16、公路桥涵地基与基础设计规范(JTG 3363—2019).pdf

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16、公路桥涵地基与基础设计规范(JTG 3363—2019).pdf

8.3.3地下连续墙基础平面布置灵活多样。井筒式地下连续墙基础槽段平面布量 断面、二室断面、多室断面

可参考相关资料设计。条壁式地下连续墙基础的竖向地基承载力可参照桩基础计算。井筒式 地下连续墙基础的地基承载力计算包括基底竖向承载力、基础正面地基水平承载力、基础侧 面地基水平剪切承载力、基底地基剪切承载力等;其竖向承载力考虑基底地基的竖向地基反 力、基础外周面的竖向侧壁摩擦力及内部土的四周面摩擦力;基底地基剪切承载力需考虑基 础本体与地基之间的摩擦力、内部土体间的摩擦力

2基础作为重要受力部件,需具有一定的承载能力,因此对其最小厚度作了规定。根据 日本经验,取最小厚度为800mm。 考虑施工过程及泥浆影响,墙厚可分为成槽厚度、设计厚度和有效厚度。成槽厚度为挖 掘机或铣槽机成槽实际尺寸;有效厚度是设计厚度减去泥膜厚度,一般取两侧各20mm共 40mm。在进行稳定性计算时采用设计厚度,在截面验算时采用有效厚度。 井筒式地下连续墙基础单室宽度过小则施工困难,过大则经济性差,借鉴日本经验,规 定单室最小宽度不小于5m,单室最大宽度不大于10m。 地下连续墙成槽机械台班费用高。从最大程度发挥成槽机械工作效率,同时减少施工工 艺转换、方便施工的角度出发,要求井简式地下连续墙基础的外周墙和隔墙尽量采用相同厚 度。 3顶板相当于钻孔灌注桩的承台苏JT16-2009(七) 建筑外保温构造图集(七) 硬泡聚氨酯复合板外墙外保温系统,将地下连续墙各墙段连成整体共同受力。因此,对于 由多个墙段组成的非单壁式地下连续墙基础顶部要求设置顶板,并需具有足够刚度。 地下连续墙需与顶板形成一个整体,同桩基础一样,墙体需进人板,其钢筋也需伸人 顶板一定长度。借鉴日本经验,规定了墙体进入顶板和钢筋伸入顶板内的长度。 5并筒式地下连续墙基础作为整体基础须具有较大的整体刚度。外周墙直接承受外侧的 水土压力,并由内隔墙作为支承,外周墙内产生较大的弯矩和剪力,因此采用刚性接头。内 隔墙作为外周墙的支承,主要承受轴力,因此可以采用不能承受弯矩的铰接接头,但尽量采 用刚性接头,以增加基础的整体刚度

8.3.8地下连续墙基础结构受力计算

地下连续墙基础结构受力计算需考虑土体与结构的共同作用,受力比较复杂,目前国 乏系统的理论分析及试验研究,因此,设计时可参考有关资料或根据经验采用可靠的 空间结构进行计算分析。

内尚缺乏系统的理论分析及试验研究,因此,设计时可参 方法按空间结构进行计算分析。

9.1.1~9.1.2浅基础软弱地基承载力不足或沉降量大于容许沉降量时,要采取人工加固处理, 这种处理后的地基也称为人工地基。 软土或软弱地基一般指抗剪强度较低、天然含水率高、天然孔隙比大、压缩性较高、渗 透性较小的淤泥、淤泥质土、冲填土、素填土、杂填土、饱和软黏土以及其它高压缩性土层。 在软土或软弱地基上修建建筑物,必须重视地基的变形和稳定问题。普通浅基础下的软 土或软弱地基,容许承载力约为60~80kPa,如果不作任何处理,一般不能满足荷载对地基的 要求。地基处理的方法很多,公路桥梁上较常用的有砂砾垫层、砂石桩、预压砂井,本规范 按原规范所列内容,根据新近发展做了调整,其他方法可参照现行《建筑地基处理技术规范》。 9.1.3砂砾垫层材料既要就地取材,同时文要符合强度要求。 9.1.4本规定来源于《建筑地基处理技术规范》(JGJ79一2012)有关规定。 9.1.9~9.1.10预压法分为加载预压法和真空预压法两类,适用于处理淤泥质土、淤泥和冲填 土等饱和黏土性地基。预压法的缺点是加载预压需要大量的堆载和很长的排水固结时间,所 以常在地基中打入砂并,然后进行加载预压,即砂井(加载)预压法。砂并的作用是缩短软 土中的排水距离,土中水通过砂井顶部的砂垫层或排水沟排走,使软土中的孔隙水压力得以 快速消散,从而加速地基固结,地基强度迅速提高。

