标准规范下载简介
JGJ118-2011 冻土地区建筑地基基础设计规范.pdf表35满归架空基础试验房屋实测与计算比较
出表35可见：试验房屋的通风模数与计算值很相近。融 度计算值与实测值比较，相差14.2%
1冻士变形特性 冻土是由固相（矿物颗粒、冰）、液相（未冻水）、气相（水 气、空气）等介质所组成的多相体系。矿物颗粒间通过冰胶结在 一起，从而产生较大的强度。由于冰和未冻水的存在，它在受荷 下的变形具有强烈的流变特性。图38a为单轴应力状态和恒温条 件下冻士典型糯变曲线，图38b裴尔应的蠕变速率对时间的关 系。图中0A是瞬间应变，以后可以看到三个时间阶段。第1阶 段AB为不稳定的蠕变阶段，应变速率是逐渐减小的；第Ⅱ阶段 BC为应变速率不变的稳定蠕变流，BC段持续时间的长短，与 应力大小有关：第业阶段为应变速率增加的渐进流，最商地基丧 失稳定性，因此以认为（点的出现是地基进入极限应力状态， 这样，不同的荷载延续时间，对应手不同的抗剪强度。相应于冻 土稳定流为无限长延续的长期强度，认为是土的标准强度，因为 在稳定变阶段中，冻土是处于没有破环而连续性的黏塑流动之 中，只要转变到渐进流的时间超过建筑物的设计寿命以及总沉降 量不超过建筑物地基容许值，则所确定地基强度限度是可以接 受的。 2冻士抗剪强度不仅取决于影响未冻土抗剪强度的有关因 素（如土的组成、含水率、结构等），还与冻士温度及外荷作用 时间有关，其中负温度的影响是十分显著的。根据藏风火山地 区资料，在其他条件相同的情况下，冻士温度一1.5℃时的长期 黏聚力c=82kPa，而一2.3℃时cl=134kPa，相应的冻土极限 荷载为420kPa和690kFa。可见，在整个试验期间：保持冻土地 基天然状态温度的重要性，并应在量测沉降量的同时，测读冻土 地基深度在1倍～1.5倍基础宽度范围内的温度。
近以的取1.5倍承压板宽度b作为载荷试验影响深度h甘肃省市政工程预算定额2018 第一册 土石方工程， 压板沉降值为：
5 = 0. 8982e7
式中0.8982为考虑半无限体应力扩散后1.56范围内的平 均应力系数，应力。取预估极限荷载P，的1/8。 按式（27）～式（29）计算加载24h后的沉降值见表36。
表36荷载试验加载24h沉降值S
2）美国陆军部冷区研究与工程实验室提供的计算第I蠕 变阶段冻士地基变变形经验公式为：
0.5mm，对黏性土取1.0mm是能保证地基处于第I蠕变阶段工 作的。
37公式（30）中土性质常数典型
（b）蟠变速率与时间的关系
（b）蟠变速率与时间的关系
图38冻土螺变曲线示意
1多年冻土地基中桩的承载能力由桩侧冻结力和桩端承载 力两部分构成。在桩施工过程中，多年冻土的热状况受到扰， 桩周多年冻土温度上升，甚至使多年冻土融化。钻孔插人桩和钻 孔灌注桩，由于间填料和混凝士带人大量热量以及混凝土的水化 热，对多年冻士的热状态干扰更大。在施工结束时，桩与地基土 并未冻结在一起，也就是说，桩侧冻结力还没有形成。所以桩不 具备承载能力。只有在桩周土体回冻，多年冻土温度恢复正常 后，桩才能承载。因此，在多年冻土中试桩时，施工后，需有… 段时间让地基回冻。这段时间的长短与桩的种类和冻士条件有 关。一般来讲，钻孔打人桩时间较短，钻孔插入桩次之，钻孔灌 注桩时间最长。多年冻土温度低时，回冻时间短，反之，则回冻 时间长。据铁道部科学研究院西北分院在青藏高原多年冻七的试 验，钻孔打人桩需5d～11d基本可以间冻，钻孔插人则要 6d~～15d，而钻孔灌注桩需30d～60d。因此，在多年冻土地区试 桩时，应充分考虑桩的回冻时间。据前苏联资料，桩经过一个冬 天后，可以得到稳定的承载力。 2冻土的抗压强度和冻结强度都是温度的丽数，它们随温 度的升高而减小，随温度的降低而增大，特别在冻土温度较高的 情况下，变化尤为明显。地基中多年冻土的温度在年中是随气 温的变化而周期性变化的。在夏季末冬季初，多年冻土温度达到 最高值，冻土抗压强度和冻结强度达到最小值，这是桩工作最不 利的时间，试桩应选在这个时候。如果试桩较多，施工又能保证 桩周条件基本一致时，也可在其他时间试桩，这时可找出桩的承 载力与冻士温度的关系，从而找出桩的最小承载力。
