山东省工程建设标准螺杆桩和双向螺旋挤扩桩技术规程.doc

山东省工程建设标准* *螺杆桩和双向螺旋挤扩桩技术规程Technical code for construction of half-screw pile and displacement-screw pile 2012年10月30日发布 2013年1月1日实施山 东 省 住 房 和 城 乡 建 设 厅 发 布前 言根据山东省住房和城乡建设厅的要求，本规程编制组经广泛调查研究，认真总结工程经验，参考国外相关标准，结合本省实际情况，并在广泛征求意见的基础上，制订了本规程。双向螺旋挤扩桩和螺杆桩技术是建设部的重点推广项目，近年来，双向螺旋挤扩桩和螺杆桩技术已在全国多个省市自治区推广应用，并成功运用于高层和超高层建筑，解决了桩基和复合地基施工中遇到的技术难题，节约了工程建设成本，促进了环境保护。本规程的主要技术内容为：双向螺旋挤扩桩和螺杆桩的设计、施工和检测，共有6章及附录，内容包括：1.总则；2.术语、符号；3.基本规定；4.双向螺旋挤扩桩基和螺杆桩基计算；5.双向螺旋挤扩桩和螺杆桩施工；6.桩基工程质量检验和验收。本规程涉及专利技术，专利持有人向规程发布机构承诺：同意在取得授权许可的条件下，依法使用专利技术。并且，专利权人声明在本规程的发布机构备案。本规程由山东省工程建设标准定额站负责管理，由威海建设集团股份有限公司、海南卓典高科技开发有限公司和中冶建筑研究总院有限公司负责具体技术内容的解释。为提高本规程质量，请各单位在执行本规程过程中，注意总结经验，积累资料。本规程执行过程中如有意见或建议，请将意见和建议寄送给威海建设集团股份有限公司（地址：山东省威海市青岛南路79号，邮编：264200），以便修订时参考。本规程主编单位：威海建设集团股份有限公司海南卓典高科技开发有限公司中冶建筑研究总院有限公司本规程参编单位：烟台市勘察设计研究院山东卓力桩机有限公司中国京冶工程技术有限公司本规程主要起草人：王 奋 彭桂皎 刘 钟 邢占东 杨 松 岳 霞 本规程主要审查人： 双向螺旋挤扩桩和螺杆桩技术规程编制组 2012年6月目 次1 总 则12 术 语、符号22.1 术 语22.2 符 号33 基本规定43.1 一般规定43.2 基本资料43.3 桩型选择、桩身构造与平面布置54 双向螺旋挤扩桩基和螺杆桩基计算84.1 桩顶作用效应计算84.2 桩基竖向承载力计算84.3 双向螺旋挤扩桩单桩竖向极限承载力计算94.4 螺杆桩单桩竖向极限承载力计算134.5 双向螺旋挤扩桩和螺杆桩竖向抗拔承载力确定134.6 双向螺旋挤扩桩和螺杆桩单桩水平承载力确定164.7 桩基沉降计算175 双向螺旋挤扩桩和螺杆桩施工195.1 施工准备195.2 一般规定205.3 双向螺旋挤扩桩施工质量控制205.4 螺杆桩施工质量控制226 桩基工程质量检验和验收256.1 一般规定256.2 施工前检验256.3 施工检验256.4 施工后检验256.5 基桩工程验收资料26附录A 双向螺旋挤扩桩施工工艺流程27附录B 螺杆桩成桩工艺流程29附录C 桩身强度取值31附录D 桩的施工记录表32本规程用词说明33Contents1 General provisions12 Terms and sympols22.1 Terms22.2 Sympols33 Basic regulations43.1 General rules43.2 Basic data43.3 Styles,structure and arrangement of piles54 Bearing capacity of SDS pile and HS pile84.1 Effect calculation of pile head84.2 Vertical capacity calculation of pile foundation84.3 Vertical ultimate bearing capacity of SDS pile94.4 Vertical ultimate bearing capacity of HS pile134.5 Vertical uplift capacity of SDS pile and HS pile134.6 Horizontal bearing capacity