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目录1

第一章　绪论1

1.1　编写水下地基与基础的意义与目的1

1.2　水下基础的特性1

1.3　本书所含内容与编写方法2

1.4　本书所用单位制说明3

第二章　水下地基的地质条件及其探测方法5

2.1 引言5

2.2　水中基础的地基探测6

2.2.1　水下地基探测的特点与要求6

2.2.2　水下地基钻探取样技术及与之有关的一些规定7

2.3　地基设计所需地基土的物理力学指标10

2.3.1　土的基本物理性质指标10

2.3.2　地基土的分类定名指标12

2.3.3　地基土的强度指标14

2.3.4　地基土的变形指标17

2.3.5　地基土的固结性指标24

2.3.6　土中渗透水流及水力指标27

2.4　岩石地基设计所需的岩体（石）物理力学指标30

2.4.1　岩石的分类指标30

2.4.2　表征岩体构造的定性指标31

2.4.3 岩体的质量指标RQD与VF/VL32

2.4.4　岩体的变形模量ER34

2.4.5　岩石及岩体的抗剪强度指标36

2.4.6　水对岩石、岩体的影响系数37

2.5　水下地基原位测试38

2.5.1　标准贯入试验38

2.5.2　静力触探试验41

2.5.3　十字板剪切试验42

2.5.4　钻孔旁压仪试验43

2.5.5　钻孔剪切试验46

2.5.6　水力压裂孔壁试验47

2.5.7　在钻孔中进行荷载板试验（深层荷载板试验）48

2.6　岩、土设计指标的选定方法49

2.7　水文条件与所需水文资料50

第三章　设计准则与设计要旨52

3.1 引言52

3.2　地基与基础的设计准则52

3.2.1　对地基的强度要求与变形要求53

3.2.2　地基岩土的强度理论53

3.2.3　地基沉降量与基础最大容许沉降量56

3.3　基础类型选择原则与影响要素59

3.3.1　对水文条件的考虑60

3.3.2　对地质条件的考虑63

3.3.3　对结构体系与荷载性质的考虑64

3.3.4　对环境条件的考虑65

3.4.1　基础的最大冲刷深度hm的确定67

3.4　基础设置深度选择要旨67

3.4.2　按基础稳定与变形要求选择基础埋深Df69

3.4.3 由持力层的位置来确定基础的设置深度，地基持力层选比指南70

3.4.4　新设置基础的深度与已存邻近建筑物的关系71

3.5　荷载、荷载组合与安全系数72

3.5.1　荷载项目与性质72

3.5.2　荷载组合73

3.5.3　安全系数（F）73

3.6　水下基础设计最易疏忽的理论和与之有关的工程失败实例74

4.2　非岩石地基承载力计算公式83

4.2.1　太沙基公式83

第四章　地基承载力、沉降量与整体稳定性83

4.1 引言83

4.2.2　汉森与梅耶霍夫公式84

4.3　公式使用说明88

4.4　倾斜荷载及倾斜基础的地基承载力90

4.5　成层土地基的承载力93

4.6　岸边斜坡上的基础地基承载力95

4.7　波浪对地基承载力的影响99

4.8　用标贯法（SPT）求算地基承载力100

4.9　用静力触探法（CPT）求算地基承载力102

4.10　岩石地基的承载力103

4.11　水下地基与基础的整体稳定性105

4.11.1　表层抗滑稳定性105

4.11.2　深层抗滑稳定性107

4.12　地基内垂直附加应力107

4.12.1　用布辛内斯克法求算地基内的应力108

4.12.2　用维斯特卡德法求算地基内应力110

4.13　基础沉降计算113

4.13.1　瞬间沉降量△Hi的计算113

4.13.2　瞬间沉降量计算法中的实用问题115

4.13.4　次固结沉降量△Hs的计算119

4.13.3　固结沉降量△Hc的计算119

第五章　水中建筑物及其基础上的水平作用力121

5.1 引言121

5.2　水平作用力的分类与组合121

5.2.1　水平作用力的分类121

5.2.2　水平作用力的组合122

5.3　土压力Ep122

5.3.1　土压作用力的基本概念122

5.3.2　挡土结构物墙背摩擦力、粘着力以及水位差对土压力的影响123

5.3.3　挡土墙位移对土压力的影响126

5.3.4　静止土压力127

5.3.6　朗肯土压力计算公式128

5.3.5　用以计算土压力（主动与被动）的理论128

5.3.7　库伦土压力计算公式130

5.3.8　小断面容器内（格子式围堰的格子内或沉井内）填砂的侧向土压力——谷仓理论133

5.4　填土面上有边荷载时对墙背所产生的侧压力135

5.4.1　点荷载的情况135

