附加说明JGJ 118-98 2
5.1.4.4 减小和消除法向冻胀力的措施:
1基础在地下水位之上时,可采用换填法,用非冻胀性的粗颗粒土做垫层,但垫层的底面必须坐落在设计冻深线处;
2在独立基础的基础梁下或桩基础的承台下面,除不冻胀与弱冻胀土之外对其余的土层应留有相当于地表冻胀量的空隙,空隙中可填充松软的保温材料(图5.1.4-3)。
5.2 多年冻土地基
5.2.1 对不衔接的多年冻土地基,当房屋热影响的稳定深度范围内地基土的稳定和变形都能满足要求时,应按季节冻土地基计算基础的埋深。
5.2.2 对衔接的多年冻土,当按保持冻结状态利用多年冻土作地基时,基础的最小埋置深度应根据土的设计融深z确定,并应符合表5.2.2-1的规定。
融深设计值应按下式计算,当采用架空通风基础、填土通风管基础、热桩以及其他保持地基冻结状态的方案不经济时,也可将基础延伸到稳定融化盘最大深度以下1m处。
5.2.3 标准融深z应根据当地实测资料确定,无实测资料时可按下列公式计算:
6 多年冻土地基的计算
6.1 一般规定
6.1.1 在多年冻土地区建筑物地基的设计中,应对地基进行静力计算和热工计算。
6.1.2 地基的静力计算应包括承载力计算,变形计算和稳定性验算。确定冻土地基承载力时,应计入地基土的温度影响;建造于山坡的建筑物,其地基应按第8.1节的有关规定进行冻融界面的稳定性验算。
8.1.3 多年冻土地基的计算应符合下列规定:
8.1.3.1 保持地基土处于冻结状态时,对坚硬冻土应进行承载力计算;对塑性冻土除应进行承载力计算外,尚应对层数超过7层(或其荷重相当7层)的砌体承重结构和框架结构进行变形验算;
8.1.3.2 多年冻土以逐渐融化状态和预先融化状态用作地基时,应符合现行国家标准《建筑地基基础设计规范》GBJ7的有关规定。房屋下有融化盘时,应进行最大融化深度的计算。建筑物使用期间地基土逐渐融化时,尚应按第6.3.2条的规定进行融化下沉和压缩沉降量计算;
6.1.3.3 上述任何情况都应进行热工计算,并应按附录D和附录K的规定对持力层内地温特征值进行计算,当按保持冻结状态设计时,尚应根据附录E进行架空通风计算;当按逐渐融化状态和预先融化状态设计时,尚应根据附录B的规定进行建筑物地基土的融化深度计算。
6.1.4 冻土地基的承载力,应结合当地的建筑经验按下列规定综合确定:
6.1.4.1 对现行国家标准《建筑地基基础设计规范》GBJ7规定的安全等级为一级的建筑物,应按附录F的有关规定进行载荷试验或原位试验,并应结合冻土的物理力学性质综合确定;
6.1.4.2 对现行国家标准《建筑地基基础设计规范》GBJ7-89中表2.0.2所列范围以外的安全等级为二级的建筑物,宜按附录F的有关规定进行载荷试验或原位试验确定;
6.1.4.3 对现行国家标准《建筑地基基础设计规范》GBJ7-89中表2.0.2所列范围之内安全等级为二级的建筑物,可按土与冻土的物理力学性质和地温状态,按附录A有关规定查表确定;
6.1.4.4 对于安全等级为三级的建筑物可根据现有邻近建筑的经验确定。
6.2 保持冻结状态地基的计算
6.2.1 地基承载力的计算,应符合下列规定:
6.2.1.1 当为中心荷载作用时,应符合下式要求:
p≤f(6.2.1-1)
式中 p--基础底面处的平均压力设计值(kPa),应按第6.2.2条的规定进行计算;
f--地基承载力设计值(不进行深宽修正)(kPa),应按原位试验或附录A的规定确定。
6.2.1.2 当为偏心荷载作用时,除应符合公式(6.2.1-1)的要求外,尚应符合下式要求:
pmax≤1.2f(6.2.1-2)
式中 pmax--基础底面边缘的最大压力设计值(kPa)。
6.2.2 基础底面的压力,可按下列公式确定:
6..2.2.1 当为中心荷载作用时
p=(F+G)/A(6.2.2-1)
式中 F--上部结构传至基础顶面的竖向力设计值(kN);
G--基础自重和基础上的土重设计值(kN);
A--基础底面面积(m2)。
6.2.2.2 当为偏心荷载作用时
6.2.2.3 切向力所形成力矩的设计值可按下式确定
6.2.3 塑性冻土地基的下沉量,可不计算;当砌体承重结构、框架结构层数超过7层(荷重相当7层)时,可按现行国家标准《建筑地基基础设计规范》GBJ7的有关规定计算。
6.3 逐渐融化状态和预先融化状态地基的计算
6.3.1 进行地基变形计算时,其变形量应符合下式要求:
S≤Sy(6.3.1)
式中 S--地基的变形量(mm);
Sy--现行国家标准《建筑地基基础设计规范》GBJ7规定的地基变形的允许值。
6.3.2 在建筑物施工及使用过程中逐渐融化的地基土,应按线性变形体计算,其地基变形量应按下式计算:
6.3.3 基础中心下地基土融冻界面处的平均附加应力poi应按下式计算:
6.3.4 地基冻土在最大融深范围内不完全预融时,其下沉量可按下式计算:
6.3.6 基础进行承载力计算时,应按照现行国家标准《建筑地基基础设计规范》GBJ7-89第5.1节的规定计算,其中地基承载力的设计值应采用融化土地基承载力的设计值,按实测资料确定;无实测资料时,可按现行国家标准《建筑地基基础设计规范》GBJ7相应规定确定。
7 基 础
7.1 一般规定
7.1.1 冻土地区基础类型应根据建筑物类型、上部结构特点、冻土地基条件和多年冻土所采用的设计状态选定。
7.1.2 多年冻土地区的基础下应设置由粗颗粒非冻胀性砂砾料构成的垫层。垫层厚度不应小于300mm,并应根据多年冻土地区所采用的设计状态确定。当在独立基础下设置时,垫层的宽度和长度应按下列公式计算:
垫层应分层夯实,并应符合现行国家标准《建筑地基基础设计规范》GBJ7的规定。当按允许地基土逐渐融化和预先融化状态设计时,应满足垫层下冻土融化后的承载力要求。
7.1.3 冻土地区的基础设计除应符合本规范规定的要求外,尚应符合现行国家标准《建筑地基基础设计规范》GBJ7中的有关规定。
7.2 多年冻土上的通风基础
7.2.1 通风基础,在冬季应以自然通风为主;经热工计算不能满足时也可采用强制通风。
7.2.2 架空通风基础应用于大片连续及具有岛状融区的多年冻土地区。对岛状多年冻土地区应根据热工计算及技术经济比较后确定。
7.2.3 架空通风基础应由桩基、柱下单独基础、墩式基础与上部结构梁板组成。基础埋置深度应按第5章的有关规定确定。
7.2.4 根据热工计算或当地建筑经验以及积雪条件,可采用架空通风基础(在勒脚处带通风孔的隐蔽形式或全通风的敞开式)。自然通风的架空高度(通风空间顶板底面至设计地面的距离)不应小于800mm;当在通风空间内设置设备管道时,其高度应符合能进入该空间内进行检修的要求,并不应小于1.2m。
通风空间内地面坡度不应小于2%,并坡向外墙或排水沟。通风空间内地面宜采用隔热层(泥炭、炉碴等)覆盖。
7.2.5 架空通风基础通风孔总面积(进气与排气孔的面积之和)可按热工计算确定或按附录E的规定确定。
7.2.6 低层公寓、办公室、宿舍及住宅等对室内取暖温度不高的房屋,当设置架空通风基础不经济时,可采用填土通风管基础,并应符合下列规定:
7.2.6.1 填土通风管基础宜用于年平均气温低于-3.5℃、且季节融化层为不冻胀或弱冻胀的多年冻土地区;
7.2.6.2通风管宜采用内径(或边长)为300-500mm的预制钢筋混凝土管;
7.2.6.3 通风管应相互平行卧放在填土层中,走向应与当地冬季主导风向平行;
7.2.6.4 天然地面至通风管顶的距离不应小于500mm;
7.2.6.5 通风管数量和填土高度应根据室内采暖温度、地面保温层热阻、年平均气温、风速等参数由热工计算确定;
7.2.6.6 外墙外侧的通风管不得少于1根;
7.2.6.7 填土宽度和长度应比建筑物的宽度和长度大4-5m,填土材料应为非冻胀性砂砾料,并应分层回填夯实。
7.3 桩基础
7.3.1 季节冻土地区的桩基础除应符合现行国家标准《建筑地基基础设计规范》GBJ7和《建筑桩基技术规范》JGJ94的有关规定外,尚应进行桩基冻胀稳定性与桩身抗拔强度验算。
7.3.2 多年冻土地区桩基础根据沉桩方式可分为:钻孔打入桩、钻孔插入桩、钻孔灌注桩。三种桩应分别符合下列规定:
7.3.2.1 钻孔打入桩的成孔直径应比钢筋混凝土预制桩直径或边长小50mm,钻孔深度应比桩的入土深度大300mm,并应将预制桩沉入设计标高。这种桩宜用于不含大块碎石的塑性冻土地带;
7.3.2.2 钻孔插入桩的成孔直径应比桩径增大100mm及以上,将预制桩插入钻孔内,并以泥浆或其他填料充填。这种桩应用于桩长范围内平均温度低于-0.5℃的坚硬冻土地区。当桩周充填的泥浆全部回冻后,方可施加荷载;
7.3.2.3 钻孔灌注桩在成孔后应用负温早强混凝土灌注,这种桩应用于大片连续多年冻土及岛状融区地区。
7.3.3, 桩基础在多年冻土地区宜按保持地基土处于冻结状态的方案设计。此时,应设置架空通风空间及保温地面;在低桩承台及基础梁下,应留有一定高度的空隙或用松软的保温材料填充。
7.3.4 桩基础的构造应符合下列规定:
7.3.4.1 钢筋混凝土预制桩的混凝土强度等级不应低于C30;灌注桩混凝土强度等级不应低于C20;
7.3.4.2 最小桩距宜为3倍桩径。插入桩和钻孔打入桩下应设置300mm厚的砂层;
7.3.4.3 桩端入土深度应按第7.3.5条的规定计算确定,同时尚应符合第6章的规定;
7.3.4.4 当钻孔灌注桩桩端持力层含冰量大时,应在冻土与混凝土之间设置厚度为300-500mm的砂砾石垫层。