of SDS pile and HS pile164.7 Settlement calculation of pile foundation175 Construcion of SDS pile and HS pile195.1 Preparing of construction195.2 General rules205.3 Construction quality control of SDS pile205.4 Construction quality control of HS pile226 Quality inspection and acceptence of piles256.1 General rules256.2 Inspection before construction256.3 Inspection of construction256.4 Inspection after construction256.5 Acceptence data of pile foudation engineering26Appendix A Consruction technology and process of SDS pile27Appendix B Consruction technology and process of HS pile29 Appendix C Pile strength value of pile31Appendix D Construction records of pile32Term instructions of the code33121 总 则1.0.1 为了保证双向螺旋挤扩桩、螺杆桩在桩基设计与施工规范化，做到安全适用、技术先进、经济合理、确保质量、保护环境，特制定本规程。1.0.2 本规程适用于工业与民用建筑、市政、公路与铁路工程的双向螺旋挤扩桩、螺杆桩的设计、施工及验收。1.0.3 双向螺旋挤扩桩、螺杆桩的设计与施工应综合考虑场地地质条件、上部结构特点、施工环境、施工设备性能等因素，重视当地经验与条件，因地制宜，优化设计、节约资源，加强施工质量控制与管理。1.0.4 双向螺旋挤扩桩、螺杆桩的设计和施工除应严格按照本规程执行外，尚应满足现行有关标准、规范的规定。本规程参照岩土工程勘察规范（GB50021-2001）、建筑地基基础设计规范（GB50007-2011）、建筑地基基础工程施工质量验收规范（GB50202-2002）、混凝土结构设计规范（GB50010-2010）、混凝土结构工程施工质量验收规范（GB50204-2002）、建筑桩基技术规范（JGJ94-2008）、建筑地基处理技术规范（JGJ79-2002）、建筑基桩检测技术规范（JGJ106-2003）、钢筋机械连接通用技术规程（JGJ107-2010）和钢筋焊接及验收规程（JGJ18-2012）。 2 术 语、符号2.1 术 语2.1.1 双向螺旋挤扩桩 soil displacement screw pile（简称SDS桩）一种通过双向螺旋挤扩钻头钻孔并灌注混凝土而形成的中等直径、圆柱形的挤土灌注桩。2.1.2 螺杆桩 half-screw pile（简称HS桩）一种“上部为圆柱型、下部为螺丝型”中等直径、组合式部分挤土灌注桩。2.1.3 桩基 pile foundation由设置于岩土地层中的桩和与桩顶联结的承台共同组成的深基础或由柱与桩直接联结的单桩基础。2.1.4 复合桩基 composite piled foundition由基桩和承台下地基土共同承担荷载的桩基础。2.1.5 基桩 foundation pile桩基础中的单桩。2.1.6 复合地基 composite foundation由基桩和基础下地基土共同承担荷载的复合地基。2.1.7 复合基桩 composite foundation pile单桩及其对应面积的承台下地基土组成的复合承载基桩。2.1.8 单桩竖向极限承载力 ultimate vertical bearing capacity of a single pile单桩在竖向荷载作用下到达破坏状态前或出现不适于继续承载的变形时所对应的最大荷载，它取决于土对桩的支承阻力和桩身承载力。2.1.9 极限侧阻力 ultimate shaft resistance相应于桩顶作用极限荷载时，桩身侧表面所发生的岩土阻力。