JTJT259-2004水下深层水泥搅拌法加固软土地基技术规程.pdf

'JTJ中华人民共和国行业标准JTJ/T259-2004水下深层水泥搅拌法加固软土地基技术规程TechnicalSpecificationforOffshoreCementDeepMixingTechniquetoConsolidateSoftSoilswww.bzfxw.com2004一07一02发布2004一10一01实施中华人民共和国交通部发布 中华人民共和国行业标准水下深层水泥搅拌法加固软土地基技术规程1TT/T259-2004主编单校中港第一航务工程局中交第一航务工程勘察设计院批准部门中华人民共和国交通部施行日期2004年10月1日www.bzfxw.com 关于发布《水下深层水泥搅拌法加固软土地基技术规程》(JTJ/T259-2004)的通知交水发[2004]357号各省、自治区、直辖市交通厅(局、委)，长江、珠江航务管理局，上海市港口管理局，有关企事业单位:由我部组织中港第一航务工程局等单位制定的《水下深层水泥搅拌法加固软土地基技术规程》，业经审查通过，现批准为推荐性行业标准，编号为1"lYT259-2004，自2004年10月1日起施行。本标准由交通部水运司负责管理和解释，由人民交通出版社出版发行。中华人民共和国交通部-00四年七月二日www.bzfxw.com 制定说明本规程是在对国内外采用水下深层水泥搅拌法加固软土地基的工程进行深人调查研究的基础上，借鉴国内外有关科研成果和技术经验，广泛征求有关单位和专家的意见，并结合我国水运工程建设的实际情况编制而成。本规程主要包括水下深层水泥搅拌法加固软土地基的室内配合比试验、设计、施工和检验等技术内容。本规程的主编单位为中港第一航务工程局和中交第一航务工程勘察设计院，参加单位为天津港湾工程研究所。水下深层水泥搅拌法加固软土地基，具有在短期内可获取所需要的地基强度，加固后地基变形小和施工无公害等优点，在日本、芬兰、北欧等国已广泛应用于工程，在国内也已成功地应用于港口工程并取得了良好的经济和社会效益。为适应工程建设发展的需要，统一对水下深层水泥搅拌法加固软土地基的技术要求，有效控制工程质量，交通部水运司组织中港第一航务工程局和中交第一航务工程勘察设计院等单位编制了本规程。本规程共分8章14节和3个附录，并附条文说明。本规程编写人员分工如下:1总则:王海www.bzfxw.com滨2术语:舒宁3基本规定:王海滨4现场调查:孙万禾5室内配合比试验:孙万禾s设计:郭莲清娄建维刘永绣舒宁杨丽民吴荔丹7施工:周延利袁孟全 8检验:孙万禾附录A:孙万禾附录B:周延利附录C:王海滨本规程于2004年1月8日通过部审，于2004年7月2日发布，自2004年10月1日起实施。本规程由交通部水运司负责管理和解释。请各有关单位在使用本规程过程中，将发现的问题和意见及时函告交通部水运司和本规程管理组，以便修订时参考。www.bzfxw.com 目次1总则························································⋯⋯(1)2术语······，，···，·····，·······································⋯⋯(2)3基本规定······················，······，···················，·⋯⋯(3)4现场调查······················，、··········‘···，········，······⋯⋯(4)5室内配合比试验···，，······，········，·······1·····⋯⋯(5)6设计·········································，·················⋯⋯(6)6.1一般规定··········，····················，·············，·······一(6)6.2拌和体强度标准值确定······，··········，，，···············⋯⋯(6)6.3拌和体尺寸确定和工程量计算··························⋯⋯(7)6.4作用和作用效应组合·，··1···，，····，·，···········，，····4一(9)6.5块式拌和体基础计算·······························，·······一(9)6.6壁式拌和体基础计算·······，·························⋯⋯(17)7施工·······························，，························⋯⋯(28)7.1材料·································，················⋯⋯(28)7.2现场试验工程·······，··················，···········，·····⋯⋯(28)7.3施工设备······，·························，··············⋯⋯(29)7.4施工定位····················‘····························⋯⋯(30)?5施工质量控制··，，，，··1www.bzfxw.com················，···，，，，⋯(30)8检验······，···········，··············，·························⋯⋯(33)8.1施工过程中的检验，································，······一(33)8.2加固后的检验····，·，·································，···⋯⋯(33)8.3芯样的检验和试验······································⋯⋯(33)附录A拌和体钻芯取样及试验方法·············，·，··⋯⋯(35)附录B水下深层水泥搅拌法加固软土地基施工综合记录表·············，··························⋯⋯(38) 附录C本规程用词用语说明·····························⋯⋯(39)附加说明本规程主编单位、参加单位、主要起草人、总校人员和管理组人员名单··················⋯⋯(40)附条文说明·........................................................