9.2 湿陷性黄土地基

黄土(原生黄土和次生黄土统称)在我国特别发育,地层全、厚度大,从东至西分布在 黑龙江、吉林、辽宁、内蒙、山东、河北、河南、山西、陕西、甘肃、宁夏和新疆等地,大 致以昆仑山、祁连山、秦岭为界(其南很少,分布零星)。我国黄土地区约64万平方公里。 在平坦的黄土地区,黄土有湿陷性和地裂缝;在斜坡黄土地区,黄土有黄土滑坡、黄土崩塌 和黄土滑塌。所以,黄土地区的工程地质问题需要高度重视。原规范第4.6节,对黄土地基 的处理进行了规定,现根据国内有关黄土的相关成果,予以修订。

主要参考资料包括: 1 《铁路桥涵地基和基础设计规范》(TB10093一2017); 2《公路地基处理设计施工实用技术》(张留俊等编著,人民交通出版社,2004); 3 湿陷性黄土地区建筑规范(GB50025一2004); 4建筑行业相关规范。 9.2.1~9.2.5在上覆土的自重压力下,受水浸湿发生湿陷,称自重湿陷性土。在上覆土的自重 压力下,受水浸湿不发生湿陷,称自重非湿陷性土。这部分内容参考了《湿陷性黄土地区建 筑规范》(GB50025一2004)和《铁路桥涵地基和基础设计规范》(TB10093一2017)的相关 规定。 9.2.7本条参考《公路地基处理设计施工实用技术》第4章第2节编写。本规范主要推荐换 填法(垫层法)、强夯法、灰土挤密桩法三种,这些方法较为常用,此外,振冲法(适用于饱 和黄土)、高压喷射注桨法,也可用于黄土地基处理。关于黄土地基处理的设计和施工,除前 述有关资料可作参考外,现行《建筑地基处理技术规范》也适用于黄土地基处理的设计和施 工。 一般地基处理费用较高,需要经过技术经济比较选择;采用加强上部结构、基础和处理 地基相结合的综合方法较好。

3.1本条界定了陡坡基础的范围,《公路工程地质勘察规范》中对将坡度1:1.25以 基陡坡。路、桥统一也有利于勘察工作开展。而且,在桥涵范围内,将1:1.25视为 适当的。

9.3.2在陡坡地段不但要确定原坡体是稳定的,还要确保设置桥涵地基基础后,坡体仍是稳 定的。因此,要对承受基础荷载作用的边坡进行稳定性和变形分析。桥涵位置的坡体一旦发 生失稳问题,其后果比路基边坡更严重,因此,其安全系数需高于同一公路的路基边坡。表 9.3.2是本规范规定的最低要求,具体安全系数取值,还可由设计人员根据桥涵重要性结合当 地经验施工提高。 在陡坡稳定性分析中,一般不考虑桥梁桩基的抗滑作用,原因有二:一方面,陡坡一旦 滑动,滑坡范围可能远大于桩基所能支挡的范围,除非特殊设计,否则不考虑用桥梁桩基抵 抗滑坡荷载;另一方面,边坡支挡与桥梁基础依据不同可靠度准则进行设计,除非进行了深

入研究,否则不作混合设计。 如果桥涵基础所在坡体达不到安全要求,须用边坡支挡方式进行加固,避免在设计桩基 时考虑下滑力影响。在位移无法避免的情况下,还需采用隔离的方法将基础侧面与陡坡坡面 隔开。隔离可采用在基础侧面与陡坡坡面间放置低模量的柔性材料实现。 9.3.3在陡坡区设置基础,基础荷载增加了坡体荷载,会降低坡体稳定性,但是如果基础底 面高程设置在坡面一定深度以下,则基础荷载对边坡稳定性的影响可以忽略。本条规定了陡 坡上基础埋置的最小深度,该公式中土质地基理深H是方形荷载p作用在弹性半无限空间体 内,其在坡面处产生的竖向附加应力小于0.01p对应的深度,

