刚性扩大基础
刚性扩大基础施工方案
刚性扩大基础施工方案摘要：本文旨在介绍和讨论刚性扩大基础施工方案的设计、施工过程以及相关注意事项。
刚性扩大基础是一种常用的土木工程技术，主要用于在需要增加建筑物荷载或改变建筑物布局的情况下，扩大建筑物的基础面积。
本文将重点介绍刚性扩大基础的施工流程和相关技术。
1. 简介刚性扩大基础是一种常用的土木工程技术，其主要目的是增加建筑物的基础面积，以承受更大的荷载或适应建筑物布局的变化。
它适用于建筑物扩建、改造或重建的情况下。
刚性扩大基础通过增加基础的面积来提供更大的支撑面积，从而增加建筑物的稳定性和承载能力。
2. 刚性扩大基础的设计在设计刚性扩大基础时，需要考虑以下几个关键因素：- 承载能力：基础的设计应满足建筑物所需的承载能力，这涉及到确定所需的基础尺寸和深度。
- 地质条件：地质勘察和分析是设计刚性扩大基础的重要一步，以确保基础能够承受地质条件带来的不均匀沉降或差异。
- 建筑物布局：刚性扩大基础应根据建筑物的布局需求进行设计，以确保基础能够适应新的结构布局。
3. 刚性扩大基础的施工流程刚性扩大基础的施工流程包括以下步骤：- 地面准备：在开始施工之前，需要清理和平整施工现场，并检查地面的坚实度和稳定性。
- 基础开挖：根据设计文件的要求，进行基础的开挖，确保基础达到设计要求的深度和尺寸。
- 基础加固：为了增加基础的稳定性，可以采用加固材料，如钢筋和混凝土，以确保基础的承载能力。
- 基础浇筑：一旦基础开挖和加固完成，可以进行基础的浇筑，使用混凝土或其他适当的材料进行施工。
- 基础养护：完成基础浇筑后，需要进行养护，以确保基础有足够的时间来达到所需的强度和稳定性。
4. 刚性扩大基础施工的注意事项在刚性扩大基础的施工过程中，需要注意以下几个方面：- 施工材料选择：根据设计要求，选择适合的施工材料，并确保质量合格。
- 施工工艺和流程：严格按照施工工艺和流程进行施工，以确保基础的质量和稳定性。
- 安全措施：在施工过程中，要注意安全措施，确保施工人员的安全，包括戴好安全帽、穿好防护服等。
第二章刚性基础与扩展基础
dmin zd hmax
冻土层的最大厚度
计算步骤：按规范确定z0→冻土分类(五类)→计算zd →查表确定hmax→计算dmin
2.3 地基承载力
一、地基承载力设计原则
定义：保证在荷载作用下地基对土体产生剪切破坏而失效方面，有足够安
全度的地基土承受荷载的能力。
总安全系数法：将安全系数作为控制设计的标准。
基础底面下土重度 基础埋深内各土层加权平均重度
特点：实质为p1/4，无需宽度、深度修正。 适用：基底偏心距 e ≤0.033 b(b为偏心方向基础边长)时。 缺陷：没有考虑变形要求，尚应进行地基变形验算。
2.3 地基承载力
三、按承载力公式确定fa
以魏锡克公式（汉森公式等）为基础的理论公式计算 fa：
2.3 地基承载力
五、地基承载力的修正
修正原因：原位试验及经验值法结果只能反映一定宽、深
范围内的承载力，实际承载力随基宽和埋深增加而增加。
修正方法：
《建筑地基基础规范 GB 50007-2011》法：
fa fak b (b 3) d m (d 0.5)
修正后地基承载力特征值
2.2 基础埋置深度选择
三、工程地质条件的影响
地基上好下软，基础应尽量浅 埋，否则可深埋或浅埋加地基 处理；
倾斜持力层，可作台阶形； 边坡上的基础埋深应满足： 当b ≤ 3m，a ≥ 2.5m 时
d≥(b a) tan
不满足时，应按稳定性验算结 果确定。
d
2.2 基础埋置深度选择
3m≤b≤6m
《路桥地基规范JTG D63-2007》法： [ fa ] [ fa0 ] k1（1 b 2） k2（2 h 3)
刚性扩大基础计算算例
10.4 刚性扩大基础计算算例一、设计资料1、 上部构造：25m 装配式预应力钢筋砼T 形梁，大梁全长24.96m ，计算跨径24.5m 。
行车道9m ，人行道m 5.12⨯。
上部构造（梁与桥面铺装）恒重所产生的支座反力：1500kN; 2、 支座：活动支座采用摆动支座，摩擦系数0.05； 3、 设计荷载：公路-Ⅰ级，人群荷载3.0kN/m 2; 4、 桥墩形式：采用双柱式加悬挑盖梁墩帽（见图）; 5、设计基准风压：0.6 kN/m 2;6、其他：本桥跨越的河为季节性河流，不通航，不考虑漂浮物；地基土质：第一层：粉质粘土，3/2.19m kN sat =γ，8.0=L I ，8.00=e ，kpa f a 1800=；第二层：中密中砂，62.00=e ，3/20m kN sat =γ，kpa f a 3000=；第三层：粉质粘土，3/5.19m kN sat =γ，9.0=L I ，8.00=e ，kpa f a 1600=。
