1、 基本要求：基本要求：1、掌握地基基础方案的类型，设计等级，影响、掌握地基基础方案的类型，设计等级，影响埋置深度的因素。埋置深度的因素。2、熟练掌握地基承载力验算，无筋扩展基础设、熟练掌握地基承载力验算，无筋扩展基础设计计 3、了解地基基础设计需考虑的因素，地基基础、了解地基基础设计需考虑的因素，地基基础设计要求，浅基础设计的步骤，所需资料，浅基设计要求，浅基础设计的步骤，所需资料，浅基础的类型。础的类型。天然地基上的浅基础是指修建在天然土层上，天然地基上的浅基础是指修建在天然土层上，基础底面的埋置深度小于其窄边尺寸或埋入地层基础底面的埋置深度小于其窄边尺寸或埋入地层深度较浅（在深度较浅（在5
2、m5m以内），一般采用敞开挖基坑和以内），一般采用敞开挖基坑和敞坑排水修筑的基础，所以也将其称为明挖基础敞坑排水修筑的基础，所以也将其称为明挖基础或扩大基础。或扩大基础。2 2、浅基础的荷载传递、浅基础的荷载传递 上部结构上部结构基础基础应力和变形应力和变形 地基地基荷载荷载基底压力基底压力1 1、浅基础的定义、浅基础的定义 第一节第一节 概述概述3 3、浅基础的特点、浅基础的特点天然地基上的浅基础具有：天然地基上的浅基础具有：埋深浅；埋深浅；结构形式简单；结构形式简单；稳定性好；稳定性好；施工质量易于保证；施工质量易于保证；施工方法简便；施工方法简便；造价较低等特点。造价较低等特点。所以只要
3、地基承载力能满足要求，浅基础是所以只要地基承载力能满足要求，浅基础是桥梁及涵洞等结构物优先考虑的基础形式。桥梁及涵洞等结构物优先考虑的基础形式。第二节第二节 浅基础的类型及构造浅基础的类型及构造一、浅基础常用类型划分一、浅基础常用类型划分 按受力条件分类：按受力条件分类：刚性基础刚性基础柔性基础柔性基础刚性基础刚性基础aa柔性基础柔性基础 按施工方法分类：按施工方法分类：就地砌筑就地砌筑装配式装配式1、刚性基础（、刚性基础（无筋基础）：）：（1 1）概念：）概念：用抗压性能较好而抗拉、抗剪性能较差的材料建造的基础，即无筋基础。基础在外力（包括基础自基础在外力（包括基础自重）作用下，基底的地基反
4、力为重）作用下，基底的地基反力为 ，此时基础的悬出部分此时基础的悬出部分a-aa-a断面左端，断面左端，相当于承受着强度为相当于承受着强度为 的均布荷载的的均布荷载的悬臂梁，在荷载作用下，悬臂梁，在荷载作用下，a-aa-a断面将断面将产生弯曲拉应力和剪应力。当基础圬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大于由地基反力产生的弯曲拉应力和剪应力时，剪应力时，a-aa-a断面不会出现裂缝，断面不会出现裂缝，这时，基础内不需配置受力钢筋，这这时，基础内不需配置受力钢筋，这种基础称为刚性基础。种基础称为刚性基础。刚
5、性基础刚性基础（2 2）主要形式：）主要形式：刚性扩大基础、单独柱下刚性基础、条形基础等。刚性扩大基础刚性扩大基础 单独和联合基础单独和联合基础挡土墙下条形基础挡土墙下条形基础（3 3）刚性基础常用材料）刚性基础常用材料：主要有混凝土，粗料石和片石。（4 4）刚性基础的特点：）刚性基础的特点：优点：优点：稳定性好、施工简便、能承受较大的荷载。缺点：缺点：它的主要缺点是自重大。2、柔性基础（、柔性基础（钢筋混凝土基础钢筋混凝土基础）（1 1）概念：）概念：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
6、重新设计，并在基础中配置足够数量的钢筋，这种基础称为柔性基础柔性基础柔性基础aa（2 2）主要基础类型：）主要基础类型：常见的形式有柱下扩展基础、条形和十字形基础、筏板及箱形基础。柱下条形基础柱下条形基础 柱下十字交叉基础柱下十字交叉基础筏板基础（平板式（左）、梁板式（右）筏板基础（平板式（左）、梁板式（右）箱型基础箱型基础（3 3）常用基础材料：）常用基础材料：主要是用钢筋混凝土浇筑，混凝土不低于20号。（4 4）柔性基础优缺点：）柔性基础优缺点：优点：基底面积可以适当扩大，自重相对较优点：基底面积可以适当扩大，自重相对较小，能较好的满足承载和沉降要求，小，能较好的满足承载和沉降要求，其整体
