《铁路桥涵地基和基础设计规范》解读与思考（1-1）

《铁路桥涵地基和基础设计规范》

解读与思考

周四思主编

中国铁道出版社有限公司

年北京

2022·

内容简介

本书为铁路桥涵地基和基础设计规范配套参考用书全书包括概述总

《》。、

则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

、、、、、、、

特殊地基等共十二章基本按照桥涵地基和基础设计规范的顺序解读相关条款

,,

重点讲述规范的演变以及制定基本思路和方法以方便全面理解规范的内在涵

,

义同时提出了规范尚应继续开展研究的课题以及对规范部分条款的不同看法

;,

和建议与读者共同讨论

,。

本书可供从事铁路桥梁设计科研以及教育等相关人员参考

、。

图书在版编目CIP数据

()

铁路桥涵地基和基础设计规范解读与思考周四思主编北京

《》/—:

中国铁道出版社有限公司.

,2022.2

ISBN978-7-113-28821-1

铁周铁路桥桥涵工程地基设计规范

……

中国Ⅰ.①Ⅱ.①Ⅲ.①----

Ⅳ.①U448.133.1-65

中国版本图书馆数据核字第号

CIP(2022)018514

书名:《铁路桥涵地基和基础设计规范》解读与思考

作者:周四思

策划:邱金帅

责任编辑:邱金帅编辑部电话:

(010)51873347

封面设计:郑春鹏

责任校对:焦桂荣

责任印制:高春晓

出版发行:中国铁道出版社有限公司北京市西城区右安门西街号

(100054,8)

网址:

htt://

印刷:北京p建宏印刷有p限公司

版次:年月第版年月第次印刷

202221202221

开本:印张:字数:千

880mm×1230mm1/3221.625659

书号:

