复合载体夯扩桩设计规程

1、复合载体夯扩桩设计规程 更新时间：2006-7-19 11:56:38 浏览132次 前 言 根据建设部建标2004166号文件要求，由北京波森特岩土工程有限公司会同有关科研、设计及教学等单位广泛调查研究，认真总结近年来的实践经验，并参考有关国内标准和国外标准，对复合载体夯扩桩设计规程进行了修订。本规程的主要修订内容：1. 增加了复合载体夯扩桩桩顶作用效应的计算；2. 对用于载体桩的承载力特征值初步估算的参数Ae进行了修订；3. 增加了当复合载体夯扩持力层下存在软弱下卧层时，软弱下卧层承载力的验算；4. 对原规范中沉降计算公式进行了修订。本规程主编单位：北京波森特岩土工程有限公司（北

2、京市昌平区东小口镇太平家园31#楼，邮政编码：102218，联系电话（传真）13910389676。参编单位：中国建筑科学研究院、清华大学、天津大学建筑设计研究院、天津市建工设计院、北京市建筑工程研究院。本规程主要起草人员：王继忠 闫明礼 李广信 凌光容 方继圣 杨启安总 则1.0.1 为了使复合载体夯扩桩的设计做到安全适用、技术先进、经济合理、确保质量、保护环境，制定本规程。注 复合载体夯扩桩简称载体桩1.0.2 本规程适用于工业与民用建筑（构筑物）的载体桩设计。1.0.3 载体桩的设计应因地制宜，综合考虑地质条件、环境条件、建筑物结构类型、荷载特征及施工设备等因

3、素。1.0.4 载体桩设计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。术语、符号2.1 术 语2.1.1填充料 filling material为挤密桩端地基土体而填入的材料，包括碎砖、碎混凝土块、水泥拌和物、碎石、卵石及矿渣等。2.1.2夯扩体 ram under-expanded body混凝土和填充料被夯实挤密后形成的复合体。2.1.3挤密土体 soil in compacted zone夯扩体周围被夯实挤密的地基土体。 2.1.4 复合载体 composite bearing base由混凝土、填充料、挤密土体、影响土体四部分组成的承载体。2.1.5 复合载体夯扩桩ramm

4、ing under-expanded pile with composite bearing base由混凝土桩身、夯扩体、挤密土体和影响土体组成的桩。2.1.6 载体桩桩长 length of ramming under-expanded pile with composite bearing base载体桩的长度，包括混凝土桩身长度和载体影响深度2.1.7被加固土层 stabilized soil stratum复合载体所在的土层2.1.8 复合载体的持力层 bearing stratum for composite bearing base 直接承受复合载体传递的荷载的土层。2.1.9

5、细长锤 slender hammer 直径为250700mm，长为30005000mm，锤的质量为1.55t，用以夯实填充料和混凝土的锤。2.1.10 三击贯入度 the total penetration of three driving 指不再填料后，以锤径为355mm，质量为3.5t的细长锤，落距为6.0m时自由落体，连续三次贯入土中的累计下沉量。2.2 符 号Fk相应于正常使用极限状态下荷载效应标准组合时，作用于承台顶面的竖向力；Gk承台和承台上土自重标准值；G承台和承台上土自重；F相应于正常使用极限状态下荷载效应准永久组合时，作用于承台顶面的竖向力；Nk相应于正常使用极限状态下荷载效

6、应标准组合时，轴心竖向力作用于承台顶时任一载体桩上的竖向力；Nik相应于正常使用极限状态下荷载效应标准组合时，偏心竖向力作用于承台顶时任一载体桩上的竖向力；Hik相应于正常使用极限状态下荷载效应标准组合时，作用于任一载体桩上的水平力；N相应于承载能力极限状态下荷载效应基本组合时，作用于载体桩单桩上竖向压力设计值；Ae复合载体等效计算面积；Ap桩身截面面积；d桩身直径；e土的孔隙比；Esi桩基沉降计算范围内第i层土的压缩模量；fa经深度修正后复合载体持力层地基土承载力特征值；fak复合载体持力层地基承载力特征值；IL土的液性指数；l桩身长度；li桩穿越第i层土的厚度；po对应正常使用极限状态下荷

