基础工程复习要点

基础工程复习要点第一章导论地基天然地基：未经人工处理即可满足设计要求的地基人工地基：经过人工加固或处理后的地基基础浅基础：刚性扩大基础和柔性扩大基础深基础：桩基础、沉箱基础、沉井基础和地下连续梁深水基础：水深超过5m以上，且不能采用一般的土围堰、木板桩围堰等防水技术施工的桥梁基础。基础沉降计算计算基础沉降时，传至基础底面的作用效应应按正常使用极限状态下作用长期效应组合计算。基础工程设计计算的基本原则基础底面的压力小于地基承载力容许值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、耐久性满足要求第二章天然地基上的浅基础天然地基浅基础根据受力条件及构造可分为刚性基础（也称无筋扩展基础）和钢筋混凝土扩展基础两大类。刚性基础：当基础圬工具有足够的截面使材料的容许应力大于由地基反力产生的弯曲拉应力和剪应力时，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。刚性基础的特点（问答题）优点：稳定性好，施工简易，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。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。所以对于荷载大或上部结构对沉降差较敏感的建筑物，当持力层的土质较差又较厚时，刚性基础作为浅基础是不合适的。4．了解一下常用的浅基础类型（选择）刚性扩大基础②单独和联合基础③条形基础④筏板和箱型基础旱地上基坑开挖及围护无围护基坑有围护基坑（板桩墙支护：无支撑式、支撑式和锚撑式喷射混凝土护壁混凝土围圈护壁）基坑排水方法（理解、选择、填空）表面排水法井点法降低地下水位（轻型井点、喷射井点、电渗井点和深井泵井点）水中围堰的种类（填空、选择）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板桩支撑间距布置的方法等弯矩布置和等反力布置。（填空和选择）基坑稳定性验算的步骤（填空、选择、问答）坑底流沙验算②坑底隆起验算地基承载力容许值的确定一般有三种方法：（填空、选择、问答）据现场荷载试验的p-s曲线按地基承载力理论公式计算按现行规范提供的经验公式计算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。（填空、选择）岩石的坚硬程度应根据岩块的饱和单轴抗压标准值frk按表分为坚硬岩、较硬岩、较软岩、软岩和极软岩5个等级。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侧试取得，其值不应大于地基极限承载力的1/2。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按照《公路桥涵地基与基础设计规范》进行修正。地基承载力容许值确定地基承载力基本容许值的确定地基承载力容许值的确定（P42公式）地基承载力容许值应乘的抗力系数基础埋置深度的确定（填空、选择、问答）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证持力层稳定所需的最小埋置深度在有水流的河床上修建基础时，要考虑洪水对墩台基础的冲刷作用，洪水水流越急，流量越大，洪水的冲刷越大，整个河床面被洪水冲刷后要下降，这叫一般冲刷，被冲下去的深度叫一般冲刷深度。同时由于桥墩的阻水作用，使洪水在桥墩四周冲出一个深坑，这叫局部冲刷。（河流的冲刷深度考概念）基础必须埋置在设计洪水的最大冲刷线以下不小于1m。为了保证建筑物不受地基土季节性冻胀的影响，除地基为非冻胀性土外，基础底面应埋置在天然最大冻结线以下一定深度。基础的埋置深度（除岩石地基外）应在天然地面或无冲刷河底以下不小于1m。（填空选择）刚性角：自墩台身基础边缘处的垂线与基底边缘的连线间的最大夹角amax,成为刚性角。地基承载力验算持力层承载力验算（公式P48）持力层是指直接与基底相接触的土层，持力层承载力验算要求荷载在基底产生的地基应力不超过持力层的地基承载力容许值。