7、性能较好，抗弯刚度较大，刚度、强度和耐久性均能得到较好的保证。缺点：缺点：造价高，钢材用量大，工期受混凝土龄期制约。二、浅基础的构造二、浅基础的构造（一）刚性扩大基础（一）刚性扩大基础 其平面形状常为矩形，其 每 边 扩 大 的 尺 寸 最 小 为0.20m0.50m，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。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。它是桥涵及其它建筑物常用的基础形式。刚性扩大基础刚性扩大基础 单独基础是立柱式桥墩和房屋建筑常用的基础形式之一。它的纵横剖面均可砌筑成台阶式（图a、d），但柱下单独基础用石块或砖砌筑时，则在柱子与基础之
8、间用混凝土连接。个别情况下，柱子用钢筋混凝土浇筑时，其剖面可浇筑成锥形。当为了满足强度要求，必须扩大基础平面尺寸，而扩大结果使相邻的单独基础在平面上相接甚至重叠时，则可将它们连接在一起，称为联合基础。单独和联合基础单独和联合基础（二）单独和联合基础（二）单独和联合基础（三）条形基础（三）条形基础1 1、定义：、定义：基础长度大于或等于基础长度大于或等于1010倍基础宽度的浅基础倍基础宽度的浅基础2 2、常见形式：、常见形式：柱下条形、墙下条形、十字交叉条形柱下条形、墙下条形、十字交叉条形3 3、特点：、特点：单向整体刚度大单向整体刚度大4 4、材料、材料：砖、石、素混凝土、钢筋混凝土砖、石、素
9、混凝土、钢筋混凝土 柱下条形基础：柱下条形基础：当地基承载力较低且柱下钢筋混凝土独立基础的底面积不能承受上部结构荷载时，常把若干柱子的基础连成一条，构成柱下条形基础。目的是将承受的集目的是将承受的集中荷载较均匀地分布到条形基础底中荷载较均匀地分布到条形基础底面积上，以减小地基反力，并通过面积上，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形成的基础整体刚度来调整可能产生的不均匀沉降。生的不均匀沉降。一个方向的单列柱基连在一起便成为单向条形基础。柱下条形基础墙下条形基础：墙下条形基础：横截面积根据受力条件又可分为不带肋和带肋两种。可看作是钢筋混凝土独立基础的特例，其计算属于平面应变问题，
10、只考虑在基础横向受力发生破坏。挡土墙下条形基础 墙下钢筋混凝土条形基础 十字交叉条形基础：十字交叉条形基础：当单向条形基础的底面积仍不能承受上部结构荷载时，可将纵横柱基础均连在一起，构成十字交叉条形基础。十字交叉条形基础可承担10层以下民用住宅。十字交叉条形基础（四）筏板基础和箱形基础（四）筏板基础和箱形基础1 1、描、描 述：述：十字交叉基础的翼缘用钢筋混凝土连成一片十字交叉基础的翼缘用钢筋混凝土连成一片2 2、常见形式：、常见形式：柱下柱下，墙下墙下3 3、特、特 点：点：承载力，整体性更好，底板抗渗性能好承载力，整体性更好，底板抗渗性能好4 4、材、材 料料：钢筋混凝土钢筋混凝土筏板基础
11、筏板基础适用条件：适用条件：当地基承载力低，而上部结构的荷重又较大，以至于十字交叉条形基础仍不能提供足够的底面积来满足地基承载力的要求时，或相邻基槽间距很小时，可采用钢筋混凝土满堂基础即筏板基础。基础特点：基础特点：筏板基础有更大的整体刚度，有利于调整地基的不均匀沉降，较能适应上部结构荷载分布的变化。特别对于有地下室的房屋或大型贮液结构，如水池、油库等，筏板基础是一种比较理想的基础结构。基础类型：基础类型：筏板基础分为平板式和梁板式两种类型。平板式筏基是一块等厚度（0.52.5m）的钢混平板；梁板式筏基是在筏板上沿柱轴纵横向设置基础梁而形成。1 1、定、定 义：义：由钢筋混凝土顶板、由钢筋混凝
12、土顶板、底板、侧墙及一定数量内隔墙组成底板、侧墙及一定数量内隔墙组成的整体刚度好、空间刚度大的钢筋的整体刚度好、空间刚度大的钢筋混凝土箱形结构。混凝土箱形结构。2 2、常见形式：、常见形式：高层建筑主塔下高层建筑主塔下3 3、特、特 点：点：整体性好整体性好4 4、材、材 料料：钢筋混凝土钢筋混凝土箱形基础箱形基础为加大底板刚度，可采为加大底板刚度，可采用用“套箱式套箱式”箱形基础箱形基础常规式常规式箱形基础箱形基础适用条件：适用条件：箱形基础比筏板基础具箱形基础比筏板基础具有更大的抗弯刚度，可视为绝对刚有更大的抗弯刚度，可视为绝对刚性基础，产生的沉降通常较为均匀。性基础，产生的沉降通常较为均
