基础工程第三版陈方晔主编

基础工程第一章绪论第二章天然地基上的浅基础第三章桩基础第四章沉井基础第五章软弱地基处理第六章特殊地基处理第一章第一节第二节第三节第四节第一章导论第二节基础工程设计和施工所需的原始资料及作用效应组合的计算学科的发展概况第三节基础工程设计计算应注意的事项第四节基础工程学科发展概况第一节概述第一节概述

任何建筑物都建造在一定的地层上，建筑物的全部荷载都由它下面的地层来承担。受建筑物影响的那一部分地层称为地基，建筑物与地基接触的部分称为基础。桥梁上部结构为桥跨结构，而下部结构包括桥墩、桥台及其基础。

基础工程包括建筑物的地基与基础的设计与施工。第一章第一节第二节第三节第四节图1-1桥梁结构各部分立面示意图1-下部结构；2-基础；3-地基；4-桥台；5-桥墩；6-上部结构第一章第一节第二节第三节第四节地基：承受建筑物荷载应力与应变不能忽略的土层。（有一定深度和范围）基础：埋入土层一定深度并将荷载传给地基的建筑物下部结构。持力层：直接支撑建筑物基础的土层。下卧层(软弱)：持力层下部的土层。第一章第一节第二节第三节第四节基底压力第一章上部结构、基础、地基示意图第一节第二节第三节第四节第一章天然地基：没有经过人为处理，直接修建。

人工地基：承载力低，高压缩性地基，人工处理后才能修建。地基基础深基础刚性扩大基础单独和联合基础条形基础筏板和箱形基础桩基础沉井基础浅基础第一节第二节第三节第四节第一章上部结构、基础、地基间的关系：

上部结构（荷载）、基础（压力）、地基（应力、变形），三者间相互制约协同工作。设计方法：简化设计将三部分相对独立分开，按静力平衡原则，采用不同的简化假定进行分析计算.第一节第二节第三节第四节第一章地基基础在工程中的重要性隐蔽工程，处理困难，事故危害大；工程造价高，占20-25%；设计上应做方案比较。比萨斜塔、虎丘塔（地基不均匀沉降）；加特朗斯康谷仓、巴桩基大厦（地基破坏）；上海锦江饭店整体下沉、香港宝成大厦失稳。特点实例第一节第二节第三节第四节第一章章软弱地基整体破坏地基土承载载力低，产生强度破破坏第一节第二节第三节第四节第一章地基不均匀匀沉降，建建筑倾斜基岩不均匀软土层第一节第二节第三节第四节第一章均质软弱地地基整体下下沉第一节第二节第三节第四节第一章案例一：比比萨斜塔世界著名的的比萨斜塔塔于1173年动工，1370年竣工，塔塔身高约55m，建成后因地地基压缩层产产生不均匀沉沉降，使塔的的北侧下沉近近1m，南侧下沉近近3m，塔身倾斜约约5.5°，塔顶离开铅铅垂线的距离离已达5.27m，是我国虎丘丘塔的倾斜值值的2.3倍。幸亏该塔塔使用的大理理石材质优良良，在塔身严严重倾斜的情情况下尚未出出现裂缝。比比萨斜塔建成成后曾经数次次加固，但效效果甚微，每每年仍下沉约约1mm，倾斜尚未有有加速迹象，，已成为一座座名副其实的的危塔。第一节第二节第三节第四节第一章案例一：比萨萨斜塔第一节第二节第三节第四节第一章加拿大的特朗朗斯康谷仓建建于1913年，谷仓的平平面为矩形，，长59.44m,宽23.47m，高度为31m，由65个圆柱形筒仓仓组成，采用用钢筋混凝土土阀板基础。。设计时对地地基未作勘察察，不了解基基底下有厚达达15m左右的软粘土土层，仅根据据对临近建筑筑的调查判定定地基承载力力。建成后于于当年9月开始均匀地地向谷仓内装装载谷物，至至10月发现谷仓产产生大量快速速沉降，1小时内的垂直直沉降量竟达达到30.5cm，在其后的24小时内谷仓倾倾倒，倾倒后后谷仓的西侧侧下沉达7.32m，东侧则抬高高了1.53m，整体倾斜达达尽27度。因谷仓整整体性很强，，筒仓本身完完好无损。案例二：加拿拿大特朗斯康康谷仓第一节第二节第三节第四节第一章案例二：加拿拿大特朗斯康康谷仓第一节第二节节第三节节第四节节第一章章案例三三：墨墨西哥哥城某某建筑筑第一节节第二节节第三节节第四节节第一章章案例四四：日日本新新泻地地震第一节节第二节节第三节节第四节节第一章章第二节节基基础工工程设设计和和施工工所需需的原原始资资料桥梁的地基基与基基础在在设计计及施施工开开始之之前，，除了了应掌掌握有有关全全桥的的资料料，包包括上上部结结构形形式、、跨径径、荷荷载、、墩台台结构构等及及国家家颁发发的桥桥梁设设计和和施工工技术术规范范外，，还应应注意意地质质、水水文资资料的的搜集集和分分析，，重视视土质质和建建筑材材料的的调查查与试试验。。主要要应掌掌握各各项地地质、、水文文、地地形等等资料料，资资料内内容范范围可可根据据桥梁梁工程程规模模、重重要性性及建建桥地地点工工程地地质、、水文文条件件的具具体情情况和和设计计阶段段确定定取舍舍。第一节节第二节节第三节节第四节节第一章章桥位（（包括括桥头头引道道）平平面图图及拟拟建上上部结结构及及墩台台形式式、总总体构构造及及有关关设计计资料料桥位工工程地地质勘勘测报报告及及桥位位地质质纵剖剖面图图地基土土质调调查试试验报报告河流水水文调调查资资料基础工工程设设计和和施工工所需需的资资料第一节节第二节节第三节节第四节节第一章章第三节节、基基础工工程设设计计计算应应注意意的事事项一、基础工工程设设计计计算的的原则则1．基础础底面面的压压力小小于地地基的的容许许承载载力；；2．地基基及基基础的的变形形值小小于建建筑物物要求求的沉沉降值值；3．地基基及基基础的的整体体稳定定性有有足够够保证证；4．基础础本身身的强强度满满足要要求。。