9.4 岩溶地基与基础

9.4.1岩溶区的桥梁基础设计中,桩基础方案比较简单,如基桩奠基在稳定底板或完整基岩上, 桥梁基础承载力和变形都有保障,因此桩基础方案应用最为广泛。但在稳定底板埋深很大, 需穿过多层溶洞的情况下,施工困难、造价高、工期长的桩基方案就不是最优的选择。鼓励 设计人员综合考虑上下部结构要求和地基条件选择最优的基础方案。 岩溶区桥涵地基基础设计的难点在于岩溶地质条件和水文地质条件复杂。大面积区域的 岩溶发育和分布可能有一定规律,但就特定桥涵所在场地范围而言,有限的勘察工作很难揭 示岩溶的发育和分布以及地下水文特征的规律性。因此,岩溶区地基基础的设计是一项地区 性、经验性、个案性很强的工作。本条规定了岩溶区桥涵地基基础设计应该遵循的基本程序 和原则,即: 1)在顶板稳定性评价后进行基础设计; 2)全程动态设计的原则; 3)如需进行地基处理,需要尽量减小对地表、地下水通道的扰动

9.4.2岩溶顶板评价方法有定量和定性两类。对岩溶顶板稳定性的定量评价,虽有一些文献

可以参考,总体上仍处于探索阶段。由于影响岩溶稳定性的因素很多,现行勘探手段一般难 以查明岩溶特征,目前对岩溶稳定性的评价,仍然是以定性和经验为主。但因为岩溶塌陷对 桥涵的影响巨大,无论是采用定性还是定量方法,都需要进行稳定性评价。对于评价结果不 是“稳定”的,必须进行处治。 在处治方法上,将溶洞填充的方法过于粗暴,备过水作用的空洞被填充后,会导致地

虑承载因素,还必须考虑水文要求。 9.4.3岩溶以垂直发育为主地区的小桥涵采用浅基础是比较好的选择,可避免桩基施工困难, 具有显著的经济和社会效益。在岩溶区桥涵扩大基础(刚性基础)地基地基承载力满足的情 况下,也需选用配筋的板式整体基础,以减小基础基底应力,提高在岩溶可能不均匀变形时 的稳定性。

9.4.4岩溶区桥梁的桩基础需设置在一定厚度的岩溶顶板上时,目前一般认为

板的厚度要求还需要增加。本条仅仅是基桩底部溶洞顶板厚度的最低要求。 当基桩设置在溶洞顶板上时,注意保护桩端顶板的完整性,在满足荷载要求与最小嵌岩 深度的同时,桩嵌岩深度需尽量减小。 岩溶区桥梁同一桥墩、桥台下多根基桩可能存在长短差异、桩端顶板厚度不同,甚至部 分基桩桩端存在溶洞,这些问题均可导致基桩荷载分配力不均、各基桩桩顶沉降不同的问题 如果不考虑这种差异,可能会造成严重的问题。因此,岩溶区的基础设计需要注意这个问题 适当提高承台承载力和刚度,或者采用其他加强结构的措施都是可以选的解决方法

9.5.1挤扩支盘桩是上个世纪九十年代发明的一种新型桩基技术,目前已在工业与民用建筑、 市政等领域中广泛应用,涵盖了国内20多个省市多种地质条件、多行业建筑构筑物荷载及变 形条件,技术已较为成熟。本节挤扩支盘桩基础是根据交通运输部行业标准《桥梁挤扩支盘 桩》(JT/T855一2013)、浙江省地方标准《公路桥涵挤扩支盘桩工程技术规范》(DB33/T750 2009)的规定,结合近年来相关技术的发展成果总结制定的。 挤扩支盘桩设计考虑的因素中,支盘承载特征是支盘结构特征、盘底土压硬特征、盘周 土被挤密后盘土受力特征的概括;荷载特征,是指支盘与土的承压受力不同于桩侧与土的摩 擦受力,更适用于动载与静载同时存在的荷载特征;社会经济效益,是指原材料节省、节能 减排、提质增效、绿色交通品质工程的要求,