7、载准永久组合压缩层顶部的附加压力；Ra单桩竖向承载力特征值；s 桩基最终沉降量;zi复合载体等效计算位置至第i层土底面的距离；i复合载体等效计算位置至第i层土底面深度范围内平均附加应力系数；c地基土自重应力；z地基中的附加应力；Qiuk载体桩竖向极限承载力标准值。基本设计规定3.0.1 当无类似地质条件下的成桩试验资料时，应在施工前进行成孔、成桩试验和载荷试验，以确定设计施工参数。3.0.2载体桩桩身直径可取300800mm， 桩身直径为300500mm的载体桩桩间距不宜小于1.62.0m。当桩径大于500mm时，桩间距应适当增加；持力层为粉土、砂土取小值，持力层含水量较高的粘性土取大值。3.

8、0.3 桩端被加固土层宜为粉土、砂土、碎石土以及可塑到硬塑状态的粘性土。当软塑状态的粘性土、素填土、杂填土和湿陷性黄土经过成桩试验和载荷试验（湿陷性黄土还须进行浸水试验）确定载体桩的承载力和变形满足要求时，也可作为桩端被加固土层。在湿陷性黄土地区采用复合载荷夯扩桩，复合载体夯扩桩必须穿透湿陷性黄土层。3.0.4 当桩身进入有低承压水的土层中时，应采取封堵措施，防止地下水进入护筒。3.0.5 桩身构造应符合下列规定：1 桩身长度应由所选择的被加固土层的埋深和承台底标高确定；2 桩身混凝土强度等级灌注桩不得低于C20，预制桩不得低于C30；3 主筋混凝土保护层厚度不应小于35mm；4 钢筋笼宜通长

9、配筋；在下列情况下应通长配筋，并进行配筋计算：1） 抗拔桩（主筋应进入夯扩体，其长度应满足承载力要求）；2） 受水平荷载和弯矩较大的桩；3） 桩身在软弱土层或较厚人工填土层中的桩；4) 坡地岸边的载体桩和承受负摩阻力的载体桩。3.0.6载体桩桩身配筋率可取0.20%0.65%,对于抗压和抗拔桩主筋不应少于610，对受水平力的桩不应小于612，箍筋可采用不少于6300mm的螺旋箍筋，在桩顶35倍桩身直径范围内箍筋应适当加密，当钢筋笼的长度超过4m时，应每隔2m设一道12焊接加劲箍筋。对于抗压桩纵筋伸入承台的锚固长度不得小于30倍主筋直径，对抗拔桩不得小于40倍主筋直径。3.0.7 复合载体的填料

10、量应符合下列规定：1 夯击后地面隆起不得大于50mm；2 在桩基础施工时，应采取相应措施防止对相邻桩的不良影响，且相邻桩的竖向位移差控制为：当临近桩混凝土已终凝时，相邻桩的竖向位移差不得大于20mm；若混凝土未达到终凝时，相邻桩的位移差不大于50mm；3 在满足1、2款情况下，以三击贯入度控制夯扩体的投料量。对于桩径为300500mm的载体桩，其填料量不宜大于1.8m3。当投料量大于1.8m3时，应调整桩长或改变施工参数。当桩径大雨500mm时，最大填料量可适当增加。复合载体夯扩桩 计算4.1一般规定4.1.1 竖向力作用下载体桩竖向承载力应符合下列规定：1 轴心竖向力作用下，应满足下式要求：

11、NkRa (4.1.1-1)式中：Ra单桩竖向承载力特征值。2 偏心竖向力作用下除满足式(4.2.1-1)外，尚应满足下式要求：Ni kmax1.2 Ra (4.1.1-2)式中：Ni kmax相应于荷载效应标准组合偏心竖向力作用于承台时，单桩的最大竖向力。4.1.2 水平力作用下，基桩水平承载力应符合下式要求：HkRha （4.1.2）式中：Rha单桩水平承载力特征值。4.2 桩顶作用效应计算4.2.1 竖向力承台上轴心竖向力作用下(4.2.1.1)偏心竖向力作用下(4.2.1.2)式中：Nk相应于正常使用极限状态下荷载效应标准组合时，轴心竖向作用于承台顶时任一载体桩上的竖向力；Nik相应于