（最大冲刷线）（设计洪水位）（最低水位）148146150（河床及一般冲刷线）139143.5144粉质粘土中密中砂软塑粉质粘土地质水文情况21030301537808010104201801801060顺桥向(单位：)横桥向（单位：）桥墩构造图145图10-14 桥墩构造图 图10-15 地质水文情况二、确定基础埋置深度从地质条件看，表层土在最大冲刷线以下只有0.5m ，而且是软塑状粉质粘土，地基容许承载力kpa f ao 180][=，故选用第二层土（中密中砂）作为持力层，kpa f ao 350][=，初步拟定基础底面在最大冲刷线以下1.8 m 处，标高为142.2m ，基础埋深2.8m 。
三、基础的尺寸拟定基础分两层，每层厚度0.8m ，襟边取0.60m ，基础用C15，刚性角0m ax 40=α，基础的刚性角验算为：max 019.368.026.02tan αα<=⨯⨯=-，满足刚性扩大基础的刚性角要求。
刚性基础与扩展基础
施工方法
01
02
03
04
浇筑混凝土垫层，铺设钢筋。
安装基础模板，浇筑混凝土。
养护混凝土，拆除模板。
进行质量检测和验收。
04
比较分析
优缺点比较
刚性基础 优点：结构整体性好，能承受较大的 上部荷载，受气候影响小，不易发生
基础沉降变形。
缺点：施工难度大，基础埋深较大， 地下水位较高时需采取相应措施。
适用范围
刚性基础适用于一般土质或软弱土质的地基，如粘土、砂 土、残积土等。
在地下水位较低、基础埋深较浅的情况下，刚性基础是较 为经济合理的选择。
设计原则
刚性基础的设计应满足建筑物对承载 力和稳定性的要求，同时考虑地基承 载力和变形的要求。
在设计时，应充分考虑基础的沉降和 变形，采取相应的措施进行控制和调 整。
施工方法
刚性基础的施工方法包括浇筑Байду номын сангаас、预制法等，具体选择应根据工程实际情况和施工条件确定。
在施工过程中，应严格控制施工质量，确保基础的强度和稳定性。
03
扩展基础
定义与特点
定义
扩展基础是指将建筑物荷载通过一块较大的底面积传递到下层土体中的基础类型。它通常由台阶和斜 面组成，以扩大基础的底面积。
特点
设计原则
01
根据建筑物荷载和地质 勘察报告，确定基础底 面积和埋深。
02
计算基础各部分的承载 力和稳定性，确保满足 安全要求。
03
考虑地下水的影响，采 取相应的防水和排水措 施。
04
在经济合理的原则下， 选择合适的材料和施工 方法。
施工方法
清理场地，整平地面。 放线定位，确定基础各部分的几何尺寸。
基础工程03刚性基础与扩展基础
2.3 地基承载力
——基本验算
《建筑地基规范》要求: pk fa
pk max 1.2 f a
pk——相应于荷载效应标准组合时，基础底面处的平均压力值 pkmax——相应于荷载效应标准组合时，基础底面边缘的最大压力值 fa ——修正后的地基承载力特征值
《公路桥涵地基与基础设计规范》要求：
13
2.刚性基础与扩展基础
Hunan University
2.2 基础埋置深度的选择
持力层——直接支撑 基础的土层
下卧层——持力层以 下的各土层
选择基础埋置深度， 也就是选择合适的地 基持力层
2019年1置深度示意
14
2.刚性基础与扩展基础
Hunan University
毛石基础
M15砂浆
灰土基础 三合土基础
体积比为3﹕7或2﹕8的灰土 ，其最小干密度：粉土1.55 t/m3；粉质粘土：1.50 t/m3；
粘土：1.45 t/m3
体积比为1﹕2﹕4～1﹕3﹕6 （石灰﹕砂﹕骨料），每层 约需铺220mm，夯至150mm
2019年11月21日
台阶宽高比允许值
pk≤100 1﹕1.00
tanα——无筋扩展基础台 阶宽高比的允许值，按规
石）按1：2：4～1：3：6配成 范表选用
2019年11月21日
6
2.刚性基础与扩展基础
Hunan University
无筋扩展基础台阶高宽
比的允许值
基础材料
质量要求
混凝土基础
C15混凝土
毛石混凝土基 础
C15混凝土
砖基础
砖不低于MU10,M15砂浆
钢筋混凝土扩展基础（或柔性基础）——当不便 于采用刚性基础或采用刚性基础不经济时，做成 钢筋混凝土材料的基础。（例柱下钢筋混凝土独 立基础和墙下钢筋混凝土条形基础）
第2章刚性基础与扩展基础.
