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第二章 天然地基上的浅基础,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。天然地基浅基础由于埋深浅，结构形式简单，施工方法简便，造价也较低，因此是建筑物(最)常用的基础类型。,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：5m，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,地基基础设计的基本原则1.防止地基土发生剪切破坏和丧失稳定性，应具有足够的安全度；2.控制地基的变形量，使之不超过建筑物的地基特征变形允许值；3.基础本身应具有足够的强度、刚度和耐久性。,天然地基上浅基础的类型、构造和适用条件,浅基础分类,按材料分类按构造分类按受力性能分类,刚性基础和柔性基础的概念,刚性基础,柔性基础,刚性基础：由刚性材料制作的基础称为刚性基础。刚性基础所用的材料如砖、石、混凝土等，它们的抗压强度较高，但抗拉及抗剪强度偏低。我们引入刚性角的概念：基础悬出部分的宽度和基础的高度的比值限制在一定范围之内，这个限制界限用角度表示称之为刚性角。在设计中，应尽力使基础大放脚与基础材料的刚性角相一致，目的：确保基础底面不产生拉应力，最大限度地节约基础材料。受刚性角限制的基础称为刚性基础。构造上通过限制刚性基础宽高比来满足刚性角的要求。,刚性基础的概念,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,柔性基础：当建筑物的荷载较大而地基承载能力较小时，基础底面B必须加宽，如果仍采用混凝土材料做基础，势必加大基础的深度，这样很不经济。如果在混凝土基础的底部配以钢筋，利用钢筋来承受拉应力，使基础底部能够承受较大的弯矩，这时，基础宽度不受刚性角的限制，故称钢筋混凝土基础为柔性基础。在同样条件下，采用钢筋混凝土基础比混凝土基础可节省大量的混凝土材料和挖土工程量。,柔性基础的概念,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，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，采用这种基础形式是适宜的。缺点：柔性基础，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。,柔性基础的特点,砖基础：低层建筑墙下基础。砌筑方便，强度低、抗冻性差。砌法：二一间隔收（1/4砖）。,大放脚,二皮砖一皮砖二皮砖,片石基础：砌筑较方便，抗冻性好。砌法：错缝搭接。,MU20毛石,M5砂浆,M5砂浆,砼与片石砼基础：强度、耐久性和抗冻性均较好，适于荷载大及地下水位以下结构。掺入片石要求：占体积2030%，尺寸300mm。,掺入毛石 节约水泥,柱下砼基础,墙下砼基础,单独基础联合基础条形基础,扩展基础,无筋扩展基础（刚性基础）1、材料：砖、毛石、灰土或三合土。2、构造要求:保证抗拉强度、抗剪强度,钢筋混凝土扩展基础1、特点：抗弯、剪性能好。2、形式：墙下和柱下钢筋混凝土扩展基础。,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。,条形基础,条形基础,挡土墙下条形基础,柱下条形基础,柱下十字交叉基础,柱,基础底板,梁,筏形基础,梁,柱,底板,箱形基础,柱,顶板,底版,梁,隔板,壳体基础,浅基础设计内容及步骤1.了解拟建场地工程地质条件的基础上，合理选择基础类型、平面布置及埋深；2.按地基承载力确定基础底面尺寸；3.进行必要的地基稳定性和变形验算；4.基础结构的内力分析和截面设计，并绘制施工图。,基础埋置深度的确定基础底面尺寸的拟定地基承载力验算基础稳定性和地基稳定性验算基础沉降验算,基础埋置深度的选择,一、工程水文地质条件：基础底面应尽量埋于地下水位以上，以避免地下水对基坑施工的影响，如必须埋在地下水位以下时，则应采取措施（如基坑排水、坑壁围护等），以保证地基土施工时不受扰动。地下水对基础材料的侵蚀作用及防护措施也应充分考虑。,二、建筑物的用途及基础类型 建筑物的用途影响基础埋深的选择。