12、正常使用极限状态下荷载效应标准组合时，偏心竖向力作用于承台顶时任一载体桩上的竖向力；Fk相应于正常使用极限状态下荷载效应标准组合时，作用于承台顶面的竖向力；Gk载体桩基的承台和承台上土自重标准值，对于地下水以下部分应扣除水的浮力；（当Gk有利时，应乘以0.9折减系数）Mxk、Mxy相应于荷载效应标准组合时，作用于承台底面通过载体桩群桩形心的x、y轴的力矩；xi、xj、yi、yj第i、j根载体桩至y、x轴的距离；4.2.2 水平力作用下(4.2.2)式中：Hk相应于荷载效应标准组合时，作用于承台底面的水平力；Hik相应于正常使用极限状态下荷载效应标准组合时，作用于任一载体桩上的水平力；n桩基中载

13、体桩的数量；4.3 单桩竖向承载力确定4.3.1 单桩竖向承载力特征值应通过竖向静载荷试验确定。在同一条件下，试桩数量不应少于3根。对地基基础设计等级为丙级的建筑，也可按相近地质条件下的试桩资料确定。Ra=Quk/k (4.3.1)式中：Quk 单桩竖向极限承载力标准值；k 安全系数，取k=2。4.3.2 初步设计时，单桩竖向承载力特征值可用下式估算：Ra=fa·Ae (4.3.2)式中： fa复合载体下持力层地基土经深度修正后承载力的特征值，应按现行国家标准建筑地基基础设计规范GB50007-2002执行；Ae复合载体等效计算面积（m2），其值可按表4.3.2选用。表4.3.2 复

14、合载体等效计算面积Ae（m2）加固土层土性 三击贯入度（cm） <10102030>30粘性土 0.75<IL1.0-2.0-2.31.6-1.91.4-1.7<1.80.25< IL0.75-2.3-2.61.9-2.21.7-2.0<2.10.0< IL0.252.7-3.22.6-2.92.2-2.62.0-2.3<2.2粉土 e>0.82.4-2.72.2-2.51.9-2.21.6-1.9<1.70.7<E< SPAN>0.82.7-3.02.5-2.82.2-2.51.9-2.2<2.0e0.73.

15、0-3.42.8-3.12.5-2.82.2-2.5<2.3粉砂 细砂 中密 2.7-3.12.4-2.82.1-2.51.8-2.2<1.9稍密 3.1-3.52.8-3.22.5-2.92.2-2.6<2.2中砂 粗砂 中密 2.9-3.42.7-3.12.4-2.81.9-2.4-稍密 3.4-3.83.1-3.52.8-3.22.4-2.8-碎石土 卵石 中密 3.2-3.82.9-3.42.6-3.0-稍密 3.8-4.53.4-3.83.0-3.4-杂填土 2.4-2.92.1-2.51.8-2.21.5-1.9<1.6注：指不再填料时，以锤径为355mm，

16、质量为3.5t的锤，落距为6.0m时自由落体，连续三次贯入土中的累计下沉量。4.3.3 桩身混凝土强度满足承载力要求，桩身强度应符合下式要求：N cfcAp （4.3.3）式中：N相应于承载力极限状态下荷载效应基本组合时，作用于载体桩单桩上竖向压力设计值；fc混凝土轴心抗压强度设计值，应符合现行国家混凝土结构设计规范GB50010-2002的规定；Ap桩身截面面积；c工作条件系数，桩采用预制桩时取0.8，桩身现场浇注时取0.75。4.3.4 软弱下卧层的验算当载体桩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。软弱下卧层满足：（4.3.4-1）（4.3.4-2）z作用于软弱下

17、卧层顶面的附加应力。i软弱层顶面以上各土层（地下水位以下取浮重度）按土层厚度加权平均的重度；qsia第I层土侧阻力特征值，根据经验确定；t复合载体底面等效计算位置至软弱层顶面的距离；fa经深度修正后软弱下卧层的地基承载力特征值；L0、B0承台下最外侧桩桩身沿深度方向投影形成矩形的长边和短边的边长，见图4.3.4； R等效计算距离，可取0.6-1.0m，当被加固层较软弱时，取小值，被加固层较硬时，取大值。压力扩散角，按表4.3.4取值。表4.3.4 地基压力扩散角Es1/ Es2t=0.25B0t>0.50B03623510 25102030注：Es1为持力层地基土压缩模量； E