ISBN978-7-113-28821-1

定价:元

158.00

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,,。

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作者简介

周四思,教授级高工,桥梁资深专家。

年月生,年月毕业于唐山铁道学院桥梁专

1945819697

业,年由山海关桥梁工厂调入铁道部第三设计院(今中国

1973

铁路设计集团有限公司)工作至年,现为天津宏建工程设

2017

计咨询有限公司技术顾问。

近年作者始终工作在第一线,有丰富的桥梁工程建设、

50

设计和咨询经验。工作期间主持大准铁路黄河特大桥、京九铁

路卫运河特大桥、天津开发区彩虹大桥、青藏铁路拉萨河特大

桥、京郑客运专线郑州黄河公铁大桥等获奖项目设计和科研工

作;参加了京沪高速铁路南京大胜关长江大桥、沪苏通铁路长江

公铁大桥、福平铁路海峡公铁大桥、滨北铁路松花江公铁大桥、

商合杭铁路芜湖长江公铁大桥、杭绍台铁路椒江特大桥等重点

铁路桥梁施工图审查工作;参加了京津、京沪、广珠、京郑、新焦、

1

··

沪昆、合福、西宝、兰新、大西、云桂、青连、郑万、石济、蒙华、京

沈、京张等余条新建铁路、客运专线重点桥梁设计及施工方

20

案专家评审工作;参加了天津、上海、南京、杭州、广州、深圳、武

汉等余座城市轨道交通项目专家评审工作。

10

年起主持或参加编写《铁路桥涵设计规范》《高速铁路

2000

设计规范(试行)》《城际铁路设计规范》《铁路桥涵极限状态法设

计暂行规范》《铁路工程水文勘测设计规范》等铁路行业标准

10

部,参加审查《、级铁路设计规范》《地铁设计规范》《城市轨

ⅢⅣ

道交通桥梁设计规范》等国家及行业标准部。

5

完成《中国高速铁路大桥》(统稿)、《青藏铁路拉萨河大桥》

(副主编)和《高速铁路桥梁设计与实践》(副主编)等专著的编写

工作。

曾荣获或担任铁道部专业技术带头人,中国铁道学会专业

技术带头人、铁道部工程评审系列(教高)评审委员会委员,全国

铁路优秀科技工作者、中国铁道学会桥梁委员会委员;天津市授

衔铁路桥梁设计专家,天津市十名优秀中青年知识分子标兵,天

津市科学技术奖励评审委员,天津市优秀科技工作者,天津土木

学会、铁道学会、力学学会理事。

2

··

序

新中国成立以来,我国的铁路事业取得了举世瞩目的成就,

特别是进入世纪以来,高速铁路已经成为我们国家的名片。

21

截至年,我国铁路运营里程已达万公里,其中高速铁

202014.6

路运营里程已达万公里。桥梁工程作为高速铁路基础设

3.79

施的重要组成部分,对运营安全、舒适有着举足轻重的影响。

中国国家铁路集团有限公司(原铁道部)对桥梁工程给予了

高度重视。新中国成立以来,先后组织相关单位编制和发布了

共七版铁路桥涵设计规范。这些规范都是随着理论研究的逐步

深入和科学技术的不断发展,与时俱进,加之试验检测和工程实

践经验的不断积累,使得我国铁路桥涵设计规范体系日益成熟,

成为我国铁路基础设施建设的重要技术支撑,为我国铁路建设

事业的发展作出了重要贡献。

周四思同志数十年来,曾参与起草和编制我国多部铁路设

计规范,对桥梁工程设计有着很深的认识和理解。在中国铁道

出版社有限公司策划和天津宏建工程设计咨询有限公司的组织

下,该同志在百忙之余,编写了铁路桥涵设计规范的解读与思考

系列图书。第一册《<铁路桥涵设计规范>解读与思考》已于

年初出版发行,本书《<铁路桥涵地基和基础设计规范>解

2019

读与思考》为第二册。该系列图书按照现行规范的顺序,由第一

册的重点条文详细解读,到本册全面细致的逐条解读规范条文,

侧重阐述了,,,,,,年版共七

1951195919751985199920052017

1

··

版规范的编制思路、方法以及演变历程。同时,本书作者在收集

和参阅众多铁路桥梁科技成果的基础上,针对铁路桥涵地基和

基础设计的诸多重大技术问题进行了深入的剖析,提出了精湛

的分析和论述,对一些问题也提出了思考和建议。这些对铁路

桥梁技术的进步和规范的进一步完善,都有着重要的价值;对当

今的工程技术人员准确理解规范,合理应用规范有着重要的指

导意义。

本系列图书的编制和出版发行,凝结了作者数十年从事铁

路桥梁工程设计事业的心血,相信会对铁路桥梁从业人员有所

帮助。

中国工程院院士

中国铁道学会理事长

2

··

前言

现行《铁路桥涵地基和基础设计规范》(—)

TB100932017

是在《铁路桥涵地基和基础设计规范》(—)的

TB10002.52005

基础上,全面总结我国高速铁路、城际铁路、客货共线铁路和重

载铁路桥涵建设、运营的实践经验和科研成果,修订而成。

为帮助广大技术人员更好地理解规范内容和依据及编制背

景,正确运用规范解决铁路桥涵地基和基础设计问题,根据作者

多年参加铁路桥涵设计规范改革、编写和制定的心得、认识,编

写成《<铁路桥涵地基和基础设计规范>解读与思考》一书。本书

亦是继作者已出版的《<铁路桥涵设计规范>解读与思考》一书之

后第二本铁路桥涵设计规范解读参考书。

全书共章。第章概述编制新规范的必要性、编制背景

121

及主要修订内容;第章总则按制定标准的目的、适用范围、共

2

性要求和执行相关标准的要求四部分给予解读;第章基础稳

3

定性和基础沉降,第章地基承载力,第章明挖基础,第章

456

桩基础,第章沉井基础,第章挖井基础,第章特殊地基,

789

第章改建既有线、增建第二线的桥涵基础,第章土和岩石

1011

的工程分类及其性质的划分,重点讲述规范规定的演变以及制

定基本思路和方法,计算公式的推导和主要的设计参数取值,以

及规定应用事宜及示例,方便全面理解规范的内在含义;第章

12

思考提出了规范尚应继续开展的研究课题,以及对规范的不同

看法和建议,与读者共同讨论。最后本书提供了与规范相关的

1

··

个附录,为方便读者应用参考。

8

特别提醒,本书内容仅供参考,如有与《铁路桥涵地基和基

础设计规范》(—)不一致之处,以规范为准。

TB100932017

全书由周四思策划和统稿,并负责第章、第章、第章、

123

第章、第章的编写;白晓崑负责第章、第章、第章、

412578

第章的编写;周津斌负责第章、第章、第章的编写;

106911

张瑞蓉、廉凯、李树铮负责编写附录和组织绘制全书插图、表格。

作者在中国铁设桥规组工作期间,承蒙国家铁路局薛吉岗,

国铁集团乔健、盛黎明、辛学忠、陈良江、杨梦蛟、杨鹏建,中国铁

设孙树礼,中铁设计徐升桥,中铁大桥院高宗余,铁科院胡所亭

的支持和帮助,并得到桥规组同仁苏伟、杜宝军和张莉的关照;

