地基計算及處理設計

-8地基計算及處理設計8.1一般規(guī)定8.1.1水閘地基計算應根據(jù)地基情況,結(jié)構(gòu)特點及施工條件進行,其內(nèi)容應包括：1地基滲流穩(wěn)定性驗算；2地基整體穩(wěn)定計算；3地基沉降計算；在各種運用情況下,水閘地基應能滿足承載力,穩(wěn)定和變形的要求.8.1.2巖石可按其堅硬程度分類.碎石土可按礫的含量分類.土可按顆粒級配及塑性指數(shù)分類,砂土也可按砂粒含量分類,粘性土也可參照塑性圖分類.巖石,碎石土和土的分類見附錄F.8.1.3對于土質(zhì)地基,初步劃分松軟地基和堅實地基的特性指標見附錄G.8.1.4土質(zhì)地基的計算應根據(jù)地基土和填料土的物理力學性質(zhì)試驗指標進行.地基土的專門試驗項目(如地基土對混凝土板的抗滑強度試驗,砂礫石地基的管涌試驗等)應根據(jù)工程具體情況確定.8.1.5地基土的剪切試驗方法可按表8.1.5的規(guī)定選用.室內(nèi)試驗應盡量減少取樣和試驗操作過程中可能造成的誤差,試驗指標的取值宜采用小值平均值.8.1.6巖基物理力學性指標的試驗方法可按國家現(xiàn)行的DL 5006-92水利水電工程巖石試驗規(guī)程的規(guī)定選用.8.1.7地基計算的荷載組合可按本規(guī)范表7.2.11的規(guī)定采用.8.1.8地基滲流穩(wěn)定性驗算應按本規(guī)范6.0.46.0.6條的規(guī)定進行.8.1.9凡屬下列情況之一者,可不進行地基沉降計算：表8.1.5剪切試驗適用條件剪切試驗方法地基土類別飽和快剪飽和固結(jié)快剪N 63.54擊的粘土和壤土驗算施工期不超過一年的完建期地基強度驗算運用期和施工期超過一年的完建期地基強度N63.54擊的軟土和軟土夾薄層砂等驗算尚未完全固結(jié)狀態(tài)的地基強度驗算完全固結(jié)狀態(tài)的地基強度N63.58擊的砂土和砂壤土驗算施工期不超過一年或土層較厚的完建期地基強度(直接快剪)驗算運用期和施工期超過一年或土層較薄的完建期地基強度N63.58擊的松砂,砂壤土和粉細砂夾薄層軟土等驗算施工期不超過一年或土層較厚的完建期地基強度(三軸不排水剪)驗算運用期和施工期超過一年或土層較薄的完建期地基強度注：1.重要的大型水閘的粘性土地基應同時采用相應排水條件的三軸剪切試驗方法驗證；2.軟粘土地基可輔以采用野外十字板剪切試驗方法；3.回填土可采用飽和快剪試驗方法.1巖石地基；2礫石,卵石地基；3中砂,粗砂地基；4大型水閘標準貫入擊數(shù)大于15擊的粉砂,細砂,砂壤土,壤土及粘土地基；5中,小型水閘標準貫入擊數(shù)大于10擊的壤土及粘土地基.8.1.10當水閘天然地基不能滿足承載力,穩(wěn)定或變形的要求時,應根據(jù)工程具體情況,因地制宜地作出地基處理設計.8.1.11地基處理設計方案應針對地基承載力或穩(wěn)定安全系數(shù)的不足,或?qū)Τ两底冃尾贿m應等,根據(jù)地基情況(尤其要注意考慮地基中滲流作用的影響),結(jié)構(gòu)特點,施工條件和運用要求,并綜合考慮地基,基礎及其上部結(jié)構(gòu)的相互協(xié)調(diào),經(jīng)技術經(jīng)濟比較后確定.8.1.12采用的地基設計方案除應符合本規(guī)范8.1.11條的規(guī)定外,尚應符合環(huán)境保護的要求,避免因地基處理污染地面水和地下水或損壞周圍已有建筑物,防止振動噪音對周圍環(huán)境產(chǎn)生不良影響.8.1.13水閘不宜建造在半巖半土或半硬半軟的地基上；否則,必須采取嚴格的工程措施.8.2地基整體穩(wěn)定計算8.2.1巖石地基的允許承載力可根據(jù)巖石類別及其風化程度按表8.2.1確定.