第一节节第二节节第三节节第四节节地基与与基础础方案案的确确定主主要取取决于于地基基土层层的工工程性性质与与水文文地质质条件件、荷荷载特特性、、上部部结构构的结结构形形式及及使用用要求求，以以及材材料的的供应应和施施工技技术等等因素素，方方案选选择的的原则则是：：力求求使用用上安安全可可靠、、施工工技术术上简简便可可行和和经济济上合合理。。因此此，必必要时时应作作不同同方案案的比比较，，从中中选出出较为为适宜宜与合合理的的设计计方案案和施施工方方案。。第一节节第二节节第三节节第四节节第一章章第一章章二、考考虑地地基、、基础础、墩墩台及及上部部结构构整体体作用用建筑物物是一一个整整体，，地基基、基基础、、墩台台和上上部结结构是是共同同工作作且相相互影影响的的，地地基的的任何何变形形都必必定引引起基基础、、墩台台和上上部结结构的的变形形；不不同类类型的的基础础会影影响上上部结结构的的受力力和工工作；；上部部结构构的力力学特特征也也必然然对基基础的的类型型与地地基的的强度度、变变形和和稳定定条件件提出出相应应的要要求，，同时时恰当当的上上部结结构、、墩台台结构构型式式也具具有调调整地地基基基础受受力条条件，，改善善位移移情况况的能能力。。因此此，基基础工工程应应紧密密结合合上部部结构构、墩墩台特特性和和要求求进行行；上上部结结构的的设计计也应应充分分考虑虑地基基的特特点，，把整整个结结构物物作为为一个个整体体，考考虑其其整体体作用用和各各个组组成部部分的的共同同作用用。第一一节节第二二节节第三三节节第四四节节第一一章章三、、基基础础工工程程极极限限状状态态设设计计应用用可靠靠度度理理论论进行行工工程程结结构构设设计计是是当当前前国国际际上上一一种种共共同同发发展展的的趋趋势势，，是是工工程程结结构构设设计计领领域域一一次次带带有有根根本本性性的的变变革革。。可可靠靠性性分分析析设设计计又又称称概率率极极限限状状态态设设计计。可靠靠性性含含义义就是是指指系系统统在在规规定定的的时时间间内内在在规规定定的的条条件件下下完完成成预预定定功功能能的的概概率率。。系系统统不不能能完完成成预预定定功功能能的的概概率率即即是是失失效效概概率率。。这这种种以以统统计计分分析析确确定定的的失失效效概概率率来来度度量量系系统统可可靠靠性性的的方方法法即即为为概概率率极极限限状状态态设设计计方方法法。。第一一节节第二二节节第三三节节第四四节节第一一章章结构构设设计计的的极极限限状状态态一般般分分为为承载载力力极极限限状状态态和正常常使使用用极极限限状状态态，承载载力力极极限限状状态态指结结构构失失稳稳或或强强度度不不足足，，正常常使使用用极极限限状状态态指结结构构变变形形或或局局部部损损坏坏使使其其不不能能满满足足正正常常使使用用和和耐耐久久性性的的情情况况。。地基基基基础础设设计计中中的的承承载载力力极极限限状状态态不不仅仅包包含含了了地地基基整整体体失失稳稳所所引引起起的的极极限限状状态态，，也也包包含含了了由由于于地地基基土土的的变变形形或或局局部部破破坏坏使使上上部部结结构构发发生生严严重重破破坏坏的的情情况况，，即地基土的的变形也可可能是上部部结构发生生承载力极极限状态的的原因之一一。第一节第二节第三节第四节第一章国外在18世纪产业革革命以后，，城建、水水利、道路路建筑规模模的扩大促促使人们对对基础工程程的重视与与研究，对对有关问题题开始寻求求理论上的的解答。此此阶段在作作为本学科科的理论基基础的土力力学方面，，如土压力力理论、土土的渗透理理论等有局局部的突破破，基础工工程也随着着工业技术术的发展而而得到新的的发展，如如19世纪中叶利利用气压沉沉箱法修建建深水基础础。本世纪纪20年代，基础础工程有比比较系统、、比较完整整的专著问问世，1936年召开第一一届国际土土力学与基基础工程会会议后，土土力学与基基础工程作作为一门独独立的学科科取得不断断的发展。。上世纪50年代起，现现代科学新新成就的渗渗入，使基基础工程技技术与理论论得到更进进一步的发发展与充实实，成为一一门较成熟熟的独立的的现代学科科。第四节基基础工程学学科第一节第二节第三节第四节第一章我国国是是一一个个具具有有悠悠久久历历史史的的文文明明古古国国，，我我国国古古代代劳劳动动人人民民在在基基础础工工程程方方面面，，也也早早就就表表现现出出高高超超的的技技艺艺和和创创造造才才能能，，许许多多宏宏伟伟壮壮丽丽的的中中国国古古代代建建筑筑逾逾千千百百年年仍仍留留存存至至今今安安然然无无恙恙的的事事实实就就充充分分说说明明了了这这一一点点。。例例如如，，远远在在1300多年年前前隋隋朝朝时时所所修修建建的的赵赵州州安安济济石石拱拱桥桥，，不不仅仅在在建建筑筑结结构构上上有有独独特特的的技技艺艺，，而而且且在在地地基基基基础础的的处处理理上上也也非非常常合合理理，，该该桥桥桥桥台台座座落落在在较较浅浅的的密密实实粗粗砂砂土土层层上上，，沉沉降降很很小小，，现现反反算算其其基基底底压压力力约约为为500kPa～600kPa，与现行的各各设计规范中中所采用的该该土层容许承承载力的数值值（550kPa）极为接近。。在当时就能能如此充分利利用天然地基基的承载力，，真令人赞叹叹不已。在桩桩基础和地基基加固方面，，我国自古已已有广泛运用用，具有悠久久的历史。