2.1.10 极限端阻力 ultimate tip resistance相应于桩顶作用极限荷载时，桩端所发生的岩土阻力。2.1.11 单桩竖向承载力特征值 characteristic value of the vertical bearing capacity of a single pile单桩竖向极限承载力标准值除以安全系数后的承载力值。2.1.12 同步技术 synchronous technique钻具旋转一周，钻具上或下相应位移一个螺距，形成的桩孔或桩为螺丝状。2.1.13 非同步技术 unsynchronous technique钻具旋转一周，钻具上或下相应位移大于或小于一个螺距。2.1.14 螺杆桩桩芯 pile core 螺杆桩螺纹段或浅螺纹桩的桩体轴芯部分。2.2 符 号2.2.1 作用和作用效应Fk 按荷载效应标准组合计算的作用于承台顶面的竖向力；Gk 桩基承台和承台上土自重标准值；Hk按荷载效应标准组合计算的作用于承台底面的水平力；Hik按荷载效应标准组合计算的作用于第i基桩或复合基桩的水平力；Mxk 、Myk 按荷载效应标准组合计算的作用于承台底面的外力，绕通过桩群形心的x、y主轴的力矩；Nik荷载效应标准组合偏心竖向力作用下第i基桩或复合基桩的竖向力。2.2.2 抗力和材料性能ft、fc混凝土抗拉抗压强度设计值； f rk 岩石饱和单轴抗压强度标准值；fs、qc 静力触探双桥探头平均侧阻力、平均端阻力； qsik 单桩第i 层土的极限侧阻力标准值；qpk 单桩极限端阻力标准值；Qsk、Qpk单桩总极限侧阻力、总极限端阻力标准值；Quk 单桩竖向极限承载力标准值；R 基桩或复合基桩竖向承载力特征值；Ra 单桩竖向承载力特征值；Rha 单桩水平承载力特征值；Rh 基桩水平承载力特征值；2.2.3 几何参数Ap 桩端面积；Aps 桩身截面面积；d 桩身设计直径；l 桩身长度；sa 基桩中心距；u 桩身周长。2.2.4 计算系数si 第i层土的桩侧极限侧阻力标准值的增大修正系数； 基桩抗拔系数；c 成桩工艺系数。3 基本规定3.1 一般规定3.1.1 双向螺旋挤扩桩和螺杆桩为中等直径桩，宜采用350700mm的桩径。3.1.2 双向螺旋挤扩桩的地层适用条件 双向螺旋挤扩桩属于挤土桩，其适用于填土、黏土、粉土、黄土、砂土、砂砾土、全风化岩和强风化岩等可压缩岩土地层，且不受地下水的限制。当土层的标准贯入试验SPT击数N60.40.060.080.140.170.220.260.320.380.500.800.40.80.080.100.170.200.260.300.380.440.80.100.120.200.220.300.340.440.50单排桩条形承台0.150.180.250.300.380.450.500.60注：1 表中sa/d为桩中心距与桩径之比；Bc/l为承台宽度与桩长之比。当计算基桩为非正方形排列时， sa=A/n，A为承台计算域面积，n为总桩数。 2 对于桩布置于墙下的箱、筏承台，c可按单排桩条基取值。 3 对于单排桩条形承台，当承台宽度小于1.5d时，c按非条形承台取值。 4 对于饱和黏性土中的桩基、软土地基上的桩基承台，c宜取低值的0.8倍。4.3 双向螺旋挤扩桩单桩竖向极限承载力计算 一般规定4.3.1 设计采用的单桩竖向极限承载力标准值应符合下列规定：1 设计等级为甲级的建筑桩基和工程水文地质条件复杂的乙级建筑桩基，应通过单桩静载试验确定；2 设计等级为乙级的建筑桩基，当地质条件简单时，可参照地质条件相近的试桩资料，或结合静力触探等原位测试和经验参数综合确定；3 设计等级为丙级的建筑桩基，可根据原位测试和经验参数确定。 经验参数法4.3.2 根据地层的类别、物理指标和桩的入土深度与承载力参数之间的经验关系确定双向螺旋挤扩桩单桩竖向极限承载力标准值，应按以下公式估算： Quk= Qsk+ Qpk=usiqsikli+qpkAp （4.3.2）式中Qsk单桩总极限侧阻力标准值；Qpk单桩总极限端阻力标准值； qsik单桩第i层土的极限侧阻力标准值，如无当地经验时，可按表4.3.2取值；qpk单桩极限端阻力标准值，如无当地经验时，可按表4.3.2取值； u桩身周长； Ap桩端面积； li桩周第i层土的厚度； si第i层土的桩侧极限侧阻力标准值的增大修正系数， 填土、粘性土、粉土、黄土：si =1.01.2； 砂土、砾砂、砂砾土、全风化岩、强风化岩：si =1.11.3； si值宜根据现场单桩静载试验结果或当地已有试桩资料进行验证和调整。