表8.2.1巖石地基允許承載力(kPa)風化程度巖石類別未風化微風化弱風化強風化全風化硬質(zhì)巖石400040003000300010001000500500軟質(zhì)巖石2000200010001000500500200200注：1.巖石風化程度的鑒別見本規(guī)范附錄F；2.強風化巖石改變埋藏條件后,如強度降低,宜按降低程度選用較低值.8.2.2碎石土地基的允許承載力可根據(jù)碎石土的密實度按表8.2.2確定.表8.2.2碎石土地基允許承載力(kPa)密實度顆粒骨架密實中密稍密卵石1000800800500500300碎石900700700400400250圓礫700500500300300200角礫600400400250250150注：1.碎石土密實度的鑒別見本規(guī)范附錄F；2.表中數(shù)值適用于骨架顆?？紫度坑芍猩?粗砂或堅硬的粘性土所充填的情況；3.當粗顆粒為弱風化或強風化時,可按其風化程度適當降低允許承載力；當顆粒間呈半膠結(jié)狀時,可適當提高允許承載力.8.2.3在豎向?qū)ΨQ荷載作用下,可按限制塑性區(qū)開展深度的方法計算土質(zhì)地基的允許承載力；在豎向荷載和水平向荷載共同作用下,可按CK 法驗算土質(zhì)地基的整體穩(wěn)定,也可按漢森公式計算土質(zhì)地基的允許承載力.地基允許承載力的計算方法見附錄H.8.2.4當土質(zhì)地基持力層內(nèi)夾有軟弱土層時,還應采用折線滑動法(復合圓弧滑動法)對軟弱土層進行整體抗滑穩(wěn)定驗算.8.2.5岸墻,翼墻地基的整體抗滑穩(wěn)定及上,下游護坡工程的邊坡穩(wěn)定可采用瑞典圓弧滑動法或簡化畢肖普圓弧滑動法計算.8.2.6按瑞典圓弧滑動法或折線滑動法計算的整體抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)或邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)均不應小于本規(guī)范7.3.13條規(guī)定的允許值；按簡化畢肖普圓弧滑動法計算的整體抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)或邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)均不應小于表8.2.6規(guī)定允許值的1.1倍.表8.2.6整體抗滑(或邊坡)穩(wěn)定安全系數(shù)的允許值荷載組合水閘級別1234,5基本組合1.301.251.201.15特殊組合1.201.151.101.051.101.051.051.00注：1.特殊組合適用于施工情況,檢修情況及校核洪水位情況；2.特殊組合適用于地震情況.8.2.7當巖石地基持力層范圍內(nèi)存在軟弱結(jié)構(gòu)面時,必須對軟弱結(jié)構(gòu)面進行整體抗滑穩(wěn)定驗算.8.2.8對于地質(zhì)條件復雜的大型水閘,其地基整體抗滑穩(wěn)定計算應作專門研究.8.3地基沉降計算8.3.1水閘土質(zhì)地基沉降可只計算最終沉降量,并應選擇有代表性的計算點進行計算,計算時應考慮結(jié)構(gòu)剛性的影響.8.3.2土質(zhì)地基最終沉降量可按公式(8.3.2)計算： (8.3.2)式中S -土質(zhì)地基最終沉降量(m)；n-土質(zhì)地基壓縮層計算深度范圍內(nèi)的土層數(shù)；e1i-基礎底面以下第i層土在平均自重應力作用下,由壓縮曲線查得的相應孔隙比；e2i-基礎底面以下第i層土在平均自重應力加平均附加應力作用下,由壓縮曲線查得的相應孔隙比；hi-基礎底面以下第i層土的厚度(m)；m-地基沉降量修正系數(shù),可采用1.01.6(堅實地基取較小值,軟土地基取較大值).8.3.3對于一般土質(zhì)地基,當基底壓力小于或接近于水閘閘基未開挖前作用于該基底面上土的自重壓力時,土的壓縮曲線宜采用e-p回彈再壓縮曲線；但對于軟土地基,土的壓縮曲線宜采用e-p壓縮曲線.