5.2 多年冻土地基
5.2.1 对不衔接的多年冻土地基,当建筑物热影响的稳定深度范围内地基土的稳定和变形都能满足要求时,应按季节冻土地基计算基础的埋深。
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5.2.1在不衔接多年冻土地区,当多年冻土上限埋深在建筑物的热影响深度(相当稳定融化盘)以下时,下卧多年冻土的热状态不受建筑物的热影响,基础埋深可按季节冻土地区的有关规定进行设计。若多年冻土上限处在最大热影响深度(稳定融化盘)之内时。如果融化多年冻土的变形(融化下沉和压密下沉)与融土地基的压密变形之和不超过承重结构的允许值时,仍可按季节冻土地基的方法考虑基础的埋深。
5.2.2 对衔接的多年冻土,当按保持冻结状态利用多年冻土作地基时,基础埋置深度可通过热工计算确定,但不得小于建筑物地基多年冻土的稳定人为上限埋深以下0.5m。在无建筑物稳定人为上限资料时,基础的最小埋置深度,对于架空通风基础及冷基础,可根据冻土的设计融深zdm确定,并应符合表5.2.2-1的规定。
表5.2.2-1 基础最小埋置深度(dmin)
融深设计值应按下式计算,当采用架空通风基础、填土通风管基础、热棒以及其他保持地基冻结状态的方案不经济时,也可将基础延伸到稳定融化盘最大深度以下1m处。
5.2.3 当地无气象台站观测资料时,标准融深(m)可按下列公式计算,并应结合当地经验综合确定:
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5.2.2、5.2.3多年冻土是一种含冰的“岩石”,在负温状态下,具有固体岩石的工程性能。是建筑的良好地基。在衔接多年冻土地区,按保持冻结状态利用地基多年冻土时,应采取有效措施,保持地基多年冻土的设计温度状态,并且,确保建筑物基础底面在多年冻土中,其埋置深度应通过热工计算确定。对于浅基础,其基础底面埋深,应不小于该建筑物地基多年冻土稳定人为上限加0.5m。理由如下:地基活动层的冻融循环是多年冻土地区建筑物破坏的主要原因。对于永久性建筑物,基础底面是不允许出现法向冻胀力的。即浅基础底面以下的地基,在一般情况下,是不允许有冻融循环的。因此,浅基础底面必须保证置于多年冻土中;其次,建筑物的稳定人为上限是随气温波动而波动的。年平均气温每波动1℃,稳定人为上限埋深约变化15%~20%。
建筑物的稳定人为上限埋深,取决于建筑物的热工特性和地基多年冻土工程地质条件,受多种因素影响和控制,一般难以获得。因此,在这里推荐采用建筑场地的设计融深来确定浅基础的埋置深度。浅基础最小埋深的规定,一方面考虑多年冻土上限位置的地温较高,变形较大,强度较低;另一方面考虑年际气温变化引起上限波动对基础稳定性的影响。所以,要求浅基础底面必须埋入多年冻土中一定深度:采用架空通风基础时和无热源影响地基土上基础(冷基础)时对于永久性建筑物,基础要求埋入多年冻土中的深度,不小于1m(即+1m);但对临时性的或次要的附属建筑物,只要不小于设计天然上限埋深即可。
允许地基多年冻土逐渐融化或预先融化时,基础的埋深按季节冻土地基考虑,即考虑地基土的设计冻深、地基土的冻胀特性等,来确定基础的埋深。
无论采用何种设计原则(保持冻结状态、逐渐融化和预先融化),建筑物基础都应按本规范附录C的规定,进行切向冻胀力作用下基础抗冻胀稳定和强度的验算。
对基础底面埋置在季节融化层内的临时性或次要附属建筑物基础,应考虑法向冻胀力,采用本规范附录C的方法。验算施工越冬阶段和正常使用阶段建筑物的稳定性。
地基土的标准融化深度,是指建筑地区土质为非冻胀性黏性土,地表平坦、裸露的空旷场地,多年(不小于10年)实测融化深度的平均值。
在没有实测资料时,标准融深按本规范确定。标准融化指数等值线图由黑龙江省农业气象试验站绘制。
影响融化深度的因素较多,除气温之外,尚有土质类别(岩性)、含水率、植被覆盖、地面坡度、朝向等。土质类别(岩性)、含水率、植被覆盖、地面坡度、朝向与融化深度的关系是:粗颗粒土的融化深度比细颗粒土大;含水率大的土体融化深度小;植被覆盖地面的融化深度较裸露地面小;向阳坡融化深度大于阴坡;地面坡度大,融化深度深,坡向对融深的影响系数见表12。
土质类别、地形、地貌对融深影响的资料,引自铁道部科学研究院西北分院、铁道部第一勘测设计院、中国科学院冰川冻土研究所等单位编写的《青藏高原多年冻土地区铁路勘测设计细则》和铁道部第三勘测设计院编写的《东北多年冻土地区铁路勘测设计细则》。融化深度与含水率的关系。引自冻结过程资料,土的类别对融深的影响系数见表13。
5.2.4 多年冻土地基中桩基础的入土深度应根据桩径、桩基承载力、地基多年冻土工程地质条件和桩基抗冻胀稳定要求经计算确定。
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5.2.4多年冻土中桩基的承载能力,来源于桩侧表面的冻结力和桩底多年冻土的抗力。活动层中桩的摩擦阻力和冻结力,在承载力计算中,是不能考虑的。因为,冻土桩基的稳定性,除桩的下沉稳定外,还有桩的抗冻胀稳定。为满足桩的抗冻胀稳定要求,活动层部分的桩体,在一般情况下,均需要作防冻胀处理,即要求消除或减小桩表面与活动层土体之间的粘结力,以满足桩基抗冻胀稳定的要求。因此,冻土桩基的最小埋置深度,应通过冻土桩基热工计算、承载力计算和抗冻胀稳定计算确定。