图39冻结强度与加荷速度的关
漫速维持荷载法的稳定标准是根据前苏联1962年《多年冻 工桩基设计和修建细则》中提出的标准确定的，铁道部科学研究 院西北分院在多年冻土区桩基试验中，亦采用了这一标准，即 0.5mm/d。该细则的编制者认为0.5mm/d这个值是稳定蠕变与 前进流动的界限。也就是说，当桩在荷载作用下，其蠕变下沉速 度超过0.5mm/d时，桩将进入前进流动而破坏。
有效率e是指冷凝器的实际传热量与全部叶片都处于基本温 度时可传递热量之比。无叶片的钢管冷凝器，其有效率e一1。 在冷凝器风洞试验中，我们确定的是eh与风速v的关系。 3土体热阻计算公式，摘自美国土木工程协会出版的《冻 土工程中的热工设计问题》一书。 热虹吸的冻结半径，除决定于热虹吸本身的传热特性外，还 与土体的含水率、密度以及空气的冻结指数有着密切关系。可按 本规范附录J中的公式（J.0.6）求解。在东北大、小兴安岭和青 藏高原高寒地区，其冻结半径一般在1m左右。热虹吸在多年冻王 中使用时，其有效传热半径约1.5m左右。本规范附录J图J.0.6 中，冻结指数与冻结半径的关系，是用铁道部科学研究院西北分 院生产的热虹吸，根据低温风洞试验资料，计算得出的。 4使用热虹吸的桩基础，在寒季可使桩周和桩底的多年冻 土温度大幅度降低。但暖季来临，桩周冻土温度将迅速升高。至 暖李未，桩周多年冻士的温度较之一般地基多年冻土温度，仍将 低0.8℃左右。热虹吸地基多年冻土地温的这种降低，可使桩的 承载能力有明显增加，并可有效地防止地基多年冻土的衰退
5钢管桩的放热系数未进行过 试验。在计算中，假定与已试验过的 冷凝器相同。这种假定是偏于安全 的。据美国阿拉斯加北极基础有限公 同资料，无叶片的钢管冷凝器，其放 热系数约为叶片式冷凝器放热系数的 2倍。 6热桩、热棒基础计算算例 1）一钢管热桩的计算 设有一直径0.40m的钢管热桩 埋于多年冻士中，用来承担上部结构荷 载和稳定地基中的多年冻士（图40） 求该热桩的年近似传热量和桩周冻士
（冷凝器），散发至大气中， 气体工质冷凝成液体。据 此，可以绘出热流程图，见 图 41。 单位时间的传热量（热
eh = 2. 75 + 1. 510.2 将v=5.0代人，得eh=4.83W/（m²·℃）。 所以
R 0. 1101℃/W Aeh 1. 88 X 4. 83
③计算土体热阻Rs： 假定冻结期的平均传热半径为1.5m，则
= ln (1. 5/0. 2)/2 X π X 1. 977 × 7 = 0. 0232℃/W
④计算热桩的热通量q：
桩的年近似传热量Q.二 Q 1. 5
式中：一传热折减系数。 ③计算冻结期桩周冻土地基的最大温度降低值T： 设冻土的体积热容量C=2470.2kJ/（m3·℃），传热影响范 围内的冻土体积为：
即在冻结期内，可使桩周冻士地温降低约6.5℃。 2)热棒填土基础的计算：今有一填土地基采暖房屋（图 42）。为防止地基中的多年冻土融化和衰退，保持地基 多年冻士的稳定，采用在地基中埋设热棒，将地坪传下 去的热量带出。求热棒的合理间距和多年冻土地基的最 大温降。有关计算参数见图42。 题解： ①绘制热流程图 从图42可以看出，该系统存在两个热源（室内采暖和多年冻 和一个热汇（热棒），据此，可以绘出热流程图，见图43
图42热棒填土地基计算示意