软弱下卧层承载力验算当受压层范围内地基为多层土（主要指地基承载力有差异而异）组成，且持力层以下有软卧下卧层（指承载力容许值小于持力层承载力容许值得土层），这时还应验算软弱下卧层的承载力。基础稳定性验算包括基础倾覆稳定性验算和基础滑动稳定性验算。（填空、选择）基础稳定性验算（公式P51）倾覆或滑动不符合要求的措施（选择）基础的抗倾覆稳定性不能满足要去时，可将台身做成不对称的形式，这样可以增加台身自重所产生的抗倾覆力矩，达到提高抗倾覆的安全度。采用不对称的形式时，在砌筑台身时，应及时在台后填土并夯实，以防台身向后倾覆和转动；也可在台后一定长度范围内填碎石、干砌片石或填石灰土，以增大填料的内摩擦角，减小土压力，达到减小倾覆力矩提高抗倾覆安全度的目的。基础的滑动稳定性不能满足要求时，可以在基底四周做齿槛，这样，由基底与土间的摩擦滑动变为土的剪切破坏，从而提高了基础的抗滑力。第三章桩基础的基本知识及施工承台：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外荷载。桩基础按承台位置可分为高桩承台基础（简称高桩承台）和低桩承台基础（简称低桩承台）。桩的施工方法的基本形式为沉桩（预制桩）和灌注桩。4•沉桩：①打入桩②振动下沉桩③静立压桩（填空、选择）灌注桩：①钻、挖孔灌注桩②沉管灌注桩根据成桩方法和成桩过程的挤土效应，将桩分为挤土桩、部分挤土桩和非挤土桩三类。竖向受荷桩摩擦桩：桩穿过并支承在各种压缩性土层中，在竖向荷载作用下，基桩所发挥的承载力以侧摩阻力为主时，统称为摩擦桩。端承桩（也称为柱桩）：端承穿过较松软土层，桩底支承在坚实土层（砂、砾石、卵石、坚硬老黏土等）或岩层中，且桩的长泾比不太大时，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时，称为端承桩或柱桩。横向受荷柱主动桩②被动桩③竖直桩与斜桩钻孔灌注桩的施工（一）准备工作（1）准备场地（2）埋置护筒护筒的作用:①固定桩位，并作钻孔导向；（问答）保护孔口防止孔口土层坍塌；隔离孔内孔外表层水，并保持钻孔内水位高出施工水位，以稳定孔壁。因此埋置护筒要求稳固、准确。护筒制作要求坚固、耐用、不易变形、不漏水、装卸方便和能重复使用。（3）制备泥浆泥浆在钻孔中的作用（问答）在孔内产生较大的静水压力，可防止坍孔；泥浆向孔外土层渗漏，在钻进过程中，由于钻头的活动，孔壁表面形成一层胶泥，具有护壁作用，同时将孔内外水流切断，能稳定孔内水位；泥浆相对密度大，具有挟带钻渣的作用，利于钻渣的排出；泥浆还具有冷却机具和切土润滑作用，降彳氐钻具磨损和发热程度。（4）安装钻机或钻架（二） 钻孔钻孔方法：旋转钻进成孔；冲击钻进成孔；冲抓钻进成孔泥浆的循环方式（填空选择）：正循环和反循环钻孔过程中容易发生的质量问题：塌孔、缩孔和斜孔（三） 清孔及装吊钢筋骨架清孔的方法（填空、选择）：抽浆清孔、掏渣清孔、换浆清孔（四）灌注水下混凝土（P86-88）导管法灌注水下混凝土注意事项（1） 混凝土拌和必须均匀，尽可能缩短运输距离和减小颠簸，防止混凝土离析而发生卡管事故。（2） 灌注混凝土必须连续作业，一气呵成，避免任何原因的中断，因此混凝土的搅拌和运输设备应满足连续作业的要求，孔内混凝土上升到接近钢筋笼架底处时应防止钢筋笼架被混凝土顶起。（3） 在灌注过程中，要随时测量和记录孔内混凝土灌注高程和导管入孔长度，提管时控制和保证导管埋入混凝土面内有3-5m的深度。防止导管提升过猛，管底提离混凝土面或埋入过浅，而使导管内进水造成断桩夹泥。但也要防止导管埋入过深，而造成导管内混凝土压不出或导管为混凝土埋住凝结，不能提升，导致中止浇灌而成断桩。（4）灌注的桩顶高程应比设计值预加一定高度，此范围的浮浆和混凝土应凿除，以确保桩顶混凝土的质量。预加高度一般为0.5m，深桩应酌量增加。待桩身混凝土达到设计强度，按规定检验后方可灌注系梁、盖梁和承台。常用的沉桩方法有打入法（锤击法）、振动法和静力压入法。沉桩施工过程中常遇到的问题（选择、问答）（1） 桩顶、桩身被打坏当桩头钢筋设置不合理、桩顶与桩轴线不垂直、混凝土强度不足、桩尖通过坚硬土层、锤的落距过大、桩锤过轻时容易出现此类问题。（2） 桩位偏斜当桩顶不平、桩尖偏心、接桩不止、土中有障碍物时都容易发生桩位偏斜。