港口工程地基规范条文说明

JTJ250—98条文说明修订说明本规范是根据90交函工字210号文的要求，由主编单位天津港湾工程研究所会同天津大学、中交水运规划设计院、武汉水利电力大学、交通部第一、二、三、四航务工程勘察设计院、南京水利科学研究院等单位共同修订而成。本规范在修订过程中，依据《港口工程结构可靠度设计统一标准》(GB50158)规定的原则，开展了地基可靠度(包括岩土基本变量统计方法、边坡稳定和地基承载力以及地基沉降可靠度等研究)和风化岩特性及风化带划分研究；总结十几年来筑港经验，尤其是软基处理的成熟经验与方法；吸收部分国外先进经验；并与有关规范协调配套；广泛征求部内外有关勘察、设计、施工、科研及大专院校等单位意见；经编写组反复修改，于1996年3月完成送审稿。为便于使用，正确理解和掌握本规范条文，在编制和修订条文的同时，编写了条文说明。修订本规范各章节条文及附录和编制条文说明的编写人员如下：第1章张忠恕第2章陈环孙万禾第3章申伯熙崔冠英张忠恕第4章陈环孙万禾黄传志申伯熙张忠恕张美燕詹明张萼芳梁之劲第5章孙万禾黄传志陈环郭怀志申伯熙张忠恕詹明张萼芳梁之劲第6章俞季民第7章孙万禾张美燕陈环刘翼熊范期锦柴长清第8章刘翼熊孙万禾附录D黄传志孙万禾陈环张忠恕规范总校工作领导小组：组长：仉伯强副组长：姜明宝成员：杜延瑞贺铮孙毓华孙万禾本规范总校组：组长：贺铮副组长：孙毓华孙万禾成员：仉伯强姜明宝杜廷瑞申伯熙张忠恕俞季民本规范于1996年9月11日通过部审，1998年4月1日发布，1999年6月1日起实施。目次1总则3岩土分类3.1岩的分类3.2土的分类4地基承载力4.1一般规定4.2地基承载力验算4.3保证与提高地基承载力的措施5土坡和地基稳定5.1一般规定5.2抗剪强度计算指标5.3土坡和地基稳定的验算5.4抗力分项系数5.5保证土坡稳定的措施6地基沉降6.1一般规定6.2地基最终沉降量计算7软基处理7.1一般规定7.2换填砂垫层法7.3堆载预压法7.4真空预压法7.5真空预压联合堆载预压法7.6轻型真空井点法7.7强夯法7.8振冲置换法7.9振冲密实法7.10水上深层水泥搅拌法8现场观测附录D岩土基本变量的概率分布及统计参数的近似确定方法1总则1.0.1本规范是根据《港口工程结构可靠度设计统一标准》(以下简称“统标”)的要求修订的。为此，在修订过程中，对土的物理力学指标进行了大量统计；确定了概率分布；提出了土的抗剪强度统计方法；进行了土坡和地基稳定、地基承载力以及地基沉降等可靠度探索、研究、分析；校准了土坡和地基稳定、地基承载力原安全系数对应的可靠指标β(土坡和地基稳定β＝2.5～4.0，地基承载力β＝3～4)，以此为基础提出了新规范的分项系数。1.0.2本规范主要总结港口工程建筑物地基及陆上、水上软土地基加固的设计、施工经验，根据《统标》要求编写的，所以主要适用于上述工程。对于干船坞、船台、船闸等岸边建筑物虽有其自身特点，但与港口水工建筑物基本相近，因此可参照使用。1.0.3地基的设计施工必须掌握地基变异性特点。首先要合理划分单元土体，这是大前提。对于较厚土层，要注意根据物理、力学特性和变异性，划分亚层。对取样困难的土以及混合土，应进行现场测试。对变异性较大的土层要查明原因，同时要注意查明对建筑物可靠性起不利作用的工程问题，如软弱夹层、倾斜岩面、岩溶、地下水状态、滑坡体、被软土掩埋的古河道、古冲沟、河床坡度(尤其是下部河床坡度)及不同季节受冲、淤影响而引起坡度变化等。3岩土分类3.1岩的分类3.1.1～3.1.3这三条主要说明岩体定义、岩体按质量指标(RQD)分类及岩石的定义。按本条文定义岩体、岩石、评价岩体质量比原规范条文具体、合理。首先定义岩体，用RQD值划分岩体质量，使其对整个岩体从宏观上有一明确认识，然后再谈到岩石的定义及分类。3.1.4岩石按成因分类：这是最广泛应用的基本分类，不同成因的岩石，其工程地质特性常有明显差别，故在工程中应做为基本的分类，即首先要查明属何种成因类型的岩石及其名称。