第一节节第二节节第三节节第四节节第一章章中国古古代案案例－－：赵赵州桥桥第一节节第二节节第三节节第四节节第一章章中国古古代案案例－－：赵赵州桥桥第一节节第二节节第三节第四节第一章中国古代案案例－：赵赵州桥第一节第二节第三节第四节第一章中国古代案案例二：河河姆渡木桩桩第一节第二节第三节第四节第一章中国古代案案例三：上上海龙华古古塔位于上海市市龙华公园园南侧，直直径8.0m，7层，高40.40m.该塔建于北北宋（公元元997年），距今今已有1000多年历史。。塔基使用用了大量的的木桩，值值得称道的的是建塔者者用三合土土对木桩进进行了很好好的隔离防防腐处理，，木桩因之之保存千年年而不腐，，使龙华古古塔至今风风光依然。。第一节第二节第三节第四节第一章圣母殿第一节第二节第三节第四节第一章中国古代案案例四苏苏州虎丘塔塔第一节第二节第三节第四节第二章第一节第四节第二章天天然地基基上的浅基基础第二节第三节第五节第一节天然地基上上浅基础的的类型、构构造及适用用条件第二节刚刚性扩大大基础施工工第三节板板桩墙的的计算第四节地地基承载载力的确定定第五节刚刚性扩大大基础的设设计与计算算第二章第一节回顾顾天然地基：：没有经过过人为加固固处理的地地基人工地基：：需人工加加固的软弱弱地基浅基础：≤5m，用一般方法法、工艺施施工深基础：(桩基、沉井井)，特殊工艺艺施工方案组合天然地基人工地基浅基础深基础方案选择造价低易施工安全合理技术先进第二节第三节第四节第五节第二章第一节第一节天天然地基上上浅基础的的类型、构构造和适用用条件浅基础分类类按材料分类类按构造分类类按受力性能能分类单独基础联合基础条形基础按受力性能分类刚性基础柔性基础按构造分类十字交叉阀板箱形第二节第三节第四节第五节第二章第一节按材料分类类砖基础片石基础砼及片石砼砼基础钢筋砼基础础灰土及三合合土基础第二节第三节第四节第五节特点：施工一般采用敞敞开挖基坑坑修筑基础础的方法法，故亦称称为明挖基基础。设计计算时可以以忽略基础侧侧面土体对对基础的影影响，基础结构构形式和施施工方法也也较简单。。天然地基浅浅基础由于于埋深浅，结结构形式简简单，施工工方法简便便，造价也也较低，因此是建建筑物(最)常用的基础础类型。第二章第一节混凝土:是修筑基础础最常用的的材料，它它的优点是是强度高、、耐久性好好，可浇筑筑成任意形形状的砌体体，混凝土土强度等级级一般不宜宜小于C15号。片石混凝土土:对于大体积积混凝土基基础，为了了节约水泥泥用量，可可掺入不多多于砌体体体积25%的片石（称称片石混凝凝土）但片片石的强度度等级不应应低于MU25号，也不应低低于混凝土土的强度等级。粗料石，要求石料料外形大致致方整，厚厚度约20cm～30cm,宽度和长度度分别为厚厚度的1.0～1.5倍和2.5～4.0倍，石料强强度等级不不应小于MU25号，砌筑时时应错缝，，一般采用用M5号水泥砂浆浆。片石常用于小桥桥涵基础，，石料厚度度不小于15cm，强度不小小于MU25号，一般采采用M5号或M2.5号砂浆砌筑筑。第二节第三节第四节第五节第二章第一节刚性基础和和柔性基础础的概念刚性基础柔性基础第二节第三节第四节第五节第二章第一节基础在外力力（包括基基础自重））作用下，，基底的地地基反力为为σ，此时基础础的悬出部部分a-a断面左端，，相当于承承受着强度度为的均布布荷载的悬臂梁，在荷载作用用下，a-a断面将产生生弯曲拉应力力和剪应力力。当基础圬圬工具有足足够的截面面使材料的的容许应力力大于由地地基反力产产生的弯曲曲拉应力和和剪应力时时，a-a断面不会出出现裂缝，，这时，基基础内不需需配置受力钢钢筋，这种基础础称为刚性性基础。它它是桥梁、、涵洞和房房屋等建筑筑物常用的的基础类型型。刚性基础的的概念第二节第三节第四节第五节第二章第一节形式：刚性扩大基基础，单独独柱下刚性性基础、条条形基础等等。优点：稳定性好、、施工简便、能承受较较大的荷载载，所以只只要地基强强度能满足足要求，它它是桥梁和和涵洞等结结构物首先先考虑的基基础形式。缺点：自重大，并并且当持力力层为软弱弱土时，由由于扩大基基础面积有有一定限制制，需要对对地基进行行处理或加加固后才能能采用，否否则会因所所受的荷载载压力超过过地基强度度而影响建建筑物的正正常使用。。刚性基础的的特点第二节第三节第四节第五节第二章第一节基础在基底底反力作用用下，在a-a断面产生弯弯曲拉应力力和剪应力力若超过了了基础圬工工的强度极极限值，为为了防止基基础在a-a断面开裂甚甚至断裂，，可将刚性性基础尺寸寸重新设计计，并在基基础中配置置足够数量量的钢筋，，这种基础础称为柔性性基础柔性基础的的概念第二节第三节第四节第五节第二章第一节形式：柱下扩展基基础、条形形和十字形形基础筏板板及箱形基基础。优点：其整体性能较较好，抗弯刚刚度较大。如如筏板和箱形形基础，在外外力作用下只只产生均匀沉沉降或整体倾倾斜，这样对对上部结构产产生的附加应应力比较小，，基本上消除除了由于地基基沉降不均匀匀引起的建筑筑物损坏。所所以在土质较较差的地基上上修建高层建建筑物时，采采用这种基础础形式是适宜宜的。缺点：柔性基础，特特别是箱形基基础，钢筋和和水泥的用量量较大，施工工技术的要求求也较高，所所以采用这种种基础形式应应与其它基础础方案（如采采用桩基础等等）比较后再再确定。柔性基础的特特点第二节第三节第四节第五节第二章第一节由于地基强度度一般较墩台台或墙柱圬工工的强度低，，因而需要将将基础平面尺尺寸扩大以满满足地基强度度要求，这种种刚性基础称称刚性扩大基基础。它是桥涵及其其它建筑物常常用的基础形形式，平面形状常为为矩形。每边边扩大的尺寸寸最小为0.20m～0.50m，视土质、基基础厚度、埋埋置深度和施施工方法而定定。