土名称土的状态桩的极限侧阻力标准值(kPa)桩的极限端阻力标准值( kPa)h99h1616h30h30填 土22-30淤 泥14-20淤泥质土22-30粘性土流塑IL124-40软塑0.75IL140-55210-850650-14001200-18001300-1900可塑0.5IL0.7555-70850-17001400-22001900-28002300-3600硬可塑0.25IL0.5070-861500-23002300-33002700-36003600-4400硬塑0IL0.2586-982500-38003800-55005500-60006000-6800坚硬IL098-105红黏土0.7113-320.50.732-74粉 土稍密e0.926-46中密0.75e0.946-66950-17001400-21001900-27002500-3400密实e0.7566-881500-26002100-30002700-36003600-4400粉细砂稍密10N1524-481000-16001500-23001900-27002100-3000中密15N3048-661400-22002100-30003000-45003800-5500密实N3066-88细砂中密、密实N152500-40003600-50004400-60005300-7000中 砂中密15N3054-744000-60005500-70006500-80007500-9000密实N3074-95粗 砂中密15N3074-955700-75007500-85008500-100009500-11000密实N3095-116砾 砂稍密5N63.51570-110中密（密实）N63.515116-1386000-95009000-10500角砾、圆砾中密、密实N63.510160-2007000-100009500-11500碎石、卵石中密、密实N63.510200-3008000-1100010500-13000全风化软质岩30N50100-1204000-6000全风化硬质岩30N50140-1605000-8000强风化软质岩N63.510160-2406000-9000强风化硬质岩N63.510220-3007000-110004.3.2 双向螺旋挤扩桩竖向极限承载力计算参数表注：1 对于尚未完成自重固结的填土和以生活垃圾为主的杂填土，不计算其侧阻力；2 aw 为含水比，aw = w/ wl，w为土的天然含水量，wl为土的液限；3 N 为标准贯入击数；N63.5 为重型圆锥动力触探击数；4 全风化、强风化软质岩和全风化、强风化硬质岩系指其母岩分别为frk15MPa 、frk30MPa 的岩石。 静力触探法4.3.3 根据双桥探头静力触探资料确定双向螺旋挤扩桩单桩竖向极限承载力标准值时，对于黏性土、粉土、黄土和砂土，宜按以下公式计算： Quk= Qsk+ Qpk=uliifsi+qcAp （4.3.3）式中fsi第i层土的探头平均侧阻力(kPa)；qc桩端平面上、下探头阻力，取桩端平面以上4d (d 为桩的直径）范围内按土 层厚度的探头阻力加权平均值(kPa)，然后再和桩端平面以下1d范围内的探头 阻力进行平均；桩端阻力修正系数，对于黏性土、粉土取2/3，饱和砂土取1/2；i第i层土桩侧阻力综合修正系数， 黏性土、粉土、黄土：i=10.04(fsi)-0.55；砂土：i=5.05(fsi)-0.45 注：双桥探头的圆锥底面积为15cm2，锥角600，摩擦套筒高21.85cm，侧面积300cm2。桩身承载力计算4.3.4 双向螺旋挤扩桩桩身承载力计算对于圆柱形的双向螺旋挤扩桩桩身应进行受压承载力计算，计算时应考虑桩身材料强度、地质条件、成桩工艺、约束条件、环境类别等因素。