有足够的稳定性；计算板桩墙截面内力，验算板桩墙材料强度，确定板桩截面尺寸；板桩支撑（锚撑）的计算；第三章 天然地基浅基础 第六节 基坑板桩支护验算一、侧向压力计算作用于板桩墙的外力主要是坑壁土压力和水压力，及坑顶其它荷载（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，因此常采用比较粗略的近似计算，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。一般用朗金理论来计算不同深度z处每延米宽度内的主、被动土压力强度pa、pp(kPa)：第三章 天然地基浅基础 第六节 基坑板桩支护验算表3.14 等值内摩擦角第三章 天然地基浅基础 第六节 基坑板桩支护验算水压力：如有地下水或地面水时，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。当水面以下土层为透水性土时，则在计算土压力时，土重取浮重度，并考虑全部静水压力；当水面以下土层为不透水的粘性土层，且打板桩时不会使板桩后的土松动而使水进入土中时，则静水压力算到此不透水土层顶面；计算此土层的土压力时，不考虑水的浮力，土的容重取饱和重度；而土面以上水深作为均布的超载作用考虑。对于难以判断其透水性的土，则应根据具体条件，从最不利情况考虑。第三章 天然地基浅基础 第六节 基坑板桩