18、s2为软弱下卧层地基土压缩模量；t小于0.25B0扩散角取0； t大于0.5B0扩散角取0.5B0对应的扩散角；当Es1/ Es2小于3时，按均质土考虑 图4.3.4.软弱下卧层计算简图。4.4 单桩水平承载力确定4.4.1 对于受水平荷载较大的甲级建筑桩基，载体桩的水平承载力特征值应通过单桩载荷试验来确定，检测数量为总桩数量的1%，且不少于3根。4.4.2 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为单桩水平承载力特征值应；当配筋率不小于0.65%时，可按静载荷试验结果取地面处桩顶水平位移为10mm所对应的荷载为单桩水平承载力特征值。4.4.3 当缺少单桩水平静载荷试验资料时

19、，载体桩水平承载力估算可按照现行建筑桩基技术规范JGJ 94- 执行。4.4.4 承受竖向荷载为主的低桩承台桩基，当地面下无液化土层且桩承台周围无淤泥、淤泥质土或地基土承载力特征值不小于100kPa的填土时，下列建筑可不进行桩基抗震承载力验算。1 砌体房屋，多层内框架砖房，底层框架砖房，水塔；2 抗震设防烈度为7度和8度时，一般单层厂房，单层空旷房屋、不超过8层且高度在25m以内的一般民用框架房屋及与其基础荷载相当的多层框架厂房，高度不超过100m的烟囱。3 建筑抗震设计规范规定可不进行上部结构抗震验算的建筑物。4.5 桩基沉降计算对于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

20、一的丙级建筑物，仍应作变形验算：1 持力层地基土承载力特征值小于130kPa ，且体形复杂的建筑物；2 在基础上及其有地面堆载或相临基础荷载差异教大，可能引起地基产生过大的不均匀沉降时候；3 软弱地基上的建筑物存在偏心荷载时；4 相邻建筑距离过近，可能发生倾斜；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。4.5.1 载体桩最终沉降的计算按实体深基础采用单向压缩分层总和法进行计算，沉降计算面从桩端平面下2m开始计算，实体面积为载体外边缘投影面积，边长近似取承台下边桩投影形成矩形的边长加2R，附加压力近似取桩端下2m的附加压力。4.5.2 桩基沉降应按下列公式计算（图4.5.2）：（

21、4.5.2-1）对于独立承台基础(4.5.2-2) 对于墙下布桩条形承台梁基础：(4.5.2-3)式中：s 桩基最终沉降量（mm）；p沉降计算经验系数，根据地区沉降观测资料及经验确定；当没有相关经验系数时候，参照建筑地基基础设计规程GB 5007 2002执行。po对应荷载效应准永久组合压缩层顶部的附加压力；n桩基沉降计算范围内所划分的土层数；zi、zi-1复合载体底面至第i层土、第i-1层土底面的距离(m)；、第i层、第i-1层土底面深度范围内平均附加应力系数，可按现行国家标准建筑地基基础设计规范GB50007-2002规定执行；Esi桩基沉降计算范围内第i层土的压缩模量(MPa)，取土的自

22、重压力至土的自重压力与附加压力之和的压力段计算；A承台面积(m2)；dh承台埋深（m）F相应于正常使用极限状态下，荷载效应准永久组合下承台顶受的竖向力；G承台和承台上地基土自重。图4.5.2 沉降计算简图4.5.3 地基沉降计算深度（zn）,应符合下式要求：(4.5.3)式中si在计算深度范围内，第i层土的计算变形值；sn由计算深度向上取厚度为z的土层计算变形值，z应按表4.5.3确定。如确定的计算深度下部仍有较软土层时，应继续计算。表4.5.3z的取值基础宽度 b(m)b2 2<B< SPAN>4 4<B< SPAN>8 8<B< SPAN&g

23、t;z(m)0.30.60.81.0注：b=B0+2R4.5.4 建筑物的桩基变形计算值不应大于建筑物的桩基变形允许值。4.5.5 桩基变形特征可分为沉降量、沉降差、倾斜、局部倾斜。4.5.6 计算桩基变形时，桩基变形应符合下列规定：由于土层厚度与性质不均匀、荷载差异、体型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值控制；必要尚时应控制平均沉降量。4.5.7 建筑物桩基变形允许值可按现行国家标准建筑地基基础设计规范GB50007-2002的规定执行。承台（梁）设计5.1.1 承台的计算应按

