现浇混凝土大直径管桩复合地基技术规程

'中华人民共和国行业标准现浇混凝土大直径管桩复合地基技术规程TechnicalCodeforCompositeFoundationofPCCPileJGJ##-2009（征求意见稿）《现浇混凝土大直径管桩复合地基技术规程》编制组2009年10月 关于征求意见稿的说明根据住房和城乡建设部《关于印发〈2009年工程建设标准规范制订、修订计划〉的通知》（建标[2009]88号）的要求，规程编制组经广泛调查研究，认真总结实践经验，参考有关国际标准和国外先进标准，并在广泛征求意见的基础上，制定本规程。本规程的主要技术内容是：总则、术语和符号、设计、施工、质量检验及工程验收等及附录。本规程由住房和城乡建设部负责管理，由河海大学负责具体技术内容的解释。执行过程中如有意见或建议，请寄送河海大学岩土工程研究所（地址：江苏省南京市西康路1号，邮编：210098）。本规程主编单位：河海大学江苏弘盛建设工程集团有限公司本规程参编单位：中国建筑科学研究院中铁第四勘察设计院集团有限公司中交第一公路勘察设计研究院有限公司中交第二公路勘察设计研究院有限公司中交一公局第三工程有限公司江苏省建筑科学研究院上海市政工程设计研究院同济大学湖南大学合肥工业大学本规程主要起草人员：本规程主要审查人员： 对《征求意见稿》的书面修改意见，请于2009年11月30日前邮寄或发电子邮件至下列地址：地址：江苏省南京市西康路1号河海大学岩土工程研究所邮政编码：210098联系人：刘汉龙，陈育民联系电话：13705151930，13951852041电子邮箱：hliuhhu@163.com，ymch@hhu.edu.cn 目次1总则.............................................................................................................................12术语和符号.................................................................................................................22.1术语...................................................................................................................22.2符号...................................................................................................................23设计.............................................................................................................................53.1一般规定...........................................................................................................53.2材料...................................................................................................................63.3PCC桩构造......................................................................................................73.4PCC桩设计计算..............................................................................................74施工...........................................................................................................................114.1一般规定.........................................................................................................114.2PCC桩施工....................................................................................................125质量检查及工程验收...............................................................................................155.1成桩的质量检查.............................................................................................155.2桩身质量检测.................................................................................................155