在本书编写过程中,还得到卢春房院士作序鼓励、盛黎明总工热

心指导。在此,一并表示感谢。

限于作者水平,书中观点甚至错误之处在所难免,敬请广大

读者批评指正。

周四思

年月日于天津

20201230

2

··

目录

第1章概述…………

1

编制年基础桥规必要性…………………

1.1《2017》2

编制背景…………

1.227

主要修订内容……………………

1.329

第2章总则………

34

制定标准的目的…………………

2.134

适用范围…………

2.234

共性要求…………

2.335

执行相关标准的要求……………

2.461

第3章基础稳定性和基础沉降………

63

基础倾覆稳定和滑动稳定………

3.163

基础沉降…………

3.272

第4章地基承载力……………………

104

地基容许承载力………………

4.1104

地基承载力的提高……………

4.2139

第5章明挖基础………

142

一般规定………

5.1142

计算………

5.2144

构造………

5.3174

第6章桩基础………

178

一般规定………

6.1178

1

··

计算………

6.2188

构造………

6.3251

第7章沉井基础………

271

一般规定………

7.1271

计算………

7.2280

构造………

7.3306

第8章挖井基础………

314

一般规定………

8.1314

计算………

8.2319

第9章特殊地基………

321

湿陷性黄土地基………………

9.1321

软土地基………

9.2352

多年冻土地基…………………

9.3373

岩溶地区地基…………………

9.4415

第10章改建既有线、增建第二线的桥涵基础………

436

原则规定………

10.1436

合理线间距……………………

10.2438

既有桥资料……………………

10.3449

基底埋深………

10.4450

营业线施工安全规定…………

10.5451

第11章土和岩石的工程分类及其性质的划分……

453

土的工程分类及其性质的划分………………

11.1453

岩石岩体的工程分类及其性质的划分……

11.2()469

岩土施工工程分级……………

11.3501

2

··

第12章思考……………………

505

关于总则的几个问题………

12.1“”505

关于基础稳定性和基础沉降的几个问题…

12.2“”516

关于地基承载力的几个问题………………

12.3“”526

关于桩基础的几个问题……

12.4“”533

关于沉井基础的几个问题…………………

12.5“”566

关于改建既有线增建第二线的桥涵基础的几个问题…

12.6“、”571

附录A铁路桥涵工程地质勘察工作内容及深度……

578

附录B相关铁路规范对桥涵地基基础的主要规定…

592

附录C自平衡法静载试验基桩检测方法……………

609

附录D钢筋混凝土承台强度检算方法………………

621

附录E明挖基础固结沉降量计算方法………………

628

附录F桩基水平力作用计算p—y曲线法…………

632

附录G波浪对桥梁基础的作用………

636

波浪对桩基和墩柱的作用……

G.1636

波浪和水流对桩基和墩柱的作用……………

G.2658

附录H浅基防护方法…………………

666

参考文献…………………

673

3

··

第1章概述

自铁路桥涵地基和基础设计规范发布以来

《》(TB10002.5—2005),

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铁路山西中南部通道浩吉蒙

,、,、(

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取得了良好效果积累了较多的设

、、,,

计施工经验为本规范的修订提供了强有力的技术支撑为进一步完善铁

,,

路桥涵建设标准积累了丰富的实践经验

。

为满足铁路桥涵建设和发展需要提高铁路桥涵设计水平保障铁路

,,

桥涵安全与质量铁路桥涵地基和基础设计规范

,《》(TB10093—2017)

以下简称年基础桥规在铁路桥涵地基和基础设计规范

(《2017》)《》(TB

以下简称年基础桥规其他年代简称类推的基

10002.5—2005)(《2005》,)

