基础工程知识

第二章1、深基础和浅基础的区别？答：浅基础埋入地层深度较浅，施工一般采用敞开挖基坑修筑基础的方法，故亦称为明挖基础。浅基础在设计计算时，可以忽略基础侧面土体对基础的影响，基础结构形式和施工方法也较简单。深基础埋入地层较深，结构形式和施工方法较浅基础复杂，在设计计算时需考虑基础侧面土体的影响浅层土质不良，考虑侧向抗力。2、何为刚性基础，特点？答：当基础圬工具有足够的截面使材料的容许值应力大于由地基反力产生的弯曲拉应力和剪切应力时，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。特点是稳定性好、施工简便、能承受较大的荷载，所以只要地基强度能满足要求，它是桥梁和涵洞等结构物首先考虑的基础形式。3、确定基础埋置深度应考虑哪些因素？答：地基的地质条件；河流的冲刷深度；当地的冻结深度；上部结构形式；当地的地形条件；保持持力层稳定所需的最小埋置深度；相邻建筑物基础埋深的影响。4、何为刚性角，它与什么因素有关？答：自墩台身边缘处的垂线与基地边缘的连线间的最大夹角αmax，称为刚性角。它的数值与基础所用的圬工材料强度有关。5、刚性扩大基础为什么要验算基地合力偏心距？答：墩、台基础的设计计算，必须控制基地合力偏心距，其目的是尽可能使基底应力分布比较均匀，以免基地两侧应力相差过大，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。6、基础沉降验算？答：（1）修建在地质情况复杂、地层分布不均或强度较小的软黏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、连续桥梁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；（4）对于跨线桥、跨线渡槽要保证桥（或槽）下净空高度时；（5）相邻墩台间不均匀沉降差值，不应使桥面形成大于0.2%的附加纵坡；（6）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。7、刚性扩大基础设计与计算主要包括以下内容：（1）基础埋置深度的确定；（2）刚性扩大基础尺寸的拟定；（3）地基承载力验算；（4）基地合力偏心距验算；（5）基础稳定性和地基稳定性验算；（6）基础沉降验算。第三章1、桩基础有何特点，它适用于什么情况？答：特点：桩基础如设计正确，施工得当，它具有承载力高、稳定性好、沉降量小而均匀，在深基础中具有耗用材料少、施工简便等特点。适用条件：（1）荷载较大，地基上部土层软弱，适宜的地基持力层位置较深，采用浅基础或人工地基在技术上、经济上不合理时；（2）河床冲刷较大，河道不稳定或冲刷深度不易计算正确，位于基础或结构物下面的土层有可能被侵蚀、冲刷，如采用浅基础不能保证基础安全时；（3）当地基计算沉降过大或建筑物对不均匀沉降敏感时，采用桩基础穿过松软土层，将荷载传到较坚实土层，以减少建筑物沉降并使沉降较均匀；（4）当建筑物承受较大的水平荷载，需要减少建筑物的水平位移和倾斜时；（5）当施工水位或地下水位较高，采用其他深基础施工不便或经济上不合理时；（6）地震区，在可液化地基中，采用桩基础可增加建筑物抗震能力，桩基础穿越可液化土层并深入下部密实土层，可消除或减轻地震对建筑物的危害。2、柱桩和摩擦桩受力情况有何不同？答：柱桩（端承桩），在竖向荷载作用下，基桩所发挥的承载力以桩底土层的抵抗力为主；摩擦桩，在竖向荷载作用下，基桩所发挥的承载力以侧摩阻力为主。3、沉桩和灌注桩各有哪些优缺点，各自适用什么情况？答：沉桩（预制桩）优点：桩体质量高，可大量工厂化生产，加速施工进度，打入松散的粉土、砂砾层中，桩侧表面法向应力提高，桩侧摩阻力和桩端阻力也相应提高。缺点：不易穿透较厚的砂土等硬夹层，产生振动、噪声污染，产生挤土效应，易截桩而造成浪费，造价往往高于灌注桩。打入桩适应于桩径较小，地基土质为砂性土、塑性土、粉土、细砂以及松散的不含大卵石或漂石的碎卵石类土的情况；静力压桩适用于软塑黏性土。灌注桩，优点：施工中无大的噪声和振动，可根据实际情况变化桩长、采用不同桩径、设计成异形桩和变截面桩，可穿过各种软、硬夹层，可扩大桩底充分发挥桩身强度和持力层的承载力，配筋率远低于预制桩，造价亦低。