TB 10093-2017铁路桥涵地基和基础设计规范.pdf
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1、UDC中华人民共和国行业标准TBTB 10093 2017J 464 2017铁路桥涵地基和基础设计规范Code for De sig n on Su bsoil a n d Fou n da tion of Ra il w a y Bridg e a n d Cu l ve rt2017-01-02 发布2017-05-01 实施国家铁路局发布前 言铁路桥涵地基和基础设计规范TB 10002.52005自发布 以来,我国铁路尤其高速铁路取得了举世瞩目的成就,京沪、京广,郑西、哈大等高速铁路,宜万、太中银等客货共线铁路,山西中南部 通道、蒙华等重载铁路,珠三角及武汉城市圈城际铁路等大批铁路 项
2、目相继建成通车,完善了路网结构,增加了铁路运输服务的有效 供给。随着桥涵结构在铁路尤其高速铁路中比例不断增加,新型 结构形式不断涌现,新技术、新工艺、新材料、新设备得到广泛应 用,为进一步完善铁路桥涵建设标准积累了丰富的实践经验。本规范根据国家铁路局构建铁路工程建设标准体系的要求,为满足铁路桥涵建设和发展需要,统一铁路桥涵设计标准,提高铁 路桥涵设计水平,保障铁路桥涵安全与质量,在铁路桥涵地基和 基础设计规范TB 10002.5-2005等规范的基础上,全面总结我 国高速、城际、客货共线和重载铁路桥涵建设、运营的实践经验和 科研成果,全面修订而成。本规范贯彻落实了安全优先的原则,强化了质量安全
3、、节约资 源、保护环境以及风险防范、防灾减灾等技术要求,并结合我国国 情、经济社会发展水平、环境条件等因素,合理确定了不同运输性 质类型、不同速度等级铁路桥梁的主要设计标准,进一步提升了规 范的科学性和技术经济合理性。本规范共分10章,内容包括总则,术语和符号,基础稳定性和 基础沉降,地基承载力,明挖基础,桩基础,沉井基础,挖井基础,特 殊地基,改建既有线、增建第二线的桥涵基础,另有7个附录。本规范修订的主要内容有:31.修订了规范适用范围,适用于高速铁路、城际铁路、客货共 线I级和n级铁路、重载铁路桥涵结构设计。2.增加了位于路桥(涵)过渡段范围内桥台(涵洞)基坑填料 的规定。3.整合修订了
4、高速、城际、客货共线、重载铁路梁式桥静定结 构按设计速度分级的墩台基础沉降限值规定。4.明确了涵洞工后沉降限值按是否在过渡段范围内作不同 要求。5.修改了摩擦桩试桩范围。修改了成孔桩径的有关规定,将 成孔桩径改为设计桩径,修改了钢筋最小锚固长度规定。6.新增了沉井井壁与土体间的摩阻力取值。7.新增浮式沉井井壁和内隔墙设计检算应考虑内外水头差 作用的规定,删除了浮式沉井基础中气筒的相关内容。8,删除了软土地基砂井、砂桩的有关内容,补充了常用地基 处理措施。9.新增“挖井基础”一章,规定了挖井基础的适用范围、设计 原则及施工注意事项。10.修改了湿陷性黄土地区桥涵建筑物的分类办法及地基处 理的措施
5、。11.新增湿陷性黄土地区采用桩基础、挖井基础等相关要求,补充了桩侧极限负摩阻力等设计参数取值。12.补充了多年冻土地基桥涵基础埋置深度计算办法,涵洞 基础设计原则,附属工程基础埋深及沉降缝设置要求。13.“特殊地基”一章中新增“岩溶地区地基”一节,对岩溶地 区桥涵基础设计及施工处理措施作了原则规定。在执行本规范过程中,希望各单位结合工程实践,认真总结经 验,积累资料。如发现需要修改和补充之处,请及时将意见及有关 资料寄交中国铁路设计集团有限公司(天津市河北区中山路104号,邮政编码:300142),并抄送中国铁路经济规划研究院(北京市 海淀区北蜂窝路乙29号,邮政编码:100038),供今后
