基础工程(附动画)第二章-天然地基上的浅基础

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1、第二章 天然地基上的浅基础,第二章 天然地基上的浅基础,定义：通常将埋置深度较浅（一般在数米以内），且施工相对简单的基础称为浅基础。 特点：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。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。,回 顾,天然地基：没有经过人为加固处理的地基,人工地基：需人工加固的软弱地基,浅基础：埋深较浅，用一般方法、工艺施工,深基础：(桩基、沉井)，特殊工艺施工,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,回顾 第二章 天然地基上的浅基础,第一节 天然地基上浅基础的类型、构造和适用

2、条件,2-1 天然地基上浅基础的类型、构造和适用条件 第二章 天然地基上的浅基础,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。,钢筋混凝土扩展基础,刚性基础,2-1天然地基上浅基础的类型、构造和适用条件 第二章 天然地基上的浅基础,基础在外力（包括基础自重）作用下，基底的地基反力为，此时基础的悬出部分a-a断面左端，相当于承受着强度为的均布荷载的悬臂梁，在荷载作用下，a-a断面将产生弯曲拉应力和剪应力。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，a-a断面不会出现裂缝，这时，基

3、础内不需配置受力钢筋，这种基础称为刚性基础。它是桥梁、涵洞和房屋等建筑物常用的基础类型。,刚性基础的概念,2-1天然地基上浅基础的类型、构造和适用条件 第二章 天然地基上的浅基础,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,2-1天然地基上浅基础的类型、构造和适用条件 第二章 天然地基上的浅基础,

4、基础在基底反力作用下，在a-a断面产生弯曲拉应力和剪应力若超过了基础圬工的强度极限值，为了防止基础在a-a断面开裂甚至断裂，可将刚性基础尺寸重新设计，并在基础中配置足够数量的钢筋，这种基础称为钢筋混凝土扩展基础。,钢筋混凝土扩展基础的概念,2-1天然地基上浅基础的类型、构造和适用条件 第二章 天然地基上的浅基础,形式：柱下扩展基础、条形和十字形基础筏板及箱形基础。 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

5、是适宜的。 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。,钢筋混凝土扩展基础的特点,2-1天然地基上浅基础的类型、构造和适用条件 第二章 天然地基上的浅基础,条形基础分为墙下和柱下条形基础，墙下条形基础是挡土墙下或涵洞下常用的基础形式。其横剖面可以是矩形或将一侧筑成台阶形。 有时为了增强桥柱下基础的承载能力，将同一排若干个柱子的基础联合起来，也就成为柱下条形基础。其构造与倒置的T形截面梁相类似，在沿柱子的排列方向的剖面可以是等截面的，也可以如图那样在柱位处加腋的。在桥梁基础中，一般是做

6、成刚性基础，个别的也可做成钢筋混凝土扩展基础。,2-1天然地基上浅基础的类型、构造和适用条件 第二章 天然地基上的浅基础,条形基础,2-1天然地基上浅基础的类型、构造和适用条件 第二章 天然地基上的浅基础,挡土墙下条形基础,柱下条形基础,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，这种刚性基础刚称刚性扩大基础。它是桥涵及其它建筑物常用的基础形式，其平面形状常为矩形。其每边扩大的尺寸最小为0.20m0.50m，视土质、基础厚度、埋置深度和施工方法而定。作为刚性基础，每边扩大的最大尺寸应受到材料刚性角的限制。,2-1天然地基上浅基础的类型、构造和适用条件

7、 第二章 天然地基上的浅基础,刚性扩大基础,刚性角：基础悬出总长度（包括襟边与台阶宽度之和）按前面刚性基础的定义，应使悬出部分在基底反力作用下，在a-a截面所产生的弯曲拉力和剪应力不超过基础圬工的强度限值。所以满足上述要求时，就可得到自墩台身边缘处的垂线与基底边缘的联线间的最大夹max，称为刚性角。 当基础较厚时，可在纵横两个剖面上都做成台阶形，以减少基础自重，节省材料。,2-1天然地基上浅基础的类型、构造和适用条件 第二章 天然地基上的浅基础,2-1天然地基上浅基础的类型、构造和适用条件 第二章 天然地基上的浅基础,刚性扩大基础,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

8、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作。,第二节 刚性扩大基础施工,施工一般要求：,2-2 刚性扩大基础施工 第二章 天然地基上的浅基础,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。,一、旱地上基坑开挖及围护,（一）无围护基坑 当基

9、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，土质构造又较均匀时，基坑坡度可参考下表选用。,2-2 刚性扩大基础施工 第二章 天然地基上的浅基础,无围护基坑坑壁坡度,2-2 刚性扩大基础施工 第二章 天然地基上的浅基础,（二）有围护基坑,1、板桩墙支护,概念：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下

10、进行。,材料：木板桩、钢筋混凝土板桩和钢板桩三种。,断面形式：一字形、槽形和Z字形三种。,一字形 槽形 Z字形,2-2 刚性扩大基础施工 第二章 天然地基上的浅基础,支撑方式：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多支撑板桩墙。,无支撑 单支撑 多支撑 锚撑,2-2 刚性扩大基础施工 第二章 天然地基上的浅基础,2、喷射混凝土护壁,概念：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。,适用情况：宜用于土质较稳定，渗水量不大

11、，深度小于10m，直径为6m12m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。,2-2 刚性扩大基础施工 第二章 天然地基上的浅基础,砼喷射顺序： 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，逐步向水大处喷护，最后用竹管将集中的股水引出。喷射作业应沿坑周分若干区段进行，区段长度一般不超过6m。 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。,2-2 刚性扩大基础施工 第二章 天然地基上的浅基础,砼喷射厚度： 一般粘性土、砂土和

12、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。 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，则应在混凝土终凝后再补喷，直至达到规定厚度为止。,2-2 刚性扩大基础施工 第二章 天然地基上的浅基础,喷锚支护,2-2 刚性扩大基础施工 第二章 天然地基上的浅基础,3、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

13、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：混凝土围圈护壁则适应性较强，可以按一般混凝土施工，基坑深度可达15m20m，除流砂及呈流塑状态黏土外，可适用于其它各种土类。,2-2 刚性扩大基础施工 第二章 天然地基上的浅基础,施工方法：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

14、2m左右，以下每层高1m1.5m。 围圈混凝土一般采用C15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到达2500kPa强度时，即可拆除摸板，承受土压力。,2-2 刚性扩大基础施工 第二章 天然地基上的浅基础,4、其他方法,在软弱土层中的较深基坑以深层搅拌桩、粉体喷射搅拌桩、旋喷桩等，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，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，也可使用木档板支撑（路桥施工除在特定条件下，现

15、较少采用）。,2-2 刚性扩大基础施工 第二章 天然地基上的浅基础,适用情况：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，以保持基坑的干燥，便于基坑挖土和基础的砌筑与养护。 常用方法：表面排水法、井点法降低地下水位。,二、基坑排水,2-2 刚性扩大基础施工 第二章 天然地基上的浅基础,（一）表面排水法,概念：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，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：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。,2-2 刚性扩大基础施工 第二章 天然地基上的浅基础,2-2 刚性扩大基础施工