TB10093-2017 铁路桥涵地基和基础设计规范-(高清无水印).pdf
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1、UDC 中华人民共和国行业标准 TB TB 100932017 P J4642017 铁路桥涵地基和基础设计规范 Code for Design on Subsoil and Foundation of Railway Bridge and Culvert 2017-01-02 发布 2017-05-01 实施 国 家 铁 路 局 发布中华人民共和国行业标准 铁路桥涵地基和基础设计规范 Code for Design on Subsoil and Foundation of Railway Bridge and Culvert TB 100932017 J 4642017 主编单位:铁道第三勘
2、察设计院集团有限责任公司 批准部门:国家铁路局 施行日期:2017 年 05 月 01 日 版本:1951 年 12 月第 1 版 1958 年 11 月第 2 版 1974 年 12 月第 3 版 1985 年 8 月第 4 版 1996 年 5 月第 5 版 1999 年 10 月第 6 版 2005 年 6 月第 7 版 2017 年 5 月第 1 版 中 国 铁 道 出 版 社 中 国 铁 道 出 版 社 1前前 言言 铁路桥涵地基和基础设计规范TB10002.5-2005 发布以来,我国铁路尤其高速铁路取得了举世瞩目的伟大成就,京沪、京广、郑西、哈大等高速铁路,宜万、太中银等客货共线
3、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TB10002.5-2005 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,
4、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、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:1.修订了规范适用范围,适用于高速铁路、城际铁路、客货共线级和级铁路、重载铁路桥涵结构设计。2.增加了位于路桥(涵)过渡段范
5、围内桥台(涵洞)基坑填料的规定。3.整合修订了高速、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。26.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。9.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。10.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。11.修改了湿陷性黄土地区
6、桥涵建筑物的分类办法及地基处理的措施。12.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。13.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。14.“特殊地基”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铁道第三勘察设计院集团有限公司(天津市河北区中山路 10 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
7、,邮政编码:100038),供今后修订时参考。本规范由国家铁路局科技与法制司负责解释。主编单位:主编单位:铁道第三勘察设计院集团有限公司 主要起草人: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: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 婞。3目 次 1 总则.1 2 术语和符号.3 2.1 术语.3 2.2 符号.4 3 基础稳定性和基础沉降.6 3.1 基础倾覆稳定和滑动稳定.6 3.2 基础沉降.7 4 地基承载力.11 4.1 地基承载力.11 4.2
8、地基承载力的提高.17 5 明挖基础.18 5.1 一般规定.18 5.2 计算.18 5.3 构造.20 6 桩基础.21 6.1 一般要求.21 6.2 计算.21 6.3 构造.28 7 沉井基础.32 7.1 一般要求.32 7.2 计算.32 7.3 构造.34 8 挖井基础.36 8.1 一般规定.36 8.2 计算.36 9 特殊地基.38 9.1 湿陷性黄土地基.38 49.2 软土地基.41 9.3 多年冻土地基.42 9.4 岩溶地区地基.45 10 改建既有线、增建第二线的桥涵基础.47 附录 A 土和岩石的工程分类及其性质的划分.48 附录 B 矩形面积上均布荷载作用下
9、通过中心点竖线上的平均附加应力系数.61 附录 C 桥涵基底下卧土层附加应力系数.63 附录 D 墩台基础考虑土的弹性抗力的计算.65 附录 E 桥梁桩基当作实体基础的检算.93 附录 F 台后路基对桥台基底附加竖向压应力的计算.94 附录 G 严寒及多年冻土地区桥涵基础切向冻胀计算.96 本规范用词说明.99 铁路桥涵地基和基础设计规范条文说明.错误!未定义书签。错误!未定义书签。11 总总 则则 1.0.1 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
10、共线铁路、高速铁路、城际铁路、重载铁路桥涵的设计。1.0.3 采用本规范设计应符合现行铁路桥涵设计规范TB 10002.1 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 10002.3 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
11、、不均匀地层内埋藏有局部软弱土层、以及在起伏不平或倾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.