6、修订时参考。本规范由国家铁路局科技与法制司负责解释。主编单位:中国铁路设计集团有限公司。主要起草人:苏伟、张莉、王召祜、高策、田杨、杜宝军、周四思、王俊杰、周勇政。主要审查人:吴少海、殷宁骏、陈良江、刘燕、薛吉岗、张红旭、刘 椿、陈克坚、徐升桥、杨鹏建、韩晓强、鄢 勇、王新国、彭华春、宁伯伟、桂婢。本规范的历次版本发布情况:铁路桥涵设计规范TBJ 285;TBJ 296;铁路桥涵地基和基础设计规范TB 10002.599;TB 10002.52005 o5目次1总 贝I.12术语和符号.42.1 术 语.42.2 符 号.63基础稳定性和基础沉降.73.1基础倾覆稳定和滑动稳定.73.2基础沉
7、降.94 地基承载力.134.1 地基承载力.134.2 地基承载力的提高.205 明挖基础.215.1 一般规定.215.2 计 算.215.3 构 造.236 桩基础.246.1 一般规定.246.2 计 算.256.3 构 造.327沉井基础.367.1 一般规定.367.2 计 算.377.3 构 造.3978挖井基础418.1 一般规定.418.2 计 算.419特殊地基.439.1 湿陷性黄土地基.439.2 软土地基.469.3 多年冻土地基.479.4 岩溶地区地基.5110改建既有线、增建第二线的桥涵基础.53附录A 土和岩石的工程分类及其性质的划分.54附录B矩形面积上均布
8、荷载作用下通过中心点竖线上的平均附加应力系数C.70附录C桥涵基底下卧土层附加应力系数q.73附录D墩台基础考虑土的弹性抗力的计算.76附录E桥梁桩基当作实体基础的检算.108附录F台后路基对桥台基底附加竖向压应力的计算.109附录G 严寒及多年冻土地区桥涵基础切向冻胀计算.111本规范用词说明.114铁路桥涵地基和基础设计规范条文说明.11581总 贝IJ1.o.1为贯彻国家有关法规和铁路技术政策,统一铁路桥涵设计 技术标准,使铁路桥涵设计符合安全可靠、先进成熟、经济适用、保 护环境的要求,制定本规范。1.0.2本规范适用于新建和改建标准轨距的客货共线铁路、高速 铁路、城际铁路、重载铁路桥涵
9、的设计。1.0.3采用本规范设计应符合现行铁路桥涵设计规范TB 10002 的规定;基础结构设计应符合现行铁路桥涵混凝土结构设计规 范TB 10092等标准的规定。1.0.4桥涵地基基础应具有足够的强度、刚度、稳定性、耐久性并 满足沉降限值的要求。桥涵地基基础设计使用年限应为100年。1.0.5桥涵基础类型应根据水文、地质、地形、沉降控制要求、上 部结构、荷载、材料供应和施工条件等合理选用。1.0.6地质勘探资料应能反映地质构造、地基岩土的物理力学性 质、地下水的状态以及影响桥涵稳定和施工中可能发生的不良地 质现象等因素。桥址存在断层或岩溶、不均匀地层内埋藏有局部 软弱土层,以及在起伏不平或倾
10、斜岩层的地基上修建基础时,应加 强工程地质勘探工作。土和岩石的工程分类及其性质的划分应符 合附录A的规定。1.0.7基础设置应符合下列规定:1基础不宜设在软硬不均的地基上。2墩台位置应避开活动断层、滑坡,宜避开挤压破碎带、石灰 岩溶洞、人为坑洞、黄土陷穴与暗洞等不良地质。3墩台位于陡坡上时,应注意岩体的稳定性。4靠近陡峭岩壁下的河槽边墩,应避免将基础置于河床的落 1石堆积层上。5在岩面倾斜且抽水困难的地基上,不宜采用明挖和沉(挖)井基础。1.0.8桥涵基础的设计应考虑地基土的冻胀性。季节性冻土的 冻胀等级与多年冻土的分类见附录A。1.0.9墩台明挖、沉(挖)井基础的基底埋置深度应符合下列 规定