7.3.5 单桩的竖向承载力宜通过现场静载荷试验确定。在同一条件下的试桩数量不应少于总桩数的1%,并不应少于2根,安全等级为一级的建筑物不应少于3根;单桩的竖向静载荷试验可按附录H的规定进行。在地质条件相同的地区,可根据已有试验资料结合具体情况确定,并应符合下列规定:
1初步设计时,可按下列公式估算:
2为加速钻孔插入桩泥浆土的回冻,可采用人工冻结法;
3在选用桩周土冻结强度fc及桩端承载力qfp时应采用计算温度Ty,Ty应按附录D公式(D.2.1)计算。
7.4 浅基础
7.4.1 季节冻土地区浅基础设计除应符合现行国家标准《建筑地基基础设计规范》GBJ7-89第8章的规定外,尚应按附录C进行冻胀力作用下基础的稳定性验算。
7.4.2 配筋的基础竖向构件应按第7.4.7.3款的规定进行抗拉强度验算;当利用扩展基础底板的锚固作用时,底板上缘应按第7.4.7.4款的规定进行配筋。
7.4.3 多年冻土地基刚性基础当按逐渐融化状态设计时,地基土应为不融沉或弱融沉土;对其他融沉等级的地基土,应按保持地基土处于冻结状态设计,此时,施工宜在秋末冬初,采用快速施工方法。
7.4.4 刚性基础的混凝土、毛石混凝土的强度等级不应低于C10,冬季施工时应掺防冻剂;毛石砌体的水泥砂浆强度等级不应低于M5。 刚性基础穿过冻胀性季节融化层时,应按第5.1节的有关规定采取防切向冻胀力的措施。采用刚性基础时应增加上部承重结构的整体刚度。
7.4.5 扩展基础系用钢筋混凝土材料做成的柱下单独基础、立柱或管柱下的底座,以及墙下条形基础。柱下单独基础可用于多年冻土地区按保持地基土冻结状态设计的各种地基土;当采用允许地基逐渐融化的状态设计时,地基土应是不融沉或弱融沉的。墙下条形基础可用于按允许地基逐渐融化设计的弱融沉或不融沉土。
7.4.6 位于季节融化层的扩展基础竖向构件应按第5.1节的有关规定采取防切向冻胀力的措施。预制钢筋混凝土柱穿过季节融化层时,柱与基础的连接应符合抗拔要求;杯形基础的杯壁应按抗拔配置竖向钢筋;带有底座的预制钢及钢筋混凝土立柱与底座可用锚固螺栓连接,锚固螺栓的直径及数量应按抗冻切力计算确定,并不应少于4φ16,连接节点应作防腐处理。
7.4.7 扩展基础的计算应符合下列规定:
7.4.7.1 基础底面积应按第6章的规定确定;
7.4.7.2 基础高度和变阶处的高度,应按现行国家标准《混凝土结构设计规范》GBJ10的有关规定确定;混凝土强度等级不应低于C20;
7.4.7.3 扩展基础的竖向构件应按下式进行抗拉强度验算:
7.4.7.4 应按附录C的规定进行冻胀力作用下基础的稳定性验算;
7.4.7.5 当利用扩展基础底板的锚固作用来抵抗基础隆胀时,底板上缘应配置钢筋,底板任意截面的弯矩应按下列公式计算(图7.4.7):
7.4.7.6 底板上缘配筋应按现行国家标准《混凝土结构设计规范》GBJ10的有关规定计算。
7.4.8 柱下条形基础可用于按允许地基逐渐融化状态设计的不融沉或弱融沉土。
7.4.9 柱下条形基础的设计应符合下列规定:
7.4.9.1 柱下条形基础肋梁箍筋应为封闭式,直径不宜小于8mm;当肋梁宽度b不大于350mm时应为双肢;当b大于350mm且小于等于800mm时应为四肢;当b大于800mm时应为六肢。箍筋间距应按计算确定,并不应大于250mm;
7.4.9.2 混凝土强度等级不应低于C20;
7.4.9.3 柱下条形基础的计算,除应符合第7.4.7条的规定外,其内力计算应按下列规定进行:
1在比较均匀的地基上,当粘性土液性指数大于0.75或砂土为松散或稍密状态,上部结构刚度好,荷载分布比较均匀,且条形基础肋梁的高度大于1/6最大柱距时,地基反力可按直线分布,采用倒置连续梁法计算条形基础肋梁的内力,端边跨受力钢筋应增加15%~20%。
2当不满足1款的条件时,宜按弹性地基梁计算内力,地基计算模型可采用文克尔地基模型或有限压缩层地基模型。当采用文克尔地基模型时,两端边跨应增加受力钢筋;当采用有限压缩层地基模型时,压缩层下界可计算至基础下最大融化层界面。
7.4.10 墙下筏板基础可用于按允许地基逐渐融化状态计算的不融沉土、弱融沉土及融沉土;当用于按保持地基土冻结状态设计时应设置冷却通风道及保温地面。
7.4.11 墙下筏板基础的构造应符合下列规定:
7.4.11.1 筏板基础带肋梁时,肋梁宽度应大于或等于墙厚加100mm;肋梁或板内暗梁配筋应满足最小配筋率要求,上下各层钢筋不应少于4φ12;箍筋直径应为8mm,其间距宜为200-300mm。
7.4.11.2 筏板四周悬挑不宜大于800mm,并宜利用悬挑使荷载重心与筏板形心一致;
7.4.11.3 筏板厚度应满足抗剪、抗冲切要求,并不应小于400mm;
7.4.11.4 墙下筏板基础的上部结构宜采用横向承重体系,纵向应有不少于2道墙贯通;
7.4.11.5 筏板的其他构造要求应符合现行国家标准《混凝土结构设计规范》GBJ10及《建筑地基基础设计规范》GBJ7的有关规定。