作为刚性性基础，每边边扩大的最大大尺寸应受到到材料刚性角的限制。刚性扩大基础础第二节第三节第四节第五节第二章第一节刚性扩大基础础刚性角：基础悬出总长长度（包括襟襟边与台阶宽宽度之和）按按前面刚性基础的定义，，应使悬出部部分在基底反反力作用下，，在a-a截面所产生的的弯曲拉力和剪剪应力不超过过基础圬工的的强度限值。。所以满足上上述要求时，就可得到到自墩台身边边缘处的垂线线与基底边缘缘的联线间的的最大夹max，称为刚性角角。当基础较厚时时，可在纵横横两个剖面上上都做成台阶阶形，以减少少基础自重，节省材材料。第二节第三节第四节第五节第二章第一节刚性扩大基础础第二节第三节第四节第五节第二章第一节砼与片石砼基基础：强度、耐久性性和抗冻性均均较好，适于于荷载大及地地下水位以下下结构。掺入入片石要求：：占体积20~30%，尺寸≤300mm。单独基础第二节第三节第四节第二章第一节条形基础分为为墙下和柱下下条形基础，，墙下条形基基础是挡土墙墙下或涵洞下下常用的基础础形式。其横横剖面可以是是矩形或将一一侧筑成台阶阶形。有时为了增强强桥柱下基础础的承载能力力，将同一排排若干个柱子子的基础联合合起来，也就就成为柱下条条形基础。其其构造与倒置置的T形截面梁相类类似，在沿柱柱子的排列方方向的剖面可可以是等截面面的，也可以以如图那样在在柱位处加腋腋的。在桥梁梁基础中，一一般是做成刚刚性基础，个个别的也可做做成柔性基础础。条形基础第二节第三节第四节第五节第二章第一节条形基础挡土墙下条形形基础柱下条形基础础第二节第三节第四节第五节节第二章章第一节节联合基基础——柱下十十字交交叉基基础第二节节第三节节第四节节第五节节第二章章第一节节联合基基础——筏形基基础（（板式式与梁梁板式式）第二节节第三节节第四节节第五节节第二章章第一节节联合基基础——箱形基基础第二节节第三节节第四节节第五节节第二章章第一节节第二节节开挖：：刚性扩扩大基基础的的施工工可采采用明明挖的的方法法进行行基坑坑开挖挖，开开挖工工作应应尽量量在枯枯水或或少雨雨季节节进行行，且且不宜宜间断断。基基坑挖挖至基基底设设计标标高应应立即即对基基底土土质及及坑底底情况况进行行检验验，验验收合合格后后应尽尽快修修筑基基础，，不得得将基基坑暴暴露过过久。。基坑坑可用用机械械或人人工开开挖，，接近近基底底设计计标高高应留留30cm高度由人人工开挖挖，以免免破坏基基底土的的结构。。基坑开开挖过程程中要注注意排水水，基坑坑尺寸要要比基底底尺寸每每边大0.5m～1.0m，以方便便设置排排水沟及及立模板板和砌筑筑工作。。围护：基坑开挖挖时根据据土质及及开挖深深度对坑坑壁予以以围护或或不围护护，围护护的方式式有多种种多样。。水中开开挖基坑坑还需先先修筑防水围堰堰。第二节刚刚性扩扩大基础础施工施工一般般要求：：第三节第四节第五节第二章第一节第二节一、旱地上上基坑开挖挖及围护（一）无围围护基坑当基坑较浅浅，地下水水位较低或或渗水量较较少，不影影响坑壁稳稳定时，坑坑壁可不加加围护，此此时可将坑坑壁挖成竖竖直或斜坡坡形。竖直直坑壁只有有在岩石地地基或基坑坑较浅又无无地下水的的硬粘土中中采用。要求：在一一般土质条条件下开挖挖基坑时，，应采用放放坡开挖的的方法，基基坑深度在在5m以内，施工工期较短，，地下水在在基底以下下，且土的的湿度接近近最佳含水水量，土质质构造又较较均匀时，，基坑坡度度可参考下下表选用。。第三节第四节第五节第二章第一节第二节无围护基坑坑坑壁坡度度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∶11∶1.251∶1.5碎卵石类土1∶0.751∶11∶1.25亚砂土1∶0.671∶0.751∶1亚粘土、粘土1∶0.331∶0.51∶0.75极软岩1∶0.251∶0.331∶0.67软质岩1∶01∶0.11∶0.25硬质岩1∶01∶01∶0第三节第四节第五节第二章第一节第二节无围护基坑坑第三节第四节第五节第二章第一节第二节（二）有围围护基坑1、板桩墙支支护概念：在基坑开挖挖前先垂直直打入土中中至坑底以以下一定深深度，然后后边挖边设设支撑，开开挖基坑过过程中始终终是在板桩桩支护下进进行。材料：木板桩、钢钢筋混凝土土板桩和钢钢板桩三种种。断面形式：：一字形、槽槽形和Z字形三种。。一字形槽槽形Z字形第三节第四节第五节第二章第一节第二节支撑方式：：无支撑式、、支撑式和和锚撑式。。支撑式板桩桩墙按设置置支撑的层层数可分为为单支撑板板桩墙和多多支撑板桩桩墙。无支撑单单支撑多多支撑撑锚锚撑第三节第四节第五节第二章第一节第二节钢板桩第三节第四节第五节第二章第一节第二节第三节第四节第五节第二章第一节第二节施打钢板桩桩第三节第四节第五节第二章第一节第二节基坑支撑第三节第四节第五节第二章第一节第二节基坑远景第三节第四节第五节第二章第一节第二节钢板桩第三节第四节第五节第二章第一节第二节基坑支撑第三节第四节第五节第二章第一节第二节基坑支撑第三节第四节第五节第二章第一节第二节基坑支撑第三节第四节第五节第二章第一节第二节基坑支撑第三节第四节第五节第二章第一节第二节2、喷射砼护护壁概念：以高压空气气为动力，，将搅拌均均匀的砂、、石、水泥泥和速凝剂剂干料，由由喷射机经经输料管吹吹送到喷枪枪，在通过过喷枪的瞬瞬间，加入入高压水进进行混合，，自喷嘴射射出，喷射射在坑壁，，形成环形形混凝土护护壁结构，，以承受土土压力。