1 钢筋混凝土轴心受压桩正截面受压承载力应符合下列规定：1） 当桩顶以下5d范围的桩身螺旋式箍筋间距不大于100mm，且符合本规程第3.3.2条规定时： NcfcAps+0.9fyAs （4.3.4-1）2）当桩身配筋不符合上述1）款规定时： NcfcAps （4.3.4-2）式中N 荷载效应基本组合下的桩顶轴向压力设计值； c基桩成桩工艺系数，按第4.3.4-2条规定取值； fc混凝土轴心抗压强度设计值； fy纵向主筋抗压强度设计值； As纵向主筋截面面积。2 双向螺旋挤扩桩的成桩工艺系数c=0.70.8。4.3.5 软弱下卧层的验算当双向螺旋挤扩桩基和螺杆桩基的桩端持力层下受力范围内存在软弱下卧层时，应进行软弱下卧层承载力验算。验算方法应按现行行业标准建筑桩基技术规范JGJ94-2008执行。4.4 螺杆桩单桩竖向极限承载力计算4.4.1 根据地层的类别、物理指标和桩的入土深度与承载力参数之间的经验关系确定螺杆桩单桩竖向极限承载力标准值，应按以下公式估算： （4.4.1）式中单桩直杆段总极限侧阻力标准值； 单桩螺纹段总极限侧阻力标准值；Qpk单桩总极限端阻力标准值； qsik单桩第i层土的极限侧阻力标准值，如无当地经验时，可按表4.4.1取值；qpk单桩极限端阻力标准值，如无当地经验时，可按表4.4.1取值； u桩身周长； Ap桩端面积； li桩周第i层土的厚度； si第i层土的桩侧极限侧阻力标准值的增大修正系数，si =1.52.2；粉土、粘性土、黄土、粉细砂宜取低值， 砾砂、砂砾土、卵石、碎石、全风化岩、强风化岩宜取高值；si值宜根据现场单桩静载试验结果或当地已有试桩资料进行验证和调整。4.4.2 桩身强度验算1 螺杆桩为变截面桩，除按4.3.4计算桩身承载力之外，还应对变截面处进行桩身强度验算，变截面直径按芯管直径计算。2 变截面强度验算按式4.4.2-1和4.4.2-2计算： （4.4.2-1） （4.4.2-2） 式中 成桩工艺系数，一般取0.8；混凝土抗压强度设计值（kpa）； 螺纹段芯管直径（m）；荷载效应基本组合下变截面的轴向压力设计值（kN）；单桩直杆段总极限侧阻力标准值；=1.35，为单桩承载力特征值与设计值的换算系数（综合荷载分项系数）。表4.4.1 螺杆桩竖向极限承载力计算参数表土名称土的状态桩的极限侧阻力标准值(kPa)桩的极限端阻力标准值( kPa)h99h1616h30h30填 土20-28淤 泥12-18淤泥质土20-28粘性土流塑IL121-38软塑0.75IL138-53210-850650-14001200-18001300-1900可塑0.5IL0.7553-66850-17001400-22001900-28002300-3600硬可塑0.25IL0.5066-821500-23002300-33002700-36003600-4400硬塑0IL0.2582-942500-38003800-55005500-60006000-6800坚硬IL094-104红黏土0.7112-300.50.730-70粉 土稍密e0.924-42中密0.75e0.942-62950-17001400-21001900-27002500-3400密实e0.7562-821500-26002100-30002700-36003600-4400粉细砂稍密10N1522-461000-16001500-23001900-27002100-3000中密15N3046-641400-22002100-30003000-45003800-5500密实N3064-86细砂中密、密实N152500-40003600-50004400-60005300-7000中 砂中密15N3053-724000-60005500-70006500-80007500-9000密实N3072-94粗 砂中密15N3076-985700-75007500-85008500-100009500-11000密实N3098-120砾 砂稍密5N63.51560-100中密（密实）N63.515112-1306000-95009000-10500角砾、圆砾中密、密实N63.510135-1507000-100009500-11500碎石、卵石中密、密实N63.510150-1708000-1100010500-13000全风化软质岩30N5080-1004000-6000全风化硬质岩30N50120-1505000-8000强风化软质岩N63.510140-2206000-9000强风化硬质岩N63.510160-2607000-11000注：1 对于尚未完成自重固结的填土和以生活垃圾为主的杂填土，不计算其侧阻力；2 aw 为含水比，aw = w/ wl，w为土的天然含水量，wl为土的液限；3 N 为标准贯入击数；N63.5 为重型圆锥动力触探击数；4 全风化、强风化软质岩和全风化、强风化硬质岩系指其母岩分别为frk15MPa 、frk30MPa 的岩石。