（3） 桩打不下施工时，桩锤严重回弹，贯入度突然变小，则可能与土层中夹有较厚砂层或其他硬土层以及钢渣、孤石等障碍物有关。当桩顶或桩身已被打坏，锤的冲击能不能有效传给桩时，也会发生桩打不下的现象。有时因特殊原因，停歇一段时间后再打，则由于土的固结作用，桩也往往不能顺利地被打入土中。钻孔灌注桩施工第一步是准备施工场地，根据水中桩基础施工方法的不同，施工场地分两种类型：一类是用围堰筑岛法修筑的水域岛或长堤，成为围堰筑岛施工场地；另一类是用船或支架拼装建造的施工平台，成为水域工作平台。浅水浅基础常采用围堰修筑法，深水中桩基础施工采用钢板桩围堰法、双壁钢围堰法（中空的井壁提供的浮力可使围堰在水中自浮）和水域工作平台法。在深水中修筑高程台桩基础时，由于承台位置较高不需坐落到河底，一般采用吊箱围堰法修筑桩基础，或在已完成的基桩上安置套箱的方法修筑高桩承台。套箱法施工步骤（填空、选择）这种方法是在施工平台上完成了全部基桩施工后，修筑水中高桩承台的一种方法。（1）整体制作或分块拼装钢套箱；（2）利用低水（潮）位在钢护筒上焊接搁置牛腿；（3）拆除护筒区的工作平台；（4）用固定式扒杆起重船起吊套箱，将套箱搁置在护筒牛腿上，吊船撤出；（5）焊接钢护筒与套箱底板之间的反压牛腿，使套箱固定；（6）封堵底板缝隙，浇筑封底混凝土；（7）抽水后找平封底混凝土；（8）割除护筒并凿桩头，露出桩顶钢筋。绑扎承台钢筋，浇筑承台混凝土。第四章桩基础和设计计算1．深度效应：桩的承载力（主要是桩底阻力）随着桩的入土深度，特别是进入持力层的深度而变化，这种特性称为深度效应。2．临界深度：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，达到一定深度后，桩底阻力的极限值保持稳值，这一深度称为临界深度he。3．单桩在轴向受压荷载作用下的破坏模式纵向挠曲破坏、整体剪切破坏和刺入式破坏单桩轴向承载力容许值的确定方法：静载试验法和经验公式法。P112-113一般情况下，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。负摩阻力的危害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，负摩阻力不但不能成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。8．桩的负摩阻力产生的原因（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（如填土）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中性点：正、负摩阻力变换处的位置成为中性点。地基抗力系数：按照文克尔地基模型的假设，地基任意点所受的压力与该点沉降之比，即地基土单位面积产生单位位移所需的力。其值反映地基土的刚度大小。地基取值得方法：我国铁路、水利、公路在桩的设计中常用“m”法以及“K”法、“C值”法、“常数”法等。P129地基系数的分布规律（问答）（1） 认为地基系数C随深度呈正比例增加（2） 认为地基系数C自地面沿深度成曲线增加（3）认为地基系数C随深度呈抛物线规律增加（4）认为地基系数C随深度为均匀分布，不随深度变化桩的计算宽度：为了将空间受力简化为平面受力，并综合考虑桩的截面形状及多排桩桩间的相互遮蔽作用，将桩的设计宽度（直径）换算成相当实际工作条件下，矩形截面桩的宽度b1称为桩的计算宽度。P133计算根据桩与土的相对刚度将桩划分为刚性桩和弹性桩。当桩的入土深度h>2.5/a时，按弓单性桩来计算；其中a称为桩的变形系数,a=?当桩的入土深度h<=2.5/a时，按刚性桩计算。计算桩身各截面处弯矩Mz，主要用于检验桩的截面强度和配筋计算，为此要找出弯矩最大的截面所在的位置ZMmax和相应的最大弯矩Mmax值。群桩效应：群桩效应就是指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。群桩基础（概念及特点）（1） 端承型群桩基础通过承台分配发到各基桩桩顶的荷载，绝大部分或全部由桩身直接传递到桩底，由桩底岩层（或坚硬土层）支承。