适用情况：：宜用于土质质较稳定，，渗水量不不大，深度度小于10m，直径为6m～12m的圆形基坑坑。对于有有流砂或淤淤泥夹层的的土质，也也有使用成成功的实例例。第三节第四节第五节第二章第一节第二节砼喷射顺序序：无水、少量量渗水坑壁壁：可由下下向上一环环一环进行行；对渗水较大大坑壁：喷喷护应由上上向下进行行，以防新新喷的混凝凝土被水冲冲流；对有集中渗渗出的股水水的基坑：：可从无水水或水小处处开始，逐逐步向水大大处喷护，，最后用竹竹管将集中中的股水引引出。喷射射作业应沿沿坑周分若若干区段进进行，区段段长度一般般不超过6m。砼材料要求求：喷射混凝土土应当早强强、速凝、、有较高的的不透水性性，且其干干料应能顺顺利通过喷喷射机。第三节第四节第五节第二章第一节第二节砼喷射厚度度：一般粘性土土、砂土和和碎卵石类类土层，如如无渗水，，厚度为3cm～8cm；如有少量量渗水，厚厚度为5cm～10cm；对稳定性性较差的土土，如淤泥泥、粉砂等等，如无渗渗水，厚度度为10cm～15cm；如有少量量渗水，厚厚度为15cm；当有大量量渗水时，，厚度为15cm～20cm。一次喷射是是否能达到到规定的厚厚度，主要要取决于混混凝土与土土之间的粘粘结力和渗渗水量大小小。如一次次喷射达不不到规定的的厚度，则则应在混凝凝土终凝后后再补喷，，直至达到到规定厚度度为止。第三节第四节第五节第二章第一节第二节喷锚支护第三节第四节第五节第二章第一节第二节喷混支护第三节第四节第五节第二章第一节第二节挂网喷混支支护第三节第四节第五节第二章第一节第二节挂网喷混支支护第三节第四节第五节第二章第一节第二节挂网喷混支支护第三节第四节第五节第二章第一节第二节喷混支护第三节第四节第五节第二章第一节第二节3、砼围圈护护壁概念：混凝土围圈圈护壁是用用混凝土环环形结构承承受土压力力，但其混混凝土壁是是现场浇筑筑的普通混混凝土，壁壁厚较喷射射混凝土大大，一般为为15cm～30cm，也可按土土压力作用用下环形结结构计算。。适用情况：：混凝土围圈圈护壁则适适应性较强强，可以按按一般混凝凝土施工，，基坑深度度可达15m～20m，除流砂及及呈流塑状状态粘土外外，可适用用于其它各各种土类。。第三节第四节第五节第二章第一节第二节施工方法：：基坑自上而而下分层垂垂直开挖，，开挖一层层后随即灌灌注一层混混凝土壁。。为防止已已浇筑的围围圈混凝土土施工时因因失去支承承而下坠，，顶层混凝凝土应一次次整体浇筑筑，以下各各层均间隔隔开挖和浇浇筑，并将将上下层混混凝土纵向向接缝错开开。开挖面面应均匀分分布对称施施工，及时时浇筑混凝凝土壁支护护，每层坑坑壁无混凝凝土壁支护护总长度应应不大于周周长的一半半。分层高高度以垂直直开挖面不不坍塌为原原则，一般般顶层高2m左右，以下下每层高1m～1.5m。围圈混凝土土一般采用用C15早强混凝土土。为使基基坑开挖和和支护工作作连续不间间断地进行行，一般在在围圈混凝凝土抗压强强度到达2500kPa强度时，即即可拆除摸摸板，承受受土压力。。第三节第四节第二章第一节第二节砼围圈护壁壁第三节第四节第五节第二章第一节第二节砼围圈支护护第三节第四节第五节第二章第一节第二节4、其他方法法在软弱土层层中的较深深基坑以深层搅拌桩桩、粉体喷喷射搅拌桩桩、旋喷桩桩等，按密排排或格框形形布置成连连续墙以形形成支档结结构代替板板桩墙等，，多用于市市政工程、、工业与民民用建筑工工程，桥梁梁工程也有有使用成功功的报道。。在一些基础础工程施工工中，对局局部坑壁的的围护也常常因地制宜宜就地取材材采用多种种灵活的围围护方法，，在浅基坑坑中，当地地下水影响响不大时，，也可使用用木档档板板支撑撑（（路路桥桥施施工工除除在在特特定定条条件件下下，，现现较较少少采采用用））。。第三节第四节第五节第二章第一节第二节粉喷桩支护第三节第四节第五节第二章第一节第二节适用情况：基坑如在地下下水位以下，，随着基坑的的下挖，渗水水将不断涌集集基坑，因此此施工过程中中必须不断地地排水，以保保持基坑的干干燥，便于基基坑挖土和基基础的砌筑与与养护。常用方法：表面排水法井井点法降低地地下水位二、基坑排水水第三节第四节第五节第二章第一节第二节（一）表面排排水法概念：基坑如在地下下水位以下，，随着基坑的的下挖，渗水水将不断涌集集基坑，因此此施工过程中中必须不断地地排水，以保保持基坑的干干燥，便于基基坑挖土和基基础的砌筑与与养护。适用情况：一般土质条件件下均可采用用。但当地基基土为饱和粉粉细砂土等粘粘聚力较小的的细粒土层时时，由于抽水水会引起流砂砂现象，造成成基坑的破坏坏和坍塌，因因此当基坑为为这类土时，，应避免采用用表面排水法法。第三节第四节第五节第二章第一节第二节（二）井点法法降低地下水水位概念：即在基坑开挖挖前预先在基基坑四周打入入（或沉入））若干根井管管，井管下端端1.5m左右为滤管，，上面钻有若若干直径约2mm的滤孔，外面面用过滤层包包扎起来。各各个井管用集集水管连接并并抽水。第三节第四节第五节第二章第一节第二节类型：分为轻型井点、喷喷射井点、电电渗井点和深深井泵井点等，可根据土土的渗透系数数，要求降低低水位的深度度及工程特点点选用。特点：井管范围内的的地下水不从从基坑的四周周边缘和底面面流出，而是是以相反的方方向流向井管管，因而可以以避免发生流流砂和边坡坍坍塌现象，且且由于流水压压力对土层还还有一定的压压密作用。适用情况：适用于渗透系系数为（0.1～80）m/d的砂土。