.3工程质量验收.................................................................................................16附录A现浇混凝土大直径管桩施工原始记录表.....................................................18本规程用词说明.............................................................................................................19条文说明.........................................................................................................................20 Contents1Generalprovisions....................................................................................12Termsandsymbols....................................................................................22.1Terms................................................................................................22.2Symbols............................................................................................23Design.......................................................................................................53.1Generalprovisions............................................................................53.2Material.............................................................................................63.3StructureofPCCpile........................................................................73.4DesigncalculationofPCCpile.........................................................74Construction............................................................................................114.1constructionpreparation.................................................................114.2ConstructionofPCCpile................................................................125Qualityinspectionandprojectacceptance..............................................155.1Pilingqualityinspection.................................................................155.2Pilequalitydetection......................................................................155.3Acceptanceofconstructionquality.................................................16AppendixAConstructionoriginalrecordofPCCpile..............................18ExplanationofWordinginthiscode.............................................................19Clauseexplanation........................................................................................20 1总则1.0.1为了在现浇混凝土大直径管桩（以下简称PCC桩）复合地基设计与施工中做到安全适用、技术经济合理、确保质量、保护环境，制定本规程。1.0.2本规程适用于建筑、公路、铁路及港口等工程软土地基处理中桩径为1000~1250mm的PCC桩复合地基设计、施工和质量检验。1.0.3PCC桩复合地基设计应综合考虑地基土层性质、地下水情况、结构类型、使用功能、荷载特征和施工技术等因素；并应重视地方经验，因地制宜，注重概念设计，优化布桩，节约资源；强化施工质量控制与管理。