13、匀。适用于软弱地基上的高层、重型或适用于软弱地基上的高层、重型或对不均匀沉降有严格要求的建筑物。对不均匀沉降有严格要求的建筑物。基础特点：基础特点：与筏板基础比较，箱形基础的地下室与筏板基础比较，箱形基础的地下室被分割，空间较小，而筏板基础的地下室空间则较被分割，空间较小，而筏板基础的地下室空间则较大。大。箱形基础埋深较深，基础空腹，卸除了基底箱形基础埋深较深，基础空腹，卸除了基底处原有的地基自重压力，处原有的地基自重压力，因此大大地减小了作用因此大大地减小了作用于基础底面的附加应力，减少建筑物的沉降，这种于基础底面的附加应力，减少建筑物的沉降，这种基础又称之为补偿基础。箱形基础的材料消耗量较
14、基础又称之为补偿基础。箱形基础的材料消耗量较大，施工技术要求高，且还会遇到深基坑开挖带来大，施工技术要求高，且还会遇到深基坑开挖带来的问题和困难，是否采用，应与其他可能的地基基的问题和困难，是否采用，应与其他可能的地基基础方案作技术经济比较后再确定。础方案作技术经济比较后再确定。第三节第三节 刚性扩大基础设计与验算刚性扩大基础设计与验算一、基础埋置深度及其确定一、基础埋置深度及其确定影响基础埋深的主要因素影响基础埋深的主要因素（确定基础埋深所要考虑的因素）（确定基础埋深所要考虑的因素）:6方面方面 在确定基础埋置深度时，必须考虑把基础设置在变形较小，而强度在确定基础埋置深度时，必须考虑把基础设
15、置在变形较小，而强度又比较大的持力层上，以保证地基强度满足要求，而且变形（沉降或沉又比较大的持力层上，以保证地基强度满足要求，而且变形（沉降或沉降差）满足要求，此外还要使基础有足够的埋置深度，以保证基础的稳降差）满足要求，此外还要使基础有足够的埋置深度，以保证基础的稳定性，确保基础的安全。定性，确保基础的安全。（一）地基的地质条件（一）地基的地质条件（二）河流的冲刷深度（二）河流的冲刷深度（三）当地的冻结深度（三）当地的冻结深度（四）上部结构形式（四）上部结构形式（五）当地的地形条件（五）当地的地形条件（六）保持持力层稳定所需要的最小埋置深度（六）保持持力层稳定所需要的最小埋置深度覆盖土层较薄
16、（包括风化岩层）的岩石地基覆盖土层较薄（包括风化岩层）的岩石地基，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；岩层表面倾斜岩层表面倾斜时，不得将基础的一部分置于岩层上，而另一部分则置于土层上，以防基础因不均匀沉降而发生倾斜甚至断裂；在陡峭山坡上修建桥台在陡峭山坡上修建桥台时，还应注意岩体的稳定性；当基础埋置在非岩石地基当基础埋置在非岩石地基上，如受压层范围内为均质土，基础埋置深度除满足冲刷、冻胀等要求外，可根据荷载大小，由地基土的承载能力和沉降特性来确定（同时考虑基础需
17、要的最小埋深）；当地质条件较复杂当地质条件较复杂，如地层为多层土组成时，对大中型桥梁及其它建筑物基础持力层的选定，应通过较详细计算或方案比较后确定。（一）地基的地质条件（一）地基的地质条件 在有水流的河床上修建基础时，要考虑洪水对基础下地基土的冲刷作用，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。（二）河流的冲刷深度（二）河流的冲刷深度河流的冲刷作用一般冲刷局部冲刷原河床面 因此，在有冲刷的河流中，为了防止桥梁墩、台基础四周和基底下土层被水流掏空冲走以致倒塌
18、，基础必须埋置在设计洪水的最大冲刷线以下不小于1m。特别是在山区和丘陵地区的河流，更应注意考虑季节性洪水的冲刷作用。因此，对于大、中桥基础的基底在设计洪水冲刷总深度以下的最小埋置深度，建议根据桥梁大小、技术的复杂性和重要性，参照下表。基础在设计洪水冲刷总深度以下的最小埋置深度不应是一个定值，它与河床地层的抗冲刷能力、计算设计流量的可靠性、选用计算冲刷深度的方法、桥梁的重要性和破坏后修复的难易程度等因素有关。在寒冷地区，应该考虑由于季节的冰冻和融化对地基引起的冻胀影响。对于冻胀性土，如土温在较长时间内保持在冻结温度以下，水分能从未冻结土层不断向冻结区迁移，引起地基的冻胀和隆起，这些都可能使基础遭
19、受损坏。为了保证结构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冻结线以下一定深度。我国公路桥涵地基与基础设计规范(以下简称为公路基规)规定，当上部结构为超静定结构时，基底应埋置在最深冻结线以下不小于0.25m；对静定结构的基础，一般也按此要求，但在冻结较深地区，为了减少基础埋深，有些类别的冻土经计算后也可将基底置于最深冻结线以上。（三）当地的冻结深度（三）当地的冻结深度 上部结构形式的不同，对基础产生的位移要求也不相同。对中、小跨简支梁来说，这项因素对确定基础埋置深度影响不大。但对超静定结构即使基础发生较小的不均匀沉降也会使结构内力产生一定变化。例如对拱桥桥台，为