9.5.2关于支盘设置土层主要参考了交通运输部行业标

2013)的相关规定。2013年交通运输部行业标准颁布后,挤扩支盘桩的工艺工法、设备挤扩 能力、质量检验手段均有改进和完善,本规范适当增加了支盘土层适用范围。西部高原有分 布很厚的湿陷性黄土,水影响深度达不到的层位且土的承载性能很好时,也能够设置支盘 并可通过挤扩挤密工艺改良土的湿陷性。 关于支长和盘环宽,一般与土层性质、设备能力和施工工艺有关,本规范参照《桥梁挤 扩支盘桩》(JT/T855一2013)规定了一个大致的范围。近年在公路工程的应用中,支盘设备 及其挤扩工艺的改进实现了较大盘环宽和支长的设计,进一步提高了基桩承载能力,节省了 原材料和投资。 根据挤扩工艺对支盘承载性能的检验结果,需在挤扩支盘桩设计中标注增设支盘的预留 备用位置和数量,从而达到调控基桩承载力、控制基桩刚度的目的。 在冲积、洪积平原等土层交错较复杂地层中,支盘持力层设计厚度受限。潮汕环线主要 持力层为砂土、砾砂、圆砾,厚度在3~4m的情况很多,设置2.5m直径盘,盘环宽550mm 按6倍盘环宽控制持力层厚度为3.3m,通过静荷载试验,证明土层发挥有效。有效利用了有 限设置支盘的持力层。支盘持力层可以为组合层,工程师选择的持力层承载性能较好而厚度 不足,该层以及该层以下土可作为组合持力层,简称组合层。组合层可为2层土,也可为多 层土。当承载土层为组合土层时,视组合层内土层承载性差别,其承载力特征值考虑取该组 合层中偏小值或平均值, 关于支、盘端进入持力层深度,本规范对交通运输部行业标准《桥梁挤扩支盘桩》(JT/T 855一2013)相关规定进行了调整,以盘高为基准。对密实的碎石土、风化土,目前挤扩支盘 设备动力不足,不能进入相对深度,因此要求支、盘底部端承面全部进入该土层即可。潮汕 环线项目2标韩江冲积地层广泛分布圆砾卵石层,标贯值大于80击,2018型3000S支盘设 备进入该层1.5m,挤扩压力高达34MPa,承载力满足设计要求。 近些年,挤扩支盘桩在工民建领域大量采用支结构,近期由于设备动力以及弓臂结构的 优化,可在广泛分布的黏性土、粉土、风化土设置承力支,如在潮汕环线高速公路设置六星 支,试桩桩身内力测试中一个六星支相当于盘50%的承载力,变形小,早期刚度大, 支宽11,是单支的宽度,取决于挤扩弓臂的宽度。对于黏性土,采用宽弓臂,叠加率大 支盘成形效果好,支宽一般为400mm~700mm;对于硬土层,采用窄弓臂,支宽一般为 250mm~400mm。

9.5.3本条规定的桩间距考虑了横向盘间受力的合理性以及盘间合理的施工间距。变桩径支盘

桩的盘往往设置在较小直径段区间,更好的解决了横向盘间距问题,同时提供 效承载面积的增量

R = R/K R=uZql,+ZApj+A,qp

附录B浅层平板载荷试验要点

B.0.1原规范仅规定了天然地基和软主地基进行浅层平板载荷试验的最小荷载板面积。由于 公路桥涵工程中地基处理应用日益广泛,有必要对处理后地基载荷试验的载荷板尺寸进行规 范,以免使用尺寸过小的载荷板测试得到不准确的结果,对于采用复合地基处理的地基,确 定复合地基的承载力时,载荷板的面积需覆盖一根桩加固的面积。