如有地下室的建筑，埋深由地下室标高决定；工业建筑中的地下设施和设备基础，不能离建筑物基础太近。基础类型是影响埋深的另一个主要因素。对于由砖石材料砌筑的刚性基础，因其高度相对较大，若埋深较小则有露的可能。因此，基础的埋深由基础的构造高度决定。,三、作用在基础上的荷载大小和性质 对于只受垂直荷载作用的基础，可根据荷载的大小经过地基承载力的计算，选择持力层，确定埋深；如果基础同时还承受水平荷载作用（如挡土墙、厂房柱基、烟囱、水塔等构筑物的基础），则应加大埋深，以增强土层对基础的嵌固作用，保证构筑物的稳定性,四、相邻建筑物基础埋深 为保证相邻原有建筑物在施工期间的安全和正常使用，基础埋深不宜深于相邻原有建筑物的基础。,五、地基土的冻胀和融陷 在有冻胀性土的地区建设时，除基础埋深必须符合上述规定外，还应根据土的冻胀性和冻深的大小，采取一些相应的防冻害措施。,桩基础,1 桩基的作用桩基-桩是深入土层的柱型构件，柱与连接桩顶的承台组成深基础。其作用-将上部结构的荷载，通过较弱地层或水传递到深部较坚硬的、压缩性小的土层或岩层。,2、特点：（1）承载力高；（2）稳定性好；（3）沉降小；（4）便于机械化施工。桩基础已成为建筑、交通、水利、港口等工程中广为采用的基础形式。,3、应用 桩基础主要通过作用于桩尖土层的阻力和桩周土的摩阻力来支承轴向荷载，也可利用桩侧土的侧向阻力抵抗水平荷载。通常遇以下情况时可选用桩基础：(1)对地基沉降要求严格，不允许有不均匀或过大沉降的建筑物；(2)采用地基加固措施不合适的软弱地基或特殊土地基；,(3)当施工水位或地下水位很高或基础位于水中的建筑物；(4)高耸建筑物等；(5)建筑物受到大面积地面超载的影响，或软土上活荷载比较大的筒仓、油库等；(6)承受大荷载、动荷载、大偏心荷载的建筑物；(7)精密或大型设备的基础，对基础振动有较高要求的建筑；(8)意义重大或需长期保存的建筑物。,a）桩筏基础；b)单桩单柱基础；c)厂房与设备桩基,建筑物桩基,桥梁桩基,港湾和海洋构筑物桩基,影响桩基承载力的因素甚多，主要有以下几方面：(1)桩侧土的性质与土层分布;(2).桩端土层的性质;(3).桩身与桩底的几何特征;(4).成桩效应,5 桩基设计内容桩基设计的基本内容包括:(1)选择桩的类型和几何尺寸;(2)确定单桩竖向(和水平向)承载力设计值;(3)确定桩的数量、间距和布置方式；(4）验算桩基的承载力和沉降；(5）桩身结构设计；(6）承台设计；(7）绘制桩基施工图,桩的分类,1、端承型桩（1）端承桩 在极限承载力状态，桩顶荷载由桩端承受，桩侧阻力可忽略不计。（2）摩擦端承桩 在极限承载力状态，桩顶荷载主要由桩端阻力承受，桩侧阻力属次要地位。,2、摩擦型桩（1）摩擦桩 竖向极限荷载作用下，桩顶荷载绝大部分由桩侧阻力承担，桩端阻力可忽略不计。（2）端承摩擦桩 桩顶极限荷载由桩侧阻力和桩端阻力共同承担，大部分由桩侧阻力承担。,(1)竖向抗压桩，以承受竖向荷载为主的桩；(2)竖向抗拔桩，以承受竖向上拔荷载为主的桩；(3)水平受荷桩，以承受水平荷载为主的桩；(4)复合受荷桩，所受的竖向、水平荷载均较大的桩。,(a）受压桩(b）抗拔桩(c）复合受荷桩(d水平受荷桩 不同功能的桩,1、混凝土桩（1）预制桩 在工厂或工地预先将桩身制作好，待就位后用打入或射水法将桩送入土中（2）灌注桩 用机械或人工在现场开孔，就地浇筑混凝土而形成的桩2、钢桩 钢桩主要有钢管桩、H型钢桩和钢板桩3、木桩,按照成桩的方法和工艺，桩基础可分为：(1)打入桩 将预制好的桩体用击打或振动的方法打入地下成桩；（2）灌注桩 先成孔后浇筑混凝土；（3）静压桩 利用机械以强力将预制桩压入到设计位置。,按成桩方法划分的桩,预制桩 粘性土1、挤土桩 沉管灌注桩 无粘性土2、部分挤土桩（小量挤土桩）开口钢管桩 H型钢桩 开口的预应力钢筋混凝土桩3、非挤土桩 预钻孔的钢筋混凝土桩 钻（挖、冲孔）灌注桩,按照桩径大小，桩基础可分为：（1）小桩(d250mm)；（2）中等直径桩（250mmd800mm）；（3）大直径桩（d800mm）工程中选用何种桩型，受地质条件、场地条件、承载力要求、施工设备、地下水位和经济条件等方面的限制。,预制桩施工,预制桩包括钢筋混凝土方桩、管桩、钢管桩和锥形桩，其中以钢筋混凝土方桩和钢管桩应用较多。其沉桩方法有锤击沉桩、振动沉桩和静力沉桩等，其中又以锤击沉桩应用较为普遍。本节以钢筋混凝土方桩为例介绍沉桩的施工工艺，其它桩形施工方法类似，不再重复。