(43)www.bzfxw.com 1总则1.o.1为统一水下深层水泥搅拌法加固软土地基工程的技术要求，有效控制工程质量，制定本规程。1.0.2本规程适用于水运工程重力式结构块式和壁式支撑型浅基础采用水下深层水泥搅拌法加固软土地基的设计、施工和检验。1.0.3水下深层水泥搅拌法加固软土地基的设计、施工和检验，除应符合本规程的规定外，尚应符合国家现行有关标准的规定。www.bzfxw.com 2术语2.0.1水卜徕层水泥搅拌法采用专用的水下深层搅拌机，将预先制备好的水泥浆等材料注人水下地基土中，并与地基土就地强制搅拌均匀形成拌和土，利用水泥的水化及其与土粒的化学反应获得强度而使地基得到加固的方法。2.0.2拌和土在水下地基土中注人水泥浆并经搅拌处理后形成的水泥土。2.0.3拌和体相互搭接的拌和土桩及桩间土体组成的块体。2.0.4块式拌和体断面形状为矩形的拌和体。2.0.5壁式拌和体断面由长壁和短壁组成梳子状的拌和体。2.0.6块式拌和体基础由块式拌和体构成的基础。2.O.7壁式拌和体基础由壁式拌和体及壁间土共同构成的基础。www.bzfxw.com 3基本规定3.0.1淤泥、淤泥质土和含水率高且地基承载力标准值低于120kl、的粘性土等的软基加固及海上施工环保要求高、海水养殖损失索赔高的工程的软基加固宜采用水下深层水泥搅拌法。3.0.2当采用水下深层水泥搅拌法处理偏酸性软土、泥炭土和腐殖质或有机质含量较高的软土、地下水具有侵蚀性的软基时，应在工程建设前通过试验分析其加固效果。3.0.3在进行水下深层水泥搅拌法加固软土地基设计和施工前，应进行现场调查和室内配合比试验。3.0.4水下深层水泥搅拌法加固软土地基的施工应根据现场调查、室内配合比试验和设计要求编制施工组织设计。3.0.5水下深层水泥搅拌法加固软土地基施工开工前应进行现场试验工程施工。现场试验工程和加固工程应进行施工过程中和施工后的检验。www.bzfxw.com 4现场调查4.0.1现场调查应包括土质、水质、水文气象、障碍物和环境等内容。4.0.2土质调查，除应按现行行业标准《港口工程地质勘察规范》(JTJ240)的有关规定执行外，尚应进行下列调查。4.0.2.1应查明加固工程区内标准贯人击数大于巧的土层分布情况。4.0.2.2应查明加固工程区内土的酸碱度(pH值)、主要矿物成分和腐殖质、有机质的含量。4.0.3水质调查应查明海水及地下水的侵蚀性。4.0.4水文气象调查应按现行行业标准《海港水文规范》(JTJ213)和《内河航道与港口水文规范》(JTJ214)的有关规定执行。4.0.5障碍物调查应查明加固工程区内的沉船、块石和孤石等障碍物。4.0.6环境调查应查明加固工程区及影响区内的污染源和污染程度，渔场和养殖场等的分布情况。4.0.7现场调查应对加固工程区内的影响因素进行综合分析论证，并形成现场调查报告。www.bzfxw.com 5室内配合比试验5.0.1室内配合比试验，应包括水泥品种、水泥掺量和水灰比的确定，外加剂品种及掺量的确定，拌和土各龄期强度的试验等内容。5.0.2室内配合比试验应采用加固工程的地基土、拌和用水和工程拟采用的水泥和外加剂进行。5.0.3根据软土含水率的不同和拌和土搅拌的难易程度，水泥浆的水灰比可取0.7一1.305.0.4根据拌和土强度的要求，水泥用量宜取150-200kg/m305.0.5拌和土试验龄期可取14d,28d,60d,90d,120d和150d并应绘制拌和土龄期与强度的关系曲线。5.0.6试件的成型应按下列程序进行:(1)取适量加固工程区各土层的土样，分别搅拌、揉搓均匀;(2)按选定的水灰比和外加剂掺量，制成水泥浆，搅拌均匀;(3)根据选定的配合比，将土样与水泥浆混合，使用专用的搅拌机进行搅拌;(4)将搅拌均匀www.bzfxw.com的拌和土装人。5cmx10cm的圆柱形试模中，使用专用的振动台振动密实成型。5.0.7拌和土试件应在成型后1-2d内拆模，拆模后应立即将拌和土试件放人养护室进行潮湿养护，养护室温度应控制在20士3`C，湿度应控制在90%以上。5.0.8当拌和土试件养护到规定的龄期时，应进行无侧限抗压强度试验，试验方法见附录Ao 6设计6.1一般规定6.1.1水下深层水泥搅拌法加固软土地基的拌和体的形式应通过技术经济比较确定。6.1.2当拌和体作为重力式结构基础时，结构稳定性验算应将上部结构与拌和体基础视为整体，验算结构的抗倾稳定、抗滑稳定、地基承载力和圆弧滑动等。6.1.3拌和土桩的直径不得小于1.0m。相邻拌和土桩的搭接宽度不应小于桩径的1/6，且不得小于200nuno6.1.4当拌和体作为重力式结构基础时，拌和体顶部应设有抛石基床，拌和体顶部隆起土的未清除部分应满足设计强度要求，抛石基床各部位的厚度不应小于0.5m，且不应大于1.5m。当抛石基床厚度大于1.0m时，宜采用重锤低落距拍夯，拍夯能宜取80100U/mZo6.1.5拌和体应设置结构缝，结构缝的位置宜与上部结构分缝的位置相对应，结www.bzfxw.com构缝的间距不宜小于8m,6.2拌和体强度标准值确定6.2.1拌和土的抗压强度标准值应根据施工工期长短，取室内配合比试验拌和土90d或120d龄期的无侧限抗压强度。