11、:1冻胀、强冻胀和特强冻胀土,应在冻结线以下不小于 0.25 m,同时满足冻胀力计算的要求;弱冻胀土不应小于冻结深 度;基底埋置深度不满足要求,但无基础冻害出现时,可暂缓处理。2无冲刷处或设有铺砌时,不应小于地面以下2.0 mo3有冲刷处,在墩台附近最大冲刷线以下不应小于表1.0.9 所列安全值。表L0.9基底埋置安全值冲刷总深度(m)05101520安全值(m)一般桥梁2.02.53.03.54.0技术复杂、修复困难或重 要的特大桥设计流量3.03.54.04.55.0检算流量1.51.82.02.32.5注:冲刷总深度为自河床面算起的一般冲刷深度与局部冲刷深度之和。4对于不易冲刷磨损的岩石
12、,墩台基础应嵌入基本岩层不小 于0.25 m0.5 m(视岩层抗冲性能而定)。嵌入风化、破碎、易冲 刷磨损岩层应按未嵌入岩层计。5新建或改建位于河道非岩石地基上的桥跨不应采用明挖 基础。1.0.10涵洞基础设置在冻胀地基土上时应符合下列规定:1涵洞出入口和自两端洞口向内各2 m范围内的涵身基底 埋深,冻胀、强冻胀和特强冻胀土应在冻结线以下0.25 m,弱冻胀 土应不小于冻结深度。22涵洞中间部分的基底埋深可根据地区经验确定。3严寒地区,当涵洞中间部分的埋深与洞口埋深相差较大 时,其连接处应设置过渡段。4冻结较深的地区,可将基底至冻结线下0.25 m的地基土 进行处理。1.0.11沉(挖)井、桩
13、基的计算可参照附录D考虑土的弹性抗 力。考虑沉(挖)井、桩基承台侧面土的弹性抗力时,沉(挖)井、桩 基承台应与侧面原状土密贴。1.0.12位于路桥(涵)过渡段范围内的桥台(涵洞)的基坑,宜采 用混凝土回填或以碎石分层填筑压实。1.0.13铁路桥涵地基和基础设计除应符合本规范外,尚应符合 国家、铁路行业现行的有关强制性标准的规定。3 2术语和符号2.1 术 语2.1.1 地基 su bsoil;fou n da tion soil承受结构作用的地层。2.1.2 基础 fou n da tion将结构所承受的荷载传递至地基上的构造物。2.1.3 地基容许承载力 a l l ow a bl e be
14、 a rin g c a p a c ity在保证地基稳定和建筑物沉降量不超过容许值的条件下,地 基单位面积所能承受的最大压力。2.1.4 地基基本承载力 ba sic be a rin g c a p a c ity建筑物基础短边宽度不大于2.0 m、埋置深度不大于3.0 m 时的地基容许承载力。2.1.5 明挖基础 op e n c u t fou n da tion由开挖地基进行施工的基础。2.1.6 桩基础 p il e fou n da tion由桩和承台构成的基础。2.1.7 沉井基础 op e n c a isson fou n da tion由上、下开口的井筒状结构物下沉至设计
15、高程,经过封底、封 顶所形成的基础。2.1.8 挖井基础 c u ttin g c a isson fou n da tion由垂直开挖地基、灌注混凝土形成的基础。2.1.9 黄土 l oe ss在干燥气候条件下形成的多孔性具有柱状节理的黄色粉性 0湿陷性黄土分为自重湿陷性和非自重湿陷性,后者在水浸湿 4 后尚需一定压力才会产生沉陷。2.1.10 软土 soft soil主要是由天然含水量大、压缩性高、承载能力低的淤泥沉积物 及少量腐殖物质所组成的土。2.1.11 季节性冻土 se a son a l froze n soil冬季冻结春季融化的土层。自地表面至冻结层底面的厚度称 冻结深度。2.