20、了减少可能产生的水平位移和沉降差值，有时需将基础设置在埋藏较深的坚实土层上。（四）上部结构形式（四）上部结构形式 当墩台、挡土墙等结构位于较陡的土坡上，在确定基础埋深时，还应考虑土坡连同结构物基础一起滑动的稳定性。由于在确定地基容许承载力时，一般是按地面为水平的情况下确定的，因而当地基为倾斜土坡时，应结合实际情况，予以适当折减并采取以下措施。1、若基础位于较陡的岩体上，可将基础做成台阶形，但要注意岩体的稳定性。2、基础前缘至岩层坡面留有适当的安全距离（见表）。此表为挡土墙的设计要求，设计桥梁基础时可作参考。（五）当地的地形条件（五）当地的地形条件 地表土在湿度和温度的影响下，会产生一定的风化作
21、用，其性质是不稳定的。加上人类和动物活动以及植物的生长作用，也会破坏地表土层的结构，影响其强度和稳定，所以一般地表土不宜作为持力层。为了保证地基和基础的稳定性，基础的埋置深度（除岩石地基外）应在天然地面或无冲刷河流的河底以下不小于1m。（六）保持持力层稳定所需要的最小埋置深度（六）保持持力层稳定所需要的最小埋置深度 除此以外，在确定基础埋置深度时，还应考虑相邻建筑物相邻建筑物的影响，如新建筑物基础比原有建筑物基础深，则施工挖土有可能影响原有基础的稳定。施工技术条件施工技术条件（施工设备、排水条件、支撑要求等）及经济分析经济分析等对基础埋深也有一定影响，这些因素也应考虑。对于某一具体工程来说，往
22、往是其中的一、二种对于某一具体工程来说，往往是其中的一、二种因素起决定性作用，所以在设计时，必须从实际出因素起决定性作用，所以在设计时，必须从实际出发，抓住主要因素进行分析研究，确定基础合理埋发，抓住主要因素进行分析研究，确定基础合理埋置深度。置深度。举一简例来说明如何较合理地确定基础埋深和选择持力层。举一简例来说明如何较合理地确定基础埋深和选择持力层。某河流的水文资料和土层分布及其容许承载力如图所示。某河流的水文资料和土层分布及其容许承载力如图所示。主要确定四个方面的尺寸：主要确定四个方面的尺寸：1 1、基础厚度；、基础厚度；2 2、基础平面尺、基础平面尺寸；寸；3 3、基础剖面尺寸；、基础
23、剖面尺寸；4 4、基础悬出总长度、基础悬出总长度主要根据基础埋置深度确定基础平面尺寸和基础分层厚度。主要根据基础埋置深度确定基础平面尺寸和基础分层厚度。二、刚性扩大基础尺寸的拟定二、刚性扩大基础尺寸的拟定 所拟定的基础尺寸，所拟定的基础尺寸，应是在可能的最不利荷应是在可能的最不利荷载组合的条件下，能保载组合的条件下，能保证基础本身有足够的结证基础本身有足够的结构强度，并能使地基与构强度，并能使地基与基础的承载力和稳定性基础的承载力和稳定性均能满足规定要求，并均能满足规定要求，并且是经济合理的。且是经济合理的。刚性扩大基础剖面、平面图1 1、基础厚度：、基础厚度：应根据墩、台身结构形式，荷载大小
24、，选用的基础材料等因素来确定。基底标高应按基础埋深的要求确定。水中基础顶面一般不高于最低水位，在季节性流水的河流或旱地上的桥梁墩、台基础，则不宜高出地面，以防碰损。这样，基础厚度可按上述要求所确定的基础底面和顶面标高求得。在一般情况下，大中桥墩、台混凝土基础厚度在1.02.0m左右。2 2、基础平面尺寸：、基础平面尺寸：基础平面形式一般应考虑墩、台身底面的形状而确定，基础平面形状常用矩形。基础底面长宽尺寸与高度有如下的关系式：式中：l墩、台身底截面长度(m)；墩、台身底截面宽度(m)；H基础高度(m)；墩、台身底截面边缘至基础 边缘线与垂线间的夹角3 3、基础剖面尺寸：、基础剖面尺寸：刚性扩大
25、基础的剖面形式一般做成矩形或台阶形。自墩、台身底边缘到基顶边缘自墩、台身底边缘到基顶边缘的距离的距离c1c1称襟边称襟边。其作用一方面是扩大基底面积增加基础承载力，同时也便于调整基础施工时在平面尺寸上可能发生的误差，也为了支立墩、台身模板的需要。其值应视基底面积的要求、基础厚度及施工方法而定。桥梁墩台基础襟边最小值为2030cm。基础较厚（超过1m以上）时，可将基础的剖面浇砌成台阶形。4 4、基础悬出总长度、基础悬出总长度（包括襟边与台阶宽度之和）：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 自墩台边缘处的垂线与基底