1.0.4采用PCC桩复合地基技术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。1 2术语和符号2.1术语2.1.1现浇混凝土大直径管桩（PCC桩）largediameterPipepileusingCast-in-placeConcrete依靠沉腔上部锤头的振动将内外双层套管所形成的环形腔体在活瓣桩靴的保护下打入地基预定的设计深度，在腔体内浇注混凝土，之后分段慢速振动拔管，在桩芯土体与外部土体之间形成的混凝土大直径管桩。2.1.2复合地基compositefoundation天然地基的部分土体被增强或被置换，而形成的由增强体和地基土共同承担荷载的人工地基。2.1.3地基承载力特征值characteristicvalueofsubgradebear-ingcapacity指由载荷试验测定的地基土压力变形曲线线性变形段内规定的变形所对应的压力值，其最大值为比例界限值。2.1.4褥垫层cushion指设置于基础和桩之间用以调整桩土应力比、解决复合地基不均匀沉降的传力层。2.2符号2.2.1作用和作用效应f——基础底面下天然地基承载力特征值；akfc——混凝土轴心抗压强度设计值；fpk——桩体单位截面积承载力特征值；fsk——桩间土承载力特征值；fspk——复合地基承载力特征值；2 n——桩土应力比；Pc——基础底面处土的自重压力值；Pk——相应于荷载效应标准组合时，基础底面处的平均压力值；qpa——桩端地基土的极限承载力标准值，桩端极限端阻力标准值；qsia——桩周土第i层土的极限摩擦力标准值，桩周土的极限侧阻力标准值；Q——单桩竖向极限承载力标准值；ukRa——单桩竖向承载力特征值。2.2.2几何参数Ae——一根桩分担的处理地基等效面积；Ap——桩的横截面积，指桩包括桩芯土在内的横截面积；A’p——桩的管壁横截面积；d——桩身外径；de——一根桩分担的处理地基面积的等效圆直径；l——桩长；m——面积置换率；n——桩长范围内所划分的土层数；s——桩间距；s1——纵向间距；s2——横向间距；t——桩壁厚度；u——桩身外周长。2.2.3土性参数e——孔隙比；Esi——基础底面下第i层天然地基的压缩模量；3 Eci——基础底面下第i层复合土层的压缩模量；2.2.4计算参数S——复合地基沉降；S1——加固层沉降；Sc1——加固层原地基土的沉降；S2——下卧层沉降；ξp——桩端阻力修正系数；ξs——桩间土应力折减系数；β——桩间土的承载力折减系数；ψs——变形计算经验系数；ψc——桩工作条件系数。4 3设计3.1一般规定3.1.1PCC桩复合地基适用于处理粘性土、粉土、淤泥质土、松散或稍密砂土及已完成自重固结的素填土等地基，PCC桩复合地基处理深度不宜大于25m。对于十字板抗剪强度小于10kPa的软土、以及横坡较大的斜坡上软土地基，应根据地区经验或现场试验确定其适用性。3.1.2PCC桩复合地基设计应具备以下基本资料：1岩土工程勘察资料应按现行国家标准《岩土工程勘察规范》GB50021进行工程地质勘察和提供勘察报告，内容包括：1）场地钻孔位置图、地质剖面图；若有填土，应明确填土材料的构成、厚度、填筑时间及固结度；2）各层土物理力学指标、承载力特征值和孔隙比～压力（e~p）曲线；3）标准贯入试验、静力或动力触探试验等原位测试资料；4）各土层桩端端阻力、桩侧阻力特征值；5）水文地质资料，包括地下水类型、水位标高或埋深、地下水是否对混凝土具有腐蚀性等；6）拟建场地的抗震设计条件，包括场地土的类型、建筑场地类别、地基土有无液化的判定等。2工程场地与环境条件的有关资料1）工程场地的现状平面图，包括交通设施、高压架空线、地下管线和地下构筑物的分布；2）相邻建筑物安全等级、基础形式及埋置深度；3）水、电及有关建筑材料的供应条件；5 4）周围建筑物的防振、防噪音的要求。3建设工程的有关资料1）工程总平面布置图；2）工程基础平面图和剖面图；3）设计要求的承载力和变形控制值；4）对应于荷载效应标准组合时的基底压力和对应于荷载效应永久组合时的基底压力。4施工条件的有关资料1）施工机械设备条件，动力条件及对地质条件的适应性；2）施工机械设备的进出场及现场运行条件。3.1.3PCC桩复合地基设计应进行下列计算和验算：1复合地基承载力验算；2复合地基沉降验算；3软弱下卧层验算；4整体稳定性验算；5复合地基的水平承载力验算，对水平位移有严格限制及工程施工可能使PCC桩产生位移时的水平位移计算。3.1.4特殊条件下的PCC桩设计应符合《建筑桩基技术规范》JGJ94-2008第3.4.1、3.4.5和3.4.7条的规定。3.1.5对重要的或对沉降有严格限制的工程应进行沉降观测。3.2材料3.2.1PCC桩所用的混凝土强度等级不宜低于C20。混凝土的粗骨料粒径不宜大于25.0mm。6 3.2.2混凝土强度标准值和设计值应符合现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB50010的相关规定。3.2.3PCC桩桩顶褥垫层材料宜用无机结合料稳定材料、级配砂石等，级配砂石最大粒径不宜大于50mm。加筋材料可选用土工格栅、土工编织物、钢丝网等，格栅的抗拉强度不宜小于50kN，延伸率应小于10％。3.2.4PCC桩桩顶封口材料采用与桩身强度等级相同的混凝土。3.3PCC桩构造3.3.1桩顶和基础之间应设置褥垫层，褥垫层的厚度宜取30～50cm，当桩距较大时褥垫层厚度宜取高值。褥垫层应铺设加筋材料。3.3.2对于桩径为1000mm的PCC桩，壁厚宜大于或等于120mm，对于桩径为1250mm的PCC桩，壁厚宜大于或等于150mm。3.4PCC桩设计计算3.4.1PCC桩宜在复合地基加固场地边线内布桩，必要时也可在加固场地外设置护桩。