,一、钢筋混凝土预制桩的制作、运输和堆放（一）桩的制作 钢筋混凝土预制桩一般在预制厂制作，较长的桩在施工现场附近露天预制。桩的长度主要取决于运输条件及桩架高度，一般不超过25m。如桩长超过25m，可将桩分成几段预制，在打桩过程中接桩。混凝土浇筑应由桩顶向桩尖连续进行，严禁中断。桩顶和桩尖处不得有蜂窝、麻面、裂缝和掉角。桩的制作偏差应符合规范的规定。,（二）桩的起吊、运输和堆放 起吊：吊点位置的选择随桩长而异。（图示）运输：当运距不大时，可采用滚筒、卷扬机等拖动桩身运输；当运距较大时可采用小平台车运输。运输过程中支点应与吊点位置一致。堆放：桩在施工现场的堆放场地应平整、坚实，并不得产生不均匀沉陷。堆放时应设垫木，垫木的位置与吊点位置相同，各层垫木应上、下对齐，堆放层数不宜超过4层。,桩的吊点位置（a）1个吊点（b）2个吊点（c）3个吊点（d）4个吊点,二.锤击沉桩的施工方法 打桩机具主要包括桩锤、桩架和动力装置三个部分。桩锤是对桩施加冲击力，将桩打入土中的机具；桩架的作用是将桩吊到打桩位置，并在打桩过程中引导桩的方向，保证桩锤能沿要求的方向冲击；动力装置包括驱动桩锤及卷扬机用的动力设备。在选择打桩机具时，应根据地基土的性质、工程的大小、桩的种类、施工期限、动力供应条件和现场情况确定。,1.桩架：主要由底盘、导向杆、斜撑、滑轮组等组成。桩架应能前后左右灵活移 动，以便于对准桩位。2.桩锤：施工中常用的桩锤有落锤、单动汽锤、双动汽锤、柴油桩锤和振动 桩锤。,压桩施工，一般情况下都采用分段压入、逐节接长的方法，其程序如左图。施工时，先将第一节桩压入土中，当其上端与压桩机操作平台齐平时，进行接桩。a）准备压第一段 b）接第二段桩 c）接第三段桩 d）整根桩压平至地面 e）采用送桩压桩完毕 1第一段桩 2第二段桩 3第三段桩 4送桩 5接桩处,接桩后，将第二节桩继续压入土中。每节桩的长度根据压桩架的高度而定,一般高为16m20 m。a）焊接结合b）管式结合c）硫磺砂浆钢筋结合d）管桩螺栓结合 115010010 2予埋钢管 3予留孔洞 4予埋钢筋5法兰螺栓连接,静力压桩是在均匀软弱土中利用压桩架（型钢制作）的自重和配重，将桩逐节压入土中的一种沉桩方法。这种沉桩方法无振动、无噪音、对周围环境影响小，适合在城市中施工。压桩施工时应随时注意使桩保持轴心受压，接桩时也应保证上下接桩的轴线一致，并使接桩时间尽可能的缩短，否则，间歇时间过长会由于压桩阻力过大导致发生压不下去的事故。当桩接近设计标高时，不可过早停压，否则，在补压时也会发生压不下去或压入过少的现象。,预制桩的其他施工方法 1、振动沉桩 振动沉桩是利用固定在桩顶部的振动器所产生的激振力，通过桩身使土颗粒受迫振动，使其改变排列组织，产生收缩和位移，这样桩表面与土层间的摩擦力就减少，桩在自重和振动力共同作用下沉入土中。适用于在粘土、松散砂土及黄土和软土中沉桩，更适合于打钢板桩，同时借助起重设备可以拔桩。,2、射水法沉桩 射水法沉桩又称水冲法沉桩，是将射水管附在桩身上，用高压水流束将桩尖附近的土体冲松液化，以减少土对桩端的正面阻力，同时水流及土的颗粒沿桩身表面涌出地面，减少了土与桩身的摩擦力，使桩借自重(或稍加外力)沉入土中。本法最适用于坚实砂土或砂砾石土层上的支承桩，在特性土中亦可使用。射水法沉桩的特点是：当在坚实的砂土中沉桩，桩难以打下或久打不下时，使用射水法可防止将桩打断或桩头打坏。水冲法沉桩大多与锤击或振动相辅使用，视土质情况可采取先用射水管冲桩孔，然后将桩身随之插入；或一面射水，面锤击(或振动)；或射水锤击交替进行或以锤击或振动为主，射水为辅等方式,3、植桩法沉桩 植桩法沉桩又称钻孔植桩法，它是为防止在软土地区打长桩对邻近建筑物和地下管线造成隆起和位移等危害的一种有效方法。植桩法沉桩是在沉桩部位按设计要求的孔径和孔深先用钻机钻孔，在孔内再插入预制钢筋混凝土桩，然后采用锤击或振动锤打入法，将桩打入设计持力层标高。植打桩顺序为：先打长桩，后打短桩；先打外围桩，后打中间桩，以防止土体位移对四周建筑物及各种设施造成的影响。对超软土宜间隔钻孔施打。,灌注桩施工,灌注桩是直接在桩位上就地成孔，然后在孔内灌注混凝土或钢筋混凝土的一种成桩方法。与预制桩相比由于避免了锤击应力，桩的混凝土强度及配筋只要满足使用要求就可以，因而具有节约材料、成本低廉、施工不受地层变化的限制、无需接桩及截桩等优点。