施工期各计算情况应取相应龄期拌和土的强度。6.2.2拌和体抗压强度标准值可按下式计算:aid:=k4_k(6.2.2)6 式中Qcnk—拌和体抗压强度标准值(kPa);、—换算系数，取0.6;%、—拌和土的抗压强度标准值(kPa)o6.2.3拌和体杭剪强度标准值可按下式计算:1(6.2.3)r}k=万Q_k式中rok—拌和体抗剪强度标准值(kPa);o,.k—拌和体抗压强度标准值(kPa)o6.3拌和体尺寸确定和工程f计算6.3.1拌和体的宽度应根据稳定性和地基承载力的要求确定。6.3.2拌和体的深度和前肩宽度应根据强度、稳定性和地基承载力的要求计算确定，并应满足构造要求。6.3.3壁式拌和体的壁间宽度应根据稳定性和地基承载力的要求确定。6.3.4壁式拌和体的短壁深度应根据其抗剪强度要求确定，且不宜小于3m.6.3.5块式拌和体的体积应按拌和体四周拌和土桩搭接交点的连线所包围的面积乘以拌和体的深度计算。6.3.6壁式拌和体体积应按下列方法计算:(1)长壁和短壁www.bzfxw.com的宽度以拌和土桩搭接交点的连线计算;(2)拌和体的宽度以最外侧拌和土桩搭接交点的连线间的宽度计算;(3)拌和体的体积以长壁和短壁四周拌和土桩搭接交点连线所包围的面积分别乘以长壁和短壁深度之和计算，见图6.3.6-1和图6.3.6-20‘3.7拌和体工程量可根据工程的具体情况计算确定，也可取拌和体的体积乘以系数1.10的计算值。7 短欲长壁长壁习OOO巨生川止斗Ly月Ls一巨Ly月图6.3.6-1壁式拌和体尺寸示意图Lc长壁宽度;Ls49壁宽度;B-拌和休宽度;D长壁深度:Ds短壁深度;DL-长短壁深度差www.bzfxw.com上部结构回域土了六抛石基短壁D}原地基长壁卜-一一—~州图6.3.6-2壁式拌和体结构断面示意图A-拌和体前趾长度;B-拌和体宽度;介长壁深度;踌短壁深度;几长短壁深度差;L,长壁宽度;份短壁宽度R 6.4作用和作用效应组合6.4.1拌和体上的作用可分为下列三类:(1)永久作用，包括结构自重力、固定设备自重力、主动土压力、被动土压力和剩余水压力等;(2)可变作用，包括堆货荷载、流动机械荷载、码头面可变作用产生的土压力、船舶荷载、施工荷载、冰荷载和波浪力等;(3)偶然作用，包括地震作用等。6.4.2拌和体设计应考虑下列三种设计状况:(1)持久状况，结构使用期按承载能力极限状态和正常使用极限状态设计;(2)短暂状况，施工期或使用初期临时承受某种荷载时，按承载能力极限状态设计，必要时按正常使用极限状态设计;(3)偶然状况，使用期遭受地震作用时按承载能力极限状态设计。6.4.3拌和体承载能力极限状态设计，应考虑下列三种作用效应组合:(1)持久组合，持久状况下的永久作用、主导可变作用和非主导可变作用的效应组合，持久组合的水位采用设计高水位、设计低水位、极端高水位和极端低水位;(2)短暂组合，短暂状况下的永久作用和可变作用的效应组合，短暂组合的水www.bzfxw.com位采用设计高水位和设计低水位;(3)偶然组合，作用效应组合中包括地震作用，按现行行业标准《水运工程抗震设计规范》(JTJ225)的有关规定执行。6.4.4拌和体正常使用极限状态设计应考虑持久状况作用效应的长期组合。6.5块式拌和体基础计算6.5.1块式拌和体基础的承载能力极限状态设计应包括持久组合、短暂组合、偶然组合的稳定性验算和强度验算。稳定性验算和9 强度验算应包括下列内容。6.5.1.1稳定性验算应包括下列内容(1)沿拌和体底面的抗滑稳定性验算;(2)对拌和体前趾的抗倾稳定性验算;(3)地基承载力验算;(4)整体抗滑稳定性验算。6.5.1.2强度验算应包括下列内容:(1)拌和体抗压强度验算;(2)拌和体抗剪强度验算。6.5.2块式拌和体基础的正常使用极限状态设计应进行持久状况作用效应长期组合的地基沉降计算。6.5.3拌和体上的荷载计算应符合下列规定。6.5.3.1拌和体上的荷载应以通过拌和体前趾、后踵的铅直面和通过拌和体底面的水平面所组成的结构整体进行计算。作用于结构整体上的荷载见图6.5.3。6.5.3.2主动土压力和剩余水压力标准值的计算，应按现行行业标准《板桩码头设计与施工规范》(JTJ292)和《重力式码头设计与施工规范》(几290)的有关规定执行。6.5.3.3当结构后方回填土进行堆载加固时，应考虑固结度对土压力的影响。6.5.3.4被动土压力标准值，应按现行行业标准《板桩码头设计与施工规范》(JTJ292)的有关规定计算，并应对被动土压力标准值进行折减，折www.bzfxw.com减系数可取0.5。6.5.3.5上部结构和回填料的重度，可按现行行业标准《重力式码头设计与施工规范》(JTJ290)的有关规定取值。6.5.3.6拌和体的重度，应按实测值取用，若无实测资料时，也可取各土层的原土重度。6.5.3.7波浪力标准值的计算，应按现行行业标准《海港水文规范》(JTJ213)的有关规定执行。6.5.4块式拌和体基础的稳定性验算应符合下列规定。10 、官PRv图6.5.3结构整体荷载示意图Per系缆力水平分力标准值;PRr系缆力竖向分力标准值;Q-地面可变荷载标准值;w;上部结构和固定设备自重力标准值;尸『作用于上部结构的波浪力标准值;w,-拌和体上回填土自重力标准值;W.-抛石基床自重力标准值;矜拌和体自重力标准值;￡。永久作用总主动土压力竖向分力标准值;Ew可变作用总主动土压力竖向分力标准值;E,r永久作用总主动土压力水平分力标准值;Eqr可变作用总主动土压力水平分力标准值;PW作用在拌和体底面以上的剩余水压力标准值;E,永久作用总被动土压力的水平分力标准值;F,-拌和体底面抗滑阻力标准值;。~、。