加固场地边线到桩轴线最小距离不应小于1倍桩径。3.4.2PCC桩桩径宜取1000～1250mm。3.4.3PCC桩间距应根据地基土性质、复合地基承载力、上部结构构造要求及施工工艺等确定，宜取2.5～4倍桩径,桩径大时宜取小值。3.4.4PCC桩复合地基承载力特征值应通过现场单桩复合地基载荷试验确定，初步设计时可按下式估算：Rafspkm1mfsk（3.4.4-1）Ap22m=d/de（3.4.4-2）式中：fspk——复合地基承载力特征值（kPa）；7 m——桩土面积置换率；d——桩身外直径（m）；de——一根桩分担的处理地基面积的等效圆直径（m），按等边三角形布桩时，de可按1.05s取值；按正方形布桩时，de可按1.13s取值；按矩形布桩时，de可按1.13s1s2取值；s、s1、s2分别为桩间距、纵向间距和横向间距（m）；Ra——单桩竖向承载力特征值（kN）；2Ap——包括桩芯土在内的桩横截面全面积（m）；β——桩间土承载力折减系数，宜按地区经验取值，如无经验时可取0.75～0.95，天然地基承载力高时宜取大值；fsk——处理后桩间土承载力特征值（kPa），宜按当地经验取值，如无经验时，可取天然地基承载力特征值。3.4.5PCC桩单桩竖向承载力特征值Ra的取值，应符合下列规定：1当采用单桩静载荷试验时，应将单桩竖向极限承载力除以安全系数2；2当无单桩载荷试验资料时，对于初步设计可按下式估算：1RQauk（3.4.5-1）K式中：Q——单桩竖向极限承载力标准值；ukK——安全系数，取K＝2。单桩竖向极限承载力标准值Q可按下式计算：uknQukuqsialiPqpaAp（3.4.5-2）i1式中：u——桩身外周长（m）；n——桩长范围内所划分的土层数；ξP——端阻力修正系数，与持力层厚度、土的性质、桩长和桩径等因素有关，可取0.65～0.9，桩端土质硬时取大值；8 qsia——桩侧第i层土的极限侧阻力标准值（kPa），可按《建筑桩基技术规范》JGJ94-2008的规定取值；qpa——极限端阻力标准值（kPa），可按《建筑桩基技术规范》JGJ94-2008的规定取值；li——桩穿过第i层土的厚度；3.4.6桩身混凝土强度应符合桩设计承载力的要求，即："RacApfc(3.4.6)式中：fc——混凝土轴心抗压强度设计值，按现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB50010-2002的规定取值；Ψc——桩工作条件系数，灌注桩取0.6～0.8；2"）。Ap——桩管壁横截面面积（m3.4.7PCC桩复合地基沉降变形包括两部分：复合加固层的沉降变形和下卧层的沉降变形，即：S=S1+S2（3.4.7-1）式中S1——PCC桩处理深度内的沉降变形；S2——下卧层的沉降变形。1PCC桩处理深度内的沉降变形S1应按现行国家标准《建筑地基基础设计规范》GB50007-2002的有关规定执行。np0SSzaza（3.4.7-2）1s1siii1i1i1Eci式中：S1——按分层总和法计算的复合加固层变形量；——沉降计算经验系数，根据地区沉降观测资料及经验确定，无地区经s验时可采用表3.4.7的数值。p——对应于荷载效应准永久组合时的基础底面处的附加压力（kPa）；0E——基础底面下第i层复合土层的压缩模量（MPa）；ci9 z、z——基础底面至第i层土、i-1层土底面的距离（m）；ii1a、a——基础底面计算点至第i层土、第i-1层土底面范围内平均附加ii1应力系数，可按《建筑地基基础设计规范》GB50007-2002取值。复合土层的分层与天然地基相同，复合土层各分层的压缩模量E可按下列公ci式计算确定：EE（3.4.7-3）cisi式中：Esi——基础底面下第i层天然地基的压缩模量；——基础底面下地基压缩模量提高系数。值可按下式确定：fspk（3.4.7-4）fak式中：f——基础底面下天然地基承载力特征值（kPa）。ak表3.4.7变形计算经验系数sE(MPa)2.54.07.015.020.0s1.11.00.70.40.2s注：E为变形计算深度范围内压缩模量的当量值，应该下式计算：sAiEsA(3.4.7-5)iEci式中：A——第i层土附加应力系数沿土层度的积分值；i2下卧层的沉降变形采用分层总和法计算，作用在下卧层土体上荷载应按现行国家标准《建筑地基基础设计规范》GB50007计算。3.4.8地基变形计算深度应大于复合土层的厚度，并应符合现行国家标准《建筑地基基础设计规范》GB50007-2002关于地基变形计算深度的有关规定。10 4施工4.1一般规定4.1.1PCC桩施工前应具备如下资料：1工程地质勘察报告。2设计文件。3施工现场的地理位置及相邻建筑、道路、管线、高压输电线、构筑物、边坡等相关资料。4.1.2PCC桩施工应具备的条件：1施工现场通电、通水及道路通畅。2施工场地平整，场地地基承载力应满足桩机施工的要求。3落实场地相邻的建筑物、道路、管线、高压输电线、构筑物、边坡等的保护措施。4.1.3PCC桩的施工方案或施工组织设计应符合下列规定：1开工前应进行设计技术交底。2根据施工图纸、设计技术交底、工程地质勘察报告、场地环境等编制施工方案或施工组织设计。3施工方案或施工组织设计应按规定的程序审核确认。4落实施工方案或施工组织设计的施工技术措施。4.1.4施工前应按下列要求进行施工工艺参数试验：1在正式施工前应打试桩，并根据设计要求的数量进行施工工艺参数试验。2试打桩的规格、长度、数量及地质条件应具有该场地的代表性，试验桩与工程桩的条件应一致。3应根据试打桩的参数调整设计、并相应调整施工方案或施工组织设计。4.1.5施工机械的选择应符合下列要求：11 1应根据设计要求或试打桩的资料选择施工机械。