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中华人民共和国行业标准
冻土地区建筑地基基础设计规范
Code for design of soil and foundation of building in frozen soil region
JGJ 118-2011
批准部门:中华人民共和国住房和城乡建设部
施行日期:2 0 1 2 年 3 月 1 日
中华人民共和国住房和城乡建设部
公 告
第1137号
关于发布行业标准《冻土地区建筑地基基础设计规范》的公告
现批准《冻土地区建筑地基基础设计规范》为行业标准。编号为JGJ 118-2011, 自2012年3月1日起实施。其中,第3.2.1、6.1.1、8.1.1条为强制性条文,必须严格执行。原行业标准《冻土地区建筑地基基础设计规范》JGJ 118-98同时废止。
本规范由我部标准定额研究所组织中国建筑工业出版社出版发行。
中华人民共和国住房和城乡建设部
2011年8月29日
前 言
根据住房和城乡建设部《关于印发<2008年工程建设标准规范制订、修订计划(第一批)>的通知》(建标[2008]102号)的要求,规范编制组经广泛调查研究,认真总结实践经验,参考有关国内标准和国外先进标准,并在广泛征求意见的基础上,修订本规范。
本规范的主要技术内容是:1 总则;2 术语和符号;3 冻土分类与勘察要求;4 多年冻土地基的设计;5 基础的埋置深度;6 多年冻土地基的计算;7 基础;8 边坡及挡土墙;9 检验与监测;以及相关附录。
本规范修订的主要技术内容是:增加了季节冻土与季节融化层内粗颗粒土在饱和条件下的冻胀性分类;强调了多年冻土的勘察要求;明确了多年冻土地基设计的选址原则;修改了季节冻土的基础埋置深度,修改了多年冻土地基基础的最小埋置深度;细化了热工计算的内容;细化了多年冻土桩基础的混凝土强度等级及入模温度,强调了热棒在建筑地基的应用;增加了冻土边坡的碎石层防护;增加了检验与监测内容。
本规范中以黑体字标志的条文为强制性条文,必须严格执行。
本规范由住房与城乡建设部负责管理和对强制性条文的解释,由黑龙江省寒地建筑科学研究院负责具体技术内容的解释。执行过程中如有意见或建议,请寄送黑龙江省寒地建筑科学研究院(地址:哈尔滨市南岗区清滨路60号,邮政编码:150080)。
本规范主编单位:黑龙江省寒地建筑科学研究院
大连阿尔滨集团有限公司
本规范参编单位:中国科学院寒区旱区环境与工程研究所冻土工程国家重点实验室
哈尔滨工业大学
中铁西北科学研究院有限公司
内蒙古筑业工程勘察设计有限公司
中铁第一勘察设计院集团有限公司
七台河市建设局
青海省建筑建材科学研究院
兰州交通大学
本规范主要起草人员:王吉良 韩华光 马 巍 丁靖康 徐学燕 童长江 盛 煜 邱明国 张洪兴 葛建军 贾彦武 韩龙武 信立晨 朱 磊 张宝才 高永强 赵明阳 刘显全 魏 勇 付景利 王 旭
本规范主要审查人员:钱力航 王公山 欧阳权 徐柏梦 王金国 于胜金 原喜忠 章金钊 王建文 董德胜 饶浩文
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1 总 则
1.0.1 为了在冻土地区建筑地基基础设计中贯彻执行国家的技术经济政策,做到安全适用、技术先进、经济合理、确保质量、保护环境,制定本规范。
1.0.2 本规范适用于季节冻土和多年冻土地区工业与民用建筑(包括构筑物)地基基础的设计。
1.0.3 在冻土地基上进行建筑地基基础的设计时,除应符合本规范外。尚应符合国家现行有关标准的规定。
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2 术语和符号
2.1 术 语
2.1.1 切向冻胀力 tangential frost-heave force
地基土在冻结膨胀时,沿切向作用在基础侧表面的力。
2.1.2 法向冻胀力 normal frost-heave force
地基土在冻结膨胀时,沿法向作用在基础底面的力。
2.1.3 水平冻胀力 horizontal frost-heave force
地基土在冻结膨胀时,沿水平方向作用在结构物或基础表面上的力,包括沿切向和法向的作用。
2.1.4 冻结强度 freezing strength
土与基础侧表面冻结在一起的剪切强度。
2.1.5 冻土抗剪强度 shear strength of frozen soils
冻结土体抵抗剪应力的强度。
2.1.6 冻土 frozen ground(soil,rock)
含有冰的土(岩石)。
2.1.7 多年冻土 perennially frozen ground,permafrost
冻结状态持续二年或二年以上的土(岩石)
2.1.8 季节冻土 seasonally frozen ground
地表层寒季冻结、暖季全部融化的土(岩石)
2.1.9 盐渍化冻土 saline frozen soil
冻土中当易溶盐的含量超过规定的限值时称盐渍化冻土。
2.1.10 冻结泥炭化土 frozen peaty soil
冻土中当土的泥炭化程度超过规定的限值时称冻结泥炭化土。
2.1.11 衔接多年冻土 connected frozen ground
直接位于季节融化层之下的多年冻土。
2.1.12 不衔接多年冻土 detachment of frozen ground
季节冻结层的冻结深度浅于上限的多年冻土。
2.1.13 整体状构造 massive cryostructure
冻土内没有肉眼能看得到的较大冰体的构造。
2.1.14 层状构造 layered cryostructure
冻土内的冰呈层状分布的构造,
2.1.15 网状构造 reticulated cryostructure
冻土内由不同大小、形状和方向的冰体形成大致连续网格的构造。
2.1.16 冰夹层 ice layers
层状和网状构造冻土中的薄冰层。
2.1.17 包裹冰 ice inclusion
除胶结冰外,土中的孔隙冰、冰夹层、冰透镜体等地下冰体的总称。
2.1.18 未冻水含水率 unfrozen-water content
在一定负温条件下,冻土中未冻水的质量与干土质量之比。
2.1.19 起始冻结温度 initial temperature of freezing
土中孔隙水发生冻结的最高温度称为土的冻结温度或起始冻结温度。
2.1.20 冻土地温特征值 characteristic value of ground temperature
冻土年平均地温、地温年变化深度、活动层底面以下的年平均地温、年最高地温和最低地温的总称。
2.1.21 地温年振幅 annual amplitude of temperature in ground
地表或地中某点,一年中地温最高和最低值之差的一半。