26、边缘的联线间的最大自墩台边缘处的垂线与基底边缘的联线间的最大夹角夹角maxmax称为刚性角称为刚性角。在设计时，应使每个台阶宽度ci与厚度ti保持在一定比例内，使其夹角imax，这时可认为属于刚性基础，不必对基础进行弯曲拉应力和剪应力的强度验算，在基础中也可不设置受力钢筋。刚性角刚性角maxmax值可按下面提供的数值取用：值可按下面提供的数值取用：砖、片石、块石、粗料石砌体，当用5号以下砂浆砌筑时，max30；砖、片石、块石、粗料石砌体，当用5号以上砂浆砌筑时，max35；混凝土浇筑时，max40。基础每层台阶高度ti，通常为0.50m1.00m，在一般情况下各层台阶宜采用相同厚度。刚性角刚性
27、角 maxmax的数值是与基础所用的圬工材料强度有关。的数值是与基础所用的圬工材料强度有关。第四节 刚性扩大基础的验算 主要验算地基承载力地基承载力，基底合力偏心距基底合力偏心距，地基与基础地基与基础稳定性稳定性，基础沉降基础沉降等。（一）持力层强度验算（一）持力层强度验算包括持力层强度验算，软弱下卧层验算和地基容许承载力的确定。一、地基承载力验算一、地基承载力验算maxminWMAN上式也可以写为：100maxmineANANeANb/2Ne0maxK 在曲线上的桥梁，除顺桥向引起的力矩Mx外，尚有离心力（横桥向水平力）在横桥向产生的力矩My；若桥面上活载考虑横向分布的偏心作用时，则偏心竖向
28、力对基底两个方向中心轴均有偏心距并产生偏心距Mx=Ney y，My=Nex x。故对于曲线桥，计算基底应力时，应按下式计算：（二）软弱下卧层承载力验算（二）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言）组成，且持力层以下有软弱下卧层（指容许承载力小于持力层容许承载力的土层），这时还应验算软弱下卧层的承载力，验算时先计算软弱下卧层顶面A（在基底形心轴下）的应力（包括自重应力及附加力）不得大于该处地基土的容许承载力。zhZhhzh)()(21zhZhhzh)()(21地基容许承载力的确定一般可由以下几种途径：（1）在土质基本相同的条件下，参照临近结构物地基容许承载力。
29、（2）根据现场荷载试验或触探试验资料；（3）按地基承载力理论公式计算；（4）按现行规范提供的经验公式计算。（三）地基容许承载力的确定（三）地基容许承载力的确定按公路基规提供的经验公式和数据来确定地基容许承载力的步骤和方法如下：1.1.确定土的分类名称确定土的分类名称通常把一般地基土，根据塑性指数、粒径、工程地质特性分为六类，即粘性土、砂类土、碎卵石类土、黄土、冻土及岩石。2.2.确定土的状态确定土的状态土的状态是指土层所处的天然松密和稠度状态。粘性土的天然状态是按液性指数IL分为坚硬、半坚硬状态、硬塑、软塑状态和流塑状态；砂类土根据相对密度分为稍松、中等密实、密实状态；碎卵石类土则按密实度分为
30、密实、中等密实及松散。)3()2(22110hKbK式中：0当基础最小边宽b2m，埋置深度h3m时，地基土容许承载力 （kPa）可直接从规范查取；b基础验算剖面底面最小边宽（或直径）（m），当b2m时，取b 2m；当10m时，按10m计算；h基础底面的埋置深度（m），对于受水流冲刷的基础，由一般冲 刷线算起；不受水流冲刷的基础，由天然地面算起，位于挖方 内的基础，由开挖后地面算起；当h3m时，取h3m；1基底下持力层土的天然容重（kN/m3）,如持力层在水面以下且 为透水性时，应取用浮容重；2基底以上土的容重（如为多层土时用换算容重）（kN/m3）,如 持力层在水面以下且为不透水性土时，不论基
31、底以上土的透水 性质如何，应一律采用饱和容重，如持力层为透水性土时，应 一律采用浮容重；K1、K2按持力层土类确定在基础宽度和深度方面的修正系数，其值按 持力层土类从表中选用。3.3.确定土的容许承载力确定土的容许承载力当基础最小边宽超过2m或基础埋深超过3m，且h/b4时，上述一般地基土（除冻土和岩石外）的容许承载力可按下式计算：地基容许承载力宽度、深度修正系数注：对于稍松状态砂土和松散状态的碎石土，K1、K2值可采用表列中中密值的50；节理不发育的岩石不作宽、深修正，节理发育或很发育岩石，K1、K2可参照碎石的系数，但对已风化成砂土状者，则参照砂土、粘性土系数；冻土的K10、K20。控制基