24、照现行国家标准建筑地基基础设计规范GB50007-2002的规定进行。5.1.2 对于砌体结构承重墙下条形承台梁尚应符合下列规定：1 条形承台梁内力按倒置弹性地基梁计算时，支座负弯矩可有10%以内的调幅。2 承台梁的主筋除按计算配置外，尚应满足最小配筋率要求，且上下主筋均不应少于3根14，箍筋不应少于6250mm，桩顶嵌入承台梁深度对大直径桩不小于100mm，对中等直径桩不宜小于50mm。承台梁混凝土强度等级不应低于C20。桩基工程质量检验6.1 成桩质量检验6.1.1 施工单位应提供施工过程中与桩身质量有关的资料，包括原材料的力学性能检验报告，试件留置数量及制作养护方法、混凝土抗压强度试验报

25、告、钢筋笼制作质量检查报告。6.1.2 对复合载体检查下列项目：1 填料成分；2 每次填料量；3 累计填料量；4 桩端夯填混凝土量；5 三击贯入度及每击贯入度值。6.2 单桩完整性及承载力检测6.2.1 工程桩应进行桩身质量检验，可采用低应变动测法检测，检桩数应为总桩数的10%-20%,且不少于10根。柱下为三桩或三桩以下的承台,每个承台下抽检数量不得少于1根。6.2.2 工程桩验收应进行竖向承载力检验，竖向承载力检验的方法应采用静载荷试验，静载荷试验采用慢速维持荷载法，在有成熟检测经验的地区也可采用快速维持荷载法。单位工程检验桩数不应少于同条件下总桩数的1%,且不应少于3根，总桩数小于50根

26、时，不应少于2根。在有成熟检测经验的地区也可采用高应变检测方法检测载体桩竖向承载力。6.2.3 在桩身混凝土强度达到设计要求的前提下，从成桩到开始试验的间歇时间，对于砂类土不应小于10d；对于粉土和粘性土不应少于15d，对于淤泥或淤泥质土不应小于25天。附录A 单桩竖向静载荷试验A.0.1 单桩竖向静载荷试验宜采用慢速维持荷载法，当作为工程桩验收时也可采用快速维持荷载法进行试验。A.0.2 加载反力装置可采用堆载或锚桩，或采用堆载和锚桩相结合。A.0.3 试桩、锚桩（压重平台支座）和基准桩之间的中心距离应符合表A.0.3的规定。表A.0.3试桩、锚桩和基准桩之间的中心距离反力系统 试桩与锚桩（

27、或压重平台支座墩边） 试桩与基准桩 基准桩与锚桩（或压重平台支座墩边） 锚桩横梁反力装置压重平台反力装置 4d且>2.0m4d且>2.0m4d且>2.0md为桩身直径；A.0.4 加荷分级不应少于8级，每级加荷量宜为预估极限荷载的1/8-1/10。A.0.5 慢速维持荷载法测读桩沉降量的间隔时间；每级加载后，每第5、10、15min时应各测读一次，以后每隔15min读一次，累计1h后可每隔0.5h读一次。A.0.6 稳定标准：在每级荷载作用下，桩的沉降量连续两次在每小时内小于0.1mm。A.0.7 出现下列情况时应中止加载：1 某级荷载作用下，桩的沉降量为前一级荷载作用下沉降

28、量的5倍且总沉降大于60mm；2 某级荷载作用下，桩的沉降量大于前一级荷载作用下沉降量的2倍，且经24h尚未达到相对稳定；3 达到设计要求的最大荷载；4 当采用锚桩法，锚桩的上拔量已达到允许值；5 曲线呈缓变型，桩顶沉降累计达到60mm。A.0.8 卸载观测的规定：每级卸载值为加载值的两倍。卸载后隔15min测读一次，读两次后，隔0.5h再读一次，即可卸下一级荷载。全部卸载后，隔3-4h再测读一次。A.0.9 单桩竖向极限承载力特征值的确定应符合下列规定：1 根据沉降随荷载变化的特征确定：当陡降段明显时，取相应于陡降段起点的荷载值；2 根据沉降随时间变化的特征确定：取s-lgt曲线尾部出现明显向下弯曲的前一级荷载值；3 当出现本规程A.0.7-2的情况，取前一级荷载值；4 Q-s曲线呈缓变形时，取桩顶总沉降量为60mm时所对应的荷载值；A.0.10 参加统计的试桩，当满足其极差不超过平均值的30%时