但也存在着技术间隔时间长，不能立即承受荷载，操作要求严，在软土地基中易缩颈、断裂，在冬季施工较困难等缺点。灌注桩的施工方法，常用的有钻孔灌注桩、挖孔灌注桩、套管成孔灌注桩和爆扩成孔灌注桩等多种。,一、钻孔灌注桩 钻孔灌注桩是利用钻孔机在桩位成孔，然后在桩孔内放入钢筋骨架再灌混凝土而成的就地灌注桩。它能在各种土质条件下施工，具有无振动、对土体无挤压等优点。常用的施工方法根据地质条件的不同可分为干作业成孔灌注桩和湿作业成孔灌注桩。,（一）干作业成孔灌注桩 干作业成孔灌注桩适用于成孔深度内没有地下水的情况，成孔时不必采取护壁措施而直接取土成孔。干式成孔一般采用螺旋钻机，它由主机、滑轮组、螺旋钻杆、钻头、滑动支架、出土装置等组成。由螺旋钻头切削土体，切下的土随钻头旋转并沿螺旋叶片上升而排出孔外。,（二）湿作业成孔灌注桩 软土地基的深层钻进，会遇到地下水问题。采用泥浆护壁湿作业成孔能够解决施工中地下水带来的孔壁塌落，钻具磨损发热及沉渣问题。常用的湿作业成孔机械有冲抓锥成孔机、斗式钻头成孔机、冲击式钻孔机、潜水电钻、大直径旋入全套管护壁成孔钻机和工程水文地质回转钻机等，其中回转钻机是目前灌注桩施工用得最多的施工机械。,回转钻机配有移动装置，设备性能可靠，噪音和振动小，效率高，质量好。适用于松散土层、粘土层、砂砾层、软岩层等地质条件。回转钻机钻孔前，应先在孔口处埋设护筒，护筒的作用是固定桩孔位置、保护孔口、防止塌孔、增加桩孔内水压。护筒由3mm5mm钢板制成，其内径比钻头直径大100mm，埋在桩位处，其顶面应高出地面或水面400mm600mm，周围用粘土填实。,二挖孔灌注桩 在土木工程中，有些高层建筑、大型桥梁、重要的水利工程由于自重大，底面积小，对地基的单位压力很高，需要大直径的桩来承受，但却往往受到钻孔设备的限制而难以完成。在这种情况下，人们较多地采用了挖孔灌注桩。挖孔灌注桩的施工，是测量定位后开挖工人下到桩孔中去，在井壁护圈的保护下，直接进行开挖，待挖到设计标高，桩底扩孔后，对基底进行验收，验收合格后下放钢筋笼，浇筑混凝土成桩。挖孔时如遇地下水，可使用潜水泵随时将水排除。,三套管成孔灌注桩 套管成孔灌注桩又称为打拔管灌注桩。(图示)是利用一根与桩的设计尺寸相适应的钢管，其下端带有桩尖。采用锤击或振动的方法将其沉入土中，然后将钢筋笼放入钢管内，再灌注混凝土，并随灌随将钢管拔出，利用拔管时的振动将混凝土捣实。,四、爆扩成孔灌注桩(动画)爆扩成孔灌注桩是用钻孔爆扩成孔，孔底放入炸药，再灌入适量的混凝土，然后引爆，使孔底形成扩大头，再放入钢筋茏，浇筑桩身混凝土。爆扩桩在粘性土层中使用效果较好，但在软土及砂土中不易成型，桩长（H）一般为36m，最大不超过10m。扩大头直径D为2.53.5d。这种桩具有成孔简单，节省劳力和成本低等优点。但检查质量不便，施工质量要求严格。爆扩大头的施工要点如下：,单桩竖向承载力的确定,单桩承载力：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，变形也在容许范围内，以保证结构物的正常使用所能承受的最大荷载。一般情况下，桩受到轴向力、横轴向力及弯矩作用，因此须分别研究和确定单桩的轴向承载力和横轴向承载力。,桩侧阻力与桩端阻力的发挥过程就是桩、土体系荷载的传递过程。,桩士体系荷载传递分析,基本概念：当竖向荷载逐步施加于单桩桩顶，桩身上部受到压缩而产生相对于土的向下位移，与此同时桩侧表面就会受到土的向上摩阻力。桩顶荷载通过所发挥出来的桩侧摩阻力传递到桩周土层中去，致使桩身轴力和桩身压缩变形随深度递减。在桩土相对位移等于零处，其摩阻力尚未开始发挥作用而等于零。随着荷载增加，桩身压缩量和位移量增大，桩身下部的摩阻力随之逐步调动起来，桩底土层也因受到压缩而产生桩端阻力。桩端土层的压缩加大了桩土相对位移，从而使桩身摩阻力进一步发挥到极限值，,桩侧摩阻力和桩底阻力的发挥程度：桩端极限阻力的发挥需要比发生桩侧极限摩阻力大得多的位移值，这时总是桩侧摩阻力先充分发挥出来。当桩身摩阻力全部发挥出来达到极限后，若继续增加荷载，其荷载增量将全部由桩端阻力承担。由于桩端持力层的大量压缩和塑性挤出，位移增长速度显著加大，直至到桩端阻力达到极限，位移迅速增大而破坏。此时桩所受的荷载就是桩的极限承载力。桩侧摩阻力和桩底阻力的发挥程度与桩土间的变形性态有关，并各自达到极限值时所需要的位移量是不相同的。