7.4.12 墙下筏板基础的计算应符合下列规定:
7.4.12.1 基础底面积应按第6章的有关规定计算;
7.4.12.2 墙下筏板基础的内力可按下列规定计算:
1当上部结构刚度好时,墙下筏板基础可不计整体弯曲;
2在局部弯曲计算时,基底反力可按线性分布,但在端部1-2开间内(包括悬挑部分)基底平均反力应增加10%~20%,并应扣除底板自重;根据支承条件可按双向或单向连续板计算。
7.4.13 当采用预先融化状态设计时,基础的设计与计算宜按第7.4.1、7.4.2条的规定进行。
7.5 热桩、热棒基础
7.5.1 当采用其他技术不能维持地基稳定时,可采用热桩或热棒基础。
7.5.2 在地基基础计算中,应计入热虹吸的冷冻作用。
7.5.3 设计时,应根据附录J的规定确定热棒的合理间距。
7.5.4 热虹吸系统设计的效率折减系数对于建筑物的安全等级为一级、二级时,不得小于1.5。
7.5.5 热棒和热桩系统应与地板隔热层配合使用;隔热层的厚度和设置位置应根据热工计算和结构要求确定。
7.5.6 热桩的设计除应按附录J的规定对热虹吸进行热工计算外,还应按桩的工作特性进行桩基承载力的计算。
7.5.7 热桩基础可不进行抗冻胀稳定验算,但应进行在切向冻胀力作用下桩身的抗拉强度验算。
8 边坡及挡土墙
8.1 边 坡
8.1.1 为防止融化期边坡的失稳,多年冻土地区的地基应采取可靠措施防止滑塌。
8.1.2 防治滑塌的措施,应根据冻土的含水量、多年冻土天然上限下移情况、水文地质条件以及施工影响等因素确定。具体措施应符合下列规定:
8.1.2.1 应设置边坡的保温层,减小融土层厚度,防止多年冻土天然上限下移引起塌滑。保温层的厚度应根据热工计算确定,当年平均气温为-4~-6.3℃时,在覆盖粘性土草皮保温层后,多年冻土人为上限计算值可按下列公式计算:
(1)将算得的人为上限值乘以1.2的安全系数即为草皮与粘性土换填保温覆盖层的厚度。
(2)若换填粗粒料层及其他覆盖保温层材料时可根据材料的热工性能进行换算确定。
8.1.2.2 应设置坡顶排水系统的挡水捻,并应设置坡面滤水层,坡脚防渗层、排水沟;
8.1.2.3 应根据土体含冰量、多年冻土天然上限位置、稳定坡角估算塌滑范围及塌滑体的堆积高度一起确定滑体,并应遵照第8.2节的有关规定进行支档结构的设计和施工。
8.1.3 滑体的滑动推力值计算应符合现行国家标准《建筑地基基础设计规范》GBJ7的规定。在多年冻土区当融土厚度较大时,滑动面在融土层内,此时应采用融土的粘聚力c和内摩擦角φ值进行滑动推力计算,当边坡坡角较大,融土层厚度较薄,滑动面为冻融交界面,此时应采用冻融界面处的c、φ值进行推力计算;当无实测资料时,可按表8.2.10的规定取值,也可根据反算法取值。滑坡推力安全系数(K)应取1.2。
8.1.4 季节性冻土地区地基边坡的稳定验算及滑坡防治无特殊要求时,应符合现行国家标准《建筑地基基础设计规范》GBJ7的有关规定。
8.1.5 建于稳定边坡坡顶的建筑物基础底面外边缘至坡肩的水平距离(α)应大于1.5倍的人为上限值,当对坡体进行稳定性验算时,稳定安全系数K不应小于1.2。
8.2 挡土墙
8.2.1 多年冻土地区的挡土墙宜采用工厂化,拼装化的轻型柔性结构,并应避免采用重力式挡土墙。
8.2.2 挡土墙的两端部应作坡面防护或嵌入原地层;其嵌入深度,对土质,不应小于1.5m;对强风化的岩石,不应小于1m;对微风化的岩石,不应小于0.5m。
8.2.3当边坡中含土冰层累计厚度大于200mm时,应采用粗颗粒土换填。水平方向的换填深度应根据热工计算确定,但从墙面算起不得小于当地多年冻土上限埋深;换填时应分层夯实。
8.2.4 沿墙高和墙长应设置泄水孔,并按上下左右每隔2-3m交错布置;泄水孔的进水侧应设置反滤层,其厚度不应小于300mm;在最低泄水孔的下部,应设置隔水层,不得使活动层的水渗入基底。
8.2.5 为减小水平冻胀力,可采用柔性结构挡土墙,墙背做隔热层并应将墙背冻胀土体用粗颗粒土换填,隔热层厚度和换填厚度可通过热工计算确定。
8.2.6 沿墙长每15m应设伸缩沉降缝一条,缝内沿墙的内、外、顶三边应采用碴油麻筋填塞,塞入深度不应小于200mm。
8.2.7 多年冻土挡土墙的施工宜在冬季进行。当在含土冰层较厚的地段施工时,应预先编制严格的施工组织设计,作好施工准备。基坑开挖后,应连续作业,基坑不得积水;基坑完成后,应立即回填。
8.2.8 冻土地区挡土墙的设计荷载组合应按现行国家标准《建筑地基基础设计规范》GBJ7的有关规定进行,但应考虑作用于基础的冻结力和墙背的水平冻胀力,在冬季和夏季应分别进行计算;荷载组合时水平冻胀力和土压力不应同时组合。