對于重要的大型水閘工程,有條件時土的壓縮曲線也可采用e-lgp壓縮曲線.8.3.4土質(zhì)地基壓縮層計算深度可按計算層面處土的附加應力與自重應力之比為0.100.20(軟土地基取小值,堅實地基取大值)的條件確定.地基附加應力的計算方法見附錄J.8.3.5高飽和度軟土地基的沉降量計算,有條件時可采用考慮土體側(cè)向變形影響的簡化計算方法.8.3.6土質(zhì)地基允許最大沉降量和最大沉降差,應以保證水閘安全和正常使用為原則,根據(jù)具體情況研究確定.天然土質(zhì)地基上水閘地基最大沉降量不宜超過15cm,相鄰部位的最大沉降差不宜超過5cm.8.3.7對于軟土地基上的水閘,當計算地基最大沉降量或相鄰部位的最大沉降差超過本規(guī)范8.3.6條規(guī)定的允許值時,宜采用下列一種或幾種措施：1變更結(jié)構(gòu)型式(采用輕型結(jié)構(gòu)或靜定結(jié)構(gòu)等)或加強結(jié)構(gòu)剛度；2采用沉降縫隔開；3改變基礎型式或剛度；4調(diào)整基礎尺寸與埋置深度；5必要時對地基進行人工加固；6安排合適的施工程序,嚴格控制施工速率.8.4地基處理設計8.4.1巖基處理設計應滿足下列規(guī)定：1對巖基中的全風化帶宜予清除,強風化帶或弱風化帶可根據(jù)水閘的受力條件和重要性進行適當處理.2對裂隙已發(fā)育的巖基,宜進行固結(jié)灌漿處理.固結(jié)灌漿孔可按梅花形或方格形布置,孔距,排距宜取34m,孔深宜取35m,必要時可加深加密.灌漿壓力應以不掀動基礎巖體和混凝土蓋重為原則,無混凝土蓋重時不宜小于100kPa,有混凝土蓋重時不宜小于200kPa.3對巖基中的泥化夾層和緩傾角軟弱帶應根據(jù)其埋藏深度和對地基穩(wěn)定的影響程度采取不同的處理措施.在埋藏深度較淺且不能滿足地基穩(wěn)定要求時,應予全部清除；在埋藏深度較深或埋藏深度雖較淺但能滿足地基穩(wěn)定要求時,可全部保留或部分保留,但應有防止惡化的工程措施.4對巖基中的斷層破碎帶應根據(jù)其分布情況和對水閘工程安全的影響程度采取不同的處理措施,通常以開挖為主,開挖深度可取破碎帶寬度的11.2倍,并用混凝土回填,必要時可鋪設鋼筋.在灌漿帷幕穿過斷層破碎帶的部位,帷幕灌漿孔應適當加密.8.4.2對地基整體穩(wěn)定有影響的溶洞或溶溝等,可根據(jù)其位置,大小,埋藏深度和水文地質(zhì)條件等,分別采取壓力灌漿,挖填等處理方法.8.4.3土基常用的處理方法見表8.4.3,可根據(jù)水閘地基情況,結(jié)構(gòu)特點和施工條件等,采用一種或多種處理方法.8.4.4對于地基中的液化土層,可采用挖除置換,強力夯實,振動水沖,板樁(連續(xù)墻)圍封或沉井基礎等常用處理方法.當采用板樁(連續(xù)墻)圍封或沉井基礎處理時,樁(墻,井壁)體必須嵌入非液化土層.8.4.5墊層法設計應滿足下列規(guī)定：表8.4.3土基常用處理方法處理方法基本作用適用范圍說明墊層法改善地基應力分布,減少沉降量,適當提高地基穩(wěn)定性和抗?jié)B穩(wěn)定性厚度不大的軟土地基用于深厚的軟土地基時,仍有較大的沉降量強力夯實法增加地基承載力,減少沉降量,提高抗振動液化的能力 透水性較好的松軟地基,尤其適用于稍密的碎石土或松砂地基用于淤泥或淤泥質(zhì)土地基時,需采取有效的排水措施振動水沖法增加地基承載力,減少沉降量,提高抗振動液化的能力 松砂,軟弱的砂壤土或砂卵石地基1.處理后地基的均勻性和防止?jié)B透變形的條件較差2.用于不排水抗剪強度小于20kPa的軟土地基時,處理效果不顯著樁基礎增加地基承載力,減少沉降量,提高抗滑穩(wěn)定性較深厚的松軟地基,尤其適用于上部為松軟土層,下部為硬土層的地基1.