2施工机械选定后应核实现场地基承载能力是否满足桩机施工的要求，如不满足应预先采取相应处理措施。4.1.6PCC桩施工过程中应对场地地质情况进行复查，必要时应进行施工地质补勘。4.2PCC桩施工4.2.1PCC桩应按图4.2.1标示的施工工艺流程进行施工：场地平整测量放样、校核桩机就位活瓣固定沉管至设计标视要求用泥浆振动沉管润滑高内外管壁沉管上拔速度沉管腔内混凝土制作及灌注混凝控制试块制作土桩顶标高控制振动上拔视情况添加混成桩凝土移机下一桩位图4.2.1PCC桩施工工艺流程4.2.2打桩顺序应符合下列规定：1如桩基较密集且离建（构）筑物较远，施工场地较开阔，宜从中间向外进行。12 2如桩基较密集且场地较长，宜从中间向两端进行。3若桩较密集且一侧靠近建（构）筑物，宜从靠建（构）筑物一边由近向远进行。4在打较密集的群桩时，为减少桩的挤土现象，可采用控制打桩速率、优选打桩顺序等措施。5根据桩的长短，宜先长后短；根据桩径大小，宜先大后小。6靠近边坡的地段，应从靠边坡向远离边坡方向进行。在边坡坡肩施工应采取可靠的防护措施，防止边坡失稳，保证机械的施工安全。4.2.3PCC桩成孔应符合下列要求1沉桩时应保证机架底盘水平，机架垂直，偏差不大于1%。2在打桩过程中如发现有地下障碍应及时清除。3根据设计要求，沉管至设计标高后应测量管腔孔底有无地下水进入或淤泥挤入，如有，应在沉管前先灌入不小于1m高度的与桩身同强度等级混凝土，防止水或淤泥进入管内。4沉管桩靴宜采用活瓣式，且成孔器与桩靴应密封。5应严格控制最后30s的电流、电压值，其值按设计要求或根据试桩参数确定。6沉管管壁上应有明显的长度标记。7沉桩下沉速度应控制在2m/min以内。4.2.4在打桩过程中如遇局部硬土夹层，可通过造浆器向内外套管底端压入泥浆进行润滑。4.2.5桩身混凝土灌注应符合下列规定：1沉管至设计标高后应及时浇灌混凝土，尽量缩短停歇时间。2混凝土制作、用料标准应符合国家现行有关标准的要求。混凝土施工配合比应由试验室根据混凝土用料试验确定。现场搅拌混凝土坍落度宜为8～12cm；13 如采用商品混凝土，非泵送时塌落度宜为8～12cm，泵送时坍落度宜为16～20cm。3混凝土灌注应连续进行，PCC桩实际灌注量的充盈系数不宜小于1.0。4.2.6振动上拔成桩应符合下列规定：1在软弱土层内的拔管速度宜为0.6～0.8m/min，在松散或稍密砂土层内宜为1.0～1.2m/min，在软硬交替处，应降低拔管速度，不宜大于1.0m/min，并停拔留振10s。2管腔内灌满混凝土后，应先振动10s，再开始拔管，应边振边拔，每拔1m应停拔并振动5～10s，如此反复，直至沉管全部拔出。3在拔管过程中应根据土层的实际情况二次添加混凝土，以满足桩顶混凝土标高。4距离桩顶5.0m时宜一次性成桩。4.2.7在PCC桩成桩达到初凝后，开挖桩顶部的桩芯土，开挖深度从桩顶算起为20cm，待低应变检测桩身混凝土质量后，灌注与桩身同强度等级的素混凝土进行封顶。4.2.8在施工过程中应及时做好施工记录，及时办理汇总、验交、签证等手续。4.2.9施工安全生产应符合下列规定：1施工现场临时用电应符合现行行业标准《施工现场临时用电安全技术规范》JGJ46-2005的规定。2施工机械安全生产应符合现行行业标准《建筑机械使用安全技术规程》JGJ33-2001的规定。3施工现场安全生产应符合现行行业标准《建筑施工安全检查标准》JGJ59-99的规定。4.2.10打桩过程应按本规程附录A表A的要求做好记录。14 5质量检查及工程验收5.1成桩的质量检查5.1.1PCC桩质量检查应包括成孔、混凝土拌制及灌注等过程的检查，并应按下列规定填写质量检查记录：1混凝土拌制应对原材料质量和计量、混凝土配合比、坍落度、混凝土强度等级进行检查。2沉管前应检查桩位的放样偏差，其允许偏差值为±20mm。3沉管过程中应检查沉管的垂直度及最后30s的电流、电压值。4混凝土灌注前应对成孔垂直度、孔深、孔底泥浆情况进行认真检查。5混凝土灌注应检查混凝土充盈系数、桩顶标高和振动拔管速度。5.1.2PCC桩桩位、桩径、垂直度偏差应按本规程表5.3的规定进行检查。5.1.3每个台班应留置不少于3组混凝土试块。5.2桩身质量检测5.2.1应在成桩14d后开挖桩芯土，观察桩体成型质量和量测壁厚，开挖深度不宜小于3m。检查数量宜为总桩数的0.2％～0.5%，且不少于3根。5.2.2桩混凝土达到龄期后，宜采用低应变检测桩身混凝土质量，检测数量不得少于总桩数的15%。对设计等级为甲级或地质条件复杂、成桩质量可靠性低的工程桩，抽检数量不得少于总桩数的30%。5.2.3对一般工程可在成桩28d后进行单桩静载荷试验，对地质条件复杂、成桩质量可靠性低的工程桩，应采用单桩复合地基静载荷试验方法进行检测。检测数量宜为总桩数的0.2%~0.5%，且每单项工程不得少于3根。5.2.4PCC桩的质量检验标准应符合表5.2.4的规定。15 表5.2.4PCC桩质量检验标准允许偏差或允许序检查项目检查方法值1桩长+300mm测桩管长度，查施工记录2混凝土充盈系数>1检查每根桩的实际灌注量3桩体质量检验本规程第5.2应符合本规程第5.2要求4混凝土强度设计要求试块报告或切割取样送检5承载力设计要求应符合本规程第5.3要求6桩位200mm开挖后量桩中心7垂直度<1%测桩管垂直度8桩径-20mm开挖后实测桩头直径开挖后用尺量管壁厚，每个桩头9壁厚-10mm取三点值平均值10桩顶标高+30~-50mm需扣除桩顶浮浆层及劣质桩体拔管软弱土层0.6-0.8m/min11测量机头上升距离和时间速度其他土层1.0-1.2m/min5.3工程质量验收5.3.1当桩顶设计标高与施工场地标高相近时，基桩工程的验收应待成桩完毕后进行；当桩顶设计标高低于施工场地标高时，应待开挖至设计标高后进行验收。5.3.2PCC桩构成桩基子分部工程的一个分项工程，其检验批原则上按相同机械、相同规格的桩、轴线等来划分。