8.2.9 作用于墙背主动土压力的计算,应根据挡土墙背多年冻土人为上限的位置来确定。当上限较平缓,墙背融土层厚度足够厚,滑裂面可在融土中形成时,可按库仑理论或朗金理论计算;当上限较陡,墙背融土厚度较小,滑裂面不能在融土中形成时,应按有限范围填土计算土压力。这时,应取多年冻土上限面为滑面,并取冻融交界面上的内摩擦角和粘聚力来计算主动土压力。
8.2.10 冻融交界面上的内摩擦角和粘聚力应由试验确定,当无条件进行试验时,可按表8.2.10的规定选用。
8.2.11 作用于墙背的水平冻胀力的大小和分布应由现场试验确定。在无条件进行试验时,其分布图式可按图8.2.11选定,图中最大值应按表8.2.11的规定选用。
8.2.11.1 对于粗颗粒填土,不论墙高为何值,均可假定水平冻胀力为直角三角形分布(图8.2.11α);
8.2.11.2 对于粘性土、粉土,当墙高小于、等于3倍Za时,可采用图8.2.11.b的分布图式;当墙高大于3倍Za时,可采用图8.2.11.c的分布图式;
8.2.11.3 不论采用何种分布图式,在计算中基础埋深部分的水平冻胀力均可不予考虑;
8.2.11.4 当通过计算所得挡土墙断面过大时,应根据第8.2.5条采取减小水平冻胀力的措施。
8.2.12 挡土墙基础与冻土间的冻结强度设计值应由现场试验确定,在无条件进行试验时,可按附录A表A.0.3-1的规定选用。
8.2.13 在季节冻土区和多年冻土区的融区,挡土墙基础的埋置深度可视建筑物的重要性和工程地质条件通过计算确定。当把基础埋在季节冻深线以上时,基础的埋置深度可按附录C规定的方法计算。
8.2.14 多年冻土区挡土墙基础的埋置深度不应小于建筑地点多年冻土天然上限的1.3倍.
8.2.15 多年冻土区挡土墙基础宜采用预制混凝土拼装基础;在冻土条件复杂,明挖施工有困难的地段,也可采用桩基础。不宜采用现浇混凝土基础。
8.2.16 基础埋设于富冰和饱冰冻土上时,基础底面下应敷设厚度不小于300mm的砂垫层;当遇含土冰层时应采用粗颗粒土进
行换填,其换填厚度不应小于基础宽度的1/4,且不应少于300mm 。
8.2.17 当在多年冻土地区施工时,应减少基坑暴露时间。当挡墙长度较大时,应采用分段施工,基础砌筑完后,应立即回填。回填前,基坑中积水应予排干,用细颗粒土回填并分层夯实,不得用冻土块回填基坑,基坑顶面应做成不小于4%的排水坡。
8.2.18 冻土地区的挡土墙除应进行抗滑和抗倾覆稳定验算外,还应进行挡墙各截面的强度验算。抗滑和抗倾覆稳定验算应计入土压力和冻胀力的作用在夏季和冬季分别进行。
8.2.19 沿基底的滑动稳定系数(Kg)应按下式计算,且不得小于1.3。
8.2.20 基底的抗倾覆稳定系数(K0)应按下式计算,且不得小于1.5
8.2.21 在冻胀力作用下,挡土墙各截面的强度验算应按现行国家标准《混凝土结构设计规范》GBJ10和《砌体结构设计规范》GBJ3的有关规定进行。
8.2.22 冻土中锚杆和锚定板均应进行承载力计算,作用于锚杆和锚定板上的荷载应满足下式要求:
8.2.23 冻土中锚杆的承载力设计值fa应按下式计算:
8.2.24 钢筋混凝土锚杆的冻结强度修正系数可按表8.24的规定采用;锚杆与周围冻土间的长期冻结强度尚应乘以0.7的系
数。
8.2.25 冻土中锚杆的锚固长度应由承载力计算确定,并不宜大于3m,当锚固长度不够时,可加大锚杆直径。
8.2.26 冻土锚杆周围填料厚度不宜小于50mm。
8.2.27 锚定板承载力的设计值p应按下式计算:
8.2.28 在季节冻土地基中,锚杆和锚定板承载力的计算,在冬季挡土墙上的作用力应按第8.2.8条的规定确定。
8.2.29 冻土中锚定板的最小埋深不得小于1.0m,也不得小于板长边尺寸的2倍。
附录A 冻土强度指标的设计值
A.0.1 冻土地基承载力设计值f,可根据第6.1.4条的有关规定确定。对不进行原位试验确定时可根据冻结地基土的土质、物理力学指标按表A.0.1的规定确定。
注:①冻土"极限承载力"按表中数值乘以2取值;
②表中数值适用于表3.1.6中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类的冻土类型;
③冻土含水量属于表3.1.6中Ⅳ类冻土类型时,粘性冻土承载力取值应乘以0.8~0.6(含水量接近Ⅲ类时取0.8,接近Ⅴ类时取0.6,中间取中值)。碎石冻土和砂冻土承载力取值应乘以0.6~0.4(含水量接近Ⅲ类时取0.6,接近Ⅴ类时取0.4,中间取中值);
④当含水量小于等于未冻水量时,应按不冻土取值;
⑤表中温度是使用期间基础底面下的最高地温,应按附录D的规定确定;
⑥本表不适用于盐渍化冻土及冻结泥炭化土。
A.0.2 在无试验资料的情况下,桩端冻土承载力的设计值可按表A.0.2-1 的规定确定,对于盐渍化冻土可按表A.0.2-2的规定确定,对于冻结泥炭化土可按表A.0.2-3的规定确定.