图43热棒填土地基系统热流程图
温度与热阻的关系为：
②计算砾石垫层暖季的融化深度： 计算土体融化深度有许多方法，这里采用多层介质修正的斯 蒂芬方程，来求解碎石填土层的融化深度，
d, = 1.00m
③计算砾石层的回冻： 在计算砾石层的回冻时，假定来自多年冻土层的热流是微不 足道的，故仅考热流程图的上半部。 现取1/2融深处截面进行计算，即在回冻过程中，假定1/2 融深处的温度为0℃。 这样，从1/2融深面到热棒蒸发器中截面的平均距离 (S)为：
设：热棒间距为 L=3.0m D car
设：热棒间距为L三3.0m 令 D=0.06; ^u=1.605W/(m·℃)， z=9.0m
0.06; 2,=1.605W/(m : ℃),
热棒散热器的热阻R，采用规范附录J中公式（J.0.4 算，得：
单位时间内从热棒传走的热量为：
h = 4.83W/(m²:℃C) 1 1 R 0.0332℃/W Aeh 30. 14
1一 0 (— 10. 5) X 3. 6 = 434. 00kJ/h R. +Ri 0.0539±0.0332
通过单位面积地坪和已融砾石层上部在单位时间内传入的 1为：
在每根热棒范围内通过地坪传人的热量Q为
砾石层的净冷却率为：
Q = 13. 4i X 3 X 8 = 321. 84kJ/h
每根热棒范围内融化砾石层的冻结潜热Q为：
Q1 = 3 X 8 X 0. 96 X 32154. 6 = 740841.98 则砾石层的冻结时间t为： t = 740841.98/112.16 X24 275d 这与假定的冻结期265d基本相等。 若采用安全系数为1.5，则热棒间距为：
按新间距进行计算，得：
1 = 3/1. 5 = 2m
In sinh 元 元D 则:R : 1 βu元Auz 2 X 2 1. 6 X πX 1. # 元× 0. 06 2 0.0843℃/W 1. 6 X π X 1. 605 X 9 21 B,rd In Ra βd·π·Ad·z 2 X 2 0. 4 × 元X8.5) sinh 元 X 0. 06 2 :0.344℃/W 0. 4 X πX 1. 977 × 9 0. 15 R.= 1. 279 X 16 0. 2 R1 = 5=0.3049℃/W 0. 041 × 16 Rf =0.0332℃C/W
计算从上下界面流人热棒的热量（,和d：
与假定的β.=1.60和β=0.40基本相符，即砾石层回冻 后，每根热棒每小时可以从地基中带出300.89kJ的热量，其中 42.29kJ是用于地基的过冷却的。 ?计算地基的过冷却： 热棒在冻结期可提供地基的过冷却冷量为：
若这些冷量用于冷却热棒下8m以内的地基，则可使 温度降低值为： 设：冻结亚黏土的热容量为2386kJ/（m3·℃） 则：
图44钢筋混凝士热桩计算示意
①绘热流程图： 由于活动层较薄，且它的冻结主要由于来自大气层的冷量 故在计算中予以忽略。 热流程图如图45所示。 单位时间热棒的热流量，用下面公式计算，
R = 0.0337℃/W Aeh
蒸发器的放热热阻R：仍采用上面公式计算，但乙=0，则 eh =2.75W/(m² . ℃)
钢筋混凝土桩内表面的放热系数R：设钢筋混凝土桩内表 面的放热系数与热棒蒸化段钢管租同：即
TB／T 3275-2018 铁路混凝土=0. 0102C/W
周土体热阻R：设传热影响范围为1.5m
In (d2/d:) n (1. 5/0. 4) R,= 0.0152℃/W 2元AL 2 X π X 1. 977 X 7
③计算热棒单位时间的传热量9
①计算冻结期的总传热量：
热棒的年近似传热量Q.为：
DB11／T 852-2019 有限空间作业安全技术规范64.69X24X240==372614.4K