2.1.22 年平均地温 mean annual ground temperature
地温年变化深度处的地温。
2.1.23 冻土含水率(冻土总含水率) water content in frozen soil
冻土中所含冰和未冻水的总质量与土骨架质量之比,用百分比表示。
2.1.24 相对含冰率 relative ice content
冻土中冰的质量与全部水质量之比。
2.1.25 冻结界(锋)面 freezing front
正冻地基土中位于冻结前沿起始冻结温度处的平(曲)面。
2.1.26 融土 thawed soil(rock,ground)
冻土自融化开始到已有应力下达至固结稳定为止,这一过渡状态的土体。
2.1.27 季节冻结层 seasonal freezing layer
每年寒季冻结、暖季融化,其年平均地温高于0℃的地表层,其下卧层为非冻结层或不衔接多年冻土层。
2.1.28 季节融化层(季节活动层) seasonally thawed layer
每年寒季冻结、暖季融化,其年平均地温低于0℃的地表层,其下卧层为多年冻土层。
2.1.29 标准冻深 standard freezing depth
非冻胀黏性土,地表平坦、裸露、城市之外的空旷场地中,不少于10年实测最大冻深的平均值。
2.1.30 标准融深 standard thawing depth
衔接多年冻土地区,对非融沉黏性土、地表平坦、裸露的空旷场地中,不少于10年实测最大融深的平均值。
2.1.31 多年冻土天然上限 natural permafrost table
天然条件下,多年冻土层顶板的埋藏深度。
2.1.32 多年冻土人为上限 artificial permafrost table
人为条件影响下,多年冻土层顶板的埋藏深度。
2.1.33 地温年变化深度(年零较差深度) depth of annual zero amplitude of ground temperature
地表以下,地温在一年内相对恒定的深度。
2.1.34 热融滑塌 thaw slumping
分布在自然坡面上的地下冰层,受热融化时,上覆土体沿坡面下滑的现象。
2.1.35 冻结指数 freezing index
一年中低于0℃的气温与其相应持续时间乘积的代数和。
2.1.36 融化指数thawing index
一年中高于0℃的气温与其相应持续时间乘积的代数和。
2.1.37 开敞系统 open system(freezing)
土在冻结过程中,冻层下部分水分向冻结面不断迁移的系统。
2.1.38 封闭系统 closed system(freezing)
土在冻结过程中,没有外来水分进行补充的系统。
2.1.39 自然通风基础的通风模数 ventilation modulus of natural ventilation foundation
为通风空间中进气孔与排气孔的总面积与建筑物平面外部轮廓所包面积的比值。
2.1.40 热桩(热管桩) thermal pile(pile of heat pipe)
内部采用了液汽两相转换对流热虹吸(重力式低温热管)装置的桩基。
2.1.41 热棒基础 thermal probe foundation
将重力式低温热管插入基础中或放置侧面的基础系统。
2.1.42 融化盘 thaw bulb under heated building
采暖建筑物下,多年冻结地基土的一部分发生融化。融化界面形如盘、盆状。故称融化盘。
2.2 符 号
2.2.1 作用与作用效应
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3 冻土分类与勘察要求
3.1 冻土名称与分类
3.1.1 作为建筑地基的冻土,根据持续时间可分为季节冻土与多年冻土;根据所含盐类与有机物的不同可分为盐渍化冻土与冻结泥炭化土;根据其变形特性可分为坚硬冻土、塑性冻土与松散冻土;根据冻土的融沉性与土的冻胀性又可分成若干亚类。
3.1.2 盐渍化冻土的盐渍度和强度指标应符合下列规定:
2 冻结泥炭化土的强度指标应按本规范附录A表A.0.2-3、表A.0.3-3的规定取值。
3 当有机质含量不超过15%时,冻土的泥炭化程度可用重铬酸钾容量法,当有机质含量超过15%时可用烧失量法测定。
3.1.4 对于坚硬冻土,其压缩系数α不应大于0.01MPa-1,并可将其近似看成不可压缩土;对于塑性冻土,其压缩系数α应大于0.01MPa-1,在受力计算时应计入压缩变形量。当粗颗粒土的总含水率不大于3%时。应确定为松散冻土。
3.1.5 季节冻土与多年冻土季节融化层土,根据土平均冻胀率η的大小可分为不冻胀土、弱冻胀土、冻胀土、强冻胀土和特强冻胀土五类,分类时尚应符合表3.1.5的规定。冻土层的平均冻胀率η应按下式计算:
3.2 冻土地基勘察要求
3.2.1 多年冻土地区建筑地基基础设计前应进行冻土工程地质勘察,查清建筑场地的冻土工程地质条件。
3.2.2 在季节冻土层深度与多年冻土季节融化层深度内,应沿其深度方向采取土样,取样数量应根据设计需要确定,且每层不应少于一个试样,取样间距不大于1m。
3.2.3 在对多年冻土钻探、取样、运输、储存及试验等过程中,应采取防止试样融化的措施。
3.2.4 季节冻土地基勘探孔的深度和间距可与非冻土地基的勘察要求相同;多年冻土地基勘察应符合本规范第4.1.2条中将多年冻土用作地基的三种状态的设计要求,勘探点间距应符合表3.2.4-1的规定;控制性钻孔应占钻孔总数的1/3~1/2;钻孔的深度应符合表3.2.4-2的规定;取样数量应满足设计需要。
3.2.5 对多年冻土地基。应根据建筑地基基础设计等级、冻土工程地质条件、冻土特征、地温特征、地基采用的设计状态等情况,岩土勘察报告宜提供下列设计所需资料:
1 气象资料:年平均气温、融化指数(冻结指数)、冬季月平均风速、年平均降水量;
2 地温资料:年平均地温、标准融深(标准冻深)、秋末冬初地温沿深度的分布;
3 冻土物理参数:干密度、总含水率、相对含冰率、盐渍度、泥炭化程度、冻土构造、冰夹层厚度;
4 冻土与未冻土的热物理参数:导热系数、导温系数、容积热容量;
5 冻土强度指标:冻结强度、抗剪强度、承载力特征值、体积压缩系数、压缩系数;
6 冻土融化指标:融化下沉系数、融土体积压缩系数、融土承载力特征值;
7 土的冻胀指标:冻胀率、冻切力、水平冻胀力;
8 地下水分布的资料及特征,不良冻土现象的分布及特征。
3.2.6 对地基基础设计等级为甲级或乙级的建筑物,其所在多年冻土场区宜进行地温观测等原位试验。
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4 多年冻土地基的设计
4.1 一般规定
4.1.1 在多年冻土地区建筑物选址时,宜选择各种融区、基岩出露地段和粗颗粒土分布地段,在零星岛状多年冻土区,不宜将多年冻土用作地基。