试验表明：桩底阻力的充分发挥需要有较大的位移值，而桩侧摩阻力只要桩土间有不太大的位移就能得到充分的发挥。,按材料强度计算单桩竖向承载力时，将桩视为一轴向受压构件，混凝土桩单桩竖向承载力设计值公式：（1）式中：R 单桩竖向承载力设计值；混凝轴心受压构件的稳定系数；fc 混凝土轴心抗压强度设计值；纵向受力钢筋的抗压强度设计值；Ac 桩身横截面面积；纵向受力钢筋的截面面积。,按材料强度计算单桩竖向承载力,静载试验是在施工现场进行的，考虑：（1）地基土的支承能力；（2）桩身材料强度对承载力的影响。规范规定，对于一级建筑物必须通过静荷载试验，同一条件下的试桩数不宜少于总桩数的1%，并不少于3根；工程桩总数在50根以内时，不应少于2根。对于地基条件复杂、桩的施工质量可靠性低等某些情况下的二级建筑桩基，也须通过静荷载试验。,按静载试验计算单桩竖向承载力,加载系统：主要有堆载法与锚桩法两种。堆载法是在荷载平台上堆放重物，一般为钢锭或砂包，也有在荷载平台上置放水箱，向水箱中充水作为荷载。堆载法适用于极限承载力较小的桩。锚桩法是在试桩周围布置46根锚桩，常利用工程桩群。锚桩深度不宜小于试桩深度，且与试桩有一定距离，一般应大于3d且不小于1.5m(d为试桩直径或边长)，以减少锚桩对试桩承载力的影响。,锚桩法试验装置,分级加载：试桩加载应分级进行，每级荷载约为预估破坏荷载的1/101/15；有时也采用递变加载方式，开始阶段每级荷载取预估破坏荷载的1/2.51/5，终了阶段取1/101/15。,测读沉降时间：在每级加荷后的第一小时内，按2、5、15、30、45、60min测读一次，以后每隔30min测读一次，直至沉降稳定为止。沉降稳定的标准，通常规定为对砂性土为30min内不超过0.1mm；对粘性土为1h内不超过0.1mm。待沉降稳定后，方可施加下一级荷载。循此加载观测，直到桩达到破坏状态，终止试验。,破坏荷载的确定：当出现下列情况之一时，一般认为桩已达破坏状态，所相应施加的荷载即为破坏荷载：（1）桩的沉降量突然增大，总沉量大于40mm，且本级荷载下的沉降量为前一级荷载下沉降量的5倍。（2）本级荷载下桩的沉降量为前一级荷载下沉降量的2倍，且24h桩的沉降未趋稳定。,单桩荷载沉降（P-S）曲线 单桩S-logt曲线,试验曲线法：（1）P-S曲线明显转折点法（2）S-logt法（沉降速率法）,破坏荷载求得以后，可将其前一级荷载作为极限荷载，从而确定单桩轴向容许承载力 式中：P单桩轴向受压容许承载力（kN）；试桩的极限荷载（kN）；K安全系数，一般为2。,静力触探法在确定混凝土预制桩的竖向承载力时被广泛应用。根据探头的不同分为单桥探头法和双桥探头法。,按静力触探法计算单桩竖向承载力,（1）根据单桥静力触探确定,（2）根据双桥静力触探确定,-第i层土的探头平均侧阻力,桩基设计,进行桩基设计前应进行调查研究：(1)建筑物上部结构的类型、构造以及上部结构的荷载；(2)符合国家现行规范规定的工程地质勘探报告和现场勘察资料；(3)当地建筑材料的供应及施工条件；(4)施工场地及周围环境。,我国使用的桩主要是钢筋混凝土桩。钢筋级别按混凝土强度等级相应选级、级或级。桩型的选择应根据上部结构荷载的大小及性质、工程地质条件、施工条件等进行综合考虑,（一）基桩根数的确定 初拟桩数时，大多不考虑群桩效应及承台底面处地基土的承载力，当桩基为轴心受压时，基桩数 n 可按下式估算：F 作用在承台顶面的竖向力设计值；G 桩基承台及承台上填土自重的设计值；R 单桩竖向承载力设计值。,（二）桩间距的确定桩间距一般取为45倍桩径，不可太大（桩间距太大会增加承台的体积和用料），也不可太小（桩间距太小会造成施工困难，桩的承载力得不到发挥）。桩的最小中心距应符合建筑桩基技术规范规定。对于大面积桩群，尤其是挤密桩，桩的最小中心距应适量加大。,（三）桩的平面布置 根据桩基的受力情况，桩可采用多种形式的平面布置。布置时应尽量使上部荷载的中心与桩群的中心重合或接近，以使桩基中各桩受力比较均匀。当作用在承台底面的弯矩较大时，应设法增大桩基横截面的惯性矩。,沉井基础,沉井是井筒状的结构物，它是以井内挖土依靠自身重量克服井壁摩擦阻力后，下沉至设计标高，然后通过混凝土封底而形成的地下深基础。,沉井基础的优点是：埋置深度可以很大、整体性强、稳定性好，能承受较大的垂直荷载和水平荷载；沉井既是基础，又是施工中挡土及挡水的围堰结构物，施工工艺也不复杂，且占地面积较小，与大开挖相比土方量较少，能节省投资。