B.0.7对于同一土层三个试验点的极差超过其平均值的30%的情况,原规范没有规定如何进 行处理。工程中发现对极差超过规定的情况,有的简单增加试验数量,然后将新老数据合并 处理,这样处理并不符合地基基础工程的特殊性。本条规定对于试验点极差不满足要求时, 除在试验方法、操作等方面找原因外,还要从地质角度分析原因,如果存在各试验点的测试 地层并不相同的情况, 十单元进行评价

附录H冻土地基抗冻拔稳定性验算

没置在李节性冻土地区和多年冻土地区的墩合基础(包括桩基),本规范附求图且.0.2 所示,河床以下各层,有向上的切向冻胀力T,向下的摩阻力Qk和向下的冻结力9k。基础 理置深度需要根据受力情况满足抗冻胀(拨)稳定要求。锯黑龙江省调查,有不少小桥涵, 尤其是下部采用桩基础、空心板小桥,冻胀上拨破坏的较多。因为小桥上部自重较轻,基础 埋置也较浅,冻胀上拔力大于自重力。为克服这种冻胀破坏,一是加深基础的理置深度,二 是加大上部自重。但对小桥涵结构来说,增大上部自重是困难的,通常是根据力的平衡条件, 恰当确定基础的埋置深度,并验算切向冻胀力和基础薄弱截面处的抗拉强度。 1墩台基础或桩基础切向冻胀力 附录表H.0.1季节性冻土切向冻胀力标准值tsk系经黑龙江省交通科学研究所在安庆冻土 科学试验场,在不同冻胀条件、冻胀率为6%~28%条件下,对5组d250mm、3组d370mm 2组d500mm、2组d750mm、13组d800mm、2组d1000mm和1组d1250mm(d为桩直径), 共28组桩切向冻胀真形试验,在室内采用三种比例做的模型试验和数十根冻拔桩验算取得大 量数据,以及采用五种回归方法(直线、对数曲线、幂函数曲线、指数曲线和双曲线)进行 数据分析,采用三种检验方法(相关系数、剩余平方和及相关指数)对方程进行检验,从中 选出最佳的对数方程

附录L按m法计算弹性桩水平位移及作用效应

附录L沿用了原规范的规定,是根据《公路桥涵地基与基础设计规范》(JTJ024一85) 附录六“基础按m法的计算”内αh>2.5(弹性基础)改写的,除两层土m值换算计算方法及 其桩身最大弯矩修正进行了改进外,其它内容不变,仅在文字上作较大简化,表达更为清 晰。 L.0.1对于桩的计算宽度,本规范的计算方法实质与85规范相同,表达方式进行了简化 主要简化过程说明如下: 算里桩的

b, = k.(b+1)

b = kk.kob

中A1~D4为无纲量系数,αi0~αi3为待定常数,可根据边界条件和连续条件确定。对 基,由此可得一八阶线性方程组, 联立求解即可得到桩身任意点的内力和位移

285规范的多层地基横向受荷桩位移和内力简化计算方法

将h.=hi+h2+h3代入上式,整理可得:

为两层地基,则令m3=0,可得:

m,h +m,(h +h,) h +m(h+h)+mhm

mh.m 2 h2

可以发现,这种换算方法实际上是按深度进行加权换算当量地基系数m,即埋深越大的 土体,其m值在桩的内力及位移计算中所起的作用越大。事实上,桩周土对抵抗水平力所起

故双层地基当量m值为

进一步简化可得m值的计算式为:

h. =2(d +1),且 h ≤h

M max= Mzmax

其中Mzmax为计算的桩身最大弯矩值,为最大弯矩修正系数,按下式计算:

4关于三层土的换算公式

归公式,其中:Ho单位为kN;Mo单位为

TB/T 3501-2018标准下载mh²+mz(2h +hz)h+m(2h, +2h, +hg)h h2

但是,实际工程中,hm=2(d+1)m多小于6m,在局部冲刷线以下6m范围内很少存在3 种以上土层,因此该公式实际使用很少。因此本规范不再推荐3层土的换算公式。如果在工 程中遇到hm内存在三层不同土的情况,可视土质情况将上两层或下两层当作一种土层计算。