二拌和体底面最大、最小地基应力标准值6.5.4.1沿拌和体底面的抗滑稳定性应根据下列不同的作用www.bzfxw.com效应组合进行验算:(1)不考虑波浪作用且可变作用产生的土压力为主导可变作用时，按式(6.5.4-1)计算，其中F按式(6.5.4-2)和式(6.5.4-3)分别计算并取较小值;Yo(确十YPwpw+YEE..R+OYPRPRR)二粤(F+YEPEP/A(6.5.4-1)F二(YGG+YEEv+YEE,v)tang)+Y,cB(6.5.4-2)1] F=于r,kB(6.5.4-3)/R(2)不考虑波浪作用且系缆力为主导可变作用时，按式(6.5.411)计算，其中F按式(6.5.4-3)和式(6.5.4-5)分别计算并取较小值;Yo(YEEH十YPwpw+YPRPRH+OYEEaH)、1(F+YEPEP)Yd(6.5.4-4)F=(YGG+YEEv一YPRPRV+OYEEgv)tanq)+Y,cB(6.5.4-5)(3)考虑波浪作用且波浪力为主导可变作用时，按式(6.5.46)计算，其中F按式(6.5.43)和式((6.5.4-7)分别计算并取较小值;Yo(确十”wpw十YPPB十，YEE,H)、壳‘“+二，(6.5.4-6)F二(YGG+YEEv+%YEE,V)tang)+)",cB(6.5.4-7)(4)考虑波浪作用且可变作用产生的土压力为主导可变作用时，按式(6.5.4-8)计算，其中F按式(6.5.4-2)和式(6.5.4-3)分别计算并取较小值。Yo(Y、十、，甲十*+、，、壳‘“+、，(6.5.4-8)式中Yo—结构重要性系数，按表6.5.4-1取值;YE—主动土压www.bzfxw.com力分项系数，按表6.5.4一取值;场—永久作用总主动土压力水平分力标准值(kN);YPe—剩余水压力分项系数，按表6.5.4-2取值;Pw—作用在拌和体底面以上的剩余水压力标准值(kN);际—可变作用总主动土压力水平分力标准值(kN);0—作用效应组合系数，持久组合取0.7,短暂组合取1.0;YPR—系缆力的分项系数，按表6.5.4-2取值; PBtr—系缆力水平分力标准值(kN);Yd—结构系数，取1.1;F拌和体底面抗滑阻力设计值(kN);YEP—被动土压力分项系数，取1.0;饰—永久作用总被动土压力水平分力标准值(kN);YC—自重力分项系数，取1.0;‘—作用于拌和体底面的总自重力标准值(kN);E,—永久作用总主动土压力的竖向分力标准值(kN);Eyv—可变作用总主动土压力竖向分力标准值(kN);lp—拌和体着底土层的内摩擦角(“);Y,—拌和体着底土层粘聚力分项系数，取1.0;c—拌和体着底土层的粘聚力(kPa);rd—拌和体抗剪强度标准值(kPa);B—拌和体的宽度(m);YR—拌和体抗力分项系数，取2.2;PBv—系缆力竖向分力标准值(kN);YP—波浪力分项系数，按表6.5.4-2取值;PB—作用于上部结构波浪力的标准值(kN)o结构重要性系数表6.5.41结构安全等级三级www.bzfxw.com1.11.00.9稳定性验算作用分项系数表6.5今2永久作用可变作用组合情况YEY邢YeYPAYP持久组合1.351.051.35(1.25)1.40(1.30)1.30(1.20)短暂组合1.351.051.251.301.20注:持久组合采用极端高水位和极端低水位时取表中括弧内的数值。6.5.4.2对拌和体前趾的抗倾稳定性应根据下列不同的作用13 效应组合进行验算:(1)不考虑波浪作用且可变作用产生的土压力为主导可变作用时，按下式计算;YO(-YEMER十YPwMPw+YEM4R十PYPRMPR)二丈‘，、+、一、·+、，(6.5.4-9)(2)不考虑波浪作用且系缆力产生的倾覆力矩为主导可变作用时，按下式计算;Yo(YEMER十YPwMPN+YPRMPR十OYEMEQR)、于(YGJ11c+YEMD+YEPMEP+OYEMEQV)(6.5.4-10)/d(3)考虑波浪作用且波浪力为主导可变作用时，按下式计算;而(YEMER十YPWMP二十)"PMPR+沪脚几脚)二丈(，、+*一、+、·，(6.5.4-11)(4)考虑波浪作用且可变作用产生的土压力为主导可变作用时，按下式计算。Yo(YEMER+YPwMPw+YEM4R+P)"PMPR、Yd(YGMG+*F十YEME,V+YEPMEP(6.5.4-12)式中Yo—结构重要性系数，按表6.5.4-1取值;YE—主动土压力分项系数，按表6.5.4-2取值;MEN—永久作用总主动土压力水平www.bzfxw.com分力标准值对拌和体前趾的倾覆力矩(kN"m);YPw—剩余水压力分项系数，按表6.5.4-2取值;MPw—作用在拌和体底面以上的剩余水压力标准值对拌和体前趾的倾覆力矩(kN"m);MEgH—可变作用总主动土压力水平分力标准值对拌和体前趾的倾覆力矩(kN-m);lp—作用效应组合系数，持久组合取。.7,短暂4合取1.0;14 YPR—系缆力分项系数，按表6.5.4-2取值;MPR—系缆力标准值对拌和体前趾的倾覆力矩(kN"m);Yd—结构系数，取1.1;YC—自重力分项系数，取1.0;MG—作用于拌和体底面的总自重力标准值对拌和体前趾的稳定力矩((kN"m);MEv—永久作用总主动土压力竖向分力标准值对拌和体前趾的稳定力矩(kN-m);ffEgv—可变作用总主动土压力竖向分力标准值对拌和体前趾的稳定力矩(kN"m);YEP—被动土压力分项系数，取1.0;MEF—永久作用总被动土压力标准值对拌和体前趾的稳定力矩(kN"m);YP—波浪力分项系数，按表6.5.4-2取值;MPE—作用于上部结构的波浪力标准值对拌和体前趾的倾覆力矩(kN"m)o6.5.4.3地基承载力应按现行行业标准《港口工程地基规范》(JTJ250)中的有关规定进行验算。6.5.4.4拌和体和地基的整体抗滑稳定性验算应按现行行业标准《港口工程地基规范》(JTJ250)的有关规定执行。6.5.4.5在持久组合www.bzfxw.com时，作用于拌和体上的合力标准值作用点与拌和体前趾的距离不得小于拌和体底宽的1/306.5.5拌和体的强度验算应符合下列规定。