16、1.12 多年冻土 p e rma frost冻结状态持续两年或两年以上的土层。2.1.13 工后沉降 se ttl e me n t a fte r c ivil w orks铺轨工程完成以后,基础设施产生的沉降量。2.1.14 总沉降 tota l se ttl e me n t桥涵基础在全部恒载作用下所发生的最终沉降量。2.1.15 湿陷系数 c oe ffic ie n t of c ol l a p sibil ity单位厚度的环刀内,保持天然湿度和结构的试样,在一定压力 下下沉稳定后的高度和上述加压稳定后试样浸水(饱和)附加下沉 稳定后的高度之差与试样原始高度的比值。2.1.16
17、自重湿陷系数 c oe ffic ie n t of se l f-w e ig h t c ol l a p sibil ity单位厚度的环刀内,保持天然湿度和结构的试样,加压至该试 样上覆土的饱和自重压力时下沉稳定后的高度和上述加压稳定后 试样在浸水(饱和)作用下附加下沉稳定后高度之差,与试样原始 高度的比值。2.1.17 多年冻土天然上限 n a tu ra l p e rma frost ta bl e天然状态下,多年冻土层顶面的埋藏深度。2.1.18 多年冻土人为上限 a rtific ia l p e rma frost ta bl e人为条件影响下,多年冻土层顶面的埋藏深度。2.
18、1.19 季节融化层 se a son a l l y th a w e d l a ye r多年冻土区每年寒季冻结、暖季融化的地壳表层岩土。5 2.2 符 号2.2.1 承载力&-地基基本承载力(kPa)W地基容许承载力(kPa)P桩的受压容许承载力(kN)m桩的受拉容许承载力(kN)f,桩周土的极限摩阻力(kPa)R桩尖土的极限承载力(kPa)6-基底压应力(kPa)2.2.2参数w天然含水率()wL液限含水率()Zl液性指数Cu土的不排水剪切强度(kPa)Es土的压缩模量(kPa)心湿陷系数S基础的总沉降量(m)K。墩台基础倾覆稳定系数 七一一墩台基础滑动稳定系数 6 3基础稳定性和基础
19、沉降3.1基础倾覆稳定和滑动稳定3.1.1基础的倾覆稳定系数应按式(3.1.1)计算(计算图如图3.1.1所示)且不应小于1.5,施工荷载作用下不应小于1.2。图3.1.1墩台倾覆稳定计算图()截面重心;P一合力作用点;A-八 检算倾覆轴注:1对于凹形多边基础其倾覆轴应取基底面的外包线。2力矩P代和丁小,应根据其绕检算截面重心的方向区别正负。K()sXP.(3.1.1)+储 e 7 式中Ko 基础的倾覆稳定系数;Pi各竖直力(kN);匕各竖直力P,对检算截面重心的力臂(m);T.各水平力(kN);储各水平力T,对检算截面的力臂(m);5在沿截面重心与合力作用点的连接线上,自截面重 心至检算倾覆
20、轴的距离(m);e所有外力合力R的作用点至截面重心的距离(m)。3.1.2 基础的滑动稳定系数应按式(3.1.2)计算且不应小于 1.3,施工荷载作用下不应小于1.20墩台位于较陡的土坡上,或 桥台建于软土上且台后填土较高时,还应检算墩台连同土坡或路 基沿滑动弧面滑动的稳定性。K Pic ST,(3.1.2)式中Kc基础滑动稳定系数;P,T,意义同第3.1.1条;f一基础底面与地基土间的摩擦系数,当缺乏实际资料 时,可采用表3.1.2中的数值。表3.1.2基底摩擦系数地基土石分类摩擦系数软塑的黏性土0.25硬塑的黏性土0.3粉土、坚硬的黏性土0.3 0.4砂类土0.4碎石类土0.5软质岩0.4