3.1.5岩石按强度分类：原规范仅划分出硬质岩石与软质岩石两类。为适应高大、重要建筑物的要求，参照现行国家标准《岩土工程勘察规范》(GB50021)增加了亚类的划分，即在硬质岩石类别中又分出极硬岩石与次硬岩石，在软质岩石中又分出次软岩石与极软岩石共4个亚类(见附录A中附表A.0.1)。3.1.6岩石按软化系数分类：软化系数是衡量水对岩石强度影响程度的重要指标。采用0.75作为软化和不软化岩石的界限值是根据现行国家标准《岩土工程勘察规范》(GB50021)而确定的，这也符合国内外以往的惯例。3.1.7岩石岩体风化程度划分：根据实际工程的需要做了三处较大的修改；一是将硬质岩石与软质岩石区别开来单独列表(见附录A中附表A.0.2及附表A.0.3)；二是增加了全风化一档次，现行国家标准《岩土工程勘察规范》(GB50021)和英国标准《场地土勘察规范》(BS5930)均有全风化这一档次。同时对各种风化程度的岩石及岩体特征的描述进行了修改，但对微风化、中等风化及强风化的特征描述及划分档次与原规范基本上是相同的，无原则上的修改；三是增加了定量划分指标。3.1.8花岗岩不同风化程度物理力学指标参考值表(见附录B)是根据国内外有关资料(包括手册、论文、勘察试验报告等)收集整理而成，鉴于我国幅员辽阔，岩性多种多样，表中数据仅供参考。3.2土的分类3.2.1～3.2.2根据现行国家标准《建筑地基基础设计规范》(GBJ7)制定。3.2.3砂土分类：这次修订规范对细砂、粉砂两种土采用0.075mm孔径的筛作颗分试验，不再采用0.1mm孔径的筛，这样就与国内有关规范规定相一致，而且与国际标准也基本一致。原规范采用0.1mm孔径的筛，规定粉砂为粒径大于0.1mm颗粒含量小于或等于总质量的75%，这个规定不严密，75%是个上限值，而未规定下限值，这就常发生将粉土(亚砂土)误定为粉砂，本次修订规范，对粉砂的定义更为科学，避免了上述缺点。3.2.4砂土颗粒组成特征，根据土的不均匀系数Cu和曲率系数Cc确定，这条是引用现行国家标准《土的分类标准》(GBJ145)。Cu和Cc是表示级配曲线分布范围的宽窄和级配曲线分布形态的参数，对重要工程的砂类土给出Cu、Cc系数是有实用价值的。3.2.5砂土的密实度：原规范是根据标准贯入击数N值确定砂土的相对密实度，这次修订规范仍按N值判定砂土密实度，但密实度分为六级，这是国际较为通用的分级标准，也是美国太沙基(Terzaghi)最早提出的按标准贯入击数N值分类标准。3.2.6粉土：这次修订规范，提出了粉土这一类土，塑性指数Ip≤10的土为粉土。粉土就是原规范的亚砂土和Ip＝7～10的亚粘土，采用这一规定划分粉土，就使其不属于粘性土的范畴了，而是介于粘性土和砂土之间的一类土。粉土的划分标准是根据以下情况制定的：现行国家标准《建筑基地基础设计规范》(GBJ7)、地区规范和部门行业规范基本是一致的。现行国家标准《建筑抗震设计规范》(GBJ11)中对粉土须进行液化判别。1976年唐山发生地震，天津地区就发生多处粉土液化的场区。鉴于以上情况，本规范将粉土作为砂土和粘性土之间的一类土对待是必要的、合理的。本规范将粉土再划分为两个亚类土，即粘质粉土和砂质粉土，而且两个亚类土按粘粒含量Mc来划分定名，这是考虑Ip＜10的低塑性粉土，液、塑限试验不易作准，误差较大，按粘粒含量Mc判别，较为可靠、合理。3.2.7～3.2.10粘性土：本次规范修订，将粉土从粘性土中划分出来，粘性土的亚类为粘土和粉质粘土，分档界限值为Ip＝17和Ip＝10。1976年我们在编制本规范过程中，对收集天津、上海、广州、连云港及长江沿线的5300个土的试件，进行了液塑限与塑性指数、液限与塑C与塑性指数等项指标间的相关分析，绘制散点图，其结果并未取得Ip＝17、Ip＝10、Ip＝17等处具有折点特征。我们认为粘性土塑性指数变化与土的一些特性指标有关系，并能找出其变化趋势，但不存在折点和其所具有明显的折线关系。