5.4.2　线荷载的情况135

5.4.3　条形荷载的情况136

5.5　风荷载（W）137

5.5.1　桥梁风荷载137

5.5.2　近海石油钻井平台的风荷载138

5.6　流水侧压力139

5.7.1　波浪各要素及其推算公式140

5.7　波浪所产生的水平力（WF）140

5.7.2　直立墙式建筑物上的波浪力141

5.7.3　孤立建筑物上的波浪力142

5.8　船舶碰撞建筑物的作用力——船撞力（SI）150

5.8.1　沃依森近似计算公式152

5.8.2　铁路桥梁规范公式152

5.9　正常的靠、系船力（SA）153

5.9.1　风吹船舶所形成的靠、系船力153

5.9.2　水流冲击力所形成的靠、系船力154

5.9.3　船舶靠、离码头所产生的正常靠、系船力154

5.10.1 流冰所产生的动力冰力（IF）157

5.10　冰压力157

5.10.3　温度冰力158

5.10.4　冰塞力158

5.10.2　大面积冰层低速移动所产生的静冰压力158

5.11　水平地震力（E）159

5.11.1　地震力计算159

5.11.2　水浮力对地震系数的影响161

5.11.3　地震水压力（Pw）161

5.11.4　地震动土压力（Pd）161

5.12　其他水平作用力163

6.1 引言164

第六章　浅水浅置基础164

6.2　浅水浅置基础的类型166

6.3　浅水浅置基础的设计步骤166

6.4　刚性扩大基础167

6.4.1　刚性基础基底压力计算的假定167

6.4.2　中心荷载下的基底压力169

6.4.3　小偏心荷载下的基底压力169

6.4.4　大偏心荷载下的基底压力171

6.4.5　基础平面尺寸拟定173

6.4.6　基础厚度确定173

6.5.1　连合基础的计算理论简介175

6.5　连合基础175

6.5.2　用刚性基础法设计连合基础177

6.5.3　用简化弹性地基梁法设计连合基础177

6.6　刚性窄梁连接基础182

6.6.1　刚性窄梁连接基础的基本假定183

6.6.2　刚性窄梁连接基础设计183

6.7　筏式基础185

6.7.1　筏式基础的地基承载力185

6.7.2　筏式基础底板的沉降变形186

6.7.3　筏式基础的计算方法187

6.8　弹性地基梁的地基反力系数191

6.9　建于抛石基床上的浅置基础194

6.9.1　抛石基床的作用195

6.9.2　抛石层的厚度与宽度的确定195

6.9.3　抛石基床底的压力检算196

6.9.4　砂垫层及排水砂井的布置与尺寸确定198

6.9.5　砂井地基的固结度计算199

6.9.6　砂垫层与砂井的设置方法202

6.10　浅水浅置基础的修建方法及在设计、施工中易被忽视的问题202

第七章　中等水深及浅水下的深置基础205

7.1 引言205

7.2.1　深基础的地基特性208

7.2　深置基础的技术特性208

7.2.2　深基础的地基承载力209

7.2.3　深置基础的沉降计算特点214

7.3　刚性深置基础的侧向抗力计算216

7.3.1 刚性深置基础侧面横向土抗力计算的基本假定217

7.3.2　刚性深置基础侧面横向土抗力计算217

7.4　筑岛沉井基础220

7.4.1　沉井的构造与一般要求221

7.4.2　设计筑岛沉井的一般规定224

7.4.3　“可沉下性”的计算225

7.4.4　刃脚及井壁下端悬臂部分的受力情况计算226

7.4.5　井壁设计227

7.4.6　封底混凝土厚度计算228

7.4.7　地基承载力的验交确认229

7.4.8　施工方法与施工技术要点229

7.4.9　用泥浆套或空气幕下沉沉井235

7.4.10　施工容许偏差237

7.5　气压沉箱基础237

7.5.1　气压沉箱的构造237

7.5.2　气压沉箱设计239

7.5.3　气压沉箱制造与下沉242

7.5.4　气压沉箱基础施工要点244

7.5.5　在气压沉箱内工作的安全规定244

7.6　钻挖井柱基础246

7.6.2　钻挖井柱基础设计步骤247

7.6.1　钻挖井-柱的优缺点247

7.6.3　钻挖井柱的承载力计算248

7.6.4　钻挖井柱的下卧层应力与沉降量检算251

7.6.5　按材料强度设计钻挖井柱252

7.6.6　钻挖井柱的容许偏差及其制定依据钻挖井柱的容许偏差为253

7.6.7　水平力作用下的钻挖井柱254

7.6.8　钻挖井柱基础修建及其施工技术256

7.6.9　一些特殊地质情况的施工方法260

7.6.10　泥浆护壁钻孔技术262

7.6.11　几种先进的特殊清基方法264