检验批按主控项目和一般项目验收。5.3.3桩基子分部工程验收由监理单位或业主组织实施。5.3.4PCC桩桩基的分项、子分部工程质量验收，均应在施工单位自检合格的基16 础上进行。施工单位自检合格后提出工程验收申请，并应提供下列资料：1工程地质勘测报告、桩基施工图、图纸会审及设计交底纪要、设计变更等。2原材料的质量合格证和复检报告。3桩位测量放线图，包括工程桩位线复核签证单。4混凝土试块试验报告。5施工记录及隐蔽工程验收报告。6监督抽检资料。7桩体质量检测报告。8复合地基和单桩承载力检测报告。9基础开挖至设计标高的基桩竣工平面图。10工程质量事故及事故调查处理资料。5.3.5PCC桩分项工程质量“验收合格”应符合下列要求：1各检验批工程质量验收合格。2应有完整的质量验收文件。3有关结构安全的检验及抽样检测结果应符合要求。5.3.6验收工作应符合下列规定：1检验批工程的质量验收应分别按主控项目和一般项目验收。2PCC桩分项工程的验收应在各检验批通过验收的基础上，对必要的部分进行见证检验。17 附录A现浇混凝土大直径管桩施工原始记录表表A现浇混凝土大直径管桩施工原始记录表承包单位：_________________监理单位：_________________合同号：_________________编号：_________________单位工程分项工程施工日期分部工程桩号部位记录日期地面标高桩机设计桩设计桩（m）类型长（m）径（mm）设计混凝土坍落度设计壁等级（mm）厚（mm）桩编号开始沉管时间间休（h：min）结束总计最后贯入度(mm/min)最后电流（A）施工桩长（m）第一次灌注混凝土3加灌数量（m）总计开始拔管时间间休（h：min）结束总计桩顶距设计标高距离（m）桩倾斜度（°）充盈系数桩径（mm）壁厚（mm）桩中心偏差（mm）现场监理施工负责记录员质检员日期日期日期日期18 本规程用词说明为便于在执行本标准条文时区别对待，对要求严格程度不同的用词，说明如下：1表示很严格，非这样做不可的；正面词采用“必须”．反面词采用“严禁”。2表示严格．在正常情况下均应这样做的：正面词采用“应”，反面词采用“不得”或“不应”。3表示允许稍有选择．在条件许可时首先应这样做的：正面词采用“宜”或“可”或“一般”，反面词采用“不宜”。19 中华人民共和国行业标准现浇混凝土大直径管桩复合地基技术规程TechnicalCodeforCompositeFoundationofPCCPileJGJ##-2009（征求意见稿）条文说明 目次1总则.......................................................................................................................252术语和符号...............................................................................................................263设计.......................................................................................................................274施工.......................................................................................................................325质量检查及工程验收...............................................................................................3424 1总则1.0.1现浇混凝土大直径管桩复合地基技术是本世纪初河海大学岩土工程研究所研发的具有自主知识产权的地基处理新技术，已在江苏、浙江、上海、湖南、天津和河北省省市推广应用，取得了良好的社会效益和经济效益。为了在今后工程中更好地推广应用，为设计、施工、监理、检验及工程验收提供依据，使设计做得更加合理，质量更加可靠，在《现浇混凝土大直径管桩复合地基技术规程》（DGJ32/TJ70—2008）基础上，经过多年的应用和实践研究总结，编制本规程。1.0.2本规程适用于建筑（主要为煤气柜、油罐、大型水厂水池等市政工程建筑）、高速公路、高速铁路、大型港口及机场等对地基沉降要求较高的工程，一般需要采用复合地基处理。也适用于普通公路、铁路等工程地基处理。在工程中使用较多的PCC桩直径一般是1000mm和1250mm。1.0.4本规程未作规定的按相关规范执行。25 2术语和符号2.1.1现浇混凝土大直径管桩，亦称现浇混凝土管桩。英文是largediameterpipepileusingcast-in-placeconcrete，简称PCC桩，可与当前建设工程中普遍使用的预应力高强混凝土管桩PHC桩对比，前者是现场沉桩浇筑，后者是预制运输后打入；前者是大直径（1000～1250mm），后者直径较小（300～1000mm）。PCC桩桩机设备主要由1底盘、2支架、3振动头、4钢质内外套管空腔、5活瓣桩靴、6造浆器、7进料口和8混凝土分流器等组成，见图1。2222333377774444888866111555立面图侧面图图1桩机设备1—底盘；2—支架；3—振动头；4—钢质内外套管空腔；5—活瓣桩靴；6—造浆器；7—进料口；8—混凝土分流器2.1.2复合地基最初是指采用碎石桩加固后形成的人工地基。近年来复合地基技术在我国工程建设中的推广应用已得到了很大的发展。