4.1.2 将多年冻土用作建筑地基时,可采用下列三种状态之一进行设计:
1 保持冻结状态:在建筑物施工和使用期间,地基土始终保持冻结状态;
2 逐渐融化状态:在建筑物施工和使用期间,地基土处于逐渐融化状态;
3 预先融化状态:在建筑物施工前,使多年冻土融化至计算深度或全部融化。
4.1.3 对一栋整体建筑物地基应采用同一种设计状态;对同一建筑场地的地基宜采用同一种设计状态。
4.1.4 对建筑场地应设置排水设施,建筑物的散水坡宜做成装配式,对按冻结状态设计的地基,冬季应及时清除积雪;供热与给水管道应采取隔热措施。
4.2 保持冻结状态的设计
4.2.1 保持冻结状态的设计宜用于下列场地或地基:
1 多年冻土的年平均地温低于-1.0℃的场地;
2 持力层范围内的土层处于坚硬冻结状态的地基;
3 地基最大融化深度范围内,存在融沉、强融沉、融陷性土及其夹层的地基;
4 非采暖建筑或采暖温度偏低,占地面积不大的建筑物地基。
4.2.2 当采用保持地基土冻结状态进行的设计,可采取下列基础形式和地基处理措施:
1 架空通风基础;
2 填土通风管基础;
3 用粗颗粒土垫高的地基;
4 桩基础、热桩基础;
5 保温隔热地板;
6 基础底面延伸至计算的最大融化深度之下;
7 采用人工冻结方法降低土温的措施。
4.2.3 保持地基土冻结状态的设计,宜采用桩基础,对现行国家标准《建筑地基基础设计规范》GB 50007规定的地基基础设计等级为甲级的建筑物可采用热桩基础。
4.2.4 对于采用保持冻结状态设计的建筑物地基,在施工和使用期间,应对周围环境采取防止破坏温度自然平衡状态的措施。
4.3 逐渐融化状态的设计
4.3.1 逐渐融化状态的设计宜用于下列地基:
1 多年冻土的年平均地温为-0.5℃~-1.0℃的地基;
2 持力层范围内的土层处于塑性冻结状态的地基;
3 在最大融化深度范围内为不融沉和弱融沉性土的地基;
4 室温较高、占地面积较大的建筑,或热载体管道及给水排水系统对冻层产生热影响的地基。
4.3.2 采用逐渐融化状态进行设计时,不应人为加大地基土的融化深度,并应采取下列措施减少地基的变形:
1 加大基础埋深,或选择低压缩性土作为持力层;
2 采用保温隔热地板,并架空热管道及给水排水系统;
3 设置地面排水系统;
4 采用架空通风基础;
5 采用桩基础;
6 保护多年冻土环境。
4.3.3 当地基土逐渐融化可能产生不均匀变形时,应对建筑物的结构采取下列措施:
1 应加强结构的整体性与空间刚度;建筑物的平面布置宜简单;可增设沉降缝;沉降缝处应布置双墙;应设置基础梁、钢筋混凝土圈梁;纵横墙交接处应设置构造柱;
2 应采用能适应不均匀沉降的柔性结构。
4.3.4 建筑物下地基土逐渐融化的最大深度,可按本规范附录B的规定计算。
4.4 预先融化状态的设计
4.4.1 预先融化状态的设计宜用于下列场地或地基:
1 多年冻土的年平均地温不低于-0.5℃的场地;
2 持力层范围内土层处于塑性冻结状态的地基;
3 在最大融化深度范围内,存在变形量为不允许的融沉、强融沉和融陷性土及其夹层的地基;
4 室温较高、占地面积不大的建筑物地基。
4.4.2 当采用预先融化状态设计时,预融深度范围内地基的变形量超过建筑物的允许值时,可采取下列措施:
1 用粗颗粒土置换细颗粒土或加固处理地基;
2 基础底面之下多年冻土的人为上限保持相同;
3 加大基础埋深;
4 采取结构措施,适应变形要求。
4.4.3 对于预先融化状态的设计,当冻土层全部融化时,应按季节冻土地基设计。
4.5 含土冰层、盐渍化冻土与冻结泥炭化土地基的设计
4.5.1 含土冰层不应用作天然地基。
4.5.2 对盐渍化冻土地基,当按保持冻结状态设计时,除应符合本规范第4.2节有关规定外,尚应符合下列规定:
1 宜采用桩基础;对钻孔插入桩,回填泥浆与盐渍化冻土界面的冻结强度应进行验算;
2 单桩竖向承载力应按本规范第7.3.5条的规定确定;
3 盐渍化冻土处于塑性冻结状态时,地基的变形计算参数,应按原位静载荷试验确定;
4 当钻孔插入桩采用水泥砂浆回填时,钻孔直径应大于桩径100mm,最大不应超过桩径150mm。
4.5.3 当盐渍化冻土按逐渐融化和预先融化状态设计时,应按本规范第4.3节、第4.4节的有关规定进行,并应符合现行国家标准《建筑地基基础设计规范》GB 50007的有关规定。
4.5.4 当冻结泥炭化土地基按保持冻结状态设计时,除应符合本规范第4.2节的有关规定外,尚应符合下列规定:
1 泥炭化程度不小于25%,宜采用钻孔打入桩基础或钻孔插入式热桩基础;
2 当钻孔插入桩采用水泥砂浆回填时,钻孔直径应大于桩径100mm,最大不应超过桩径150mm:
3 桩端下砂垫层的铺设厚度不应小于300mm,浅基础底部砂石垫层的铺设厚度应大于基底宽度的1/2,其承载力应按原地基土的种类取值;
4 地基承载力宜按原位静载试验确定;
5 冻结泥炭化土处于塑性冻结状态时,其地基变形计算参数,应按原位静载荷试验确定。
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5 基础的埋置深度
5.1 季节冻土地基
5.1.1 对强冻胀性土、特强冻胀性土,基础的埋置深度宜大于设计冻深0.25m。
5.1.2 对不冻胀、弱冻胀和冻胀性地基土,基础埋置深度不宜小于设计冻深,对深季节冻土,基础底面可埋置在设计冻深范围之内,基底允许冻土层最大厚度可按本规范附录C的规定进行冻胀力作用下基础的稳定性验算,并结合当地经验确定。
5.1.3 基槽开挖完成后底部不宜留有冻土层(包括开槽前已形成的和开槽后新冻结的);当土质较均匀,且通过计算确认地基土融化、压缩的下沉总值在允许范同之内,或当地有成熟经验时,可在基底下存留一定厚度的冻土层。
5.1.4 基础的稳定性(受冻胀力作用时)应按本规范附录C的规定进行验算。对冻胀性地基土,可采取下列减小或消除冻胀力危害的措施:
1 改变地基土冻胀性的措施应符合下列规定:
1)设置防止施工和使用期间的雨水、地表水、生产废水和生活污水浸入地基的排水设施;在坡地或山区应设置截水沟或在建筑物周边设置暗沟,以排走地表水和潜水流,避免因地基土浸水、含水率增加而造成冻害;
2)对低洼场地,加强排水外采用非冻胀性土填方,填土高度不应小于0.5m,其范围不应小于散水坡宽度加1.5m;
3)在基础外侧面,可用非冻胀性土层或隔热材料保温,其厚度与宽度宜通过热工计算确定;
4)可用强夯法消除土的冻胀性;
5)用非冻胀性土或粗颗粒土建造人工地基,使地基的冻触循环仅发生在人工地基内。
2 采取的结构措施应符合下列规定:
1)可增加建筑物的整体刚度;设置钢筋混凝土封闭式圈梁和基础梁,并控制建筑物的长高比:
2)建筑平面宜简单,体形复杂时,宜采用沉降缝隔开;
3)宜采用独立基础或桩基;
4)当外墙上内横隔墙间距较大时,宜设置扶壁柱;
5)可加大上部荷重,或减小基础与冻胀土接触的表面积;