7.7　地下连续墙井箱基础——简称地下连续墙基础265

7.7.1　地下连续墙井箱基础的技术特点266

7.7.2　地下连续墙的连接接头267

7.7.3　地下连续墙井箱设计267

7.7.4　地下连续墙井箱基础施工268

7.8　地下连续墙围堰衬砌支护深挖现浇直接基础275

7.9　深桩基础277

第八章　深水基础279

8.1 引言279

8.2　自浮式沉井基础279

8.2.1 自浮式沉井的构造280

8.2.2 自浮式沉井的设计与计算284

8.2.3 自浮式沉井的施工步骤与施工方法289

8.2.4　深水沉井基础的地基整平与清理技术294

8.3 自浮式有底沉箱基础296

8.4　自浮式气压沉箱基础298

8.5 自浮式沉井、沉箱的稳定性计算298

8.5.1　不带气筒的沉井与有底沉箱的稳定性计算298

8.5.2　带气筒的自浮式沉井的稳定性计算299

8.6　管柱基础或多柱式基础301

8.6.1　管柱基础的特性302

8.6.2　管柱基础的构造304

8.6.3　预制管节的制造306

8.6.4　管柱基础的设计与计算306

8.6.5　管柱基础内柱长相差悬殊时的内力计算311

8.6.6　深水管柱基础的修建方法313

8.6.7　管柱下沉、钻孔、清底与填充水下混凝土技术316

8.6.8　管柱在施工阶段的受力情况及其强度检算318

8.6.9　两种特殊型式的管柱基础321

8.7　锁口管桩井筒基础323

8.7.1　锁口管桩井筒基础的构造型式324

8.7.2　锁口管桩井筒基础的施工步骤与施工方法325

8.7.3　锁口管桩井筒基础的设计与计算327

8.7.4　重要高耸建筑物采用锁口管桩井筒基础时应加注意的问题331

8.8　铃形基础332

8.8.2　铃形基础的修建方法334

8.8.1　铃形基础的种类及其构造334

8.9　深水中的桩基础337

8.10　水中浮体的锚定技术340

8.10.1　锚定系统的布置340

8.10.2　锚定系统的计算340

8.10.3　锚定系统的动力性质及其锚定浮体的摆动问题341

8.10.4　深水浮式沉井的摆动实例与其制止摆动的方法344

8.11　现代水下混凝土的灌注方法及其技术要领346

8.11.1　垂直导管法347

8.11.2　液压阀软管法和双层导管法（KDT法）349

8.11.3　填石压浆法351

8.11.4　水平移动软管或泵送抗离析混凝土拌合物直接浇筑法353

8.11.5　新式袋装法354

第九章　近海工程的深水基础概况355

9.1　引言355

9.2　近海工程深水基础的特点355

9.3　近海石油工业深水构筑物及其基础的发展概况356

9.3.1　重力式钻井平台的带裙板的筏式基础356

9.3.2 自浮移动岛式钻井平台的箱形筏式基础359

9.3.3 油田的总控台一FCS的管形筏式基础360

9.3.4　钢塔钻井平台的大直径深桩基础360

9.4.1　直接设置自浮式沉井基础362

9.4　海湾、海峡大桥的深水基础概况362

9.4.2 自浮式沉井加设管柱嵌岩的基础363

9.4.3　钻孔嵌岩的自浮式沉井基础364

9.4.4　多柱式基础——高承台管柱基础364

第十章　水中桩基础366

10.1 引言366

10.2　桩的类型与分类方法367

10.2.1　木桩369

10.2.2 预制RC桩与PC桩369

10.2.3　就地灌注混凝土桩371

10.2.4　复合桩372

10.2.5　钢桩374

10.3　环境水对桩的侵蚀、腐蚀与磨损作用及与其相应的防护措施377

10.3.1　水质条件对混凝土的侵蚀作用377

10.3.2　水质条件对桩内钢筋的腐蚀379

10.3.3　水质条件对钢桩的腐蚀379

10.3.4　防止桩被侵蚀的防护措施380

10.4　水下桩基础的构造及其一般性规定381

10.5　桩基结构型式与桩长的选择383

10.6　单桩轴向承载力的确定385

10.6.1　根据材料强度确定单桩承载力385

10.6.2　根据地基岩土强度确定单桩承载力的静力法385

10.6.3　极限桩端阻力Ppu的计算方法388

10.6.4　表皮摩阻力的计算方法391

10.6.5　钻孔就地灌注桩的承载力计算395

10.6.6 用静荷载试验中的荷载传递资料间接确定单桩承载办法397

10.7 桩的间距与桩群效应399

10.7.1　桩距与桩群布置399

10.7.2　群桩效应400

10.8　桩基础的地基应力401

10.9　桩基础的沉降407

10.9.1　桩基沉降问题分析407

10.9.2　桩基沉降量计算408