随着水泥土搅拌桩加固技术在工程中的应用，发展了水泥土桩复合地基的概念。碎石桩是散体材料桩，水泥搅拌桩是粘结材料桩。水泥土桩复合地基的应用促进了柔性桩复合地基理论的发展。随着低强度桩、CFG桩复合地基等新技术的应用，形成了刚性桩复合地基的概念。26 3设计3.1.1PCC桩目前最大应用的深度为25m。如果加固的深度继续加大，必须增加桩机设备的高度，增大桩机振动头的动力，并且增加地基加固的成本，因此，本规程暂定深度为25m。3.1.2PCC桩目前已在公路工程、铁路工程和市政工程中得到应用。由于不同的工程对地质条件有着不同的具体要求，所以在进行岩土工程勘察时，除遵守本规程外，尚需符合国家及其他现行有关标准、规范的规定。3.1.3坡地、岸边复合地基、基岩面倾斜的复合地基、高路堤等特殊情况下的PCC桩复合地基应进行整体稳定性验算，验算方法可按照《建筑地基基础设计规范》GB50007-2002关于稳定性计算的有关规定执行。3.2.1根据刚性桩复合地基变形控制的要求，PCC桩所用的混凝土强度等级可以从C20到C30不等。由于管桩壁厚最小为12cm，因此，混凝土的粗骨料粒径不宜大于25.0mm，以免混凝土浇筑时卡管。混凝土坍落度如过小，在成桩的过程中也易造成卡管，从而出现断桩和缩颈，坍落度如过大在混凝土运输及振动拔管过程中易形成混凝土离析，从而会导致桩体在加料口一侧混凝土的石子多而另一侧混凝土砂子多的现象。通过大量试验表明，现场搅拌混凝土坍落度宜为8～12cm；如用商品混凝土，非泵送时坍落度宜为8～12cm，泵送时坍落度宜为16～20cm。3.2.3无机结合料稳定材料指在粉碎的或原状松散的土中掺入一定量的无机结合料(包括水泥、石灰或工业废渣等)和水，经拌和得到的混合料在压实与养护后，达到规定强度的材料。不同的土与无机结合料拌和得到不同的稳定材料，例如石灰土、水泥土、水泥砂砾、石灰粉煤灰碎石等，使用时应根据结构要求、掺加剂和原材料的供应情况及施工条件进行综合技术、经济比较后选定。加筋材料采用变形小、强度高的土工格栅、土工编织物、钢丝网等，土工格栅包括玻璃纤维类和聚酯纤维类两种类型。27 3.2.4单根PCC桩施工结束后，在混凝土凝固后，将桩顶部中间挖去50cm土体，并采用与桩身同强度等级的素混凝土回灌，形成类似与倒扣茶杯状的封顶管桩。3.3.1复合地基的桩顶应铺设褥垫层。铺设褥垫层的目的是为了调整桩土应力比，减少桩头应力集中，利于桩间土承载力的发挥。褥垫层的设置是PCC桩刚性桩复合地基的关键技术之一，是保证桩、土共同作用的核心内容。根据大量的工程实践总结，褥垫层的厚度取30~50cm，一般上部填土较高时取高值，桩间距大或桩间土较软时取高值。为充分发挥PCC桩的承载作用，桩顶褥垫层中应铺设加筋材料。褥垫层内设加筋材料1~2层，褥垫层厚度大时取2层。褥垫层铺设宜分层进行，每层铺设应均匀，最终厚度允许偏差±20mm。对于设计为50cm厚的褥垫层，一般先铺20cm厚垫层，铺设一层土工格栅，然后再铺20cm厚垫层，再铺一层土工格栅，最后再铺10cm厚垫层。对于设计30cm厚的垫层参照以上施工。3.3.2目前在工程中，使用比较成熟的PCC桩尺寸有两种，外直径分别为1000mm和1250mm，壁厚分别为120mm和150mm，考虑到桩基上部振动头的振动力和抗拔力，将来也可以通过调试和现场试验采用1500mm的桩径。PCC桩复合地基的构造如图2所示，由PCC桩桩体、素混凝土封口、褥垫层、加筋材料等组成。在PCC桩桩体初凝后，开挖20cm的桩芯土，浇筑桩头，形成素混凝土封口，其目的一是为了增加顶部强度和整体性，减少与上部刚性垫层或柔性垫层之间的集中应力，使受力均匀，减少上次刺量；二是保证桩头的施工质量。PCC桩桩体构造详图见图2所示。28 图2PCC桩的构造1—PCC桩桩体；2—素混凝土封口；3—褥垫层；4—加筋材料3.4.1PCC桩属于刚性桩，不需要依靠桩周土的约束来维持自身稳定，一般只考虑在加固场地范围内布桩。如遇到液化土层或饱和软土层，也可在加固场地外设置护桩，考虑到刚性桩对基础的冲切作用，桩的布置应离加固场地边缘有一定的距离。3.4.3根据《建筑桩基技术规范》（JGJ94—2008）第3.3.3条，基桩的布置宜符合下列条件：排数不少于3排且桩数不少于9根的摩擦型桩的部分挤土桩基，其最小桩间距3~3.5d。由于PCC桩属大直径，通过现场试验，考虑复合地基承载力、土性、位置及施工工艺等，确定PCC桩桩间距为2.5～4倍桩径。3.4.5由于PCC桩直径大，承担的摩擦力较高，属于一般摩擦桩，以桩周土提供摩擦力为主，桩端阻力只相当于单桩承载力的10%左右。但只要条件允许，都不希望桩端坐落在土质差的土层上。桩端阻力修正系数，除了与进持力层厚度、土的性质、桩长和桩径等因素有关外，研究还表明，对PCC桩，一方面由于桩29 径大，在上部荷载作用下，下端开口的管桩桩内壁具有摩擦力，另一方面，由于桩身长，开口的管桩具有土塞效应现象，两者总有其一在发挥作用。因此，桩端阻力修正系数取0.65~0.9之间，桩端土层硬时取大值。3.4.6工作条件系数取0.6～0.8是根据《建筑地基基础设计规范》(GB50007—2002)第8.5.9条制定，因桩做复合地基用，故工作条件系数适当放宽。3.4.7复合地基加固区沉降计算方法有复合模量法、桩身压缩量法和应力修正法。本规程PCC桩复合地基的沉降变形计算参照《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2002）中水泥粉煤灰碎石桩复合地基变形计算方法和《建筑地基基础设计规范》(GB50007—2002)的相关规定执行。某高速公路PCC桩处理深度内的沉降变形S1计算算例如下：该高速公路典型断面路基顶宽B=35m，路堤填土高度H=6.5m，坡度1:1.5，3填料的平均密度按1900kg/m计。