6.5.5.1拌和体底面地基应力的计算应按现行行业标准《重力式码头设计与施工规范》(JTJ290)的有关规定执行。6.5.5.2拌和体抗压强度可按下式进行验算:YoYea-、1a}}k(6.5.5一1)IR式中Yo—结构重要性系数，按表6.5.4-1取值; Yo—地基应力综合分项系数，取1.35;。二—拌和体底面最大地基应力标准值(kPa);YR—拌和体抗力分项系数，取2.2;C}-拌和体抗压强度标准值(kPa)o6.5.5.3拌和体平均剪应力标准值可按式(6.5.5-2)计算，见图6.5.50V_W(6.5.5一2)rd=-.4式中rd—拌和体平均剪应力标准值(kJ、);T一-B:范围内拌和体底面地基应力合力标准值(kPa);W-BL范围内拌和体自重力标准值(kN);S—计算剪切面上拌和体的面积(澎).www.bzfxw.com图6.5，块式拌和体平均剪应力计算示意图a拌和体深度;w-B,范围内拌和体的自重;v-BL范围内地基反力的合力;B-拌和体宽度;B:一拌和体前趾铅直面至拌和体顶面应力边线的距离6.5.5.4拌和体抗剪强度可按下式进行验算:YoYtr。二牛rek(6.5.5-3)!R 式中Yo—结构重要性系数，按表6.5.4-1取值;Y,-剪应力综合分项系数，取1.35;rd—拌和体平均剪应力标准值(kPa);YR—拌和体抗力分项系数，取2.2;r}k—拌和体抗剪强度标准值(kP.)o6.5.6当着底土层以下存在可压缩土层时，应进行可压缩土层的沉降量计算，计算时拌和体本身的变形可忽略不计。‘5.7拌和体抗震设计应按现行行业标准《水运工程抗震设计规范》(JTJ225)的有关规定执行。6.6壁式拌和体基础计算6.6.1壁式拌和体基础的设计除应包括第6.5.1条和第6.5.2条的计算内容外，对不设前壁的壁式拌和体尚应进行壁间土抗挤出的稳定性验算。6.6.2作用于拌和体上的荷载计算除应符合第6.5.3条的规定外，拌和体自重力标准值应按式(6.6.2-1)计算，壁间土自重力标准值应按式(6.6.2-2)计算，作用于结构整体上的荷载见图6.6.2a巩二Y"(DRL+DSRS)B(6.6.2-1)风二Y"D,尺;B(6.6.2-2)式中Wd-一拌和体自重力标准值((kN);www.bzfxw.comY"—拌和体的水下重度(kN/m3);D-拌和体长壁的深度(M);RL—拌和体长壁的总宽度与拌和体长短壁总宽度的比值;DS—拌和体短壁的深度(m);RS—拌和体短壁的总宽度与拌和体长短壁总宽度的比值;B—拌和体的宽度(m);17 w—壁式拌和体壁间土自重力标准值(kN);DL—拌和体长短壁的深度差(m)o、官Pav。仁=甲设计低水位守地下水位代/气几Ps尽IIwPw气n?E勺几丫‘沪乙E,亡二=今瓜二戈叮m挤弓F『m.图662结构整体荷载示意图P-系缆力竖向分力标准值;P-系缆力水平分力标准值;Q-地面可变荷载标准值;w,-上部结构和固定设备自重力标准值;Pa作用于上部结构的波浪力标准值;w,-拌和体上回填土自重力标准值;w}抛石基床自重力标准值;吟拌和体自重力标准值;w,拌和体壁间土自重力标准值;Er永久作用总主动土压力竖向分力标准值;E,可变作用总主动土压力竖向分力标准值E,r永久作用总主动土压力水平分力标准值;Em,可变作用总主动土压力水平分力标准值;P二作用在拌和体底面以上的剩余水压力标准值;EP永久作用总被动土压www.bzfxw.com力水平分力标准值;F,r拌和体长壁底面抗滑阻力设计值;F拌和体壁间土底面抗滑阻力设计值;J、、气。一拌和体底面最大、最小地基应力标准值6.6.3壁式拌和体基础的稳定性验算应符合下列规定。6.6.3.1沿拌和体基础底面的抗滑稳定性应根据下列不同的效应组合进行验算:(1)不考虑波浪作用且可变作用产生的土压力为主导可变作用时，按式((6.6.3-1)计算，其中F按式(6.6.3-2)计算，FR按式(6.6.3-3)和式(6.6.3-4)分别计算并取较小值，Fu按式(6.6.3-5)和式(6.6.3-6)分别计算并取较小值;18 Yo(YEER+YPwpw、YEA+OYPRPRI()、1(F+YEPE,)Id(6.6.3-1)F=凡+Fu(6.6.3-2)瓜=(YcG+YEEv+YE凡小anT+Ycc,朋:(6.6.3-3)FR(6.6.3-4)FU=YG孔tan}o+YX2BRs(6.6.3-5)F==Y,c1BRs(6.6.3-6)(2)不考虑波浪作用且系缆力为主导可变作用时，按式(6.6.3-7)计算，其中F按式(6.6.3-2)计算，FR按式(6.6.3-4)和式(6.6.3-8)分别计算并取较小值，Fu按式((6.6.3-5)和式(6.6.3-6)分别计算并取较小值;YO(YEEH+YPWP二十YPRPRR+H)、丈(F+(6.6.3-7)凡=(YcG+YEE、一)"PRPRV+y"iEE"9小ang)+Y,c,BR,(6.6.3一8)(3)应考虑波浪作用且波浪力为主导可变作用时，按式(6.6.3-9)计算，其中F按式(6.6.3-2)计算，FR按式(6.6.3-4)和式((6.6.3-10)分别计算并取较小值，FU按式((6.6.3-5)和式((6.6.3-6)分别计算并取较小值;www.bzfxw.comYo(Y-}Ea+Yrwpw+YPPa+N)‘Ya(F+(6.6.3-9)凡=(YGG+YEEv+OYE乓p)tanq)+Y,CIBRE(6.6.3-10)(4)考虑波浪作用且可变作用产生的土压力为主导可变作用时，按式(6.6.3-11)计算，其中F按式(6.6.3-2)计算，FR按式(6.6.3-3)和式(6.6.3-4)分别计算并取较小值，F。按式(6.6.3-5)19 和式(6.6.3-6)分别计算并取较小值。