对对于渗透系系数小于0.1m/d的淤泥、软软粘土等则则效果较差差，需要采采用电渗井井点排水或或其它方法法。第三节第四节第五节第二章第一节第二节第三节第四节第五节第二章第一节第二节第三节第四节第五节第二章第一节第二节围堰的概念念：是一种临时时挡水结构构，在水中中修筑桥梁梁基础时，，开挖基坑坑前需在基基坑周围先先修筑一道道防水围堰堰，把围堰堰内水排干干后，再开开挖基坑修修筑基础。。如排水较较因难，也也可在围堰堰内进行水水下挖土，，挖至预定定标高后先先灌注水下下封底混凝凝土，然后后再抽干水水继续修筑筑基础。在在围堰内不不但可以修修筑浅基础础，也可以以修筑桩基基础等。围堰的的种类类：有土围围堰、、草（（麻））袋围围堰、、钢板板桩围围堰、、双壁壁钢围围堰和和地下下连续续墙围围堰等等三、、水水中中开开挖挖基基坑坑时时的的围围堰堰工工程程第三三节节第四四节节第五五节节第二二章章第一一节节第二二节节各种种围围堰堰都都应应符符合合以以下下要要求求1．围围堰堰顶顶面面标标高高应应高高出出施施工工期期间间中中可可能能出出现现的的最最高高水水位位0.5m以上上，，有有风风浪浪时时应应适适当当加加高高。。2．要要求求河河道道断断面面压压缩缩一一般般不不超超过过流流水水断断面面积积的的30%。对对两两边边河河岸岸河河堤堤或或下下游游建建筑筑物物有有可可能能造造成成危危害害时时，，必必须须征征得得有有关关单单位位同同意意并并采采取取有有效效防防护护措措施施。。3．围围堰堰内内尺尺寸寸应应满满足足基基础础施施工工要要求求，，留留有有适适当当工工作作面面积积，，由由基基坑坑边边缘缘至至堰堰脚脚距距离离一一般般不不少少于于1m。4．围围堰堰结结构构应应能能承承受受施施工工期期间间产产生生的的土土压压力力、、水水压压力力以以及及其其他他可可能能发发生生的的荷荷载载，，满满足足强强度度和和稳稳定定要要求求。。围围堰堰应应具具有有良良好好的的防防渗渗性性能能。。第三节第四节第五节第二章第一节第二节（一）土土围堰和和草袋围围堰在水深较较浅（2m以内），，流速缓缓慢，河河床渗水水较小的的河流中中修筑基基础可采采用土围围堰或草草袋围堰堰。土围堰草草袋围堰堰第三节第四节第五节第二章第一节第二节当水较深深时，可可采用钢钢板桩围围堰。修修建水中中桥梁基基础常使使用单层层钢板桩桩围堰，，其支撑撑（一般般为万能能杆件构构架，也也采用浮浮箱拼装装）和导导向（由由槽钢组组成内外外导环））系统的的框架结结构称““围囹””或“围围笼”。。第三节第四节第五节第二章第一节第二节施工工艺艺流程：：适用情况况：钢板桩围围堰一般般适用于于河床为为砂土、、碎石土土和半干干硬性粘粘土，并并可嵌入入风化岩岩层。围围堰内抽抽水深度度最大可可达20cm左右。第三节第四节第五节第二章第一节第二节槽型钢板板桩第三节第四节第五节第二章第一节第二节第三节第四节第五节第二章第一节第二节第三节第四节第五节第二章第一节第二节第三节第四节第五节第二章第一节第二节第三节第四节第五节第二章第一节第二节钢板桩围围堰挡水水第三节第四节第五节第二章第一节第二节双壁钢围围堰一般般做成圆圆形结构构，它本本身实际际上是个个浮式钢钢沉井。。井壁钢钢壳是由由有加劲劲肋的内内外壁板板和若干干层水平平钢桁架架组成，，中空的的井壁提提供的浮浮力可使使围堰在在水中自自浮，使使双壁钢钢围堰在在漂浮状状态下分分层接高高下沉。。在两壁壁之间设设数道竖竖向隔舱舱板将圆圆形井壁壁等分为为若干个个互不连连通的密密封隔舱舱，利用用向隔舱舱不等高高灌水来来控制双双壁围堰堰下沉及及调整下下沉时的的倾斜。。井壁底底部设置置刃脚以以利切土土下沉。。如需将将围堰穿穿过覆盖盖层下沉沉到岩层层而岩面面高差又又较大时时，可做做成如图图2-15所示高低低刃脚密密贴岩面面。双壁壁围堰内内外壁板板间距一一般为1.2m～1.4m，这就使使围堰刚刚度很大大，围堰堰内无需需设支撑撑系统。。（三）双双壁钢围围堰第三节节第四节节第五节节第二章章第一节节第二节节构造：：第三节节第四节节第五节节第二章章第一节节第二节节双壁围围堰钻钻孔基基础目前采采用双双壁钢钢围堰堰修建建的大大型桥桥梁深深水基基础，，大都都将基基础放放在岩岩盘上上用钻钻孔嵌嵌岩后后，在在孔内内安放放钢筋筋笼灌灌注混混凝土土与岩岩盘牢牢牢结结合在在一起起，故故称这这种方方法修修筑的的基础础为““双壁壁围堰堰钻孔孔基础础”。。第三节节第四节节第五节节第二章章第一节节第二节节田螺大大桥双双壁钢钢围堰堰成功功下水水第三节节第四节节第五节节第二章章第一节节第二节节田螺大大桥双双壁钢钢围堰堰成功功下水水第三节第四节第五节第二章第一节第二节第三节第四节第五节第二章第一节第二节第三节第四节第五节第二章第一节第二节第三节第四节第五节第二章第一节第二节第三节第三节板板桩桩墙的计计算板桩墙的的作用是挡住基基坑四周周的土体体，防止止土体下下滑和防防止水从从坑壁周周围渗入入或从坑坑底上涌涌，避免免渗水过过大或形形成流砂砂而影响响基坑开开挖。根根据基坑坑深度和和水深，，一般可可采用无无支撑、、单支撑撑和多支支撑板桩桩墙。它它主要承承受土压压力和水水压力，，因此，，板桩墙墙本身也也是挡土土墙，但但又非一一般刚性性挡墙，，它在承承受水平平压力时时是弹性性变形较较大的柔柔性结构构，它的的受力条条件与板板桩墙的的支撑方方式、支支撑的构构造、板板桩和支支撑的施施工方法法以及板板桩入土土深度密密切相关关，需要进行行专门的的设计计计算。