钻、挖孔灌注桩适用于砂性土、黏性土，也适用于碎、卵石类土层和岩层；沉管灌注桩适用于黏性土、砂性土、砂土地基。4、高桩承台和低桩承台基础各有何特点，各自适用什么情况？答：高桩承台的承台底面位于地面（或冲刷线）以上，低桩承台的承台底面位于底面（或冲刷线）以下。高桩承台的结构特点是基桩部分桩身沉入土中，部分桩身外露在地面以上，而低桩承台则基桩全部沉入土中。5、钻孔灌注桩有哪些成孔方法？各适用什么条件？答：（1）旋转钻进成孔适用于较细、软的土层，如各种塑性状态的黏性土、砂土、夹少量粒径小于100~200mm的砂卵石土层，在软岩中也曾使用。(2)冲击钻进成孔适用于含有漂卵石、大块石的土层及岩层，也能用于其他土层成孔深度一般不宜大于50m。（3）冲抓钻进成孔适用于黏性土=砂性土及夹有碎卵石的砂砾土层，成孔深度宜小于30m。第四章1、单桩承载力容许值：是指单桩在荷载作用下，地基土和桩本身的强度和稳定性均能得到保证，变性也在容许范围内，以保证结构物的正常使用所能承受的最大荷载。2、桩侧摩阻力的影响因素？答：除与桩土间的相对位移有关，还与土的性质、桩的刚度、时间因素和土中应力状态以及桩的施工方法等因素有关。其中，土的类别、性状是主要因素。3、桩底阻力影响因素？答：与土的性质、持力层上覆荷载、桩径、桩底作用力、时间及桩底进入持力层深度等因素有关。桩底地基土的性质是主要因素。4、临界深度hc：桩底端进入持力砂土层或硬黏土层时，桩的极限阻力随着进入持力层的深度线性增加。达到一定程度后，桩底阻力的极限值保持稳值。这一深度称为临界深度，它与持力层的上覆荷载和持力层土的密度有关。上覆荷载越小，持力层土密度越大则hc越大。5、桩底硬层临界厚度tc：当持力层下存在软弱土层时，桩底距下卧软弱层顶面的距离t小于某一值tc时，桩底阻力将随着t的减小而下降。Tc称为桩底硬夹层临界厚度。持力层土密度越高、桩径越大，则tc越大。6、单桩在轴向受压荷载作用下的破坏模式？答：（1）纵向挠曲破坏：桩底支承在很坚硬的地层，桩侧土为软土层其抗剪强度很低时发生，桩的承载力取决于桩身的材料强度。（2）整体剪切破坏：具有足够强度的桩穿过抗剪强度较低的土层而达到强度较高的土层时发生，桩的承载力主要取决于桩底土的支承力，桩侧摩阻力也起一部分作用。（3）刺入式破坏：具有足够强度的桩入土深度较大或桩周土层抗剪强度较均匀时发生，基桩承载力往往由桩顶所允许的沉降量控制。因此，桩的轴向受压承载力，取决于桩周土的强度或桩本身的材料强度。7、单桩轴向承载力容许值的确定方法？答：（1）静载试验法（2）经验公式法（3）动测试桩法（4）静力分析法8、桩的负摩阻问题？定义：一般情况下，桩受轴向荷载作用后，桩相对于桩侧土体作向下位移，土对桩产生向上作用的摩阻力，称为正摩阻力。但当桩周土体因某种原因发生下沉，其沉降变形大于桩身的沉降变形时，在桩侧表面将出现向下作用的摩阻力，称其为负摩阻力。意义：桩的负摩阻力的发生将使桩侧土的部分重力传递给桩，因此，负摩阻力不但不能称为桩承载力的一部分，反而变成施加在桩上的外荷载，对入土深度相同的桩来说，若有负摩力发生，则桩的外荷载增大，桩的承载力相对降低，桩基沉降加大，这在确定桩的承载力和桩基设计中应予以注意。产生原因：（1）在桩附近地面大量堆载，引起地面沉降；（2）土层中抽取地下水或其他原因，地下水位下降，使土层产生自重固结下沉；（3）桩穿过欠压密土层进入硬持力层，土层产生自重固结下沉；（4）桩数很多的密集群桩打桩时，使桩周土中产生很大的超孔隙水压力，打桩停止后桩周土的再固结作用引起下沉；（5）在黄土、冻土中的桩，因黄土湿陷、冻土融化产生地面下沉。总之，当桩穿过软弱高压缩性土层而支承在坚硬持力层上时最易发生桩的负摩阻力问题。9、中性点：桩侧下沉量有可能在某一深度与桩身的位移量相等，此处桩侧摩阻力为零，而在此深度以上桩侧土下沉大于桩的位移，桩侧摩阻力为负；在此深度以下，桩的位移大于桩侧土的下沉，桩侧摩阻力为正。正、负摩阻力变换处得位置称为中性点。10、单桩、单排桩与多排桩所谓单桩、单排桩是指在与水平外力H作用面相垂直的平面上，由单根（排）桩的桩基础。