6)外门斗、室外台阶和散水坡等附属结构应与主体承重结构断开;散水坡分段不宜超过1.5m,坡度不宜小于3%,其下宜填筑非冻胀性材料;
7)按采暖设计的建筑物,当年不能竣工或入冬前不能交付正常使用,应采取相应的越冬措施;对非采暖建筑物的跨年度工程,入冬前基坑必须及时回填,并采取保温措施。
3 减小和消除切向冻胀力的措施应符合下列规定:
1)基础在地下水位以上时,基础侧表面可回填非冻胀性的中砂和粗砂,其厚度不应小于200mm;
2)应对与冻胀性土接触的基础侧表面进行压平、抹光处理;
3)可采用物理化学方法处理基础侧表面或与基础侧表面接触的土层;
4)可做成正梯形的斜面基础,在符合现行国家标准《建筑地基基础设计规范》GB 50007关于刚性角规定的条件下,其宽高比不应小于1:7(图5.1.4-1);
5)可采用底部带扩大部分的自锚式基础(图5.1.4-2),其设计计算应符合本规范附录C的规定。
4 减小和消除法向冻胀力的措施应符合下列规定:
1)基础在地下水位以上时,可采用换填法,用非冻胀性的粗颗粒土做垫层,但垫层的底面应在设计冻深线处;
2)在独立基础的基础梁下或桩基础的承台下,除不冻胀类土与弱冻胀类土外,对其他冻胀类别的土层应留有相当于地表冻胀量的空隙,可取100mm~200mm,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,当建筑物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,基础埋置深度可通过热工计算确定,但不得小于建筑物地基多年冻土的稳定人为上限埋深以下0.5m。在无建筑物稳定人为上限资料时,基础的最小埋置深度,对于架空通风基础及冷基础,可根据冻土的设计融深zdm确定,并应符合表5.2.2-1的规定。
表5.2.2-1 基础最小埋置深度(dmin)
地基基础设计等级 | 建筑物基础类型 | 基础最小埋深(m) |
甲、乙级 | 浅基础 | zdm+1 |
丙级 | 浅基础 | zdm |
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、热棒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。
5.2.4 多年冻土地基中桩基础的入土深度应根据桩径、桩基承载力、地基多年冻土工程地质条件和桩基抗冻胀稳定要求经计算确定。
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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设计中,应对地基进行静力计算和热工计算。
1 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。
2 地基的热工计算应包括地温特征值计算、地基冻结深度计算、地基融化深度计算等。
6.1.2 多年冻土地基的计算应符合下列规定:
1 保持地基处于冻结状态时,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,尚应进行变形验算;
2 多年冻土以冻结状态用作地基,房屋下有融化盘时,应进行最大融化深度的计算;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》GB 50007的有关规定。建筑物使用期间地基逐渐融化时,尚应按本规范第6.3.2条的规定进行融化下沉和压缩沉降量计算;
3 上述任何情况均应进行热工计算,并应按本规范附录D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,尚应按本规范附录E的规定进行架空通风计算;当按逐渐融化状态和预先融化状态设计,尚应根据本规范附录B的规定或其他热工计算方法进行建筑物地基土的融化深度计算。
6.1.3 冻土地基的承载力特征值,应结合当地的建筑经验按下列规定确定:
1 对现行国家标准《建筑地基基础设计规范》GB 50007规定的设计等级为甲级、乙级的建筑物,应按本规范附录F的有关规定进行载荷试验或其他原位试验,并应结合冻土的物理力学,性质综合确定;
2 对现行国家标准《建筑地基基础设计规范》GB 50007规定的设计等级为丙级的建筑物,可按土与冻土的物理力学性质和地温状态,按本规范附录A的有关规定取值,或根据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 当采用保持冻结状态设计时,地基承载力计算,基础底面的压力应符合下式要求:
6.3 逐渐融化状态和预先融化状态地基的计算
6.3.1 当采用逐渐融化状态和预先融化状态进行设计时,地基的计算变形量应符合下式要求:
6.3.6 地基承载力计算应符合现行国家标准《建筑地基基础设计规范》GB 50007的规定,其中地基承载力特征值应采用按实测资料确定的融化土地基承载力特征值;当无实测资料时,可按该规范的相应规定确定。
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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、冻土地基条件和将多年冻土用作地基所采用的设计状态确定。
7.1.2 多年冻土地区的基础底面下应设置由粗颗粒非冻胀性砂砾料构成的垫层。垫层厚度应根据多年冻土地基所采用的设计状态确定,且不应小于300mm。独立基础下垫层的宽度和长度应按下列公式计算:
7.2 多年冻土上的通风基础
7.2.1 多年冻土地基宜采用通风基础。通风基础在冬季应以自然通风为主;当自然通风不能满足散热要求时,也可采用强制通风。
7.2.2 大片连续多年冻土地区和存在岛状融区的多年冻土地区宜采用架空通风基础。在岛状多年冻土地区采用架空通风基础时,应通过热工计算。
7.2.3 架空通风基础中桩基础应根据承载能力计算、蠕变下沉计算和抗冻胀稳定计算确定;独立基础的埋置深度,应按本规范第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,可采用在勒脚处设置隐蔽形式通风孔的架空通风基础,或全敞开式通风基础。当采用自然通风时,通风空间顶板底面至设计地面的架空高度不应小于800mm。当在通风空间内设置管道时,其架空高度应能满足管道安装和检修的各项要求,且不应小于1.2m。采用架空通风基础时,应采取措施,防止阳光直接照射架空层。
通风空间内的地面应坡向外墙或排水沟,其坡度不应小于2%,并宜采用隔热材料覆盖。
7.2.5 架空通风基础隐蔽式通风孔的总面积(进气与排气孔的面积之和),可通过热工计算或按本规范附录E的规定确定。
7.2.6 填土通风管圈梁基础应符合下列规定:
1 填土通风管圈梁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;
2 填土通风管圈梁基础,适宜单层、低层建筑采用;
3 通风管宜采用内径为300mm~500mm、壁厚不小于50mm的预制钢筋混凝土管,其长径比不宜大于40;
4 通风管应相互平行、卧放于填土层中,走向应尽量与当地冬季主导风向平行,通风管节间干砌连接;
5 天然地面至通风管底的距离和室内地面至通风管顶的距离,不宜小于500mm;
6 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;填土厚度应大于设计融深,设计融深按本规范第5章的规定确定;
7 外墙外侧的通风管数量不得少于2根;
8 填土宽度和长度应比建筑物的宽度和长度大4m~5m,填料应采用冻胀不敏感的粗颗粒土;粗颗粒土中,细颗粒土(小于0.075mm颗粒)的含量,不得大于15%;填土时,应分层压实;填土层的承载力应满足设计要求。
7.2.7 通风基础均应加强房屋地坪和通风空间地面的隔热防护,隔热层的厚度和设置位置,可经热工计算确定。
7.3 桩 基 础
7.3.1 季节冻土地区的桩基础除应符合国家现行标准《建筑地基基础设计规范》GB 50007和《建筑桩基技术规范》JGJ 94的有关规定外。尚应进行桩基础冻胀稳定性与桩身抗拔承载力验算。
7.3.2 多年冻土地区采用的钻孔打入桩、钻孔插入桩、钻孔灌注桩应分别符合下列规定:
1 钻孔打入桩宜用于不含大块碎石的塑性冻土地区。施工时,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。
2 钻孔插入桩宜用于桩长范围内平均温度低于-0.5℃的坚硬冻土地区。施工时成孔直径应大于桩径100mm,最大不宜超过桩径150mm,将预制桩插入钻孔内后,应以水泥砂浆或其他填料充填。当桩周充填的水泥砂浆全部回冻后,方可施加荷载。
3 钻孔灌注桩用于大片连续多年冻土及岛状融区多年冻土地区时,成孔后应用负温早强混凝土灌注,混凝土灌注温度宜为5℃~10℃。
7.3.3 在多年冻土地区按地基土保持冻结状态设计的桩基础,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:
1 桩基础的混凝土强度等级不应低于C30;
2 最小桩距宜为3倍桩径;插入桩和钻孔打入桩桩端下应设置300mm厚的砂层;
3 当钻孔灌注桩桩端持力层含冰率大时,应在冻土与混凝土之间设置厚度为300mm~500mm的砂砾石垫层。
7.3.5 单桩的竖向承载力应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2根,对于地基基础设计等级为甲级的建筑物试桩数量不应少于3根,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:
7.4 浅 基 础
7.4.1 冻土地区浅基础的设计除应符合现行国家标准《建筑地基基础设计规范》GB 50007的规定外,尚应按本规范附录C的规定进行冻胀力作用下基础的稳定性验算。
7.4.2 多年冻土地基上的扩展基础可用于按保持地基土冻结状态设计的各种地基土;当按逐渐融化状态设计时,地基土应为不融沉或弱融沉土;施工时,应结合环境条件采取必要的措施,使地基土体的状态与所采用的设计状态相适应。
7.4.3 在弱融沉土的地基上采用无筋扩展基础时,宜加强上部承重结构的整体刚度。
7.4.4 无筋扩展基础应采用耐久性好的毛石、毛石混凝土或混凝土等材料,毛石砌体的毛石强度等级不应低于MU30,水泥砂浆强度等级不应低于M7.5,混凝土材料的强度等级不应低于C30,并应符合现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB 50010中关于耐久性的规定。
7.4.5 季节冻结层、季节融化层属于冻胀性土时,基础的设计尚应符合下列要求:
1 季节冻结层、季节融化层上的扩展基础竖向构件,应按本规范第5.1节的有关规定采取防切向冻胀力的措施;
2 当使用中有可能承受切向冻胀力作用时,应按本规范第7.4.6条第3款的规定进行受拉承载力验算;
3 当利用扩展基础底板的锚固作用时,底板上缘应按本规范第7.4.6条第4款的规定配筋;
4 预制柱穿过季节融化层时,柱与基础的连接应符合抗拔要求;
5 杯形基础的杯壁应按抗拔配置竖向钢筋;
6 预制柱与底座间可用锚固螺栓连接,锚固螺栓的直径、锚固长度及数量等应按抗冻切力计算确定,并不应少于4Φ16,连接节点处应作防腐处理。
7.4.6 扩展基础的计算应符合下列规定:
1 基础底面积应按本规范第6章的有关规定确定。
2 基础高度和变阶处的高度,应符合现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB 50010的有关规定;混凝土强度等级应符合本规范第7.4.4条的规定。
3 扩展基础的竖向构件除应按本规范附录C进行冻胀力作用下基础的稳定性验算外,尚应按下式进行受拉承载力验算:
5 底板上缘配筋及构造应按现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB 50010的有关规定计算。
7.4.7 柱下条形基础可用于按逐渐融化状态设计的不融沉或弱融沉土地基。
7.4.8 柱下条形基础的设计应符合下列规定:
1 柱下条形基础肋梁箍筋应为封闭式,箍筋直径不宜小于8mm,末端应弯成135°,弯钩端头平直段长度不应小于10倍箍筋直径;当肋梁宽度不大于350mm时,箍筋肢数不应少于2肢;当肋梁宽度大于350mm且小于等于800mm时,不应少于4肢;当肋梁宽度大于800mm时,不应少于6肢。箍筋间距及直径应按计算确定,且箍筋间距不应大于250mm。
2 混凝土强度等级不应低于C30。
3 柱下条形基础的内力计算应符合下列规定:
1)在比较均匀的地基上,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最大柱距的1/6时,地基反力可按直线分布,可采用倒置连续梁法计算条形基础肋粱的内力,此时边跨跨中及第一内支座处的纵向受力钢筋应比计算值增加15%~20%。
2)当不符合第1)项的条件时,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底面以下最大融化层界面处。
7.4.9 筏形基础可用于按逐渐融化状态设计的不融沉土、弱融沉土及融沉土地基;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。
7.4.10 筏形基础的构造应符合下列规定:
1 筏形基础带肋梁时,肋梁宽度应大于或等于墙厚加100mm;肋梁或板内暗梁配筋应符合最小配筋率的要求,上、下各层钢筋不应少于4Φ12;箍筋直径不宜小于8mm,箍筋间距宜为200mm~300mm;