Yo(、十、wpw+、*姑，、壳‘尸、二，(6.6.3一11)式中Yo—结构重要性系数，按表6.5.4-1取值;YE—主动土压力分项系数，按表6.5.4-2取值;E=—永久作用总主动土压力水平分力标准值(kN;YPw—剩余水压力分项系数，按表6.5.4-2取值;尸二—作用在拌和体底面以上的剩余水压力标准值(kN;E,H—可变作用总主动土压力水平分力标准值((kN);0—作用效应组合系数，持久组合取0.7,短暂组合取1.0;YPR—系缆力分项系数，按表6.5.4-2取值;PRH—系缆力水平分力标准值(kN);F—拌和体基础底面抗滑阻力设计值(kN);YEP—被动土压力分项系数，取1.0;Ep—永久作用总被动土压力水平分力标准值(kN);Yd—结构系数，取1.1;FR—拌和体长壁底面抗滑阻力设计值(kN);Fu—拌和体壁间土底面抗滑阻力设计值(kN);Yc—自重力分项系数，取1.0;‘—作用于拌www.bzfxw.com和体底面的总自重力标准值(kN);E,一永久作用总主动土压力竖向分力标准值(kN);凡v—可变作用总主动土压力竖向分力标准值(kN);?—拌和体着底土层的内摩擦角(“);Y}—拌和体着底土层粘聚力分项系数，取1.0;Cl—拌和体长壁底面地基土的粘聚力(kPa);B—拌和体的宽度(m);RL拌和体长壁总宽度与拌和体长短壁总宽度的比值; rax—拌和体抗剪强度标准值(kPa);YR—拌和体抗力分项系数，取2.2;wU—拌和体壁间土自重力标准值(kN);C2—壁间土底面土的粘聚力(kPa);RS—拌和体短壁总宽度与拌和体长短壁总宽度的比值;PRv—系缆力竖向分力标准值(kN);Yp波浪力分项系数，按表6.5.4-2取值;PB—作用于上部结构的波浪力标准值(kN)o6.6.3.2对拌和体前趾的抗倾稳定性应根据下列不同的作用效应组合进行验算:(1)不考虑波浪作用且可变作用产生的土压力为主导可变作用时，按下式计算:YO(YEMEN+YPRMPR+YEMEgH+OYPRMPR)、今(YGMC+Y&M-+YEMEV+YEMEgv+YEPMEF)(6.6.3-12)/d(2)不考虑波浪作用且系缆力产生的倾覆力矩为主导可变作用时，按下式计算:YO(YEMEN+YPwmpw+YPRMPR+OYEME,动、,1(YGMG+YGM-+YEMM+YEPMEP+动YEMEgv)(6.6.3-13)!d(3)考虑波浪作用且波浪作用为主导可变作用时，按下式计算:www.bzfxw.comYO(YEMEH+YPwmpw+YPMPB+SbYEME,H)、竞(Y，一YGM.·十YEMEI+YEPMEP+0剐IEw)(6.6.3一14)(4)考虑波浪作用且可变作用产生的土压力为主导可变作用时，按下式计算:Yo(YBM"B+YPwm，w+YBMPgR+OPMPB)、今(YGI`G+YGJMwu+YBMEI+YEMEov、(6.6.3一15)/汉 式中Yo—结构重要性系数，按表6.5.4-1取值;YE—主动土压力的分项系数，按表6.5.4-2取值;MEH—永久作用总主动土压力的水平分力标准值对拌和体前趾的倾覆力矩(kN"m);YPw—剩余水压力分项系数，按表6.5.4-2取值;MPH—作用于拌和体底面以上的剩余水压力标准值对拌和体前趾的倾覆力矩(kN-m);MEgH—可变作用总主动土压力水平分力标准值对拌和体前趾的倾覆力矩(kN"m);0—作用效应组合系数，持久组台取。.7,短暂组合取1.0;YPR—系缆力分项系数，按表6.5.4-2取值;MPR—系缆力标准值对拌和体前趾的倾覆力矩(kN"m);YC—自重力分项系数，取1.0;MG—作用于拌和体底面的总自重力标准值对拌和体前趾的稳定力矩(kN-m);M-—壁间土自重力标准值对拌和体前趾的稳定力矩(kN-m);ME，一永久作用总主动土压力竖向分力标准值对拌和体前趾的稳定力矩(kN"m);MEgv—可变作用总主动土压力竖向分力标准值对拌和体前趾www.bzfxw.com的稳定力矩(kN"m);YEF—被动土压力分项系数，取1.0;MEP—永久作用总被动土压力标准值对拌和体前趾的稳定力矩(kN-m);Yd—结构系数，取1.1;YP—波浪力分项系数，按表6.5.4-2取值;乃夕户日—作用于上部结构的波浪力标准值对拌和体前趾的倾覆力矩(kN-m)o22 6.6.3.3拌和体壁间土抗挤出的稳定性应对不同的计算深度按式(6.6.3-16)进行验算，见图6.6.30Ys(P’一”wYwD:Ls)、壳[2(Ls+D,)cB+PIP](6.6.，一‘6)式中Ys—综合分项系数，可取1.0;P"a—D范围内作用于壁间土侧面的总主动土压力标准值(kN);hw—土体计算滑动面的剩余水头(m);Y“一-水的重度(kN/m3);D;—拌和体短壁底部至土体滑动面的距离(m);Lg—拌和体短壁宽度(m);YL—抗力分项系数，取值不小于1.2;c—土体计算滑动面的抗剪强度(kPa);B—拌和体宽度(m);P"pD范围内作用于壁间土侧面的总被动土压力标准值(kN)awww.bzfxw.com图6.6.3壁间土抗挤出稳定性验算示意图Ls拌和体短壁宽度;D;拌和体短壁底部至土体计算滑动面的距离;B-拌和体宽度;P",D范围内作用于壁间土侧面的总被动土压力标准值;PaD范围内作用于壁间土侧面的总主动土压力标准值6.6.3.4壁式拌和体地基承载力应按现行行业标准《港口工程23 地基规范》(J"rJ250)中条形基础或矩形基础的有关规定进行验算。6.6.3.5壁式拌和体和地基的整体抗滑稳定性验算应按现行行业标准《港口工程地基规范》(JTJ250)的有关规定执行。6.6.4壁式拌和体的强度验算应符合下列规定。6.6.4.1当拌和体底面为条形或矩形时，拌和体底面地基应力应按下列方法计算:(，)当:二粤时，拌和体底面地基应力标准值按下列公式计算叭t，6e}(6.6.4-1)a=-BRX士B1召一2止、-l-(6.6.4-2)MR一MO(6.6.4-3)Vk(2)当:100>L9>5含伊利石3.0.5影响水泥搅拌法加固软土地基工程质量的因素很多，除配合比以外，还有设备的适用性、搅拌机贯人提升速度等。