32、底合力偏心距的目的是尽可能使基底应力分布比较均匀，以免基底两侧应力相差过大，使基础产生较大的不均匀沉降，使墩、台发生倾斜，影响正常使用。若使合力通过基底中心，虽然可得均匀的应力，但这样做非但不经济，往往也是不可能的，所以在设计时，根据有关设计规范的规定，按以下原则掌握。二、基础合力偏心距验算二、基础合力偏心距验算（一）控制合力偏心距的原则（一）控制合力偏心距的原则作用情况作用情况地基条件地基条件合力偏心距合力偏心距备注备注墩台仅承受永久作用墩台仅承受永久作用标准值效应组合标准值效应组合非岩石地基非岩石地基桥墩桥墩e00.1 拱桥、刚构桥墩拱桥、刚构桥墩台，其合力作用台，其合力作用点应尽量保持在
33、点应尽量保持在基底重心附近基底重心附近桥台桥台e00.75墩台承受作用标准值墩台承受作用标准值效应组合或偶然效应组合或偶然作用（地震作用作用（地震作用除外）标准效应除外）标准效应组合组合非岩石地基非岩石地基e0 拱桥单向推力墩拱桥单向推力墩不受限制，但应不受限制，但应符合规范有关抗符合规范有关抗倾覆稳定系数的倾覆稳定系数的规定规定较破碎较破碎极破碎岩石地基极破碎岩石地基e01.2完整、较完整岩石地基完整、较完整岩石地基e01.5 墩台基底的合力偏心距容许值墩台基底的合力偏心距容许值 e e0 0 （二）合力偏心距（二）合力偏心距e e0 0 及基底核心半径及基底核心半径的计算的计算1 1、基底
34、以上外力合力作用点对基底重心轴的偏心距、基底以上外力合力作用点对基底重心轴的偏心距e e0 0NMe02 2、墩台基础基底截面核心半径、墩台基础基底截面核心半径按下式计算：按下式计算：AW3 3、当外力合力作用点不在基底二个对称轴中任一对称轴上，、当外力合力作用点不在基底二个对称轴中任一对称轴上，或当基底截面为不对称时，可直接按下式求或当基底截面为不对称时，可直接按下式求e e0 0与与的比值，的比值，使其满足规定的要求：使其满足规定的要求：ANemin01 基础稳定性验算包括基础倾覆稳定性验算倾覆稳定性验算和基础滑动稳基础滑动稳定性验算定性验算。此外，对某些土质条件下的桥台、挡土墙还要验验算
35、地基的稳定性算地基的稳定性，以防止桥台、挡土墙下地基的滑动。三、基础稳定性和地基稳定性验算三、基础稳定性和地基稳定性验算（一）基础稳定性验算（一）基础稳定性验算不同的荷载组合，在不同的设计规范中，对倾覆稳定系数K0的容许值均有不同的要求，一般对主要荷载组合K01.5，在各种附加荷载组合时，K01.11.3。1.基础倾覆稳定性验算 设基底截面重心至压力最大一边的边缘的距离为s，荷载作用在重心轴上的矩形基础，外力合力偏心距e0，则两者的比值可反映基础倾覆稳定性的安全度，称为抗倾覆抗倾覆稳定系数稳定系数。式中：00NssNee0k 稳定力矩倾覆力矩i iii0iPeH heP 墩台基础抗倾覆稳定性系
36、数。s在截面重心至合力作用点的延长线上，自截面重心至验算倾覆轴的距离0k 稳定力矩倾覆力矩2.基础滑动稳定性验算 基础在水平推力作用下沿基础底面滑动的可能性即基础抗滑动安全度的大小，可用基底与土之间的摩擦阻力和水平推力的比值Kc来表示，Kc称为抗滑动稳定系数。即iiPciaPHkHckiPiPHiaH式中：桥涵墩台基础的抗滑动稳定性系数；竖向力总和（kN）；抗滑稳定水平力总和（kN）；滑动水平力总和（kN）；基底与地基土之间的摩擦系数，通过试验确定；基础底面与地基土之间的摩擦系数，无实测资料时，参照下表采用。作用组合作用组合验算项目验算项目稳定性系数稳定性系数使用阶段使用阶段永久作用（不计混凝
37、土收缩及徐变、浮力）和汽车、永久作用（不计混凝土收缩及徐变、浮力）和汽车、入群的标准值效应组合入群的标准值效应组合抗倾覆抗倾覆抗滑动抗滑动1.51.3各种作用（不包括地震作用）的标准值效应组合各种作用（不包括地震作用）的标准值效应组合抗倾覆抗倾覆抗滑动抗滑动1.31.2施工阶段作用的标准效应组合施工阶段作用的标准效应组合抗倾覆抗倾覆抗滑动抗滑动1.2地基土分类地基土分类地基土分类地基土分类黏土（流塑黏土（流塑坚硬）、粉坚硬）、粉土土0.25软岩（极软岩软岩（极软岩较软岩）较软岩）0.400.60砂土（粉砂砂土（粉砂砾砂）砾砂）0.300.40硬岩（较硬岩、坚硬岩）硬岩（较硬岩、坚硬岩）0.60