加固区土层自上而下分为6层，各土层压缩模量见表1。根据土层状况，地基处理方案布置为：设计桩径φ1000mm，壁厚120mm，混凝土强度为C15，采用桩间距横向3.3m、纵向排与排间距为3.3m，桩长18m，正方形布置。表1各土层压缩模量土层厚度(m)压缩模量(MPa)1.75.342.77.051.02.066.05.411.62.385.06.77为了便于比较，本算例给出本规范的方法与应力修正法计算结果及实测结果的对比。30 1沉降S1按照本规程公式（3.4.7-2）计算。np0SSzaza1s1siii1i1i1Esi复合土层压缩模量的提高系数为：fspk1.43fak计算得到的S=16.1cm。1压缩模量当量Es=6.91MPa，则s=0.7，所以SS11.3cm。1s12沉降S1按照应力修正法计算，公式如下：1SS1c1(n1)m1式中：n为复合地基桩土应力比；Sc1为PCC桩深度内原地基土的沉降，采用分层总和法计算。本算例m=0.03，通过现场试验确定n=14，按上式计算的，S16.6cm。13实测沉降。根据现场监测，该断面实测沉降为：根据表面沉降测得的桩顶沉降为22.0cm、路堤中心（桩间土中心）沉降为33.1cm，根据分层沉降测得的加固区底部沉降（即下卧层沉降）为19.0cm，则加固区的沉降量S1在桩顶处为22.0-19.0=3.0cm、在桩间土中心为33.1-19.0=14.1cm。假设桩间土变形后表面为抛物型，则取平均沉降为3.0+（14.1-3.0）2/3=10.4cm。可见实测沉降结果与本规程方法的计算结果较为接近，而应力修正法的结果偏大。31 4施工4.1.1场地岩土工程勘察报告是地基处理设计方案与施工的依据。当场地地质情况较复杂时，应做必要的补充勘察，以便调整设计。为防止意外事故发生，施工前必须查清地上、地下管线及障碍物并进行妥善处理。4.1.5PCC桩成桩所使用的机械已有专业的生产厂家生产，选择合格的施工设备是保证施工质量的关键。施工机械应向智能化、标准化、科技创新技术方向发展。4.2.2一般工程中管桩施工顺序的确定主要考虑的是保证施工的便利性，而对管桩施工对邻桩的影响考虑较少。由于PCC桩是现场浇筑混凝土，在施打第二根桩时第一根桩混凝土还未凝固，因此应考虑其影响。现场试验结果表明，较有利的施工顺序应采用沿一面逐步向前推进的顺序，而不宜采用从四周向中心包围的顺序。4.2.4在打桩过程中如遇局部硬土夹层，可通过造浆器向内外套管底端压入泥浆进行润滑。造浆器是一种专门技术，它是由沿内外套管壁上的竖向注浆管和内外套管底端两圈带孔的的环形注浆管组成，在遇到硬土层时通过压入泥浆，可以减少沉模时环形套模内外摩擦阻力。4.2.5PCC桩复合地基常以软土地基为加固对象，在施工过程中，需要着重解决软基的缩颈、断桩等问题。主要措施如下：1缩颈造成缩颈的原因可能是沉模套管在强迫振动下挤开土下沉到地下，局部土颗粒之间的水和空气来不及向外扩散形成孔隙压力，套管拔出后，由于混凝土还没有凝固，在孔隙压力作用下形成缩颈。预防措施：浇筑混凝土时要缓慢上拔套管，在混凝土接头处要适当加密反插振捣，桩管内应保持不少于2m高度的混凝土，一般拔管速度应为0.8～1.2m/min。遇到特别软弱土层时，应适当降低拔管速度并在土层分界面附近作适当的停顿。2断桩32 断桩就是桩体局部互相分离，桩身不连续，或者某一部位没有混凝土，出现空洞。造成断桩的原因大致有几下原因：（1）拔管速度太快，混凝土还没来得及排出管外，周围土径向挤压形成断桩；（2）桩距过小，受邻近桩体施工时的荷载挤压形成断桩；（3）套管中进入泥浆水，产生夹泥。预防措施：浇筑混凝土时严格控制拔管速度，在混凝土接头处要适当加密反插振捣。在软土地基上打较密集群桩时，为减少桩的变位，可采取控制打桩速度及设计合理打桩顺序，最大程度减少挤土效应。拔管速度应控制在0.8～1.2m/min之间，在土层分界面附近应停顿30s左右。在沉管未提离地面前管模内混凝土保持高于地面50cm，且锤头不停止振动。4.2.6PCC桩混凝土浇筑时的充盈系数在1.2左右，比一般灌注桩要大。从理论上分析PCC桩浇筑的混凝土是用圆环的厚度作为理论计算量，其壁厚的微小增加将导致混凝土的用量增大很多，其次因为壁的厚度内缩外扩，混凝土比普通实心灌注桩增加了扩大的方向，其用量也相应增加，此外，振动拔管在粘性较大土层中有上带桩芯土现象。因此PCC桩的充盈系数比普通实心灌注桩要大。33 5质量检查及工程验收5.2.1桩身质量与基桩承载力密切相关，桩身质量有时会严重影响基桩承载力。PCC桩有一个显著的优点，就是在成桩达到初期强度后（一般14d），可以开挖桩芯土，从内壁直接观察管桩的壁厚和成型情况，检查桩身质量，还可以在内壁上打孔量测桩壁的厚度。5.2.2低应变反射波法主要是用来检测PCC桩的桩身完整性和成桩混凝土的质量。PCC桩桩型不同于实心桩，低应变检测时桩顶附近一定深度范围内存在三维效应和高频干扰问题。研究表明，当传感器接收点与激振点之间所夹圆心角为90°时，接收信号受到的高频干扰最小，因此低应变动力检测时传感器应安装在与激振点夹角90°的位置，且在桩壁中心线上。检测时在桩顶应均匀对称布置四点，传感器和激振点位置见图3。应根据工程情况选择合适的锤头或锤垫，在保证缺陷分辨率的情况下尽量采用较宽的激励脉冲可以减小高频干扰，击发方式可采用力棒、力锤等方式。现场测试结果表明基于合适的击发和接收装置，采用低应变动测技术测试PCC桩的施工质量是可行的，检测结果能较好地反映PCC桩的施工质量。12图3PCC桩桩顶激振点和测点的布置示意图1—激振点；2—接收点34 5.3.4PCC桩复合地基施工结束后，应根据施工单位提供的全部竣工资料和现场检查情况，应由甲方组织有关单位对工程进行验收，验收合格后，签署工程验收报告，作为施工转序的证明。35'