第四节第五节第二章第一节第二节板桩墙计算内内容应包括：：板桩墙侧向压压力计算；确定板桩插入入土中深度的的计算，以确确保板桩墙有有足够的稳定定性；计算板桩墙截截面内力，验验算板桩墙材材料强度，确确定板桩截面面尺寸；板桩支撑（锚锚撑）的计算算；基坑稳定性验验算；水下混凝土封封底计算。第三节第四节第五节第二章第一节第二节第三节一、侧向压力力计算作用于板桩墙墙的外力主要要来自坑壁土土压力和水压压力，或坑顶顶其它荷载（（如挖、运土土机械等）所所引起的侧向向压力。由于它大多是是临时结构物物，因此常采采用比较粗略的近似计计算，即不考虑板板桩墙的实际际变形，仍沿沿用古典土压压力理论计算算作用于板桩桩墙上的土压压力。一般用朗金理理论来计算不同深深度z处每延米宽度度内的主、被被动土压力强强度pa、pp(kPa)：第四节第五节第二章第一节第二节第三节（2-3）朗金理论计算算不同深度z处每延米宽度度内的主、被被动土压力强强度pa、pp(kPa)：第四节第五节第二章第一节第二节第三节如有地下水或或地面水时，还应根据土土的透水性质质和施工方法法来考虑计算算静水压力对对板桩的作用用。当土层为透水水性土时，则在计算土土压力时，土土重取浮重度度，并考虑全全部静水压力力；当水下土层为为不透水的粘粘性土层，且打板桩时时不会使打桩桩后的土松动动而使水进入入土中时，计计算土压力不不考虑水的浮浮力取饱和重重度，而土面面以上水深作作为均布的超超载作用考虑虑。第四节第五节第二章第一节第二节第三节二、悬臂式板板桩墙的计算算图2-17所示的悬臂式式板桩墙，因因板桩不设支支撑，故墙身身位移较大，，通常可用于于挡土高度不大的临临时性支撑结结构。图2-17悬臂式板桩墙墙的计算第四节第五节第二章第一节第二节第三节一般近似地假假定土压力的的分布图形如如图2-17所示：墙身前前侧是被动土土压力（bcd），其合力为为,并考虑有一定定的安全系数数K（一般取K=2）；在墙身后方为为主动土压力力（abe），合力为。。另另外在桩下端端还作用有被动土压力，，由于的作用用位置不易确定，计计算时假定作作用在桩端b点。考虑到的的实际作用位位置应在桩端以上一段距距离，因此，，在最后求得得板桩的入土土深度t后，再适当增加10～20%。第四节第五节第二章第一节第二节第三节例题2-1计算图2-18所示悬臂式板板桩墙需要的的入土深度t及桩身最大弯弯矩值。已知知桩周土为砂砂砾，kN/m3，基坑开挖深深度h=1.8m。安全系数K=2。图2-18例题2-1图解：1）入土深度求求解：当时时，朗金主动土压压力系数，，朗金被动土压压力系数第四节第五节第二章第一节第二节第三节若令板桩入土土深度为t，取1延米长的板桩桩墙，计算墙墙上作用力对对桩端b点的力矩平衡衡条件得得：推出：？第四节第五节第二章第一节第二节第三节将数字代入上上式得：解得：板桩的实际入入土深度较计计算值增加20%，则可求得板板桩的总长度度L为：第四节第五节第二章第一节第二节第三节若板桩的最大大弯矩截面在在基坑底深度度处处，该截面的的剪力应等于零零，即推出：？2）最大弯矩值值求解第四节第五节第二章第一节第二节第三节例题2-1计算图2-18所示悬臂式板板桩墙需要的的入土深度t及桩身最大弯弯矩值。已知知桩周土为砂砂砾，kN/m3，基坑开挖深深度h=1.8m。安全系数K=2。图2-18例题2-1图解：1）入土深度求求解：当时时，，朗金主动动土压力力系数，，朗金被动动土压力力系数。。第四节第五节第二章第一节第二节第三节若令板桩桩入土深深度为t，取1延米长的的板桩墙墙，计算算墙上作作用力对对桩端b点的力矩矩平衡条条件得得：推出：？第四节第五节第二章第一节第二节第三节将数字代代入上式式得：解得：板桩的实实际入土土深度较较计算值值增加20%，则可求求得板桩桩的总长长度L为：第四节第五节第二章第一节第二节第三节若板桩的的最大弯弯矩截面面在基坑坑底深度度处处，该截截面的剪力应等等于零，即即推出：？2）最大弯弯矩值求求解第四节第五节第二章第一节第二节第三节将数字代代入上式式得：解得:可求得每每延米板板桩墙的的最大弯弯矩为为：：=21.6kN·m第四节第五节第二章第一节第二节第三节三、单支支撑（锚锚碇式））板桩墙墙的计算算当基坑开开挖高度度较大时时，不能能采用悬悬臂式板板桩墙，，此时可可在板桩桩顶部附附近设置置支撑或或锚碇拉拉杆，成成为单支支撑板桩桩墙，如如图2-19所示。图2-19单支撑撑板桩桩墙的的计算算第四节节第五节节第二章章第一节节第二节节第三节节单支撑撑板桩桩墙的的计算算，可可以把把它作作为有有两个个支承承点的的竖直直梁。。一个个支点点是板板桩上上端的的支撑撑杆或或锚碇碇拉杆杆；另另一个个是板板桩下下端埋埋入基基坑底底下的的土。。下端的的支承承情况况又与与板桩桩埋入入土中中的深深度大大小有有关，，一般般分为为两种种支承承情况况；第一种种是简简支支支承，如图图2-19a。这类类板桩桩埋入入土中中较浅浅，桩桩板下下端允允许产产生自自由转转动；；第二种种是固固定端端支承承，如图2-20a。若板板桩下下端埋埋入土土中较较深，，可以以认为为板桩桩下端端在土土中嵌嵌固。。第四节节第五节节第二章章第一节节第二节节第三节节1．板桩桩下端端简支支支承承时的的土压压力分分布（（图2-19a）板桩墙墙受力力后挠挠曲变变形，，上下下两个个支承承点均均允许许自由由转动动，墙墙后侧侧产生生主动动土压压力EA。由于于板桩桩下端端允许许自由由转动动，故故墙后后下端端不产产生被被动土土压力力。