38、、0.70碎石土（松散碎石土（松散密实）密实）0.400.50基底摩擦系数基底摩擦系数 抗倾覆和抗滑动的稳定系数抗倾覆和抗滑动的稳定系数 位于软土地基上较高的桥台需验算桥台沿滑裂曲面滑动的稳定性，基底下地基如在不深处有软弱夹层时，在台后土推力作用下，基础也有可能沿软弱夹层土的层面滑动（图a）；在较陡的土质斜坡上的桥台、挡土墙也有滑动的可能（图b）。这种地基稳定性验算方法可按土坡稳定分析方法，即用圆弧滑动面法圆弧滑动面法来进行验算。在验算时一般假定滑动面通过填土一侧基础剖面角点A，但在计算滑动力矩时，应计入桥台上作用的外荷载（包括上部结构自重和活载等）以及桥台和基础的自重的影响，然后求出稳定系数
39、满足规定的要求值。（二）（二）地基稳定性验算地基稳定性验算 基础的沉降验算包括沉降量，相邻基础沉降差，基础由于地基不均匀沉降而发生的倾斜等。修建在一般土质条件下的中、小型桥梁的基础，只要满足了地基的强度要求，地基（基础）的沉降也就满足要求,无需验算。但对于下列情况，则必须验算基础的沉降，使其不大于规定或容许值：1.修建在地质情况复杂、地层分布不均或强度较小的软粘土及湿陷性黄土地基上的基础；2.修建在非岩石地基上的拱桥、连续梁桥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）下净空时。地基土的沉降可根据土的压
40、缩性指标按地基土的沉降可根据土的压缩性指标按公桥基规公桥基规的单向应力分的单向应力分层总和法计算。层总和法计算。四、基础沉降验算四、基础沉降验算 在设计时，为了防止由于偏心荷载使同一基础两侧产生较大的不均匀沉降，而导致结构物倾斜和造成墩、台顶面发生过大的水平位移等后果。对于较低的墩、台可用限制基础上合力偏心距的方法来解决；对于结构物较高，土质又较差或上部为超静定结构物时，则须验算基础的倾斜，从而保证建筑物顶面的水平位移控制在容许范围以内。00iii 1i 11si()nssipsszzE s地基最终沉降量（mm）；s0按分层总和法计算的地基沉降量（mm）；沉降计算经验系数，根据地区沉降观测资料
41、及经验确定.snsni10.025is地基沉降计算时设定计算深度地基沉降计算时设定计算深度zn，在，在zn以上取以上取z的土层厚度，其沉降量符合下的土层厚度，其沉降量符合下式要求：式要求：计算深度底面向上取厚度为z的土层的计算沉降量（mm),在计算深度范围内，第i层土的计算沉降量（mm)。nsis第五节 刚性扩大基础的施工刚性扩大基础的施工可采用明挖的方法进行基坑开挖，开挖工作应尽量在枯水期或少水季节进行，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
42、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0.51.0m，以方便设置排水沟及立模板和砌筑工作。基坑开挖时根据土质及开挖深度对坑壁予以维护或不维护，维护的方式有多种多样。水中开挖基坑还需先修筑防水围堰。无维护基坑有维护基坑：板桩墙支护：喷射混凝土护壁混凝土围圈护壁无支撑式支撑式：锚撑式单支撑多支撑一一、旱地上基坑开挖及围护、旱地上基坑开挖及围护 当基坑较浅，地下水位较低或渗水量较少，不影响坑壁稳定时，坑壁可不加维护，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粘土中采用。基坑坡度可参考下表选用。基坑深度大于5m时，可将坑壁坡度适当放缓或加设
43、平台。在一般土质条件下开挖基坑时，应采用放坡开挖的方法。基坑顶缘若有荷载时，顶缘与动荷载之间至少留1m宽护道。（一）无维护基坑（一）无维护基坑 当基坑较深，土质条件较差，地下水影响较大或放坡开挖对邻近建筑有影响时，应对坑壁进行维护。目前护壁方法很多，选择护壁的方法与开挖深度、土质条件及地下水位高低、施工技术条件、材料供应等有密切关系，现仅就目前常用的方法介绍如下：1.1.板桩墙支护板桩墙支护 板桩是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进行。板桩材料板桩材料:有木板桩木板桩、钢筋混凝土板桩钢筋混凝土板桩和钢板桩钢板桩板桩分类：板桩分类：
