9.6 地基与基础

9.6.2  渡槽基础应满足强度、稳定性及耐久性要求。寒冷和严寒地区渡槽的基础设计尚应符合现行国家标准《水工建筑物抗冰冻设计规范》GB/T 50662的规定。

9.6.3  渡槽的地基允许承载力应根据地质勘察成果采用野外荷载试验、理论计算和类比法综合分析确定。地质情况和结构复杂的大、中型渡槽的地基允许承载力宜经原位测试确定。岩石地基上的小型渡槽也可按附近桥涵建筑物的地质资料分析确定。

9.6.4  渡槽涉水墩台的基底最小埋置深度，应根据修建墩台后引起的槽下一般冲刷、局部冲刷、河床自然演变冲刷以及墩台基底在冲刷线以下的安全埋置深度计算确定。

9.6.5  浅基础设计应符合下列规定：

    1  浅基础包括刚性基础和柔性基础。应用于地形较平坦、地基承载力易满足要求、地下水位埋深大、冻土深度浅、冲刷深度小的情况，应合理选用具体的基础结构形式、底面尺寸、埋置深度。

    2  实体墩和空心墩宜采用刚性基础。基础顶面每边应大于槽墩底部外缘25cm，基础底面面积应根据地基允许承载力计算确定；台阶式刚性基础深度应由材料的刚性角决定，满足材料刚性角要求的刚性基础可不作弯曲和剪切验算。刚性基础台阶的刚性角可按下式计算：

    式中：θ——刚性角（°）；

          C_i——基础第i阶的悬臂长度（m）；

          H_i——基础第i阶的高度（m）；

          [θ]——刚性角允许值（°）。对于砌片石、块石、粗料石基础，当用M7.5及M7.5以上水泥砂浆砌筑时，[θ]＝35°；对于混凝土基础，[θ]＝40°。

    3  排架结构宜采用整体板式基础，或采用在基础板上布置纵横向加强梁的整体筏板式基础。基础底面面积应根据地基允许承载力计算确定，基础板的厚度应满足抗冲切的强度要求。

9.6.6  渡槽浅基础应按横槽向和顺槽向分别验算基底应力。顺槽向尚应验算相邻跨施工荷载不平衡的情况并应符合下列规定：

    1  建于非岩石地基上的浅基础底面不容许出现拉应力。验算基底压应力时可假定应力沿基底呈直线分布，按偏心受压公式计算，基础底面边缘的最大压应力应小于地基的容许承载力。

    2  建于基岩上的浅基础底面应力仍按偏心受压公式计算。当基底应力的合力偏心距e₀超出核心半径ρ时（ρ＝W/A_f，其中W为相应于应力较小基底边缘的截面抵抗矩，A_f为基础底面积），应按受压区范围计算基底最大压应力。

    3  浅基础基底面下有软土层时，软土层顶面所受的压应力不应超过该软土层顶面土的允许承载力。

9.6.7  非岩石地基上外部为超静定结构的渡槽基础，湿陷性黄土或软土上的基础，槽下净空要求较严格的渡槽基础，以及相邻墩台基础的基底应力或地基土质不同时，应计算地基沉降量。

    渡槽基础的地基最终沉降量宜按通过设计流量时的基本荷载组合采用分层总和法计算，地基压缩层计算深度宜按计算层面处土的附加应力与自重应力之比为0.10～0.20（软土地基取小值，坚实地基取大值）的条件确定。运行期的地基沉降量应不大于渡槽墩台基础的允许沉降量，相邻墩台运行期的地基沉降差不应大于渡槽墩台基础的允许沉降差。运行期墩台基础地基的允许沉降量可按式（9.6.7-1）计算，允许沉降差可按式（9.6.7-2）计算：

    式中：h₁——运行期的基础允许沉降量（mm）；

          ｌ——相邻墩台间最小跨径长度（m），小于25m时仍以25m计；

          △h₁——运行期的基础允许沉降差（mm）。

9.6.8  浅基础应与墩台一起进行抗滑稳定和抗倾覆稳定验算。抗滑稳定和抗倾覆稳定的安全系数计算值不应小于表9.6.8-1规定的允许值。

    抗滑稳定和抗倾覆稳定的安全系数应按下列公式计算：

    1  抗滑稳定安全系数宜按下式计算：

    式中：K_c——抗滑稳定安全系数；

          f_e——基底面与地基土之间的摩擦系数，当缺少实测资料时可按表9.6.8-2采用；

          ΣN——作用于基底面所有铅直力的总和（kN）；

          ΣP——作用于基底面所有水平力的总和（kN）。

    2  抗倾覆稳定安全系数宜按下式计算：

    式中：K₀——抗倾覆稳定安全系数；

          ΣM_V——所有垂直力对基底面形心轴的力矩总和（kN·m）；

          ΣM_P——所有水平力对基底面形心轴的力矩总和（kN·m）。

9.6.9  当采用浅基础不能满足渡槽基底地基承载力要求或沉降量过大且地基土适宜钻孔时，宜优先采用钻（挖）孔灌注桩（简称为灌注桩）基础。灌注桩应根据工程地质、水文地质和施工条件等因素，合理选用摩擦桩或端承桩。同一墩台基础下应采用同一种形式、桩径或深度相同（或接近）的灌注桩。灌注桩基础设计应符合下列规定：