A.0.3 冻土和基础间的冻结强度设计值fc应在现场进行原位测定,或在专门试验设备条件下进行试验测定。若无试验资料时,可依据冻结地基土的土质、物理力学指标按表A.0.3-1的规定确定。对于盐渍化冻土与基础表面间的冻结强度可按表A.0.3-2的规定采用,对于冻结泥炭化土可按表A.0.3-3的规定采用。
表A.0.3-1-A.0.3-3 可用于混凝土或钢筋混凝土基础。其他材质的基础与冻土间的冻结强度,应按表值进行修正,其修正系数应符合表A.0.3-4的规定。
附录B 多年冻土中建筑附地基的融化浓度
B.0.1采暖房屋地基土最大融深可按下式确定:
B.0.2采暖房屋地基土达最大融深时,房屋横断面地基各点的融深y可按下式确定:
a、b,统称形状系数,可按表B.0.2的规定确定。
B.0.3 外墙下最大融深,可按公式(B.0.2)计算求得,此时,所
求融深点距坐标原点的距离x应按下列规定取值:
1南面或东面外墙下: x=B/2:
2 北面或西面外墙下: x=-B/2:
附录C 冻胀性土地基上基础的稳定性验算
C.1 裸露的建筑物基础
C.1.1 切向冻胀力作用下,基础稳定性验算应符合下列规定:
C.1.1.1 桩、墩基础应按下式计算:
1.对季节冻土地基、桩、墩基础侧表面与不冻土之间的锚力Ra(为摩阻力),应按下式计算
2.对多年冻土地基按保持冻结状态利用地基土时,基侧表面与冻土之间的锚固力Ra(为冻结力)可按下式计算:
C.1.1.2 在计算条形基础切向冻胀力时,不计入条形基础的实际埋深。应按设计冻深计算。
C.1.2 法向冻胀力作用下基础最小埋深dmin的计算应符合下列规定:
C.1.2.1 应力系数αd应按下式计算:
C.1.2.2 根据应力系数αd与基础尺寸b、a或d(b为条形基的宽度、a为方形基础的边长,d为圆形基础的直径)在图C.1.2-2、图C.1.2-3或图C.1.2-4中找出相应两坐标交点所对应的h值(h为基础底面之下冻土层的厚度),此h值就是基础底面之下允许的冻土层厚度(m)。
C.1.2.3 基础的最小埋深dmin应按下式计算
dmin=Zd-h (C.1.2-2)
式中 Zd-设计冻深(m),应按公式(5.1.2)计算。
C.1.3 切向冻胀力、法向冻胀力同时作用下的基础,应符合下列规定:
C.1.3.1 产生切向冻胀力部分的冻胀应力应按下列公式计算
1.计算平衡切向冻胀力部分的附加荷载Fτ
2.求出由作用力Fτ 引起在所作用断面Aσ上的平均附加压力poτ
3 用自该断面A σ 到冻结界面的距离hτ ,查相应基础类型的应力系数曲线,基础尺寸与h(h τ 为h)交点所对应的ad,即为所求的应力系数。产生切向冻胀力部分的冻胀应力στ <, /SPAN>fh为:
C.2 采暖建筑物基础
C.2.1 切向冻胀力作用下桩基础和墩基础切向冻胀力计算,应符合下列规定:
C.2.1.1 采暖情况下,作用在基础上的冻胀力Ph按下式算:
C.2.1.2 Pe的数值可按下式计算:
C.2.1.4 非采暖建筑物中基础的冻深影响系数应符合下列规定:
1.非采暖建筑物中,内、外墙基础的冻深影响系数ψt=1.10;非采暖建筑物系指室内温度与自然气温相似,且很少得到阳光的建筑物;
2.非采暖对冻深的影响系数不得与地形对冻深的影响系数表5.1.2-4中阴坡系数连用。
C.2.2 法向冻胀力作用下基础所受冻胀力的计算应符合下列规定:
C.2.2.1 采暖情况下作用在基础上的冻胀力Ph按下式计算:
C.2.2.2 ψv按下式计算:
C.2.2.3 Pe的数值按下式计算
C.2.2.4 基础的稳定性按下式计算:
po ≥Ph(C.2.2-4)
式中 po --基础底面处的附加压力(kPa)。
C.2.3 切向冻胀力与法向冻胀力同时作用时基础所受冻胀力的计算应符合下列规定:
C.2.3.1 采暖情况下作用在基础上的冻胀力Ph按下式计算:
C.2.3.2 peτ 值应按下式计算
C.3 自锚式基础
C.3.1 机扩桩、爆扩桩及扩展基础等自锚式基础抗切向冻胀力的稳定性验算应满足下式要求:
附录D 冻土地温特征值及融化盘下最高土温的计算
D.1 冻土地温特征值的计算
D.1.1 根据现场钻孔一次测温资料计算活动层下不同深度处的年平均、年最高和年最低地温时应符合下列规定:
D.1.1.1 年平均地温Tz按下式计算:
D.1.1.2 年最高地温Tzmax和年最低地温Tzmin按下式计算:
D.1.1.3 从季节活动层底面算起的地温年变化深度H2按下式计算:
D.2 采暖房屋稳定融化盘下冻土最高温度