此外，室内试验因受条件所限，本身试验结果会存在一定偏差。因此，仅靠室内试验尚不足以确定正式施工的全部施工参数，还应进行现场试验工程。www.bzfxw.com 4现场调查4.0.2本条是根据水下深层水泥搅拌法加固软土地基的施工特点，依据现行行业标准《港口工程地基规范》(TI7250-98)和《港口工程地质勘察规范》(JrJ240-97)的有关规定并结合天津港、烟台港的施工经验而制定的。查明硬层，是由于崛5>15时，搅拌困难，呱5>30的局部硬层，搅拌无法穿透，因此需要查明。此外，需要重点查明被加固土中伊利石的含量。大型的沉船、金属异物和大块石等障碍物可能导致搅拌设备的毁损，所以，事先要查明，并适当处理。因障碍物多存在于土层的上层，若搅拌施工前先行挖泥，可减少甚至不再需要进行障碍物的探查www.bzfxw.com 5室内配合比试验5.0.2室内配合比试验应采用工程加固区的软土和海水，在进行土性和水质分析的基础上进行，这样，室内试验结果才有代表性，才能作为设计和施工的依据。5.0.6试验中，掺人的水泥按所定的水灰比预先制备成均匀的水泥浆，掺人土中，以保证水泥掺人软土中的均匀性。www.bzfxw.com 6设计6.1一般规定6.1.4基床的作用是扩散应力，保证上部结构与拌和体均匀接触，厚度不应小于0.5m。为防止损坏拌和体，夯击能不能过大，100kJ/澎系天津港东突堤北侧码头工程的经验值。6.1.5拌和体近似于素混凝土，其结构分段不能过长。根据实际工程经验，一般为8二左右。拌和体的深度应随实际的土层逐渐变化，在厚度变化较大时，应设结构缝。6.2拌和体强度标准值确定6.2.1日本CDM研究会编写的《水泥系深层拌和法(CDM工法)设计和施工手册))(以下简称“CDM手册”)中采用拌和土28d的无侧限抗压强度为强度标准值。但实际情况表明，拌和土在28d后强度仍在继续增长，因此在我国天津港东突堤北侧码头工程中采用了60d的强度为设计强度标准值，在烟台港西港池二期工程中采用了90d的强度为设计强度标准值，均获得成功。实践证明，拌和土在120d后其强度仍在www.bzfxw.com增长。各龄期强度的参考关系式为:q.9o=1.20一1.33q=28q.12o=1.31q=60-1.57一1.74q.28注式中符号下角标的数字表示龄期，单位为d。所以对施工期较长的工程，由于满载的时间较长，采用120d龄期的强度作为设计强度的标准值，能充分利用拌和土后期强度增长的潜力。6.2.2日本的“CDM手册”中考虑多种因素对拌和体强度的影50 响，对设计标准强度乘以折减系数后，再除以安全系数得到容许抗压强度，其表达式为:‘一、91FS=1k9"f式中。。—拌和土容许抗压强度;a—断面有效系数;R—搭接可靠性系数，取0.8一0.9;x—现场加固体的平均强度与室内加固土的平均强度之比;y—现场土的不均匀系数，约为2/3;9I一现场拌和土无侧限抗压强度;FS—安全系数，正常时凡=3，地震时凡二2;k—综合安全系数。a为断面有效系数，设计中使用加固断面作为有效断面求得应力，因而要以实际有效断面对拌和体抗压强度标准值进行修正;Q为搭接可靠度系数，搭接面的强度与加固土体强度之比为R.a-a根据我国几个工程的经验取0.90又为现场加固体的平均强度与室内加固土的平均强度之比，海上工程采用大型机械加固时多采用1.Y为现场强度系数，即为设计标准强度与现场加固土强度之比，海上工程多为2/30综上所述，a-/3-l-y-0.6。因此本规程中采用的表达式为:www.bzfxw.comamk=Kq_y=0.64_k其中0.6的系数是参考日本CDM研究会编写的《水泥系深层拌和法(CDM工法)设计和施工手册》(以下简称“CDM手册，’)中a,卢,1,Y4个系数组合得出。由于时间和工程实例数量的限制，所采用的数值未经可靠度分析。6.3拌和体尺寸确定和工程It计算6.3.4目前国内尚无典型的壁式拌和体的工程实例。根据日本"CDM手册”所列的资料，在实际工程中，短壁的深度DS的最小值51 为3mo6.3.5一6.3.7由于搅拌机具搅拌头的直径不同，拌和桩搭接的宽度不同，因此，在形成设计尺寸的拌和体时，不同机具所实际完成的拌和体数量是不同的。为统一计算并保证按设计尺寸施工，本规程规定拌和体的计算长度与计算宽度以拌和桩的搭接交点连线计算。考虑到施工单位为完成设计的拌和体尺寸，其实际完成的拌和体数量大于上述的计算数量，故在计算工程数量和造价时将计算数量乘以适当的扩大系数，该系数约为1.1006.4作用和作用效应组合6.4.2参照《重力式码头设计与施工规范》(JTJ290-98)和《板桩码头设计与施工规范》(JTJ292-98)o6.5块式拌和体基础计算6.5.3.3在回填和堆载加固时，附加荷载为山，某一时刻固结度为U，已发生固结作用部分的附加应力UAa已转化为有效应力并产生了相应的抗剪强度，该部分荷载产生的土压力应满足土的极限平衡条件，土压力按朗肯公式计算;未固结部分的附加应力(1一U)}a仍为超孔隙水压力，作用于挡土墙的压力强度等于竖向荷载强度。所以作用于挡土墙的力有三部分组成:土自重产生的土压力、附加荷载已固结部分产生的土压力和附加荷载未固结部分产生的土压力www.bzfxw.com。6.5.3.4当拌和体的稳定达到极限状态，发生一定的位移使墙背产生主动土压力时，其位移量还不足以使墙前产生被动土压力，这时墙前土压力应介于静止土压力与被动土压力之间，因此，如采用被动土压力应对计算值进行折减是合适的，按《重力式码头设计与施工规范》(JTJ290-98)的规定取用计算值的30%,Kp一lp,0.5Kp一}o,0.3Kp一，和静止土压力系数凡的关系见图6.5.3，取凡二1一sin训。91’为土的有效内摩擦角。