承台分担荷载的作用和桩侧摩阻力的扩散作用一般均不予考虑。端承型群桩基础的承载力等于各单桩承载力之和，其沉降量等于单桩沉降量。（2） 摩擦型群桩基础影响群桩基础承载力和沉降的因素很复杂，与土的性质、桩长桩距、桩数、群桩的平面排列和承台尺寸大小等因素有关。通常认为当桩间中心距离>=6b1（b1为单桩的计算宽度）时，可不考虑群桩效应。第五章沉井基础及地下连续墙沉井是一种井筒状空腔结构物，是在预制好的井筒内挖土，依靠井筒自重或借助外力克服井壁与地层的摩擦阻力逐步沉入地下至设计高程，最终形成桥梁墩台或其他建筑物基础的一种深基础形式。沉井按施工方法分类一般沉井和浮运沉井沉井一般构造：井壁（侧壁）、刃脚、内隔墙、井孔、凹槽、封底和顶盖板等组成。（填空、选择）井壁：是沉井的主要部分，应有足够的厚度与强度，以承受在下沉过程中各种最不利荷载组合（水土压力）所产生的内力，混凝土强度等级宜大于C20。同时，要有足够厚度，提供充足重量，使沉井能在自重作用下顺利下沉到设计高程。刃脚：主要功能是减少下沉阻力内隔墙；主要作用使增加沉井在下沉过程中的刚度，减小井壁受力（弯拉）的计算跨度。同时，又把整个沉井分隔成多个施工井孔（取土井），使挖土和下沉可以比较均衡地进行，也便于沉井偏斜时的纠偏。井孔：为挖土、排土的工作场所和通道，平面尺寸应满足工艺要求，最小边长（或直径）一般不小于3.0m，且一般不超过5-6m，其布置应简单、对称，以便对称挖土，保证沉井下沉均匀。射水管：控制水压和水量来调整下沉方向封底及顶盖：防止地下水渗入到井内旱地上沉井施工①清整场地②制造第一节沉井③拆模及抽垫④挖土下沉⑤接高沉井⑥设置井顶防水围堰⑦基底检验和处理⑧沉井封顶⑨井孔填充和顶板浇筑水中沉井施工①筑岛法②浮运沉井施工沉井下沉过程中遇到的问题及处理（P191-192）（1）偏斜（2）下沉困难（3）突沉（4）流沙地下连续墙是地面上用抓斗式或回转式等成槽机械，沿着开挖工程的周边，在泥浆护壁的情况下开挖一条狭长的深槽，形成一个单元槽段后，在槽内放入预先在地面上制好的钢筋笼，然后用导管法浇灌混凝土，完成一个单元的墙段，各单元墙段之间以特定的接头方式相互连接，形成一条地下连续墙壁。地下连续墙的施工（1）修筑导墙（2）泥浆护壁（3）挖掘深槽（4）混凝土墙体浇筑第六章地基处理人工地基：一类是地基处理过程中天然地基土体的物理力学性质得到普遍的改良，形成的人工地基类似于均匀地基；另一类是在地基处理过程中部分土体得到增强、被置换，或在天然地基中设置加筋材料，形成复合地基。软土主要包括淤泥、淤泥质黏性土、淤泥质粉土、泥炭、泥炭质土。（填空、选择）软土的工程特性①含水率较高，孔隙比较大②抗剪强度低③压缩性较高④渗透性很小⑤结构性明显⑥流变性显著换土垫层法是挖去地表浅层软弱土层或不均匀土层，回填坚硬、较粗料径的材料，并夯压密实，形成垫层的地基处理方法。排水固结法是使天然地基在建筑物投入使用之前完成大部分固结沉降，从而减少建筑物或构筑物使用期的沉降，保证建筑物的沉降和沉降差在允许的范围内。排水固结法分类按系统划分：排水系统和加压系统按加载方法划分：加载预压法、真空预压法、降水预压法、电渗预压法和联合预压法挤密砂桩法（填空、选择）挤密砂桩法是利用振动或锤击作用，将桩管打入土中，分段向桩管加砂石不断提升并反复挤压而形成的，适用于挤密松散砂土、粉土、黏性土、素填土、杂填土等地基，对饱和黏土地基上对变形控制要求不严的工程也可采用该方法进行置换处理，该方法也可用于处理可液化地基。重锤夯实法是运用起重机械将重锤提到一定高度，然后锤自由落下，重复夯实地基，使浅层的地基土体得到夯击而密实，从而其强度提高。（填空、选择）强夯法是用质量达数十吨的重锤自数米高处自由下落，给地基以冲击，从而提高一定深度内地基土的密度、强度并降低其压缩性的方法。（填空、选择）化学固化法是指在软土地基土中渗入水泥、石灰等，采用喷射搅拌等方法使其与原土体充分混合，产生固化作用；或把一些具有固化作用的化学浆液（如水泥浆、水玻璃、氯化钙溶液等）灌入地基土体中，以改善地基土的物理力学性质，达到加固目的。（填空、选择）按加固材料的状态可分为粉体类（水泥、石灰粉末等）和浆液类（水泥浆及其他化学浆液）。按施