2. 2 基础埋置深度的选择
2.2.1工程地质条件 非岩石地基：
压缩层范围内为均质土: 基础埋置深度除应满足冲刷、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(同时考虑基础需要的最小埋 深 )。 地层为多层土: 对大中型桥梁、结构物基础持力层的选 定，应通过较详细计算或方案比较后确定。
2. 2 基础埋置深度的选择
2.2.2建筑结构条件
对超静定结构 ， 基础发生较小的不均匀沉 降也会使内力产生一定变化。 如对拱桥桥台，为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 的坚实上层上。 建筑结构的类型不同，地基沉降造成的危 害不同，高层建筑要求高，还要注意稳定性。 高层建筑，水平荷载大，岩石地基外，箱形 基础和筏形基础，基础埋深不小于建筑的1/15。 桩箱或桩筏基础，1/18~1/20。
时，采用这种基础形式是适宜的。
材料：钢筋混凝土 形式：柱下扩展基础、条形、十字形基础、
筏板及箱形
back
2. 2 基础埋置深度的选择
要求： 变形较小，而强度又比较大的持力层，以保证地 基强度满足要求，而且不致产生过大的沉降或沉降差。 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。 考虑因素：（提问） 地基的工程地质、场地环境条件、水文地质条件、 当地的冻融条件、上部结构形式，以及保证持力层稳定 所需的最小埋深和施工技术条件、造价等因素。
2. 1 概述
2.1.1刚性基础
襟边: 作用:扩大基底面积，调整施工误差，支 立墩、台身模板的需要。
取值:基底面积要求、 基础厚度及施工方法 。最小值为20cm-30cm。基础较厚(超 过lm以上)时，可浇砌 成台阶形。
2.1.1刚性基础 刚性角:满足刚性基础要求时，自墩台身 边缘处的垂线与基底边缘的联线间的最大 夹角αmax。 每个台阶宽度ci与厚 度ti保αi<=αmax，属刚 性基础，不必对基础进 行弯曲拉应力和剪应力 的强度验算，可不设置 受力钢筋。
刚性扩大基础的设计与计算
基础埋深
根据工程地质条件和基础形式 确定基础的埋深，以确保基础 的稳定性。
材料选择
选择合适的材料，如混凝土、 钢材等，以满足基础结构的强 度和耐久性要求。
施工方法
根据工程实际情况选择合适的 施工方法，如人工开挖、机械 开挖等，以确保施工质量和安
全。
03
计算方法
基础承载力的计算01ຫໍສະໝຸດ 02或过大的变形。
经济性
在满足安全性和功能性的前提 下，尽量降低基础建设的成本
。
适用性
基础设计应适应工程地质和水 文条件，确保结构的正常使用
。
耐久性
基础结构应具有足够的耐久性 ，以应对自然环境和人为因素
的侵蚀。
刚性扩大基础的设计流程
确定基础形式
根据工程地质条件和上部结构 要求，选择合适的基础形式。
计算基础承载力
沉降影响因素
基础沉降受到土的压缩系 数、基础形式和尺寸等因 素的影响。
沉降观测
在施工过程中和运营期间， 对基础沉降进行观测，及 时采取措施防止沉降过大。
基础的抗滑稳定性计算
抗滑稳定性计算公式
抗滑稳定性验算
根据土的摩擦角和基础埋深，通过抗 滑稳定性计算公式计算基础的抗滑稳 定性。
根据工程要求和地质条件，对抗滑稳 定性进行验算，确保基础在使用过程 中不发生滑移。
根据基础尺寸和设计载荷，计 算基础的承载力。
收集资料
收集工程地质勘察报告、上部 结构载荷数据等基础资料。
确定基础尺寸
根据设计载荷和地质条件，确 定基础底面尺寸和埋深。
验算基础稳定性
对基础进行稳定性验算，确保 在各种工况下基础都能保持稳 定。
刚性扩大基础的设计要素
刚性扩大基础施工
施工设备检查与准备
设备清单核对
核对施工所需设备的种类、数量 和规格是否符合要求。
设备维护与保养
对现有设备进行日常维护和保养， 确保设备在施工过程中能够正常运 行。
设备租赁与采购
根据施工需要，租赁或采购必要的 施工设备，并确保设备质量符合要 求。
03
基础开挖与地基处理
基础开挖
01
基础开挖是刚性扩大基 础施工的第一步，需要 按照设计要求进行。
沟通与反馈
与设计单位进行沟通，对 图纸中不明确或存在问题 的地方及时提出反馈意见。
材料准备
确定材料种类
材料储存与保管
根据设计图纸和施工要求，确定所ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 材料的种类和规格。
对进场的材料进行验收和储存，确保 材料在储存期间不发生损坏或变质。
采购与运输
联系供应商进行材料采购，确保材料 质量符合要求，并合理安排运输方式， 确保材料按时到达施工现场。
其他安全注意事项
施工用电应符合安全规定， 严禁乱拉乱接电线。
施工人员应接受安全教育 培训，熟悉施工工艺和操 作规程。
施工机械应定期维护保养， 确保设备正常运行。
施工现场应建立完善的安 全管理制度，落实各级安 全责任制。
06
工程实例与效果展示
某桥梁刚性扩大基础施工案例
总结词
复杂地质条件
详细描述