    1  1级、2级渡槽或在淤泥、流沙土层中的灌注桩基础，应进行试桩并经荷载试验验证设计。用于湿陷性黄土或膨胀土中的桩，应采取抗湿陷或抗膨胀等不利影响的措施。

    2  灌注桩基宜采用低桩承台，应设置盖梁，并应根据需要设置横系梁。

    3  灌注桩直径不宜小于80cm。桩群可采用对称形、梅花形或环形布置。采用摩擦桩时中心距不应小于桩径的2.5倍，桩入土深度自一般冲刷线以下不应小于4m。采用端承桩时中心距不应小于桩径的2.0倍。对于直径（或边长）小于或等于100cm的桩基础，其边桩外侧与承台边缘的距离不应小于0.5倍桩径（或边长）且不应小于25cm；直径（或边长）大于100cm时，其边桩外侧与承台边缘的距离不应小于0.3倍桩径（或边长）且不应小于50cm。

    4  灌注桩承台顶面应低于冻结线或最低冰层面以下0.25m，承台厚度不宜小于1.5m，避免流冰、流筏或其他漂浮物的直接撞击。

    5  需要设置横系梁时，横系梁的高度宜采用80％～100％灌注桩（柱）直径，宽度宜采用60％～100％灌注桩（柱）直径。

    6  灌注桩顶主筋伸入承台时，灌注桩身应嵌入承台15cm～20cm，灌注桩顶主筋伸入盖梁时，桩身可不嵌入盖梁。桩顶直接埋入承台连接时桩径（或边长）小于60cm的埋入长度不应小于2倍桩径（或边长），桩径（或边长）为60cm～120cm时埋入长度不应小于120cm，桩径（或边长）大于120cm时，埋入长度不应小于桩径（或边长）。

    7  承台以上的竖向荷载宜由灌注桩基全部承受，所有水平荷载宜由桩基平均分担。灌注桩基应验算由水平力所产生的挠曲、向前移动及剪切。边桩桩顶位于实体墩、空心墩或桩式墩底面以外的承台应验算外伸部分承台襟边的抗剪强度。

    8  灌注桩、承台、盖梁及横系梁的混凝土强度等级不应低于C20，水下浇筑时不应低于C25。

    9  灌注桩身宜按内力分段配筋，无须配置受力钢筋的仍应在桩顶3m～5m范围内设置构造钢筋。每根灌注桩内的受力钢筋直径不宜小于14mm且不宜少于8根，主筋间距不应小于80mm，保护层不应小于5cm。箍筋宜采用螺旋状布置，直径不应小于8mm，间距宜采用200mm～400mm；每隔2.0m～2.5m应设置直径为14mm～18mm的加劲箍筋。承台在桩身顶端平面内应设直径为14mm～18mm的钢筋网，钢筋网每1m²的钢筋含量宜为12cm²～ 15cm²。桩顶作用于承台的压应力大于混凝土允许应力时，应增设1层～2层钢筋网。横系梁的主钢筋应伸入桩内并与桩内主筋连接，横系梁的主钢筋面积不宜小于该梁截面面积的0.1％。

9.6.10  当采用浅基础地基承载能力或基础沉降量不能满足要求，且不宜采用灌注桩基础时，应采用沉井基础。沉井基础设计应符合下列规定：   

    1  地基中有较大漂石、孤石、树根等难以破碎挖除的障碍物或沉井底部基岩层面倾斜严重时不宜采用沉井基础。

    2  沉井结构宜简单对称，其尺寸应根据墩台底面尺寸、地基承载力及施工条件确定。沉井平面宜采用圆形或圆端形，沉井外壁按其分节高度宜为台阶形垂直面或坡度为1/50～1/20的斜面，内壁宜做成垂直面。井壁分节高度及厚度应根据沉井总高度和结构强度、下沉所需重力以及施工条件确定，混凝土沉井井壁分节高度不宜大于5m、厚度宜为80cm～150cm，钢筋混凝土沉井井壁不受此限制。

    3  沉井井内宜采用砾石、片石混凝土、混凝土作为充填料，无冰冻地区的沉井尚可采用粗砂、砾石或水填充，外力作用较小的沉井宜不充填。沉井封底混凝土厚度应由计算确定，封底混凝土顶面高于沉井底部刃角斜面的高度不应小于50cm。沉井顶部应设置足够承担墩台下传荷载的钢筋混凝土盖板。

    4  沉井井身、盖板和封底混凝土强度不宜小于C20，井内充填料混凝土强度不宜小于C15。钢筋混凝土沉井的最小含筋率不应小于0.1％。

    5  非岩质地基中的沉井，可采取沿井壁外侧喷射高压水、气等辅助下沉，减小摩阻力和井壁厚度的设计措施。