沉井基础的缺点是：施工期较长；对细砂及粉砂类地层因井内抽水开挖，井内容易发生涌砂现象，并造成沉井倾斜；沉井下沉过程中遇到大孤石、树干或井底岩层倾角过大时，都会给施工带来一定困难。,由于沉井具有一系列优点，故其在国内外都得到了广泛的应用和发展。沉井可用于桥梁墩台基础、取水构筑物、污水泵站、地下工业厂房、大型设备基础、地下(油、气)仓库、人防掩蔽所、盾构拼装井、船坞、矿山竖井，以及地下车道及车站等大型深埋基础和地下构筑物的围壁。为了降低井壁侧面摩擦阻力，各国都开展了不少研究工作：日本曾首先采用壁外喷射高压空气(即空气幕法)进行助沉。在20世纪70年代初，用空气幕法就使沉井下沉深度超过了200 m。但空气幕法工艺比较复杂，使其推广受到了限制。从50年代后，向井壁与土层之间压人触变泥浆降低侧面摩阻力的方法，在西方各国得到了较广泛的应用。,2、沉井的类型 沉井的类型较多。按沉井横截面形状分为：（1）单孔沉井 沉井只有一个井孔，其形状有圆形、正方形及矩形等。圆形沉井可承受较大的水平荷载，其井壁可做得稍薄些；而方形或矩形沉井在水平力作用下，其断面会产生较大的内力与变形，故其井壁较圆形沉井厚，制作时井壁的4个拐角可用圆弧过渡，以改善受力条件。（2）单排孔沉井 沉井有两个或两个以上的井孔，各井孔以内隔墙分开，且沿同一方向排列。按使用要求，单排孔可做成矩形、长圆形及组合形等形状。（3）多排孔沉井 在沉井内部设置数道纵横交叉的内隔墙。这种沉井刚度大，且在施工中易于均匀下沉，如发生偏斜，可通过部分井孔内挖土纠偏；多排孔沉井因承载力高，适合于做大平面尺寸的重型建筑物基础。,按沉井垂直断面形状分(1)柱形沉井。井壁外表面尺寸不随深度变化，一般沉井深度较浅。(2)阶梯形沉井。井壁尺寸随深度呈台阶形加大。(3)锥形沉井。沉井的外壁带有斜度，坡比一般为120150。,按沉井下沉方式分(1)就地制造下沉的沉井。这种沉井多在陆地施工，如基础位置在水中，需先在水中筑岛，然后在岛上筑井下沉。(2)浮运沉井。在深水地区，筑岛困难，或有碍通航，可在岸边制作沉井，拖运到设计位置后整体下沉(或分节进行)，这就是浮运沉井。,按沉井材质分(1)混凝土沉井。因混凝土抗拉强度低，故这类沉井应做成圆形，并仅适用于下沉深度不大(47 m)的软土层中施工。(2)钢筋混凝土沉井。可以就地现浇，也可预制拼装，还可以做成薄壁浮运沉井。因就地整体现浇的，故我国应用最多。(3)钢丝网水泥沉井。一般作成30 mm厚的双壁空心浮运沉井，它具有施工方便、节省钢材等优点，适用于深水基础。(4)钢沉井。其强度高、重量轻、易于拼装，一般可做成双层，但钢材用量大。因此常用于深水大型基础的浮运沉井。,(5)竹筋混凝土沉井。井壁制作时可以采用耐久性差但抗拉能力好的竹筋代替钢筋(但沉井的节接头处及刃脚内仍用钢筋)，以达到既降低成本又保证整体刚性的目的。(6)木制沉井。为减轻沉井重量，可在钢筋混凝土沉井和钢沉井上作接高时，用木制井筒。(7)砖石沉井。在缺少水泥地区，可就地取材做成砖石沉井。这种沉井抗拉强度低，下沉深度不大。为增加其整体性，常在砖石砌体内加环向钢筋，刃脚用钢筋混凝土等高强度材料。,二、沉井的基本构造常用的钢筋混凝土沉井主要由：刃脚、井壁、内隔壁、凹槽、封底及盖板等组成。,1刃脚 井壁下端，形如楔状的部分称为刃脚。其作用在于减少沉井下沉时的阻力，使之能在沉井自重作用下切土下沉，并起到封闭与阻止壁外流砂或泥浆涌入井筒内的作用。因此，要求刃脚有足够的强度。刃脚底平面称为踏面，其宽度视所遇土层的软硬及井壁重量、厚度等决定，一般为100200 mm。如下沉深度大且土质较硬，刃脚底面可用钢板或角钢加强。刃脚内侧斜面与水平面的夹角，应大于450。刃脚高度由施工决定，但不小于1.0 m。,2井壁 井壁是沉井的主体部分，它在沉井下沉过程中起挡土、挡水及利用本身重量克服土与井壁之间的摩阻力的作用。当沉井施工完毕后，它就成为基础或基础的一部分而将上部荷载传递到地基中去。井壁的强度应满足下沉过程中最不利荷载组合下的受力要求。为使沉井在自重作用下顺利下沉，还要求沉井有足够的重量。沉井高度如果很高，为便于施工，可分节制造，每节高度可根据沉井全部高度、土质情况及施工条件确定，一般不超过610 m。,3隔墙与底梁 当沉井长宽尺寸较大时，则应在沉井内设置隔墙或设框架梁，以加强沉井的整体刚度，使井壁的挠曲应力减小。