粘土的内摩擦角一般在10,一200;在此范围内，忽略内聚力。52 的影响，可见0.3价<凡，因此，如墙前土压力取用被动土压力的30%取值偏小，是不合理的;;0.5Kpy凡，据现有的资料，日本的有关试验表明，墙前土压力为被动土压力计算值的40%一60%，所以，可以认为墙前的土压力取计算值的50%以上。「一一-7一一门一一一广一一门「一一一}1}I一I}III一!一L‘..一口一——，r一一.州!Il!}___」口ll!!l{l一}}一l一一一!}尸2了州/!~之二习尸一一!已)‘1}尸二乏导盯二下}二二习}}一州L一一子卜升〔二}}L_-JI}I卜一一_二二二叫卜洲一一一一卜一一一r}1}I一II!II一}I一ll一1}I101520253035..图6.5.36.5.4.1,6.5.4.2关于抗滑和抗倾稳定性验算的规定说明如下:www.bzfxw.com(1)由于拌和体基础属重力式结构，计算内容及荷载效应组合与重力式码头大致相同，故计算公式与重力式码头的计算公式相同，仅根据拌和体受力的特点对被动土压力和波浪浮托力做了折减，对滑动和倾覆抗力的计算做了调整。(2)结构重要性系数、稳定验算时作用分项系数和作用效应组合系数均与《重力式码头设计与施工规范》(JTJ290-98)取值基本相同。(3)拌和体的滑动破坏有滑动面在着底土层中和滑动面在拌53 和体内两种破坏情况，如拌和体的强度与着底土层的抗剪强度相比较弱，则滑动面发生在拌和体内，滑动的抗力应按拌和体的抗剪强度计算，式(6.5.4-3)即表示此种情况;如拌和体的强度足够，则拌和体的滑动破坏的滑动面在着底土层中，滑动抗力实际上是拌和体的着底土层的水平剪切强度破坏，最大摩擦力即为该层土的最大水平抗剪能力，式(6.5.4-2)和式(6.5.4-5)即表示此种情况。6.5.4.5据现有的有关资料，现行的日本“CDM手册”中设计方法对前趾应力计算结果偏大，实际上拌和体前趾处的地基应力最大，使该处的地基发生局部屈服，地基变形引起的地基应力重新分布。但限于目前的研究水平，在现阶段暂仍按直线分布计算，控制合力作用点的位置。6.5.5.2一‘.5.5.4拌和体的强度计算是根据《港口工程地基规范》OTJ250-98)(以下简称《地基规范》)第7.10.7条和日本"CDM手册”的有关内容校准转化而建立的以可靠度为基础的分项系数法表达式。其中。二是地基应力的最大值，是由上部结构及设备自重力、土压力、剩余水压力等的标准值共同作用下求得的。为转化成设计值，只好采用了综合分项系数Yo，并取值为1.350《地基规范》第7.10.7条中的抗力分项系数Ya=5实际上是取用了日本“CDM手册”中的综合安全系数，其中包含a’卢.7.A及抗力分项系数的综合因素，故要进行以下分解:在本规程第5x0.66.2.2条已取a’户y"a-0.6，则Y*二-2.20www.bzfxw.com1.356.5.6由于拌和体的刚度大大高于周围的未加固土，表现为软岩的特性，其压缩变形很小，故不计拌和体自身的压缩沉降量。6.5.7目前，国内采用水下深层水泥搅拌法加固软土地基建造重力式码头的工程只有天津港东突堤北侧码头工程和烟台西港池二期工程等两个工程实例。在这两项工程中，烟台港为6度地震烈度区，不考虑地震的影响，未做地震情况下的稳定计算;仅天津港东突堤北侧码头按7度地震烈度进行了计算，且是按照《日本港口设施技术标准》进行地震情况下的稳定计算。所以现在还没有采54 用我国现行规范进行抗震设计的实例。考虑到要将深层水泥拌和体的设计纳人现行的规范体系，且从结构型式的分类上，深层水泥拌和体仍属于重力式的范围，因此，在本规程中采用现行的《水运工程抗震设计规范》(]TJ225-98)中的方法计算地震时的稳定。6.6壁式拌和体基础计算6.6.1一6.6.3在块式拌和体基础的计算内容上增加了壁间未加固土挤出的验算。为防止壁间土的挤出，也有将拌和体前部全部采用长壁形成局部块式的型式，天津港东突堤南侧码头挡土墙基础即采用该型式。据有关研究资料介绍，拌和体基础发生破坏时，长壁间未加固土依靠其与长壁间的粘结力，基本上是与拌和体成为一体发生变形。此外，作用于壁间未加固土的主动土压力和被动土压力被传递给拌和体由拌和体承受。所以，条文中抗力计算考虑了长壁间未加固土的作用。www.bzfxw.com 7施工7.3施工设备7.3.1搅拌机是专用成套设备中的关键设备，有单轴、双轴、四轴、六轴、八轴等之分，水运工程的水下深层水泥搅拌法加固软土地基选用双轴以上的设备，不仅施工速度快，而且有利于拌和土桩的搭接，保证拌和体的整体性。7.3.6为了保证搅拌体的均匀性，保证其抗压强度，要求拌和土要充分搅拌，使其内部不至于产生夹层或过多的裂隙。根据施工经验，每米土范围内的切土次数不少于40()次。www.bzfxw.com 8检验8.1施工过程中的检验8.1.2检验的最少数量是根据以往工程经验确定的。8.2加固后的检验8.2.2所定数据均为根据工程经验而定。8.3芯样的检验和试验8.3.1水泥拌和体的取芯率大于或等于80%，说明拌和体的连续性较好，这是根据工程经验并参照岩体按岩石质量指标RQD(RockQualityDesignation)确定的，当RQD为75%一90%时，岩体分类为“好”,RQD的定义见现行国家标准《岩土工程基本术语标准》(GB/T50279-98)o8.3.4现场拌和土强度的平均值一般可以达到设计要求，关键是控制强度均匀性，强度均匀性体现在变异系数的大小。根据烟台港17个钻孔289个试样的统计，17个孔的平均变异系数为21.8%，最大值为www.bzfxw.com36.7%，最小值为13.4%。在统计样品中，有的钻孔有1一2m数据有不连续现象，说明实际变异系数比统计的要大一些。根据土的指标统计变异系数的控制值为0.3，考虑到影响水泥拌和土强度的因素较多，尤其顶部(自重压力小)强度往往偏低，因此现场水泥搅拌体的强度变异系数以不大于0.35较为合理'