2 筏板四周悬挑长度不宜大于800mm,并宜利用悬挑使竖向永久荷载重心与筏板形心重合;
3 筏板厚度应符合抗剪切、抗冲切要求,并不应小于400mm;
4 筏形基础的上部结构宜采用横向承重体系,全长贯通的纵墙不应少于2道;
5 筏形基础的构造尚应符合现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB 50010及《建筑地基基础设计规范》GB 50007中的有关规定。
7.4.11 筏形基础的计算应符合下列规定:
1 基础底面积应按本规范第6章的有关规定计算。
2 筏形基础的内力可按下列规定计算:
1)当上部结构刚度较好时,筏板基础可不计算整体弯曲;
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。
7.4.12 当采用预先融化状态设计时,基础的设计与计算应按本规范第7.4.1条、第7.4.5条的规定进行。
7.5 热棒、热桩基础
7.5.1 当采用其他技术不能保证地基、基础的稳定时,可采用热棒,热桩基础。
7.5.2 热棒、热桩基础,适用于各种多年冻土地基。
7.5.3 常用的热桩、热棒基础可分为:1 空心桩-热棒架空通风基础;2 填土热棒圈梁基础;3 钢管热桩架空通风基础。
7.5.4 采用空心桩-热棒架空通风基础时,单根桩基础所需热棒的规格和数量,应根据建筑地段的气温冻结指数、地基多年冻土的热稳定性以及桩基的承载能力,通过热工计算确定。
7.5.5 空心桩可采用钢筋混凝土桩或钢管桩。桩的直径和桩长,应根据荷载以及热棒对地基多年冻土的降温效应,经热工计算和承载力计算确定。
7.5.6 采用钢管热桩架空通风基础时,钢管热桩的直径和蒸发段埋深,应根据荷载以及热桩对地基多年冻土的降温效应,经热工计算和承载力计算确定。
7.5.7 空心桩-热棒基础和钢管热桩基础的架空高度,应符合本规范第7.2节的有关规定。
7.5.8 采用填土热棒圈梁基础时,应根据房屋平面尺寸、室内平均温度、地坪热阻和地基允许流入热量选择热棒的直径和长度,设计热棒的形状,并按本规范附录J的规定,确定热棒的合理间距。
7.5.9 填土热棒圈梁基础的填土厚度,应根据地坪渗热量、热棒输冷能力、多年冻土地基允许流入热量和地基活动层热阻,通过热工计算确定,热工计算宜采用实测的热物理参数,无实测资料可按本规范附录K的规定取值。
7.5.10 热桩、热棒的产冷量与建筑地点的气温冻结指数,热桩、热棒直径,热桩、热棒埋深和间距等有关,可根据本规范附录J的规定,通过热工计算确定。
7.5.11 热桩、热棒基础应与地坪隔热层配合使用。隔热层的厚度和设置位置应按结构要求,通过热工计算确定。
7.5.12 热桩、热棒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受拉承载力验算。
7.5.13 热桩、热棒地基基础系统的效率折减系数为0.65。
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8 边坡及挡土墙
8.1 边 坡
8.1.1 多年冻土地区及季节冻土地区的边坡应采取可靠措施防止融化期的失稳。
8.1.2 防止边坡失稳的措施,应根据冻土含水率、冻土上限变化情况、年平均地温、地层岩性、水文地质及施工影响等因素,从热学稳定和力学稳定两方面分析确定。具体措施应符合下列规定:
1 土质边坡坡率允许值,应根据当地经验确定,且不宜陡于1:1.75;
2 设置边坡保温层,其厚度应根据材料的热工性能进行热工计算并宜采用1.2倍的安全系数;
3 保温层材料可采用黏性土草皮、粒径5cm~8cm的碎石等;
4 设置坡顶挡水埝及坡脚排水沟,加强坡脚支护;
5 滑塌范围及滑体应依据冻土含水率、上限位置、稳定坡角确定,并按本规范第8.2节的相关规定进行支挡结构设计和施工。
8.1.3 滑塌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》GB 50007的规定。冻融过渡带处滑动面(带)土的黏聚力c和内摩擦角φ值应按本规范第8.2.10条的规定确定。
8.1.4 季节性冻土地区边坡的稳定性评价及滑塌的防治应符合现行国家标准《建筑边坡工程技术规范》GB 50330的规定。
8.1.5 位于稳定边坡坡顶的建筑物,其基础底面外边缘线至坡顶的水平距离α应根据边坡稳定性验算确定(图8.1.5),并大于1.5倍的冻土天然上限值,且不得小于2.5m。
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,不宜采用重力式挡土墙。
8.2.2 挡土墙的两端部应作坡面防护或嵌入原状土地层,其嵌入深度,对土质边坡,不应小于1.5m;对强风化的岩石边坡,不应小于1m;对微风化的岩石边坡,不应小于0.5m。
8.2.3 当墙后边坡中含土冰层累计厚度大于200mm时,应用粗颗粒土换填,水平方向的换填厚度应根据热工计算确定,但从墙面起算的厚度,不得小于建墙地点多年冻土上限埋深的1.5倍,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2m~3m交错布置。泄水孔的进水侧应设置反滤层,其厚度不应于300mm,在最低泄水孔的下部,应设置隔水层,防止活动层的水渗入基底。
8.2.5 挡土墙墙背和墙顶地面应设置隔热层,采用不冻胀的粗颗粒土换填墙背边坡冻胀性土等,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,缝内采用渣油麻筋沿墙的内、外、顶三边填塞,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。在高含冰率多年冻土地段暖季施工时,应预先编制施工组织设计,作好施工准备。基坑开挖后,应采用“快速施工、连续作业”方法。缩短基坑暴露时间。应加强暴露多年冻土的临时隔热防护,不得将高含冰率多年冻土和地下冰直接暴露在太阳光下。施工时,基坑不得积水。基础完成后,应立即回填基坑。
8.2.8 冻土地区挡土墙的设计荷载效应组合应符合现行国家标准《建筑地基基础设计规范》GB 50007的有关规定,但应考虑作用于基础的冻结力和墙背的水平冻胀力。荷载效应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,滑裂面可在墙背融土层中形成时,可按库仑理论或朗肯理论计算;当上限较陡,墙背融土层厚度较小,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,并取冻融过渡带土的内摩擦角和黏聚力计算主动土压力。
8.2.10 冻融过渡带土的内摩擦角和黏聚力应由试验确定。当不能进行试验时,可按下表的规定取值。