12、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:1 冻胀、强冻胀和特强冻胀土,应在冻结线以下不小于 0.25m,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 2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 2.0m。3 有冲刷处,在墩台附近最大冲刷线以下不应小于下表 1.0.9 所列安全值。表 1.0.9 基底埋置安全值 冲 刷 总 深 度(m)0 5 10 15 20 安 全 值(m)一 般 桥 梁 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 技术复杂、修复困难或 重要的特大桥 设计流量 3.0 3.5 4.0 4.5
13、5.0 检算流量 1.5 1.8 2.0 2.3 2.5 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,墩台基础应嵌入基本岩层不小于 0.250.5m(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 2m 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 0.25m,弱冻胀土应不小于冻结深度。2 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
14、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 0.25m 的地基土进行处理。1.0.11 沉(挖)井、桩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。32 术语和符号术语和符号 2.1 术术 语语 2.1.1 地基 subsoil;foundation soil 承受结构作用
15、的地层。2.1.2 基础 foundation 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 allowable bearing capacity 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 basic bearing capacity 建筑物基础短边宽度不大于 2.0m、埋置深度不大于 3.0m 时的地基容许承载力。2.1.5 明挖基础 open cut foundation 由开挖地基进行施工的基础。2.1.6 桩基础 pile foundation 由桩和承台构成的基础。2.1.7 沉井基础 open
16、 caisson foundation 由上、下开口的井筒状结构物下沉至设计高程,经过封底、封顶所形成的基础。2.1.8 挖井基础 cutting caisson foundation 由垂直开挖地基、灌注混凝土形成的基础。2.1.9 黄土 loess 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土。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 seasonal frozen soil 冬季冻结春季融化的土层。
17、自地表面至冻结层底面的厚度称冻结深度。42.1.12 多年冻土 Permafrost 冻结状态持续两年或两年以上的土层。2.1.13 工后沉降 settlement after civil works 铺轨工程完成以后,基础设施产生的沉降量。2.1.14 总沉降 total settlement 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 coefficient of collapsibility 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 自重湿陷系
18、数 coefficient of self-weight collapsibility 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 natural permafrost table 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 artificial permafrost table 人为条件影响下,多年冻土层顶面的埋藏深度。2.1.19 季节融化层 seasonally thawed layer 多年冻土
19、区每年寒季冻结,暖季融化的地壳表层岩土。2.2 符符 号号 2.2.1 承载力 0 地基基本承载力 地基容许承载力 P 桩的受压容许承载力 桩的受拉容许承载力 f i 桩周土的极限摩阻力 R 桩尖土的极限承载力 P 5 基底压应力 2.2.2 参数 天然含水率 L 液限含水率 I 液性指数 Cu 土的不排水剪切强度 Es 土的压缩模量 sh 湿陷系数 S 基础的总沉降量 K0 墩台基础倾覆稳定系数 Kc 墩台基础滑动稳定系数 63 基础稳定性和基础沉降基础稳定性和基础沉降 3.1 基础倾覆稳定和滑动稳定基础倾覆稳定和滑动稳定 3.1.1 基础的倾覆稳定应按下式计算(图 3.1.1)且不应小于
20、1.5,施工荷载作用下不应小于 1.2。(3.1.1)O截面重心 P合力作用点 AA检算倾覆轴 图 3.1.1 墩台倾覆稳定计算图 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 Pi ei和 Ti hi应根据其绕检算截面重心方向区别正负。式中 K0 基础的倾覆稳定系数;Pi 各竖直力(kN);e i 各竖直力 Pi对检算截面重心的力臂(m);Ti 各水平力(kN);h i 各水平力 Ti对检算截面的力臂(m);s 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轴 的距离(m);eshTepPsKiiiii0 7 e 所有外力合力 R 的作用点至截面重心的距离(m)。
21、3.1.2 基础的滑动稳定系数应按 3.1.2 式计算且不应小于 1.3,施工荷载作用下不应小于1.2。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。(3.1.2)式中 Kc 基础滑动稳定系数;Pi,Ti 意义同第 3.1.1 条;f 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 0.30.4 砂类土 0.4 碎石类土 0.5 软质岩 0.40.6 硬质岩 0.60.
22、7 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高 40。3.2 基基 础础 沉沉 降降 3.2.1 基础沉降应按恒载计算,其工后沉降量不应超过表 3.2.1-1、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下列各表的规定外,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。iicTPfK 8表 3.2.1-1 有砟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 15
23、200km/h 墩台均匀沉降 50 相邻墩台沉降差 20 160km/h 及以下 墩台均匀沉降 80 相邻墩台沉降差 40 表 3.2.1-2 无砟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)250km/h 及以上 墩台均匀沉降 20 相邻墩台沉降差 5 200km/h 及以下 墩台均匀沉降 20 相邻墩台沉降差 10 3.2.2 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 100mm。3.2.3 基础由于其底面以下受压土层 zn压缩产生的总沉降量 S 可按下式计算:(3.2.2)式中 S基础的总
24、沉降量(m);n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;z(0)基础底面处的附加压应力(kPa),z(0)=h h;h 基底压应力(kPa),当 z/b1 时,h采用基底平均压应力;当 z/b1 时,h采用基底压应力图形中距最大应力点 b/3b/4 处的压应力;b基础的宽度(m);土的容重(kN/m3);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;)CZCZ(EmSmSiiiisi)(znisinis11011 9 z 基底至计算土层顶面的距离(m);zi,zi-1基底至第 i 和第 i-
25、1 层底面的距离(m);地基沉降计算总深度 zn的确定 应符合下列要求。当计算土层下部仍有较软土层时,应继续计算。Si 计算深度范围内第 i 层土的沉降量;Sn 深度 zn处向上取厚度为 z(见表 3.2.31)的土层沉降值;表 3.2.3-1 取值 基底宽度 b(m)2 2b4 4b8 b8(m)0.3 0.6 0.8 1.0 基础底面以下受压土层内第 i 层的压缩模量,根据压缩曲线按实际应力范 围取值(kPa);基础底面至第 i 层底面范围内和至第 i-1 层底面范围内的平均附加应力系 数(见图 3.2.3),可按附录 B 查得;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
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