础上根据国家铁路局构建铁路工程建设标准体系要求全面总结我国高

,,

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认

、、、,

真分析总结国外成功经验和先进技术标准并与国内相关标准相协调在

,,

此基础上广泛征求了我国铁路设计施工运营管理等方面有关专家的

、、、

意见通过反复论证研究最后经审查定稿

,,。

年基础桥规贯彻落实了安全优先的原则强化了质量安全

《2017》,、

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

。

年基础桥规其章节划分内容组成等框架结构与年基

《2017》、《2005

础桥规基本没有变化保持了规范的连续性

》,。

年月日国家铁路局关于发布铁道行业标准的公告工程

201712,《(

1

··

建设标准年第批国铁科法号公布铁路桥涵地基和

20172)》(〔2017〕3)《

基础设计规范等项行业标准自年月日

》(TB10093—2017)4,201751

起实施年基础桥规同时废止

。《2005》。

1.1编制《2017年基础桥规》必要性

年基础桥规编制的必要性可从中国铁路桥涵地基和基础规

《2017》

范演变及中国铁路建设桥涵地基和基础发展过程两方面进行论述

。

1.1.1中国铁路基础桥规演变过程

正如铁路桥涵设计规范解读与思考所述此前我国共经历六代

《<>》,

铁路桥涵设计规范

。

历代基础桥规主要修订内容

年桥规

1.《59》

年桥规第七章为桥涵基础由土壤容许承压力桩的容许承载

《59》,、

力墩台基底的稳定系数计算基础入土深度基底式样及尺寸基底下

、、、、、

沉量的计算共节组成另有土壤分类及土壤深度为时的容许承压

7;3m

力土壤的计算压力砂及砂类土壤的内摩擦角桥墩台基础固着力的计

、、、

算涵洞管节的计算涵洞人工基底与实体基础的选择软弱下卧土层面

、、、

应力的检算桩的承载力计算桩群基础的检算共个相关附录

、、9。

年桥规与年桥规内容相比较有下列主要修正

《59》《51》,:

规定了基础深度大于时非岩石类的土壤容许承压力可予

(1)3m,

提高其中包括对于基础宽度的考虑和对有关系数kk数值的修正

,1、2。

修正了木桩的容许承载力有所提高

(2)()。

滑动稳定系数由降为修正和补充了基础与土壤之间的

(3)1.51.3;

摩擦系数

。

增加了墩台倾覆稳定系数的计算公式

(4)。

补充了考虑土壤弹性固着力的条件

(5)。

补充了墩台桩基计算方法

(6)。

修正和补充了墩台建在土壤和桩基础上基底埋深的规定

(7)。

修正了桥墩台基底合力偏心的容许值并将岩石区分为坚质岩石

(8),

2

··

和石质较差岩石两类分别规定了容许值

,。

增加了第七节基底下沉量的计算

(9)“”。

附录土壤分类及土壤深度为时的容许承压力作了较

(10)Ⅷ“3m”

大的修正和补充

。

附录土壤的计算压力中的土壤对涵洞竖向压力及水平压力

(11)Ⅸ“”

也作了修正

。

增加了附录涵洞管节的计算

(12)Ⅻ“”。

增加了附录涵洞人工基底与实体基础的选择

(13)ⅩⅢ“”。

增加了附录软弱下卧土层面应力的检算

(14)ⅩⅣ“”。

增加了附录桩的承载力计算

(15)ⅩⅤ“”。

增加了附录桩群基础的检算

(16)ⅩⅥ“”。

年桥规

2.《75》

年桥规第十二章为地基和基础由一般要求节地基容许承

《75》,(1),

载力节明挖基础设计施工各节桩基础设计施工各节

(1),(、1),(、1),

管柱基础设计施工各节沉井基础设计施工各节特殊地基

(、1),(、1),

湿陷性黄土地基软土地基多年冻土地基各节改建既有线增建第

(、、1),、

二线的桥涵基础设计与施工节共节组成另有土岩石分类及其

(1)14;、

工程性质的划分墩台基础考虑土的弹性抗力的计算桥涵基底下卧土层

,,

附加压应力系数α表桥涵桩基当作实体基础的检算打入桩动力公式

,,,

试桩下沉及试验办法管柱制造的有关规定泥浆润滑套的泥浆配合比和

,,

泥浆指标台后路基对桥台基底附加竖向压力计算桥涵软土地基总沉降

,,

量的计算桥涵冻土地基切向冻胀计算共个相关附录

,11。

年桥规与年桥规内容相比较有下列主要修正

《75》《59》,:

修正补充了墩台明挖基础和沉井基础的基底埋深规定

(1)、。

补充了涵洞基础底面埋深的规定

(2)。

修正了墩台基底倾覆稳定检算的方法

(3)。

调整了基底摩擦系数值

(4)。

修正补充了墩台基础沉井桩基管柱考虑土的弹性抗力固

(5)、(、、)(

着力的计算方法具体方法见附录十五

)()。

变更了黏性土地基砂类土地基碎石类土地基岩石地基黄土

(6)、、、、

地基软土地基和多年冻土地基的基本承载力

、。

3

··

变更了各类地基土的宽度深度修正系数kk值

(7)、1、2。

增加了基底下软弱土层压应力的计算公式

(8)。

修正了基底容许偏心距的规定

(9)。

石砌结构的刚性角由放宽为混凝土的刚性角由放

(10)30°35°,35°

宽到

45°。

增加了明挖基础施工方面的内容第四节

(11)()。

修正了打入振动下沉和桩尖爆扩桩的容许承载力计算公式中

(12)、

的参数

。

增加了钻挖孔灌注桩容许承载力计算公式

(13)()。

增加了摩擦桩轴向受拉容许承载力计算公式

(14)。

修正了桩基作为实体基础的检算方法附录十七

(15)()。

增加了桩基础施工方面的内容第六节

(16)()。

增加了管柱基础设计方面的内容第七节

(17)()。

增加了管柱基础施工方面的内容第八节

(18)()。

增加了沉井基础设计方面的内容第九节

(19)()。

增加了沉井基础施工方面的内容第十节

(20)()。

增加了湿陷性黄土地基设计和施工方面的内容第十一节

(21)()。

增加了软土地基设计和施工方面的内容第十二节

(22)()。

增加了多年冻土地基设计和施工方面的内容第十三节

(23)()。

增加了改建既有线增建第二线桥涵基础设计和施工方面的内

(24)、

容第十四节

()。

增加了附录四土岩石分类及其工程性质的划分

(25)“、”。

附录十五墩台基础考虑土的弹性抗力的计算作了大量修改和

(26)“”

补充

。

增加了附录十六桥涵基底下卧土层附加压应力系数α表

(27)“”。

附录十七桥涵桩基当作实体基础的检算作了修正

(28)“”。

增加了附录十八打入桩动力公式

(29)“”。

增加了附录十九试桩下沉及试验方法

(30)“”。

增加了附录二十管柱制造的有规定

(31)“”。

增加了附录二十一泥浆润滑套的泥浆配合比和泥浆指标

(32)“”。

增加了附录二十二台后路基对桥台基底附加竖向压力计算

(33)“”。

4

··

增加了附录二十三桥涵软土地基总沉降量的计算

(34)“”。

增加了附录二十四桥涵冻土地基切向冻胀计算

(35)“”。

年桥规

3.《85》

年桥规第十二章为地基和基础由一般要求地基容许承载力明挖

《85》,,,

基础桩基础管柱基础沉井基础湿陷性黄土地基软土地基多年冻土地

,,,,,,

基改建既有线增建第二线的桥涵基础共节组成另有土和岩石的工程分

,、10;

类及其性质的划分墩台基础考虑土的弹性抗力的计算桥涵基底下卧土层

、、

附加压应力系数α表桥涵桩基当作实体基础的检算台后路基对桥台基底

、、

附加竖向压力计算桥涵软土地基总沉降量的计算严寒及多年冻土地区桥

、、

涵地基切向冻胀计算共个相关附录取消了年桥规所有施工方面的

7。《75》

内容将这一部分内容纳入铁路桥涵施工规范

,《》(TBJ203—86)。

年桥规与年桥规内容相比较有下列主要修正

《85》《75》,:

修正补充了墩台明挖基础和沉井基础基底埋深的规定

(1)、。

局部调整了岩石地基的基本承载力

(2)。

局部调整了碎石类土地基的基本承载力

(3)。

局部调整了冲洪积黏性土地基的基本承载力

(4)Q4、。

局部调整了及其以前冲洪积黏性土地基的基本承载力

(5)Q3、。

调整了新黄土地基的基本承载力

(6)(Q4、Q3)。

调整了老黄土地基的基本承载力

(7)(Q2、Q1)。

调整了各类地基土的宽度深度修正系数

(8)、。

修正了软土地基容许承载力的计算公式

(9)。

对明挖基础基底截面容许偏心距作了变动

(10)。

增加了桩周土的极限摩阻力表

(11)。

增加了桩尖土的极限承载力表

(12)。

变更了钻孔灌注桩极限摩阻力表

(13)。

变更了钻孔灌注桩桩底支承力折减系数表

(14)。

补充修正了沉井刃角检算时的计算方法

(15)、。

变更了沉井某些构造方面的要求

(16)。

增加了多年冻土地区的钻孔桩可按地基土的阻力来确定单桩容

(17)

许承载力的计算公式

。

增加了多年冻土地区桥涵基底埋深的规定

(18)。

5

··

增加了多年冻土地区稳定融化界面与基础轴线交点处的竖向应

(19)

力系数表

。

附录十三土和岩石的工程分类及其性质的划分作了修正补充

(20)“”、。

附录十四墩台基础考虑土的弹性抗力的计算作了修正补充

(21)“”、。

删除了附录打入桩动力公式试桩下沉及试验办法管柱制

(22)“”“”“

造的有关规定泥浆润滑套的泥浆配合比和泥浆指标

”“”。

年基础桥规

4.《99》

年基础桥规由总则术语和符号基础稳定性和基础沉降地基

《99》、、、

承载力明挖基础桩基础沉井基础特殊地基改建既有线及增建第二

、、、、、

线的桥涵基础共章组成另有土和岩石的工程分类及其性质的划分