D.2.1 融化盘下冻土最高温度可按下式计算:
附录E 架空通风基础通风孔面积的确定
E.0.1 多年冻土地基自然通风基础的通风孔面积可按下式确定:
Av=Aμ(E.0.1)
式中 Av --通风空间进气孔和排气孔总面积(m2)。对敞开式的空间为从空间地面或散水坡至桩或墩柱承台梁底面的距离乘以房屋的周长;
A--房屋通风基础的平面外部轮廓面积(m2);
μ--自然通风架空基础通风模数。
E.0.2 自然通风架空基础通风模数μ的计算应符合下列规定:
E.0.2.1 通风模数μ应按下式计算
E.0.2.2 建筑物平面形状系数宜按表E.0.2-2查取:
E.0.2.3 风速影响系数ηn宜按表E.0.2-3查取
E.0.2.4 风速调整系数η ω宜按下式计算:
E.0.2.5 n年12月份平均风速的变异系数δ应按下式计算:
δ= σ v υ (E.0.2-3)
式中 υ--n年12月份风速平均值(m/s);
σv --标准差。
E.0.2.6 标准差σv应按下式计算:
附录F 多年冻土地基静载荷试验
F.0.1 多年冻土地基静载荷试验应选择在冻土层(持力层)温度最高的月份进行,当在地温非最高月份进行试验时,对试验结果应进行温度修正。
F.0.2 试验土层应保持原状结构和天然温度。承压板底部应铺(厚度为20mm)中、粗砂找平层,在整个试验期间应保持其冻土层温度场的稳定。
F.0.3 承压板面积不应小于0.25m2,试坑宽度不应小于承压板宽度或直径的3倍。
F.0.4 加荷级数不应少于8级;第1级宜为预估极限荷载的15%~30%,以后每级宜为预估极限荷载的10%~15%。
F.0.5 每级加荷后均应测读1次承压板沉降,以后应每隔1h测读1次;当累计24j的沉降量:砂土不大于0.5mm或粘性土不大于1.0mm时,可认为地基土处于第一蠕变阶段,(蠕变速率减少阶段),即下沉稳定,可加下一级荷载。
F.0.6 对承压板下深度为1.5b(b为承压板宽)范围内冻土的温度,应每24h测读一次。
F.0.7 当某级荷载施加之后连续10d达不到稳定标准,或总沉降量s大于0.06b时,应终止试验,其前一级荷载即为极限荷载。
F.0.8 冻土地基承载力的基本值应按下列规定确定:
F.0.8.1 当p-s曲线上有明确的比例界限时,取该比例界限所对应的荷载值;
F.0.8.2 当极限荷载能确定,且该值小于对应比例界限荷载值的1.5倍时,取极限荷载值的一半;
F.0.8.3 当以上两个基本值可同时取得时应取低值。
F.0.9 当同一土层参加统计的试验点不少于3点,基本值极差不超过平均值的30%时,可取此平均值作为冻土地基承载力的设计值。
附录G 冻土融化下沉系数和压缩指标的设计值
G.0.1 冻土地基融化时沉降计算中的冻土融化下沉系数和压缩系数指标的设计值,应以试验方法确定。对于均质的冻结细粒土可以在试验室条件下用专门的试验装置确定。
G.0.2 冻土融化下沉系数δO,当没有试验资料时,可依据冻结地基土的土质及物理力学性质,按下列公式计算:
G.0.2.1 当按含水量w确定时,
1.对于表3.1.6规定的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ类土
3 对于按表3.1.6规定的Ⅴ类土,其融化下沉系数δo可按下式计算:
G.0.2.2 当按冻土干密度(ρd)确定时
1.对于表3.1.6规定的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ类土
2 对于第3.1.6节规定的Ⅴ类土
G.0.2.3 应现场测定冻土的含水量w及干密度ρd,并分别计算融化下沉系数δo值,取大值作为设计值。
G.0.3 冻土融化后的体积压缩系数mv,可按表G.0.4确定。
附录H 多年冻土地基单桩竖向静载荷试验
H.0.1 多年冻土中试桩施工后,应待冻土地温恢复正常后方可进行载荷试验。试验桩宜经过一个冬期后再进行试验。
H.0.2 试桩时间宜选在夏季末冬季初多年冻土地温出现最高值的一段时间内进行。
H.0.3 单桩静载荷试验视试验条件和试验要求不同,可选用慢速维持荷载法或快速维持荷载法进行试验。
H.0.4 采用慢速维持荷载法时,应符合下列要求:
H.0.4.1 加载级数不应少于6级,第一级荷载应为预估极限荷载的0.25倍,以后各级荷载可为极限荷载的0.15倍,累计试验荷载不得小于设计荷载的2倍;
H.0.4.2 在某级荷载作用下,桩在最后24h内的下沉量不大于0.5mm时,应视为下沉已稳定,方可施加下一级荷载;