4.5 双向螺旋挤扩桩和螺杆桩竖向抗拔承载力确定4.5.1 承受上拔力的桩基，应按下列公式分别验算群桩基础呈整体破坏和呈非整体破坏时基桩的抗拔承载力： NkTgk2+Ggp （4.5.1-1）NkTuk2+Gp （4.5.1-2）式中 Nk按荷载效应标准组合计算的基桩上拔力；Tgk 群桩呈整体破坏时基桩的抗拔极限承载力标准值，可按第4.5.2 条确定；Tuk 群桩呈非整体破坏时基桩的抗拔极限承载力标准值，可按第4.5.2 条确定；Ggp 群桩基础所包围体积的桩土总自重除以总桩数，地下水位以下取浮重度；GP 基桩自重，地下水位以下取浮重度。4.5.2 群桩基础及其基桩的抗拔极限承载力的确定应符合下列规定：1 对于设计等级为甲级和乙级建筑桩基，基桩的抗拔极限承载力应通过现场单桩上拔静载荷试验确定。单桩上拔静载荷试验及抗拔极限承载力标准值取值可按现行行业标准建筑基桩检测技术规范JGJ 106进行。2 如无当地经验时，群桩基础及设计等级为丙级建筑桩基，基桩的抗拔极限载力取值可按下列规定计算：1) 群桩呈非整体破坏时，基桩的抗拔极限承载力标准值可按下式计算： Tuk=iqsikuili (4.5.2-1)式中 Tuk 基桩抗拔极限承载力标准值；ui 桩身周长 u=d ； qsik 桩侧表面第i 层土的抗压极限侧阻力标准值，可按表4.5.2 取值；i抗拔系数，可按表4.3.2 取值。表4.5.2 抗拔系数土类 值砂土0.500.70黏性土、粉土0.700.80注：桩长l与桩径d之比小于20时，取小值。2) 群桩呈整体破坏时，基桩的抗拔极限承载力标准值可按下式计算：Tgk=1/nuliqsikli （4.5.2-2）式中 ul 桩群外围周长。4.6 双向螺旋挤扩桩和螺杆桩单桩水平承载力确定4.6.1 受水平荷载的双向螺旋挤扩桩和螺杆桩应满足下式要求： HikRh （4.6.1）式中 Hik在荷载效应标准组合下，作用于桩顶处的水平力； Rh水平承载力特征值。4.6.2 双向螺旋挤扩桩和螺杆桩单桩水平承载力特征值的确定应符合下列规定1 对于受水平荷载较大，设计等级为甲级、乙级的双向螺旋挤扩桩和螺杆桩，其单桩水平承载力特征值应通过单桩水平静载荷试验确定，试验方法应按现行行业标准建筑基桩检测技术规范JGJ106执行；2 桩身配筋率小于0.65%时，取单桩水平静载荷试验的临界荷载的75%作为单桩水平承载力特征值；3 当配筋率不小于0.65%时，应按单桩水平静载荷试验结果取桩基承台底标高处桩的水平位移为10mm所对应的荷载的75%作为单桩水平承载力特征值；4 当缺少单桩水平静载荷试验资料时，单桩水平承载力特征值估算应根据现行行业标准建筑桩基技术规范JGJ94-2008执行。4.7 桩基沉降计算4.7.1 双向螺旋挤扩桩和螺杆桩的桩基变形特征可分为沉降量、沉降差、整体倾斜和局部倾斜。4.7.2 设计等级为甲级和乙级的建筑物应进行沉降验算。对有下列情况之一的丙级建筑物，也应作沉降验算：1 持力层地基土承载力特征值低，且体形复杂的建筑物；2 在基础上及其附近有地面堆载或相邻基础荷载差异较大，可能引起地基产生过大的不均匀沉降；3 软弱地基上的建筑物存在偏心荷载；4 相邻建筑距离过近，可能发生倾斜时；5 地基内有厚度较大或厚薄不均的填土，其自重固结未完成时；6 持力层下存在软弱下卧层。4.7.3桩基沉降变形计算应符合下列规定：由于土层厚度与性质不均匀、荷载差异、体形复杂等因素引起的桩基变形，对于砌体承重结构应由局部倾斜控制；对于框架结构和单层排架结构应由相邻柱基的沉降差控制；对于多层或高层建筑和高耸结构应由倾斜控制；必要时尚应控制平均沉降量。4.7.4 双向螺旋挤扩桩基和螺杆桩基的最终沉降量计算可采用实体深基础分层总和法按现行行业标准建筑桩基技术规范JGJ94-2008执行。4.7.5 双向螺旋挤扩桩基和螺杆桩基的沉降变形计算值应小于桩基沉降变形允许值，其沉降变形允许值应按表4.7