8.2.11 作用于墙背的水平冻胀应力的大小和分布,应由现场试验确定。在不能进行试验时,其分布图式可按图8.2.11选定,图中最大水平冻胀应力值应按表8.2.11的规定取值,并应符合下列规定:
1 对于粗颗粒填土,均可假定水平冻胀应力为直角三角形分布(图8.2.11a);
2 对于黏性土、粉土,当墙高小于或等于3倍多年冻土上限埋深za时,宜采用图8.2.11b的分布图式;当墙高大于3倍上限埋深za时,可采用图8.2.11c的分布图式;
3 对于各种分布图式,在计算中均可不考虑基础埋深部分的水平冻胀力;
4 当通过计算所得挡土墙断面过大时,应根据本规范第8.2.5条的规定,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特征值,应由现场试验确定。在不能进行试验时,可按本规范附录A表A.0.3-1的规定取值。
8.2.13 在季节冻土区和多年冻土区中的融区,挡土墙基础底面低于最大冻深线的深度可视建筑物的重要性和工程地质条件通过计算确定,且不应小于0.25m。需将基础埋在季节冻深线以上时,基础的埋置深度可根据本规范附录C的规定经计算确定。
8.2.14 在多年冻土区,挡土墙基础底面应埋入多年冻土人为上限以下至少0.5m。无挡土墙人为上限资料时,基础埋探应不小于建筑地点多年冻土天然上限的1.3倍。
8.2.15 多年冻土区的挡土墙是础,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,且不应小于300mm。
8.2.17 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。基础砌筑完成后,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,尚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,并应按暖季和寒季分别进行验算。
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》GB 50010和《砌体结构设计规范》GB 50003的有关规定进行。
8.2.22 冻土中的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符合下式规定:
A——锚定板的面积(㎡)。
8.2.28 在季节冻土地基中,锚杆和锚定板承载力的计算,在寒季挡土墙上的作用力应按本规范第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。
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9 检验与监测
9.1 检 验
9.1.1 基槽(坑)开挖后,应进行基槽检验,当天然地基设计基底下留有冻土层时,应检验残留冻土层是否满足设计要求。
9.1.2 多年冻土地区的基础下设置由粗颗粒非冻胀性砂砾料构成的垫层时,在压实填土过程中,应分层取样检验土的干密度和含水率,每50㎡~100㎡面积内应有一个检验点,其压实系数应大于或等于0.96,对碎石、卵石土干密度不应低于2.0g/cm³,粒径小于0.075mm颗粒含量不大于15%。
9.1.3 施工完成后的工程桩应进行桩身质量检验。对多年冻土地区施工的灌注桩,基桩完整性检测的数量不应小于总桩数的30%,钻孔取芯检测数宜为总桩数的1%。
9.1.4 施工完成后的工程桩应进行单桩竖向承载力检验,并应符合下列规定:
1 季节性冻土地区进行单桩竖向承载力检验时,如桩周存在冻土,应采取措施消除冻结力对承载力的影响。
2 多年冻土地区单桩竖向承载力检验,如按地基土保持冻结状态设计时,应在桩周土体回冻后进行检测,并应按照本规范附录H进行检验。多年冻土地区单桩竖向承载力检验,如按地基土逐渐融化状态或预先融化状态设计时,应在地基土处于融化状态时进行检验,检验方法应符合现行行业标准《建筑基桩检测技术规范》JGJ 106的规定。
9.2 监 测
9.2.1 冻土地区建筑地基基础的监测应符合现行国家标准《建筑地基基础设计规范》GB 50007关于监测的规定。
9.2.2 多年冻土区建筑物地基基础设计等级为甲、乙级时,应进行监测。当地基基础设计等级为丙级时,且有下列情况时应进行监测:
1 地基为高含冰率冻土或存在厚层地下冰分布的建筑物;
2 按保持冻结状态地基设计的非桩基础采暖建筑物;
3 按逐渐融化状态地基设计的建筑物。
9.2.3 边坡坡率陡于1:1.75或边坡高度大于4m时,应设置长期稳定性监测系统,监测内容及要求除应符合现行国家标准《建筑边坡工程技术规范》GB 50330的规定外,尚应包括地温及冻土上限的变化。
9.2.4 冻土地基主要监测项目和要求应符合下列规定:
1 地温场监测:包括年平均地温及持力层范围内的地温变化状态,年平均地温观测孔应布设在建筑物的中心部位,深度应大于15m,其余温度场监测孔宜按东西和南北向断面布置,每个断面不宜少于2个,当建筑物长度或宽度大于20m时,每20m应布设一个测点,深度应大于预计最大融化深度2m~3m,或不小于2倍的上限深度,并不小于8m;地温监测点沿深度布设时,从地面起算,在10m范围内,应按0.5m间隔布设,10m以下应按1.0m间隔布设,地温监测精度应为0.1℃;
2 变形监测:基础的冻胀与融沉变形,包括施工和使用期间冻土地基基础的变形监测、基坑变形监测,监测点应设置在外墙上,并应在建筑物20m外空旷场地设置基准点;四个墙角(和曲面)各设一个监测点,其余每间隔20m(或间墙)布设一个监测点。
9.2.5 监测应按照下列原则进行:
1 多年冻土以冻结状态用作地基时,在建筑物使用期间全程监测;
2 多年冻土以逐渐融化状态用作地基时,监测(5~10)年;
3 多年冻土以预先融化状态用作地基时,监测(3~5)年;
4 监测应与工程施工同时开始,每月应监测三次;建筑物竣工后,在使用期间应延续进行监测,每月一次,直至变形稳定为止。
附录A 冻土强度指标的特征值
A.0.1 冻土地基承载力特征值,当不进行原位试验确定时,可根据冻结地基土的名称、土的温度按表A.0.1的规定取值。
注:1 冻土“极限承载力”按表中数值乘以2取值;
2 表中数值适用于本规范表3.1.6中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类的冻土类型;
3 冻土含水率属于本规范表3.1.6中Ⅳ类冻土类型时,黏性冻土承载力取值应乘以0.8~0.6(含水率接近Ⅲ类时取0.8,接近V类叫取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(含水率接近Ⅲ类时取0.6,接近V类时取0.4,中间取中值);