44、板桩墙分无支撑式无支撑式、支撑式支撑式和锚撑式锚撑式（二）有维护基坑（二）有维护基坑2.2.喷射混凝土护壁喷射混凝土护壁喷射混凝土护壁的基本原理：喷射混凝土护壁的基本原理：喷射混凝土护壁的基本原理是以高压空气为动力，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，喷射在坑壁上，形成环形混凝土护壁结构，以承受土压力。适用范围：适用范围：喷射混凝土护壁，宜用于土质较稳定，渗水量不大，深度小于10m，直径为612m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。混凝土喷射顺序：混凝土喷射顺序：对于无水、少量渗水坑壁可由下
45、向上一环一环进行；对于渗水较大的坑壁，喷护应由上向下进行，以防止新喷混凝土被水冲流；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。分层喷护高度5m左右，沿坑周分若干区段。混凝土喷射厚度：混凝土喷射厚度：取决于地质条件、渗水量、基坑直径和深度等。一般粘性土、砂土和碎卵石类土:无渗水，厚度38cm，少量渗水，510cm；稳定性差的土（淤泥、粉砂等）:无渗水，厚度1015cm，少量渗水，15cm，大量渗水，1520cm，一次喷射达不到厚度，则应在混凝土终凝后再补喷，直到达到规定厚度。喷射混凝土材料要求：喷射混凝土材料要求：水泥水泥应硬化快，早期强度高，
46、保水性好的硅酸盐水泥或普通水泥，标号不低于25号；粗集粗集料料最大粒径严格控制在喷射机允许范围，细集料细集料宜用中砂，且应严格控制其含水量在46之间；混凝土水灰比为0.40.5；水泥与骨料比1：41：5；速凝剂掺量为水泥用量的24，掺入后停放时间不应超过20分钟。混凝土初凝时间不大于5分钟，终凝时间不大于10分钟，7天抗压强度一般达13.7MPa，最高达26.3 MPa。喷射混凝土护壁施工示意图3.3.混凝土围圈护壁混凝土围圈护壁适用范围：适用范围：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粘土外，可适用于其它各种土类。厚度：厚度：环形结构，
47、壁厚为1530cm。施工要求：施工要求：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2m左右，以下每层高1m1.5m。材料要求：材料要求：围圈混凝土一般采用15号早强混凝土，为使基坑开挖和支护工作连续不间断进行，一般在围圈混凝土抗压强度到达2500KPa强度时，即可拆除模板。喷射混凝土护壁要求有熟练的技术工人和专门
48、设备，对混凝土用料的要求也较严。基坑如果在地下水位以下，随着基坑的下挖，基坑如果在地下水位以下，随着基坑的下挖，渗水将不断涌集基坑，因而施工过程中必须不断地渗水将不断涌集基坑，因而施工过程中必须不断地排水，以保持基坑底干燥，便于基坑挖土和基础地排水，以保持基坑底干燥，便于基坑挖土和基础地砌筑与养护。目前常用地基坑排水法有砌筑与养护。目前常用地基坑排水法有表面排水表面排水和和井点法降低地下水位井点法降低地下水位两种。两种。二二、基坑排水、基坑排水1 1、概念及注意事项：、概念及注意事项：它是在基坑整个开挖过程及基础砌筑和养护期间，在基它是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
49、沟汇集坑壁及基底的渗水，并引向一个或数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。竹筐围护，以防土石堵塞龙头。2 2、优缺点：、优缺点：优点：优点：这种排水方法设备简单、费用低，一般土质条件这种排水方法设备简单、费用低，一般土质条件下均可采用。下均可采
50、用。缺点：缺点：但当地基土为饱和粉细砂土等粘聚力较小的细粒但当地基土为饱和粉细砂土等粘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，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。因此当基坑为这类土时，应避免采用表面排水法。（一）表面排水法（一）表面排水法 表面排水法示意图 1.集水沟；2.集水坑；3.水泵；4.吸水笼头 1 1、适用范围：、适用范围：对粉质土、粉砂类土等如采用表面排水极对粉质土、粉砂类土等如采用表面排水极易引起流砂现象，影响基坑稳定，此时可采用井点法降低易引起流砂现象，影响基坑稳定，此时可采用井点法降低地