樁尖未嵌入硬土層的摩擦樁,仍有一定的沉降量2.用于松砂,砂壤土地基時,應注意滲透變形問題沉井基礎除與樁基礎作用相同外,對防止地基滲透變形有利適用于上部為軟土層或粉細砂層,下部為硬土層或巖層的地基不宜用于上部夾有蠻石,樹根等雜物的松軟地基或下部為頂面傾斜度較大的巖基注：深層攪拌法,高壓噴射法等其他處理方法,經(jīng)論證后也可采用.1墊層厚度應根據(jù)地基土質(zhì)情況,結(jié)構(gòu)型式,荷載大小等因素,以不超過下臥土層允許承載力為原則確定,但不宜大于3.0m.2墊層材料應就地取材,采用性能穩(wěn)定,壓縮性低的天然或人工材料,但不宜采用粉砂,細砂,輕砂壤土或輕粉質(zhì)砂壤土.墊層材料中不應含樹皮,草根及其他雜質(zhì).3壤土墊層宜分層壓實,土料的含水量應控制在最優(yōu)含水量附近,大型水閘墊層壓實系數(shù)不應小于0.96；中,小型水閘墊層壓實系數(shù)不應小于0.93.4砂墊層應有良好的級配,宜分層振動密實,相對密度不應小于0.75；強地震區(qū)水閘墊層相對密度不應小于0.8.5對于重要的大型水閘工程,墊層壓密效果應根據(jù)地基土質(zhì)條件及選用的墊層材料等進行現(xiàn)場試驗驗證.8.4.6強力夯實法設計應滿足下列規(guī)定：1錘重和落距應根據(jù)地基土質(zhì)情況和施工設備條件等因素確定,錘重可采用100250kN,落距可采用1020m.錘的重心位置應在錘的半高度以下,錘底面積可按錘底面靜壓力為3040kPa計算確定,錘體中宜均勻設置若干個上下貫通的通氣孔.2夯點可按方格形或梅花形布置,間距可采用錘底面直徑或邊長的1.52.5倍.3夯點夯擊遍數(shù),每遍擊數(shù),前,后兩遍的間歇時間等,均應經(jīng)現(xiàn)場最佳夯擊能試驗確定.當?shù)叵滤惠^高時,應適當延長間歇時間,并應有良好的排水措施.4強力夯實的有效加固深度應根據(jù)現(xiàn)場試夯結(jié)果或當?shù)匾呀üこ探?jīng)驗確定.5強力夯實法設計應有防止對周圍已有建筑物產(chǎn)生有害影響的措施.8.4.7振動水沖法設計應滿足下列規(guī)定：1振沖孔添加填料擠擴成樁的樁徑宜采用0.60.8m.振沖孔孔距宜采用1.52.5m,按梅花形或方格形布置,孔深應根據(jù)設計要求和施工條件確定.當松軟土層不厚時,振沖孔宜打穿松軟土層.2振沖孔添加的填料宜采用有良好級配的砂,碎石等.碎石最大粒徑不宜大于5cm,含泥量不宜大于5%.3采用振動水沖法加固的地基,當添加與天然地基土質(zhì)不同的填料時,應按復合地基設計；當不添加填料或添加與天然地基土質(zhì)相同的填料時,可按均質(zhì)地基設計.4對于地基土質(zhì)條件復雜的大型水閘工程,采用的振沖孔孔距,孔深,選用的填料及擠擴成樁的樁徑等設計數(shù)據(jù)以及振沖效果應經(jīng)現(xiàn)場試驗驗證.8.4.8樁基礎設計應滿足下列規(guī)定：1水閘樁基礎通常宜采用摩擦型樁(包括摩擦樁和端承摩擦樁).2樁的根數(shù)和尺寸宜按承擔底板底面以上的全部荷載確定.對于摩擦型樁,經(jīng)論證后可適當考慮樁間土承擔部分荷載.3預制樁的中心距不應小于3倍樁徑或邊長,鉆孔灌注樁的中心距不應小于2.5倍樁徑.4樁的平面布置宜使樁群形心與底板底面以上基本荷載組合的合力作用點相接近,單樁的豎向荷載最大值與最小值之比不宜大于本規(guī)范7.3.5條規(guī)定的允許值.5在同一塊底板下,不應采用直徑,長度相差過大的摩擦型樁,也不應同時采用摩擦型樁和端承型樁(包括端承樁和摩擦端承樁).6當防滲段底板下采用端承型樁時,應采取防止底板底面接觸沖刷的措施.7單樁的豎向荷載和水平向荷載以及允許的豎向承載力和水平向承載力,可按現(xiàn)行的GBJ7-89建筑地基基礎設計規(guī)范等有關專業(yè)