H.0.4.3 在某级荷载作用下,连续十昼夜(d)达不到稳定,应视为桩-地基系统已破坏,可终止加载;
H.0.4.4 测读时间应符合下列规定:
1.沉降:加载前读一次,加载后读一次,此后每2h读一次,在高载下,当桩下沉加快时观测次数应增加,缩短间隔时间。
2.地温:每24h观测一次。
H.0.4.5 卸载时的每级荷载值为加载值的两倍。卸载后应立即测读桩的变位,此后每2h测读一次,每级荷载的延续时间为12h,卸载期间应照常观测地温。
H.0.5 采用快速维持荷载法时,应符合下列要求:
H.0.5.1 快速加荷载时,每级荷载的间隔时间应视桩周冻土类型和冻土条件确定,一般不得小于24h,且每级荷载的间隔时间应相等;
H.0.5.2 加载的级数一般不得少于6~7级,荷载级差可采用预估极限荷载的0.15倍。当桩在某级荷载作用下产生迅速下沉时,或桩头总下沉量超过40mm时,即可终止试验;
H.0.5.3 快速加载时,桩下沉和地温的观测要求应与慢速加载时相同。
H.0.6 桩承载力基本值的确定应符合下列规定:
H.0.6.1 慢速加载时,破坏荷载的前一级荷载即为桩的极限荷载;
H.0.6.2 快速加载时,找出每级荷载下桩的稳定下沉速度(即稳定蠕变速率),并绘制桩的流变曲线图(图H.0.6),曲线延长线与横坐标的交点应作为桩的极限长期承载力。
H.0.7 单桩竖向静载荷试验设计值的取值应符合下列规定:
H.0.7.1 慢速加载时,应按参加统计的试桩数取试验值的平均值,并要求其极差不得超过平均值的30%,取此平均值的一半作为单桩承载力的设计值。
H.0.7.2 快速加载时,应按参加统计的试桩数取试验值的平均值,并要求其极差不得超过平均值的30%,取此平均值的一半作为单桩承载力的设计值。
附录J 热桩、热棒基础计算
J.0.1 液汽两相对流循环热虹吸在单位时间内的传热量,应根据热虹吸_地基系统的热状态分析所得热流程图确定。对于垂直埋于天然地基中热虹吸的热流程应符合图J.0.1的规定。
J.0.2 热虹吸单位时间内的传热量可按下列公式计算:
J.0.3 一般情况下,只计入冷凝器热阻和土体热阻,可按(J.0.3)式计算:
J.0.4 冷凝器的放热热阻Rf可以通过试验确定。当无条件试验时冷凝器的放热热阻可按下式计算:
J.0.5.2 于倾斜成组埋于地基中的热虹吸、任一热虹吸周围土体的热阻(图J.0.5-2)
J.0.5.3 比例系数βu、βd应按下列公式计算:
J.0.6 热虹吸的冻结半径r可按下列公式计算(图J.0.6)
附录K 冻土、未冻土热物理指标的计算(值)
K.0.1 根据土的类别、天然含水量及干密度测定数值,冻土和未冻土的容积热容量、导热系数和导温系数可分别按表K.0.1-1~表K.0.1-4取值。大含水(冰)量土的导热系数在无实测资料时可按表K.0.1-5取值。
K.0.2 单位土体的相变热和未冻水含量
K.0.2.1 相变热(单位体积土中由水分的相态改变所放出和吸收的热量)可按下式计算:
K.0.3 根据土的物理指标选取计算热参数时应符合下列要求:
K.0.3.1 在计算天然冻结或融化深度和地基温度场时,应计入总含水量的瞬时测定值与平均值的离散关系。计算相变热时所用的总含水量指标,应按春融前的测定值确定。未冻水量应按冻结期土体达到的最低温度确定;
K.0.3.2 在确定衔接多年冻土区采暖建筑的基础埋置深度时,应计入土体融化后结构破坏的影响;
K.0.3.3 在确定保温层厚度时,应计入所选用保温材料(如干草炭砌块或炉渣等)长期使用后受潮的影响,同时尚应计入所选用大孔隙保温材料由于对流和辐射热交换对热参数的影响。
附录L 本规范用词说明
L.0.1 为便于在执行本规范条文时区别对待,对要求严格程度不同的用词说明如下:
1.表示很严格、非这样做不可的:
正面词一般采用"必须";
反面词采用"严禁";
2.表示严格,在正常情况下均应这样做的:
正面词用"应";
反面词采用"不应"或"不得";
3.表示允许稍有选择,在条件许可时首先应这样做的:
正面词采用"宜"或"可";
反面词采用"不宜"。
L.0.2 条文中指明必须按其他有关标准执行的写法为"应按……执行"或"应符合……的规定"。
附加说明
本规范主编单位、参加单位和主要起草人名单
主编单位:黑龙江省寒地建筑科学研究院
参加单位:中国科学院兰州冰川冻土研究所 哈尔滨建筑大学 铁道部科学研究院西北分院 内蒙古大兴安岭林业设计院
铁道部第一勘测设计院 铁道部第三勘测设计院
主要起草人:刘鸿绪 童长江 徐学攵祖 王正秋 丁靖康 鲁国威 贺长庚 徐学燕 贾建华 周有才