同时，把沉井分隔成若干个井孔，有利于控制挖土下沉的方向。内隔墙间距一般要求不超过56 m，其厚度比井壁薄些，一般为0.51.2 m。隔墙底面可加设底梁，起到增加刃脚刚度，控制下沉速度，防止偏沉发生，增强封底混凝土抵抗外力的能力等作用。考虑到内隔墙既能对刃脚悬壁起支撑作用，又不会被土搁住，而妨碍沉井下沉，一般要求隔墙底高出刃脚底面0.51.0m。但当沉井穿越松软的土层时，为防止沉井发生突沉。也可以做成与刃脚底相平齐的，但隔墙下部应设置过人孔，便于施工人员在井底挖土作业。,4底板、凹槽 待沉井下沉到设计标高后，在沉井最下端刃脚踏面以上至凹槽下面浇筑混凝土，形成封底。封底可采用干封与水下浇筑两种方法。如采用干封底法，将井底土面整平后，铺设素混凝土垫层，然后在凹槽处浇筑钢筋混凝土底板；如采用水下浇筑封底方法，需用水下导管灌注混凝土，待水下混凝土达到一定强度后，抽干井内水后再浇筑钢筋混凝土底板。由于封底混凝土底面承受着土和水的反力，这就要求封底混凝土有一定的厚度与强度。,沉井井壁下部设凹槽是为了使封底混凝土底板嵌入井壁，增强井壁与底板的联结强度，使封底混凝土底面的反力更好地传递给井壁。同时，当遇到意外困难，还可以在凹槽处浇筑钢筋混凝土盖板，将沉井变为沉箱。对于桥梁墩台基础的沉井，因井孔内需全部用混凝土或污土填塞，可不设置底板和凹槽。,5其他根据沉井施工与使用要求，沉井还需设置其他结构。(1)井孔：井孔是挖土、排土的工作场所与通道。井孔尺寸应满足施工要求，其宽度(直径)一般不小于3m；井孔的布置应简单对称，便于对称挖土使沉井均匀下沉。(2)顶盖：沉井封底后，如井孔中不填混凝土或仅填砂砾，则应在沉井顶部浇筑钢筋混凝土顶盖(或称盖板)，以承托沉井上部构筑物的荷载。(3)管路：射水管、高压空气管、压浆管等，应根据施工艺要求设置。此外，排水下沉的沉井，其顶面在地面或静止水位以下时，应设置挡土及防水装置进行沉井顶部的围堰处理，以确保正常施工。,三、沉井施工一）、施工准备 沉井施工前应做必要的准备，工作，如：熟悉施工设计图纸；弄清沉井所穿过地层的水文地质与工程地质情况；平整场地；估算下沉系数等。,二）、沉井制造 1、筑岛 在浅水域(水深16 m)，一般采取人工筑岛，再在岛上制作沉井下沉。,2、沉井制造 1）、场地准备 沉井制作以前，应先确定地面的承载能力。一般沉井要求地面的允许承载力不应该小于0.1 MPa。对于无积水的陆地沉井，如果土质松软，则应换土或在其上铺填一层不少于0.5 m厚的砂或砂夹卵石，并夯实，以防沉井制作中不均匀沉降而产生裂缝。有时为了减少沉井在土中的穿越深度，或者为了便于沉井施工可先挖一个比沉井稍大的基坑，然后在坑内制作沉井。但是先挖的基坑底必须高出地下水位0.51.0 m。,2）、沉井分节 沉井的分节应视下沉进度、开挖方法、土质性质、沉井的平面尺寸和沉井深度作全面分析而定。第一节沉井的最小高度，以在拆除垫木时沉井能抵抗纵向破裂为标准，如沉井底节下为松软土时，则其第一节（即底节）的最大高度不得大于0.8B，B为沉井宽度。其次各节应尽可能作高。沉井下沉中，井顶高度（分节）应适合挖土起重机械工作的要求。,3）、铺设垫木（1）垫木材料应用质量良好的普通枕木及短方木；（2）垫木铺设方向：刃脚的直线段垂直铺设，圆弧段径向铺设；（3）铺垫次序：应先从各定位垫木开始向两边铺设；（4）支撑排架下的垫木应先从各定位垫木开始向两边铺设；（5）铺垫顶平面最大高差应不大于3cm，相邻两垫木最大高差应不大于0.5cm；,4）、沉井模板及支撑 根据沉井分节高度进行井壁制作，由于沉井井壁厚，混凝土工程量大，井壁内埋设钢筋与管路较多，同时井壁还承受一定的不均匀纠偏力，浇筑沉井井壁时，一定要保证质量。以下几方面应特别注意：,（1）、混凝土材料与水灰比。（2）、安装模板的要求。安装模板时，应挂线找正，并不断用仪器校核。（3）、钢筋与管道设置。钢筋的混凝土保护层厚度不应小于50 mm。各种管道距井壁内、外边缘保持一定距离，且误差不大于5 mm。管路接头要严密，不漏气、不漏水。（4）、混凝土浇筑。沿井壁四周，对称均匀地连续浇筑，边浇边振捣。,三）、沉井下沉1、拆除垫木 拆除垫木必须在沉井砼已达到设计强度后，方可进行，抽垫前应作好技术交底工作。其顺序方法及要求如下：1）抽垫应分区、依次、对称、同步进行。2）抽垫前应将井孔内的所有杂物清除干净，检查其准备工作全部就绪后，方可发出信号，开始抽垫。