4 当含水率小于或等于未冻水含水率时,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,应按本规范附录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,桩端冻土承载力的特征值可按表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特征值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的规定确定,对于冻结泥炭化土可按表A.0.3-3的规定确定。
表A.0.3-1~表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 多年冻土中建筑物地基的融化深度
附录C 冻胀性土地基上基础的稳定性验算
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地温、年最高地温和年最低地温时,一般根据15m和20m深度的实测地温构建直线代表各个深度的年平均地温,然后根据土层中的热传递规律结合活动层底面的特殊性计算各个深度的年最高地温和年最低地温,其计算方法如下:
附录E 架空通风基础通风孔面积的确定
E.0.1 多年冻土地基上,自然通风基础的隐蔽通风孔面积,应符合下列规定:
附录F 多年冻土地基静载荷试验要点
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。承压板底部应铺中、粗砂找平层(厚度为20mm),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0.25㎡,试坑宽度不应小于承压板宽度或直径的3倍。
F.0.4 加荷级数不应小于8级;第一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24h的沉降量:砂土不大于0.5mm或黏性土不大于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1.5倍承压板宽度或直径范围的冻土温度,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,其对应的前一级荷载即为极限荷载。
F.0.8 冻土地基承载力的特征值应按下列规定确定:
1 当p-s曲线上有比例界限时,取该比例界限所对应的荷载值;
2 当极限荷载小于对应比例界限荷载值的2倍时,取极限荷载值的一半;
3 当以上两个基本值可同时取得时应取低值。
F.0.9 同一土层参加统计的试验点不应少于3点,当试验实测值的极差不超过其平均值的30%时,取此平均值作为该土层冻土地基承载力的特征值。
附录G 冻土融化下沉系数和压缩系数指标
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,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。
附录H 多年冻土地基单桩竖向静载荷试验要点
H.0.1 多年冻土中试验桩施工后,应待冻土地温恢复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 单桩静载荷试验可根据试验条件和试验要求,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:
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25%。以后各级荷载可为极限荷载的15%,累计试验荷载不得小于设计荷载的2倍;
2 在某级荷载作用下,当桩在最后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;
3 在某级荷载作用下,连续10昼夜达不到稳定。应视为桩-地基系统已破坏,可终止加载;
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,当桩下沉快速时观测次数应增加,缩短间隔时间。
2)地温:每24h观测一次。
H.0.5 采用快速维持荷载法时,应符合下列要求:
1 快速加载时,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;
2 加载的次数不得少于6级,荷载级差可选择预估极限荷载的15%;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;
3 快速加载时,沉降观测和地温观测的应与慢速加载时相同。
H.0.6 单桩竖向极限承载力的确定应符合下列规定:
1 慢速加载时,破坏荷载的前一级荷载即为桩的极限承载力;
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承载力;
3 参加统计的试桩,当满足其极差不超过平均值的30%时,可取其平均值为单桩竖向极限承载力。当极差超过平均值的30%时,宜增加试桩数量并分析极差过大的原因,结合工程具体情况确定极限承载力,对桩数为3根及3根以下的柱下承台,应取低值。
H.0.7 单桩竖向承载力特征值Ra应按单桩竖向极限承载力的一半取值。
附录J 热桩、热棒基础计算
J.0.1 液、汽两相对流循环热桩、热棒,在寒季可将地基中的热量吸出,故又称为热虹吸。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计算确定。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。
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、天然含水率及干密度测定数值,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)率土的导热系数在无实测资料时可按表K.0.1-5取值。
本规范用词说明
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:
正面词采用“必须”,反面问采用“严禁”;
2)表示严格,在正常情况下均应这样做的:
正面词采用“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”,反面词采用“不宜”;
4)表示有选择,在一定条件下可以这样做的,采用“可”。
2 条文中指明应按其他有关标准执行的写法为:“应符合……的规定”或”应按……执行”。
引用标准名录
1 《砌体结构设计规范》GB 50003
2 《建筑地基基础设计规范》GB 50007
3 《混凝土结构设计规范》GB 50010
4 《建筑边坡工程技术规范》GB 50330
5 《建筑桩基技术规范》JGJ 94
6 《建筑基桩检测技术规范》JGJ 106