地下連續(xù)墻橋梁基礎承載機理

地下連續(xù)墻承載力都有哪些？

1、地下連續(xù)墻承載力包括水平承載力和豎向承載力；

2、目前國內外對地下連續(xù)墻的研究，在施工技術的發(fā)展、入土深度的確定、基坑抗隆起和穩(wěn)定性計算、墻側土壓力理論和位移計算等方面；

3、對地下連續(xù)墻做豎向承重結構的研究，主要集中在地下連續(xù)墻豎向承載力的模型試驗和現(xiàn)場承載能力試驗、承重地下連續(xù)墻與基礎結構的沉降協(xié)調、荷載分擔以及結構設計的初步研究。

一、擴大基礎

所謂擴大基礎，是將墩（臺）及上部結構傳來的荷載由其直接傳遞至較淺的支承地基的一種基礎形式，一般采用明挖基坑的方法進行施工，故又稱為明挖擴大基礎或淺基礎。

擴大基礎按其施工方法分為:機械開挖基坑澆筑法、人工開挖基坑澆筑法、土石圍堰開挖基坑澆筑法、板樁圍堰開挖基坑澆筑法。

擴大基礎按其材料性能特點可分為配筋與不配筋的條形基礎和單獨基礎。無筋擴大基礎常用的有混凝土基礎、片石混凝土基礎等，不配筋基礎的材料都具有較好的抗壓性，但抗拉、抗剪強度不高，設計時必須保證發(fā)生在基礎內的拉應力和剪應力不超過相應的材料強度設計值。鋼筋混凝土擴大基礎的抗彎和抗剪性能良好，可在豎向荷載較大、地基承載力不高以及承受水平力和力矩荷載下使用。

擴大基礎是由地基反力承擔全部上部荷載，將上部荷載通過基礎分散至基礎底面，使之滿足地基承載力和變形的要求。擴大基礎主要承受壓應力，一般用抗壓性能好，抗彎拉、抗剪性能較差的材料（如混凝土、毛石、三合土等）建造，適用于地基承載力較好的各類土層，根據土質情況分別采用鐵鎬、十字鎬、挖掘機、等設備與方法開挖。

擴大基礎在埋置深度和構造尺寸確定以后，應先根據最不利而且有可能情況下的荷載組合，計算出基底的應力，然后進行基礎的合力偏心距、穩(wěn)定性以及地基的強度（包括持力層、弱下臥層的強度）的驗算，需要時還應進行地基變形的驗算。

二、樁基礎

樁基礎是深入土層的柱形結構，其作用是將作用于樁頂以上的結構物傳來的荷載傳到較深的地基持力層中去。當荷載較大或樁數量較多時需在樁頂設承臺將所有基樁聯(lián)接成一個整體共同承擔上部結構的荷載。

樁是垂直或微斜埋置于土中的受力桿件，它的橫截面尺寸比長度小得多，其所承受的荷載由樁側土的摩阻力及樁端地層的反力共同承擔。

（一）樁的分類

1、按樁的使用功能分類

豎向抗壓樁：主要承受豎向下壓荷載（簡稱豎向荷載）的樁，應進行豎向承載力計算，必要時還需計算樁基沉降，驗算軟弱下臥層的承載力以及負摩阻力產生的下拉荷載。

豎向抗拔樁；主要承受豎向上拔荷載的樁，應進行樁身強度和抗裂計算以及抗拔承載力驗算。

水平受荷樁：主要承受水平荷載的樁，應進行樁身強度和抗裂驗算以及水平承載力和位移驗算。

復合受荷樁：承受豎向、水平荷載均較大的樁，應按豎向抗壓（或抗拔）樁及水平受荷樁的要求進行驗算。

2、按樁承載性能分類

摩擦樁：當軟土層很厚，樁端達不到堅硬土層或巖層上時，則樁頂的極限荷載主要靠樁身與周圍土層之間的摩擦力來支承，樁尖處土層反力很小，可忽略不計。

端承樁：樁穿過軟弱土層，樁端支承在堅硬土層或巖層上時，則樁頂極限荷載主要靠樁尖處堅硬巖土層提供的反力來支承，樁側摩擦力很小，可以忽略不計。

摩擦端承樁：樁頂的極限荷載由樁側阻力和樁端阻力共同承擔，但主要由樁端阻力承受。

端承摩擦樁：樁頂的極限荷載由樁側阻力和樁端阻力共同承擔，但主要由樁側阻力承受。

3、按樁身材料分類

可分為木樁，混凝土樁，鋼樁，組合樁等。

4、按樁徑大小分類

←小—250←中→800—大→

小樁；樁徑d≤250mm。

中等直徑樁：250mm<d<800mm。

大直徑柱：樁徑d≥800mm。因為樁徑大且樁端還可以擴大，因此，單樁承載力較高。此類樁除大直徑鋼管樁外，多數為鉆、沖、挖孔灌注樁，近年來的發(fā)展較快，應用范圍逐漸增大，并可實現(xiàn)柱下單樁的結構型式。