多排桩是指在水平外力作用面内有一根以上的桩的桩基础。-11、刚性桩与弹性桩当桩的入土深度h>2.5/α,桩的相对刚度小，必须考虑桩的实际刚度，按弹性桩来计算。其中α称为桩的变形系数，=5次根号下mb1/EI。一般情况下，桥梁基础的桩多属弹性桩。当桩的入土深度h<=2.5/α时，则桩的相对刚度较大，可按刚性桩计算。沉井基础可看刚性桩构件。12、群桩效应：摩擦型群桩基础受竖向荷载后，由于承台、桩、土的相互作用使其桩侧阻力、桩端阻力、沉降等性状发生变化而与单桩明显不同，这种群桩不同于单桩的工作性状所产生的效应，称其为群桩效应。它主要表现在对桩基承载力和沉降的影响上。第五章1、沉井基础有什么特点？答：埋置深度可以很大，整体性强、稳定性好，有较大的承载面积，能承受较大的水平荷载和垂直荷载；沉井是基础的组成部分，在下沉过程中起着挡土和防水的临时围堰作用，不需要另设坑臂支撑或板桩围堰，既节约了材料，又简化了施工；在各类地下构筑物中，沉井结构又可作为地下构筑物的围护结构，沉井内部空间亦可得到充分利用；沉井在深基础施工中，具有占地面积小，挖土量少，对邻近建筑物等环境影响比较小的优点，同时，不需特殊专业设备，且操作简便、技术可靠、节省投资。缺点：施工工期较长；对粉、细砂类土在井内抽水易发生流砂现象，造成沉井倾斜；沉井下沉过程中遇到大的孤石、树干或井底岩层表面倾斜过大，均会给施工带来一定的困难。2、泥浆润滑套的特点和作用？答：特点：施工效率高，井壁圬工数量少，沉井下沉深、速度快，并具有良好的施工稳定性等优点。作用：利用泥浆的润滑减阻，降低沉井下沉过程中的摩阻力。3、刃脚的的功能作用？答：主要功用是减少下沉阻力。刃脚还应具有足够的强度，以免在下沉过程中损坏。桥梁结构：桥跨上部结构（桥跨结构、支座系统）桥跨下部结构（桥墩、桥台、墩台基础）附属结构（引道、锥坡、导流护岸等调治结构）五小部件：桥面铺装、排水防水系统、栏杆、伸缩缝、灯光照明地基：承受建筑物各种作用的地层称为地基。分为：天然地基和人工地基。基础：将建筑物与地基接触的最下部分，也就是将建筑物的各种作用传递至地基的结构物称为基础。分为：（1）浅基础（刚性扩大基础、柔性扩大基础）、（2）深基础（桩基础、沉箱基础、沉井基础、地下连续墙）、（3）深水基础。作用分类：永久作用、可变作用、偶然作用。作用标准值：是作用的基本代表值。相当于设计基准期内年最大荷载统计分布的特征值，可以取均值或某个分位值。用于所有永久作用、偶然作用和承载力极限状态设计及按弹性阶段计算结构强度时的可变作用。作用频遇值：用于正常使用极限状态按短期效应（频遇）组合设计时的可变作用。作用准永久值：用于正常使用极限状态按长期效应（准永久）组合设计时的可变作用。基础工程设计计算的基本原则？地基底面的压力小于地基承载力容许值；（2）地基及基础的变形值小于建筑物要求的沉降值；（3）地基及基础的整体稳定性有足够保证；（4）基础本身的强度、耐久性满足要求。公路桥涵地基的岩土分为岩石、碎石土、砂土、粉土、黏性土和特殊性岩土。10、承台的作用是将外力传递给各桩并将各桩联成一整体共同承受荷载。11、基桩的作用是在于穿过软弱的压缩性土层或水，使桩底坐落在更密实的地基持力层上。12、桩的分类：（一）按施工方法分：（1）沉桩（打入桩、振动下沉桩、静力压桩）（2）灌注桩（钻、挖孔灌注桩、沉管灌注桩）（二）按桩的设置效应分类：（挤土桩、部分挤土桩、非挤土桩）（三）按承载性状分类：(1)竖向受荷桩：（摩擦桩、端承桩）（2）横向受荷桩：（主动桩、被动桩、竖向桩与斜桩）（3）桩墩（四）按桩身材料分类：（钢桩、钢筋混凝土桩）13、桩的布置和中距摩擦桩：钻（挖）孔灌注桩的中心距不应小于桩径的2.5倍端承桩：支承或嵌固在基岩中的钻（挖）孔灌注桩中心距不得小于2.0倍的桩径。14、护筒的作用：（1）固定桩位，并作钻孔导向（2）保护孔口防止孔口土层坍塌（3）隔离孔内孔外表层水，并保持钻孔内水位高出施工水位，以稳固孔壁。因此埋置护筒要求稳固、准确。15、地基承载力容许值的确定的方法？（1）根据现场荷载试验的p-s曲线确定；（2）按地基承载力理论公式计算；（3）按现行规范的经验公式计算。16、文克尔