墙墙前侧侧由于于板桩桩向前前挤压压故产产生被被动土土压力力EP。由于板板桩下下端入入土较较浅，，板桩桩墙的的稳定定安全全度，，可以以用墙墙前被被动土土压力力EP除以安安全系系数K保证。。此种情情况下下的板板桩墙墙受力力图式式如同同简支支梁（（图2-19b），按按照板板桩上所所受土土压力力计算算出的每延延米板板桩跨跨间的的弯矩如图图2-19c所示，，并以以Mmax值设计计板桩桩的厚厚度。。第四节第五节第二章第一节第二节第三节2．板桩下端端固定支承承时的土压压力分布（（图2-20）板桩下端入入土较深时时，板桩下下端在土中中嵌固，板板桩墙后侧侧除主动土土压力EA外，在板桩桩下端嵌固固点下还产产生被动土土压力EP2。假定EP2作用在桩底底b点处。与悬悬臂式板桩桩墙计算相相同，板桩的入土土深度可按按计算值适适当增加10～20%。板桩墙的前前侧作用被被动土压力力EP1。由于板桩桩入土较深深，板桩墙墙的稳定性性安全度由由桩的入土土深度保证证，故被动土压压力EP1不再考虑安安全系数。。由于板桩下下端的嵌固固点位置不不知道，因因此，不能用静力平平衡条件直直接求解板板桩的入土土深度t。在图2-20中给出了板板桩受力后后的挠曲形状，在板板桩下部有有一挠曲反反弯点c，在c点以上板桩桩有最大正正弯矩，c点以下产生生最大负弯矩矩，挠曲反反弯点c相当于弯矩矩零点，弯弯矩分布图图如图2-20所示。第四节第五节第二章第一节第二节第三节例题2-2计算图2-21所示锚碇式式板桩墙的的入土深度度t，锚碇拉杆杆拉力T，以及板桩桩的最大弯弯矩值。已已知板桩下下端为自由由支承，土土的性质如如图2-21所示。基坑坑开挖深度度h=8m，锚杆位置置在地面下下d=1m，锚杆设置置间距a=2.5m。解:当=30时，朗金主动土土压力系数数朗金被动土土压力系数数，则第四节第五节第二章第一节第二节第三节根据锚碇碇点0的力矩平平衡条件件，得：：?将代代入上上式：解得第四节第五节第二章第一节第二节第三节由平衡条条件，，得锚杆杆拉力T为：=367.5kN板桩的最最大弯矩矩计算方方法与悬悬臂式板板桩相同同，可参参见例题题2-1。第四节第五节第二章第一节第二节第三节四、多支支撑板桩桩墙计算算当坑底在在地面或或水面以以下很深深时，为为了减少少板桩的的弯矩可可以设置置多层支支撑。支支撑的层层数及位位置要根根据土质质、坑深深、支撑撑结构杆杆件的材材料强度度，以及及施工要要求等因因素拟定定。板桩桩支撑的的层数和和支撑间间距布置置一般采采用以下下两种方方法设置置：1．等弯矩布布置：当板桩桩强度已已定，即即板桩作作为常备备设备使使用时，，可按支支撑之间间最大弯弯矩相等等的原则则设置。。2．等反力布布置：当把支支撑作为为常备构构件使用用时，甚甚至要求求各层支支撑的断断面都相相等时，，可把各各层支撑撑的反力力设计成成相等。。支撑系按按在轴向向力作用用下的压压杆计算算，若支支撑长度度很大时时，应考考虑支撑撑自重产产生的弯弯矩影响响。从施施工角度度出发，，支撑间间距不应应小于2.5m。第四节第五节第二章第一节第二节第三节墙后土体体达不到到主动极极限平衡衡状态，，土压力力不能按按库仑或或朗金理理论计算算。根据据试验结结果证明明这时土土压力呈呈中间大大、上下下小的抛抛物线形形状分布布，其变变化在静静止土压压力与主主动土压压力之间间，如图图2-23所示。图2-23多支撑板板桩墙的的位移及及土压力力分布第四节第五节第二章第一节第二节第三节太沙基和和佩克（（TerzaghiandPeck,1948,1967,1969）根据实实测及模模型试验验结果，，提出作作用在板板桩墙上上的土压力分分布经验验图形（图2-24）。图2-24多支撑板板桩墙上上土压力力的分布布图形a）板桩支支撑；b）松砂；；c）密砂；；d）粘土H＞6cu；e）粘土H＜4Cu第四节第五节第二章第一节第二节第三节（一）坑坑底流砂砂验算若坑底土土为粉砂砂、细砂砂等时，，在基坑坑内抽水水可能引引起流砂砂的危险险。一般般可采用用简化计计算方法法进行验验算。原则：板桩有足足够的入入土深度度以增大大渗流长长度，减减少向上上动水力力。五、基坑坑稳定性性验算第四节第五节第二章第一节第二节第三节由于基坑坑内抽水水后引起起的水头头差h造成的渗渗流，其其最短渗渗流途径径为在流流程t中水对土土粒动水水力应是是垂直向向上的，，故可要要求此动动水力不不超过土土的有效效重度b，则不产生流流砂的安安全条件件为式中：K——安全系数数,取2.0；i——水力梯度度.;w——水的重度度。基坑抽水水后水头头差引起起的渗流流由此可计计算确定定板桩要要求的入入土深度度t。第四节第五节第二章第一节第二节第三节则滑动力力矩为：：稳定力矩矩为：式中：Su——滑动面上上不排水水抗剪强强度，如如土为饱饱和软粘粘土，则则=0，Su=Cu。M与Md之比即为为安全系系数K，如基坑坑处地层层土质均均匀，则则安全系系数为式中以以弧度表表示。第四节第五节第二章第一节第二节第三节（三）封封底混凝凝土厚度度计算钢板桩围围堰需进进行水下下封底混混凝土后后在围堰堰内抽水水修筑基基础和墩墩身，在在抽干水水后封底底混凝土土底面因因围堰内内外水头头差而受受到向上上的静水压力力。在静水压力力作用下：：封底混凝凝土及围围堰有可可能被水水浮起，，或者封底底混凝土土产生向向上挠曲曲而折裂裂，因此：封底混凝凝土应有有足够的的厚度，，以确保保围堰安安全。。第四节第五节第二章第一节第二节第三节考虑浮力力的封底底层厚度度计算：：作用在封