该桥梁位于地质条件复杂地区，基础施工时需考虑地基承载力和沉降要求。采用 刚性扩大基础，通过适当增加基础底面积来分散荷载，提高地基稳定性。施工过 程中，采用适当的地基处理措施，如换填、桩基等，确保基础施工质量。
适用范围
适用于各种类型的建筑物，如 住宅、商业和工业建筑等。
适用于各种土壤和地质条件， 如软土、砂土、粘土和岩石等。
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基础工程课程设计计算说明书刚性扩大基础设计计算说明书录一、设计资料 (2)二、桥台及基础构造和拟定的尺寸 ............................................................................................... 3 三、荷载计算 .. (4)（一）、上部构造恒载反力及桥台台身、基础上土重计算 ................................................. 4 （二）土压力计算 . (5)1.台后填土表面无汽车荷载时土压力计算 (5)（三）支座活载反力计算 ............................................................................................................... 8 四、工况分析 (10)（一）桥上有汽车及人群荷载，台后无活载 ..................................................................... 10 （二）桥上有汽车及人群荷载，台后有汽车荷载 ............................................................. 11 （三）桥上无活载，台后无活载 ......................................................................................... 11 （四）桥上无活载，台后有汽车荷载 ................................................................................. 11 （五）无上部构造时 ............................................................................................................. 11 五、地基承载力验算 (11)（一）台前、台后填土对基底产生的附加应力计算 ......................................................... 11 （二）基底压应力计算 ......................................................................................................... 12 （三）地基承载力验算 ......................................................................................................... 13 六、基底偏心距验算 .. (14)（一）仅受永久作用标准值效应组合时，应满足0e ρ≤0.75 ........................................ 14 （二）承受作用标准值效应组合时，应满足0e ρ≤ ......................................................... 15 七、基础稳定性验算 ..................................................................................................................... 15 （一）倾覆稳定性验算 ......................................................................................................... 15 （二）滑动稳定性验算 ......................................................................................................... 16 八、沉降计算 (17)一、设计资料某桥上部结构采用钢筋混凝土T 形梁，标准跨径20.00m ，计算跨径19.60m 。
板式橡胶支座，桥面宽度为7m+2×1.0m ，双车道，按《公路桥涵地基基础设计规范》（JTGD63—2007）进行设计计算。