5、按施工方法分類

可分為沉樁、鉆孔灌注樁、挖孔樁。

沉樁：分為錘擊沉樁法、振動沉樁法、射水沉樁法、靜力壓樁法。

錘擊沉樁法一般適用于松散、中密砂土、黏性土，樁錘有墜錘、單動汽錘、雙動汽錘、柴油機錘、液壓錘等，可根據土質情況選用適用的樁錘；

振動沉樁法一般適用于砂土，硬塑及軟塑的黏性土和中密及較松的碎石土；

射水沉樁法適用在密實砂土，碎石土的土層中，用錘擊法或振動法沉樁有困難時，可用射水法配合進行；

靜力壓樁法在標準貫入度n<20的軟黏土中，可用特制的液壓機或機力千斤頂或卷揚機等設備沉入各種類型的樁；

鉆孔埋置樁為鉆孔后，將預制的鋼筋混凝土圓形有底空心樁埋入，并在樁周壓注水泥砂漿固結而成，適用于在黏性土、砂土、碎石土中埋置大量的大直徑圓樁。

鉆孔灌注樁適用于黏性土、砂土、礫卵石、碎石、巖石等各類土層。

挖孔灌注樁適用于無地下水或少量地下水，且較密實的土層或風化巖層，如空氣污染物超標，必須采取通風措施。

（二）樁基礎的受力計算

基樁的計算，可按下列規(guī)定進行：

承臺底面以上的豎直荷載假定全部由基樁承受；

橋臺土壓力可按填土前的原地面起算.當基樁上部位于內摩擦角小于20°的軟土中時，應驗算樁因該層土施加于基樁的水平力所產生的撓曲；

在一般情況下，樁基不需進行抗傾覆和抗滑動的驗算；但在特殊情況下，應驗算樁基向前移動或被剪斷的可能性.

在軟土層較厚，持力層較好的地基中，樁基計算應考慮路基填土荷載或地下水位下降所引起的負摩阻力的影響.

鉆（挖）孔灌注摩擦樁單樁軸向受壓容許承載力[p]可按下列方法計算，

[p]=l/2（ulτp+aσr）

式中[p]-單樁軸向受壓容許承載力（kn）；

u-樁的周長（m），按成孔直徑計算，當無試驗資料時，成孔直徑可按下列規(guī)定采用：旋轉鉆按鉆頭直徑增大3～125px；沖擊鉆按鉆頭直徑增大5～l0；沖抓鉆按鉆頭直徑增大10～500px；

l——樁在局部沖刷線以下的有效長度（m）；

a-樁底橫截面面積（m2），用設計直徑（鉆頭直徑）計算；但當采用換漿法施工（即成孔后，鉆頭在孔底繼續(xù)旋轉換漿）時，則按成孔直徑計算；

τp-樁壁土的平均極限摩阻力（kpa），可按下式計算：

τp=1/l∑τili

n-土層的層數；

li-承臺底面或局部沖刷線以下各土層的厚度（m）；

τi-與li對應的各土層與樁壁的極限摩阻力（kpa），按表1b413012-1采用：

各土層與樁壁的極限摩阻力表1b413012-1

σr-樁尖處土的極限承裁力（kpa），可按下列公式計算：

σr=2m0λ[σ0]+k2γ2（h-3）

式中[σ0]-樁尖處土的容許承載力（kpa）；

h-樁尖的埋置深度（m），對于有沖刷的基礎，埋深由一般沖刷線起算；對無沖刷的基樁，埋深由天然地面線或實際開挖后的地面線起算，h的計算值不大于40m，當大于40m時，按40m計算，或按試驗確定其承載力，

k2-地面土容許承載力隨深度的修正系數；

γ2-樁尖以上土的重度（kn／m3）；

λ-修正系數，見表1b413012-2.

m0-清底系數，按表1b413012-3采用.

支承在基巖上或嵌入基巖內的鉆（挖）孔樁、沉樁和管柱的單樁軸向受壓容許承載力[p]，可按下式計算；

[p]=（c1a+c2uh）ra

式中[p]-單樁軸向受壓容許承截力（kn）；

ra-天然濕度的巖石單軸極限抗壓強度（kpa），試件直徑為7～l0，試件高度與試件直徑相等；

h-樁嵌入基巖深度（m），不包括風化層；

u-樁嵌入基巖部分的橫截面周長（m），對于鉆孔樁和管柱按設計直徑采用；

a-樁底橫截面面積（it12），對于鉆孔樁和管柱接設計直徑采用；

c1、c2-根據清孔情況、巖石破碎程度等因素而定的系數，按表1b413012-4采用.