Ip＝17、Ip＝10或Ip＝7都是分当界限值，而并不是折点值。3.2.11淤泥性土：原规范根据孔隙比e和液性指数IL分为淤泥和淤泥质土。这次修订规范通过调研、搜集资料，我们认为我国沿海地区淤泥性土广为分布，且不同地区的含水率及孔隙比变化范围较大，不同地区的淤泥其物理力学指标相差较大，这对港口工程中的土坡稳定计算、港池航道的挖泥疏浚、软土地基加固处理等工程地质问题影响很大。为了解决和处理好这方面的问题，我们将淤泥性土划分为四个亚类(淤泥、淤泥质土、流泥、浮泥)。原规范淤泥分类标准为天然孔隙比e≥1.5，天然含水率大于液限，这是个下限，e＝1.5相当于含水率w＝55%，港口工程经常遇到高含水率(w＞100%)的淤泥，原规范淤泥定名标准只有下限值，而无上限值，若将我们遇到工程实例中高含水率的淤泥与接近下限值的淤泥划为同一单元土体，统计土的物理力学指标(如均值、方差、变异系数)，则掩盖了不同亚类的变异性，有可能造成工程的不安全。这次修订规范将淤泥性土分为淤泥、淤泥质土、流泥、浮泥，提高了工程的安全性、统计的物理力学指标成果的合理性和可靠性。以上四种亚类土均有不同的特性：淤泥和淤泥质土具有结构强度，有附着力，流泥稍具结构强度，有附着力，浮泥无结构强度，也无附着力。3.2.12饱和状态下(饱和度Sr＝100%时)，当已知土的含水率和土粒的相对密度G时，可用(3.2.12)式确定土的重度。此式为上述条件下的理论计算公式。3.2.13～3.2.14混合土：在我国港口工程中常遇到淤泥质土或淤泥与砂土相混构成的混合土，这是两种成因类型(如海相与陆相)的两类土(如砂土与淤泥)相混沉积构成的混合土，不同于残积、坡积，洪积单一成因类型的土。其特点为没有层理构造，又极不均匀，因缺乏中间粒径，不均匀系数Cu和曲率系数Cc极大，超过粘性土或砂土的数10倍甚至上百倍，其中淤泥或淤泥质土的状态多属流塑状态，强度低，土质极软，但因混有粗砾砂土，往往在土工试验中得出内摩擦角偏大，这样在进行地基设计时，如果对混合土认识不清，未能选取起主导作用土类的强度值进行设计，就可能发生地基失稳。3.2.15层状构造土：在我国沿海、河口港、三角洲地区和河漫滩地区，常遇到粘性土与粉细砂土呈互层或夹层以及间层的层状构造土，这种土层层理清楚，层薄者为夹层或间层，层厚者为互层，这种土的渗透性，固结性质和抗剪强度具有非常明显的各向异性特征，对工程进行评价时必须注意这个问题。3.2.16花岗岩残积土：这类土在我国东南沿海和北方部分沿海花岗岩地区广为分布，本条内容根据有关经验和港口工程特点制订。3.2.17填土：我国沿海港口工程中的大面积填土是普遍存在的，如填海造陆。填土方式和填土成分也很复杂，冲填土在海港工程中较为普遍，对各类填土均要专门研究其物理力学性质。4地基承载力4.1一般规定4.1.1港口工程水工建筑物不同于一般陆上工业与民用建筑，它承受偏心荷载和水平荷载，如土压力、水压力、波浪力、系缆力等作用。使其作用于基础底面的合力为偏心的倾斜荷载，根据地基承载力理论，合力偏心距e可使基础有效宽度减少，承载力降低；合力倾斜率使相对于竖向荷载的地基承载力有明显折减，因此港口工程水工建筑物在验算地基承载力时，必须考虑合力偏心矩e和倾斜率(tgδ)的影响，这是港口工程的特点。4.1.2作用于重力式水工建筑物抛石基床顶面及底面上的应力及合力偏心矩，应按港口工程各类水工建筑物规范的有关规定确定。4.1.5根据港口工程特点，对验算地基承载力的墙前水位作了规定。对计入波浪力的建筑物，由于极端低水位与波浪力作用组合不一定是最不利的，所以规范条文规定“应取水位与波浪力的最不利组合”。4.1.6土是天然沉积并经大自然变迁的产物，在形成时及形成后的历史过程中，必然受到各种自然条件的影响，因而使土的物理力学指标随空间和时间产生不均匀性，这种不均匀性按照概率论数理统计理论分析，称为土的物理力学指标的变异性。其统计参数(均值，方差及变异系数)的确定应有足够的取样数量，使所取指标的