设计荷载为公路—Ⅱ级，人群荷载3.02/kN m 。
材料：台帽、耳墙及截面a —a 以上混凝土强度等级为C20，3125.00kN m γ=，台身（自截面a-a 以下），7.5M 浆砌片、块石（面墙用块石，其他用片石，石料强度不小于30MU ），32=23.00/k N mγ；基础用C15的素混凝土浇筑，3324.00kN m γ=；台后及溜坡填土34=17.00/kN m γ；填土的内摩擦角35ϕ︒=，粘聚力C=0。
水文、地质资料：设计洪水位高程离基底的距离为6.5m （在a-a 截面处）。
地基土的物理、力学指标见表1.1表1.1 土工试验结果取土深度 （自地面算起） （m ）天然状态下土的物理指标土粒密度sρ3/t m （）塑性界限液性指数L I压缩指数12a -(1MPa-)直剪试验含水率ω%（）天然重度γ3/kN m （）孔隙率e液限L ω塑限P ω塑性指数P I粘聚力ckPa （）内摩擦角ϕο（）3.2~3.6 26 19.70 0.74 2.72 44 24 20 0.10 0.15 55 20 6.4~6.82819.100.822.713419150.60.262016二、桥台及基础构造和拟定的尺寸桥台及基础构造和拟定的尺寸如图所示。
基础分两层，每层厚度为0.50m ，襟边和台阶宽度相等，取0.4m 。
基础用C15混凝土，混凝土的刚性角max 40α=︒。
现基础扩散角为：1max 0.8tan 38.66401.0αα-==︒<=︒满足要求。
三、荷载计算（一）、上部构造恒载反力及桥台台身、基础上土重计算计算值列于表1.2。
表1.2 恒载计算表序号计算式竖直力P （kN ）对基底中心偏心距(m)e弯矩m M （kN ） 备注1 0.8×1.34×7.7×25.00 206.36 1.36 278.59 弯矩正负值规定如下：逆时针方向取“-”号；顺时针方向取“+”2 0.5×1.35×7.7×25.00 129.94 1.075 139.693 0.5×2.4×0.35×25.00 21.00 2.95 61.954 0.5⨯0.2×2.4×0.5×(0.35+0.7)×25.00×2 63.00 2.55 160.65 5 1.66×1.25×7.7×25.00 399.43 1.125 449.36 6 1.25×5.5×7.7×23.00 1217.56 1.125 1369.767 0.5×1.85×5.5×7.7×23.00901.00 -0.12 -108.12 8 0.5×3.7×8.5×24.00 377.40 0.1 37.74 9 0.5×4.3×9.3×24.00 479.88 0 0 10[0.5×(5.13+6.9)×2.65-0.5⨯1.85×5.5]×7.7×1420.56-1.055-1498.7017.00号11 0.5×(5.13+7.73)×0.8×3.9×2×17.00682.09 -0.07 -47.74 12 0.5×0.4×4.3×2×17.00 29.24 0.00 0 13 0.5×0.4×8.5×17.0028.90 -1.95 -56.36 14 上部构造恒载848.050.65551.2315 6804.41P kN =∑，1338.05M kNm =∑（二）土压力计算土压力按台背竖直，=0ε；台后填土为水平，=0β；填土内摩擦角35ϕ=︒，台背（圬工)与填土之间的外摩擦角17.52ϕδ==︒计算。
1.台后填土表面无汽车荷载时土压力计算台后填土自重引起的主动土压力按库伦土压力公式计算式：2412a aE H BK γ= 式中，34=17.00/kN m γ；B 取桥台宽度取7.70m ；自基底至填土表面的距离H=10.0m 。
22222cos ()sin()sin()cos cos()1cos()cos()cos 350.247sin 52.5sin 35cos17.51cos17.5a K ϕεϕδϕβεεδεδεβ-=⎡⎤+-⋅++⎢⎥+-⎣⎦︒==⎡⎤︒︒︒+⎢⎥︒⎣⎦故2117.00107.70.2471616.62()2a E kN =⨯⨯⨯⨯=其水平方向的分力：0cos()1616.62cos17.51541.80()ax a E E KN δε=+=⨯=离基础底面的距离：103.33()3y e m == 对基底形心轴的弯矩为：1541.80 3.335134.19()ex M kN m =-⨯=-在竖直方向的分力：0sin()1616.62sin17.5486.13()ay a E E KN δε=+=⨯=作用点离基础的距离：2.150.4 1.75()x e m =-=对基底形心轴的弯矩为：486.13 1.75850.72()ey M KN m =⨯=2.台后填土表面有汽车荷载时桥台土压力计算采用车辆荷载，车辆荷载换算的等代均布土层厚度为：0G h Bl γ=∑式中：0l ¯¯¯¯破坏棱体长度，0tan l H εα=（tan +cot ）；。
由 H ¯¯¯¯桥台高度；ε¯¯¯¯台背与竖直线夹角，对于台背为竖直是，=0ε； α¯¯¯¯破坏棱体滑动面与水平面夹角。