10.9.3　用标贯试验值N求算桩基沉降量409

10.10　桩基础的侧向抗力409

10.10.1　短桩的水平承载力410

10.10.2　长桩水平抗力的计算方法411

10.10.3　按〈K法〉对土的弹性抗力的分布假定所导出的桩基计算公式413

10.10.4　按〈m法〉对土的弹性抗力的分布假定所导出的桩基计算公式417

10.11　桩基础设计422

10.11.1　基本要求与设计步骤422

10.11.2　低承台桩基础或水平力不大的桩基础的设计422

10.11.3　用〈张法〉设计高承台桩基423

10.11.4 用〈m法〉计算高承台桩基础的承载力与变形425

10.11.5　用〈K法〉计算高承台桩基的承载能力与变形426

10.12　桩周地基土的横向地基反力系数（基床系数）428

10.13.1 水中桩基础产生负表皮摩擦力的常见原因432

10.13　桩的负表皮摩擦力432

10.13.2 中性点的概念与负表皮摩擦力的计算方法434

10.14　水中打桩方法与钻挖成桩方法435

10.14.1　水中打桩方法435

10.14.2　打桩设备437

10.15　打桩动力公式简介443

10.16　打桩技术要旨445

10.16.1　打桩应力控制技术445

10.16.2　桩锤选择448

10.16.3　减少打桩所产生的弯曲应力和局部高应力451

10.16.4　桩被打坏的典型例子及其原因分析451

10.16.5　桩基容许施工偏差的标准制定452

10.17　钻孔埋设桩453

10.18　钻孔灌注桩的质量检测技术453

10.18.1　超声脉冲法454

10.18.2　振动反射法455

10.19　桩基静荷载试验与动力检测456

10.19.1　垂直静荷载试验——承压试验456

10.19.2　轴向抗拔试验460

10.19.3　横向静荷载试验460

10.19.4　桩基动力检测法460

10.20　桩基承台设计461

10.20.1　承台厚度的计算方法462

10.20.2　承台应力检算463

第十一章　临水挡土的桩基础（码头板桩墙）465

11.1 引言465

11.2　作用于板桩墙上的侧压力465

11.2.1 作用于板桩墙上的土推力Pa与土抗力Pp的计算466

11.2.2　不平衡的水压力和渗透压力对板桩墙稳定性的影响467

11.3　板桩墙所用的板桩类型470

11.4　板桩墙的设计步骤471

11.5　悬臂式板桩墙的设计472

11.5.1　砂性土（C＝0）中的悬臂板桩墙的设计计算473

11.5.2　粘性土（φ＝0）中的悬臂板桩墙的设计计算474

11.6　在墙后设置锚定的板桩墙476

11.6.1　下端自由法的假设条件476

11.6.2　砂性土中墙后设置锚定的板桩墙的计算476

11.6.3　粘性土中墙后设置锚定的板桩墙的计算477

11.7　板桩墙的锚定系统478

11.7.1 导梁、拉杆与锚定位置的选定问题478

11.7.2　拉杆设置与其拉力确定问题479

11.7.3　锚定抗力计算479

11.8　墙后回填土和减少墙背侧压力的方法481

11.9　板桩墙的修筑技术482

12.1 引言485

第十二章　防水围堰485

12.2 内设支撑的单壁板桩围堰486

12.2.1 内设支撑的单壁板桩围堰的设计步骤486

12.2.2 围堰板桩上所受的侧向压力486

12.2.3 内设支撑的围堰的板桩、导梁（环）及支撑设计488

12.2.4 内设支撑的围堰的失事原因及应采取的措施489

12.3 围堰内基坑底土层的稳定性检算490

12.3.1 用摩尔—库伦强度理论判断软粘土层基底的稳定性（挤高隆起）491

12.3.2 用地基极限承载力理论来判断软粘土层基底的稳定性（挤出隆高）491

12.3.3　用渗流理论来判断砂性土层基底的稳定性（管涌与翻砂）492

12.4　土围堰及麻袋装土围堰494

12.5.1　双壁板桩围堰的构造495

12.5　不设支撑的板桩围堰495

12.5.2　双壁板桩围堰的设计计算496

12.6　双壁钢壳防水围堰497

12.7　连环格子式防水围堰500

12.7.1　连环格子式防水围堰的类型500

12.7.2　连环格子式防水围堰所用的钢板桩与格子内的填土502

12.7.3　连环格子式防水围堰的设计计算方法502

12.7.4 用TVA法计算筑于岩面上的分格式围堰503

12.7.5　用卡明斯法计算筑于岩面上的连环格子式围堰507

12.7.6　筑于厚土层上的连环格子式围堰509

12.7.7　连环格子式防水围堰的施工问题509

参考文献510