21、0.6硬质岩0.60.7 8 3.1.3拱桥桥墩基础应按施工过程中可能产生的单侧横推力进 行检算,倾覆和滑动稳定系数不应小于1.2,地基容许承载力可较 计算主力时的容许承载力提高40%。3.2基础沉降3.2.1基础沉降应按恒载计算,其工后沉降量不应超过表3.2.11、表3.2.1-2规定的限值。超静定结构相邻墩台沉降量之差除应 满足表3.2.11、表3.212的规定外,尚应根据沉降差对结 构产生的附加应力的影响确定。基础沉降计算值不含区域 沉降。表3.2.11有酢轨道静定结构墩台基础工后沉降限值设计速度沉降类型限值(mm)250 km/h及以上墩台均匀沉降30相邻墩台沉降差15200 km/h
22、墩台均匀沉降50相邻墩台沉降差20160 km/h及以下墩台均匀沉降80相邻墩台沉降差40表3.2.12无昨轨道静定结构墩台基础工后沉降限值设计速度沉降类型限值(mm)250 km/h及以上墩台均匀沉降20相邻墩台沉降差5200 km/h及以下墩台均匀沉降20相邻墩台沉降差10 93.2.2位于路涵过渡段范围的涵洞涵身工后沉降限值应与相邻 过渡段工后沉降限值一致,不在过渡段范围内的涵洞涵身工后沉 降限值不应大于100 mmo3.2.3基础由于其底面以下受压土层之压缩产生的总沉降量S 可按式(3.2.3)计算。nS=也 智(nC-niGt)(3.2.3)i=l/=1 七力式中S基础的总沉降量(m
23、);基底以下地基沉降计算深度范围内按压缩模量划分 的土层分层数目;%o)-基础底面处的附加压应力(kPa),0)=前一沙;(Th基底压应力(kPa):当z/b l时,前采用基底平均压 应力;当之/。41时0采用基底压应力图形中距最大 应力点4/46/3处的压应力;b基础的宽度(m);7-土的容重(kN/m。);h基底埋置深度(m):当基础受水流冲刷时,由一般冲 刷线算起;当不受水流冲刷时,由天然地面算起,如位 于挖方内,则由开挖后地面算起;n 基底至计算土层顶面的距离(m);基底至第i和第,一1层底面的距离(m),地基沉降计 算总深度力的确定应符合下列要求:AS”0.025*AS,当计算土层下
24、部仍有较软土层时,应 1=1继续计算;计算深度范围内第,层土的沉降量;S”-深度之处向上取厚度为%(见表3.2.31)的土层沉降值;10表3.2.31 Az取值基底宽度。(m)七22W44V648b8z(m)0.30.60.81.0Ea基础底面以下受压土层内第,层的压缩模量(kPa),根据压缩曲线按实际应力范围取值;基础底面至第Z层底面范围内和至第,一1层底面范 围内的平均附加应力系数(计算图如图3.2.3所示),可按附录B查得;,4沉降经验修正系数,根据地区沉降观测资料及经验确 定,无地区经验时按表3.2.3-2采用,对于软土地 基,见不应小于1.3O图3.2.3基础沉降计算图A-A 天然地
25、面;i-i第i层底面;3-B一基础底面;-第层底面;-第z-1层底面;C-平均附加应力系数曲线 11表3232沉降经验修正系数八地基压缩模量当量值 氏(kPa)基础底面处 附加压应力(Jz(o)(kPa)2 5004 0007 00015 00020 0006(0)1.41.31.00.40.2%o)40.75c7()1.11.00.70.40.2注:1 R为沉降计算总深度。内地基压缩模量的当量值,可按下式确定:式中A,第,层土平均附加应力系数沿该土层厚度的积分值,即第i层土的平均附加应力系数面积。2%。)为基础底面处的附加压应力,取()=6一M,6为基底压应力,近似地取 基底压应力图形中距最
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