L.0.6, L.0.7

附录 P沉井下沉过程中井壁的计算

附录Q沉井下沉过程中刃脚的计算

附录Q根据原规范第6.3.3条及其对应的条文说明改写,将沉井下沉过程中刃脚的计算单 列为一章附录,主要规定和计算方法不变,在文字上作相应调整,表达更为清晰。 Q.0.1沉井在下沉过程中刃脚所受力较大,需要进行承载能力验算。为方便,将沉井刃脚按 悬臂梁和框架分别进行计算。 Q.0.2Q.0.3刃脚视作悬臂梁计算时,其控制工况有两个,其一,刃脚内侧切入土中一定深 度,刃脚作为向外弯曲的悬臂梁;其二,刃脚下的土已挖空,刃脚作为向内弯曲的悬臂梁。 计算受力时需要注意的是,刃脚既视作悬臂梁,又视作一个封闭的水平框架(见本规范Q.0.4 条),因此作用在刃脚侧面上的水平力将两种不同作用来共同承担,其分配系数见本规范第 Q.0.5条。 Q.0.5沉井刃脚一方面可看作固着在刃脚根部处的悬臂梁,梁长等于外壁刃脚斜面部分的高 度;另一方面,刃脚又可看作为一个封闭的水平框架。因此,作用在刃脚侧面上的水平力将 由两种不同的构件即悬臂梁和框架来共同承担,也就是说,其中部分水平力竖向由刃脚根部 承担(悬臂作用),部分由框架承担(框架作用)。按变形协调关系导得分配系数α、β计算公 式。该公式适用于当内隔墙的刃脚踏面底高出外壁的刃脚踏面底不大于0.5m,或者大于0.5m 但有竖直承托加强时。否则,全部水平力都由悬臂梁即刃脚承担(即α=1)

附录S直线形地下连续墙支护结构计算

GBT35612-2017 绿色产品评价 木塑制品附录T圆形地下连续墙支护结构计算

T.0.2 2一道内环梁或内衬的有效截面面积A,为设计截面面积考虑施工偏差导致截面削弱后 的平面有效“真圆环"截面面积。截面削弱主要指内环梁或内衬的水平圆环宽度的折减。影响 因素主要包括:由多段直线形槽段组成的“多边形"地下连续墙导致内环梁或内衬水平圆环外 边理论“真圆”的折减、地下连续墙槽段竖直度施工误差引起墙段间错台导致内环梁或内衬水 平圆环外边线的偏移、内环梁或内衬自身的平面施工误差导致理论“真圆”的折减。 T.0.3地下连续墙墙体有效厚度d为设计厚度考虑施工偏差后的平面有效“真圆环”厚度。影 响因素主要包括:由多段直线形槽段组成的“多边形"地下连续墙导致理论“真圆”墙体厚度的 折减、槽段竖直度施工误差引起墙段间错台导致墙体厚度的折减, 公式(T.0.3)中的修正系数α主要考虑墙段间存在的泥皮对圆形地下连续墙墙体环向受 玉刚度的削弱。槽段混凝土是分期浇注的,由于采用泥浆护壁,二期槽段浇注时,在一、二 期墙段间必然存在一定厚度的泥皮。基坑开挖时,外侧水土压力作用导致墙体环向受压,泥 支在压力作用下产生变形,从而削弱了墙体的环向刚度。圆形地下连续墙直径越大、槽段接 头数越多、泥皮厚度越大,则削弱程度越大。削弱程度的取值,与施工单位的技术水平、经 验密切相关,需要根据工程具体情况研究采用。武汉阳逻大桥南锚旋基础圆形地下连续墙支 护结构受力计算中,采用了法国基础公司根据其多年经验提供的建议方法对α值进行了计算, 算得α为0.417。根据信息化施工监测结果,墙体受力及变形状态与计算结果非常吻合。武汉 阳逻大桥南锚旋基础圆形地下连续墙支护结构外径达73m,墙厚1.5m,最大墙深约61m,最 大开挖深度约45m,已达相当规模,因此本条取用α低限值为0.4,能够包括一般情形下的圆 形地下连续墙支护结构。α高限值取0.7主要参考了《港口工程地下连续墙结构设计与施工 规程》(JTJ303一2003)

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