3）抽垫时，先掏挖垫木下的填砂，再用大锤、撬棍等锤打撬动，并在垫木上临时钉一扒钉，挂上绳钩，井内外互相配合，连敲带拖、一鼓作气地迅速将垫木抽出。垫木宜向外抽出。4）回填：开始几组可不回填，当抽出几组现出空挡后，即应回填，以后每抽出一组即应进行回填。回填时应分层洒水夯实，每层厚20-30cm。5）下沉测量,2、沉井内挖土 沉井挖土下沉时，应对称均衡地进行。根据沉井所遇到地层的土质条件及透水性能等，下沉施工分为：排水下沉及不排水下沉两种方法。当沉井穿过的土层较稳定，井底排水量不大，沉井所穿过的土层不会因排水而产生大量涌砂或塌陷时，可采用排水下沉。工艺如下：,1)、排水。常采用离心式抽水泵、软轴潜水泵等进行排水。选用抽水设备应考虑沉井内涌水量大小。如果降水对周围设施无多大影响时，可采用沉井周围设深井或其他形式的井点降水，将地下水降至沉井刃脚下再进行井内挖土下沉。,2)、除土。排水后井内除土常采用人力挖土，装斗吊出井外；或采用抓斗抓土吊出。也可采用水枪高压射水先将井孔里的地基土冲成泥浆，然后用水力吸泥机(射流泵)将井内泥浆排至井外。人力挖土可使沉井均匀下沉，并能及时清除井底障碍物。倘用抓斗等机械开挖，也需人工配合挖除刃脚下部的土体。,3、下沉辅助措施1）高压射水 2）抽水下沉3）压重下沉 4）炮震下沉5）空气幕下沉 6）采用泥浆润滑下沉,4、地基检验与处理 沉井沉至设计标高后，应进行基底检验。检验内容包括：地基土质是否和设计相符；地层是否平整。如果是排水下沉的沉井，可以直接进行检查，若是不排水下沉的沉井，则由潜水工进行检查或钻取土样鉴定。根据检验情况，必要时要进行基底处理。,5、沉井封底 封底是稳固沉井的重要组成部分，也是隔离水土，(砂)冒底的主要措施。常用的封底方法有：混凝土浇灌法、水下导管灌注混凝土法、压浆法封底三种。选用时应根据不同情况，分析比较确定。,6、封底后井孔填充和灌注盖板 填充井孔前，应先将井内水抽干，并清理封底砼表面的浮浆后，按设计进行填充。按设计不需填充的沉井，需设置钢筋砼盖板或模板，作为灌注承台的底模板。盖板可在场地预制后安装于井孔顶。,沉井下沉常见问题及处理 1、难沉问题 沉井下沉困难，主要是由于沉井自身重量克服不了井壁摩阻力，或刃脚下遇到大的障碍物所致。遇到难沉时，应根据具体情况采取适当的措施，一般依靠增加沉井自重和减小井壁摩阻力两个方面来解决，以提高下沉系数。,2、突沉问题 在软弱地层中，施工沉井的下沉系数是大于1.25时，常发生突然下沉的现象。突沉的主要原因是井壁侧摩阻力较小，或当刃脚下土被挖除时，沉井支撑削弱。突沉容易产生较大的倾斜或超沉，必须采取措施以阻滞沉井的下沉速度。,(1)设计成倒锥形沉井外壁。(2)井壁顶部设钢筋混凝土悬挑梁或钢翼架进行阻沉，以确保沉井不超过设计标高。(3)沉井刃脚处设横梁(底梁)，当沉井下沉过快时，该梁支撑在基坑底土体上。(4)沉井顶部预埋螺栓，与临时性钢梁连接，此方法仅适用于小断面沉井如边长67 m以内的矩形沉井。(5)增加刃脚的正面阻力，加大刃脚踏面宽度或分级设置刃脚斜面。,3、沉偏问题 沉井下沉过程中经常发生偏斜。偏斜的客观原因有刃脚下的土层不均、地层倾斜、地下水的流向影响等。主观因素是施工质量不符合要求，如刃脚歪头、不圆，井壁尺寸误差大及中心线不垂直，井内挖土不均，发生过突沉，井底涌砂冒泥或壁后塌陷严重等。因此，沉井下沉过程中应加强测量工作，以便及时发现和纠正偏斜。纠斜的常用方法有：,(1)在沉井高的一侧集中挖土；在低的一侧回填砂石。(2)在沉井高的一侧加重物或用高压射水冲松土层；在井壁外侧挖土以减小摩擦力。(3)在下沉过多的一边停止挖土，以钢缆向下沉降量少的一边扳拉进行扶正。(4)在刃脚遇到障碍物时，必须予以清除后再下沉。,地下连续墙,一、概述：地下连续墙是利用一定的设备和机具，在泥浆护壁的条件下向地下钻挖一段狭长的深槽，在槽内吊放入钢筋笼，然后灌注混凝土筑成一段钢筋混凝土墙段，再把每一墙段逐个连接起来形成一道连续的地下墙壁。,1地下连续墙基础的特点(1)对地层的适应性强(2)施工时振动小、噪音低(3)墙体的刚度大(4)防渗性好(5)对周围地基无扰动(6)用途广,2地下连续墙的应用和种类 实施地下连续墙的初期阶段，基本上是用作防渗墙或临时挡土墙，但随着科学技术的发展和施工方法、机械的改进，现已能把地下连续墙用作结构物的一部分或用作主体结构。地下连续墙之所以能够用于大规模地下结构工程，就是因为它在防止公