注：1．當h≤0.5m時．c1采用表列數值的0.75倍，c2=0；

2．對于鉆孔樁．c1、c2值可降低20%采用.

三、管柱（薄皮大徑）

管柱基礎是由管柱群和鋼筋混凝土承臺組成的基礎結構，也有由單根大型管柱構成基礎的。它是一種深基礎，埋入土層一定深度，柱底盡可能落在堅實土層或錨固于巖層中，作用在承臺的全部荷載，通過管柱傳遞到深層的密實土或巖層上。

管柱基礎因其施工方法和工藝較為復雜，所需機械設備較多，所以較少采用。但當橋址處的地質水文條件十分復雜，如大型的深水或海中基礎，特別是深水巖面不平、流速大或有潮汐影響等自然條件下，不宜修建其他類型基礎時，可采用管柱基礎。管柱基礎主要適用于巖層、緊密黏土等各類緊密土質的基底，并能穿過溶洞、孤石支承在緊密的土層或新鮮巖層上，不適用于有嚴重地質缺陷的地區(qū)，如斷層擠壓破碎帶或嚴重的松散區(qū)域。

管柱按材料分類有由：鋼筋混凝土管柱、預應力混凝土管柱及鋼管柱三種。

管柱基礎按地基土的支承情況可分為以下兩種：

（1）如管柱穿過土層落于基巖上或嵌于基巖中，則柱的支承力主要來自柱端巖層的阻力，稱為支承式管柱基礎；

（2）如管柱下端未達基巖，則柱的支承力將同時來自柱側土的摩擦力和柱端土的阻力，稱為摩擦式或支承及摩擦式管柱基礎。

由于管柱基礎的結構形式和受力狀態(tài)類似樁基礎，故其設計計算與樁基礎類同。

四、沉井

沉井基礎是一種斷面和剛度均比樁要大得多的井筒狀結構，是依靠在井內挖±，借助井體自重及其他輔助措施而逐步下沉至設計標高，最終形成的一種結構深基礎型式。沉井基礎施工時占地面積小，坑壁不需設臨時支撐和防水圍堰或板樁圍護，與大開挖相比較，挖土量少，對鄰近建筑物的影響比較小，操作簡便，無需特殊的專業(yè)設備。

當橋梁結構上部荷載較大，而表層地基土的容許承載力不足，但在一定深度下有好的持力層，擴大基礎開挖工作量大，施工圍堰支撐有困難，或采用樁基礎受水文地質條件限制時，此時采用沉井基礎與其他深基礎相比，經濟上較為合理。

沉井是橋梁墩臺常用的一種深基礎型式，有較大的承載面積，可以穿過不同深度覆蓋層，將基底放置在承載力較大的土層或巖面上，能承受較大的上部荷載。

沉井基礎剛度大，有較大的橫向抗力，抗振性能可靠，尤其適用于豎向和橫向承載力大的深基礎。

沉井基礎按其制造情況可分為就地澆筑下沉沉井、浮式沉井；按其橫截面形狀分為圓形、矩形、橢圓形、圓端形、多邊形及多孔井字形沉井等；按其豎向剖面形狀可分為柱形、錐形、階梯形沉井等；按材料可分為混凝土、鋼筋混凝土、鋼、磚、石、木沉井等。

五、地下連續(xù)墻

地下連續(xù)墻是采用膨潤土泥漿護壁，用專用設備開挖出一條具有一定寬度與深度的溝槽，在槽內設置鋼筋籠，采用導管法在泥漿中澆筑混凝土，筑成一單元墻段，依次順序施工，以某種接頭方法連接成的一道連續(xù)的地下鋼筋混凝土墻。

地下連續(xù)墻具有多功能性，可適用于各種用途，通?？勺鳛榛娱_挖時防滲、擋土，或擋水圍堰，或鄰近建筑物基礎的支護，或直接作為承受上部荷載的基礎結構。地下連續(xù)墻可用于除巖溶和地下承壓水很高處的其他各類土層中施工。

地下?lián)跬翂w剛度大，主要承受豎向和側向荷載，通常既要作為永久性結構的一部分，又要作為地下工程施工過程中的防護結構，因此，設計時應計算在施工期間及使用各個階段，各種支承條件下的墻體內力。作用在墻體上的荷載，除自重外，主要有水壓力、土壓力、地震力以及上部荷載，施工荷載等。

地下連續(xù)墻分類如下：

接成墻方式可分為樁排式、壁板式、組合式；

按墻的用途可分為臨時擋土墻、用作主體結構一部分兼作臨時擋土墻的地下連續(xù)墻、用作多邊形基礎兼作墻體的地下連續(xù)墻；

按挖槽方式大致可分為抓斗式、沖擊式、回轉式。