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文档简介
1总则
l.0.1为陕西省在挤密桩法处理地基的设计、施工及质量检验中贯彻执行国
家的技术经济政策,结合地区特点,做到技术先进、经济合理、确保质量、安全
适用、保护环境和节约能源,制定本规程。
【条文说明】制定本规程之目的:为了陕西省在挤密桩法处理地基设计、施工中贯彻执
行国家的技术经济政策,结合地区特点,做到技术先进、经济合理、确保质量、安全适用和
保护环境。“技术规程”即包括设计、施工与质量检验和工程验收等方面内容。“经济合理”
应在满足工程设计要求的条件下,做到因地制宜,有的放矢,就地取材,节约资源。
1.0.2本规程适用于陕西省范围内的湿陷性黄土、杂填土和素填土场地上建
筑物(包括构筑物)挤密桩法处理地基的设计、施工、质量检验和工程验收。
【条文说明】本规程适用范围:作为地方标准限于陕西省行政区域内,适用于欠压密非
饱和的湿陷性黄土、杂填土和素填土场地上的建筑物(包括构筑物)挤密桩法处理地基的设
计、施工、质量检验和工程验收。
1.0.3采用挤密桩法处理地基除应执行本规程外,尚应符合国家现行的《通
用规范》的规定。
【条文说明】本规程与其他标准的关系:采用挤密桩法处理地基,在本省区域内除应执
行本规程外,尚应符合国家现行《建筑与市政工程通用规范》《建筑与市政工程抗震通用规
范》《工程勘察通用规范》等通用规范的规定。因《通用规范》为强制性工程建设规范,全
部条文必须严格执行。对非强制性条文,结合地区特点和工程经验,则应按本规程执行。本
条规定的原则与现行GB50025-2018及JGJ79-2012规范是一致的。
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2术语和符号
2.1术语
2.1.1地基处理groundtreatment,soiltreatment
为提高地基承载力或消除土的不良工程性质(如湿陷性),改善其变形性质或
渗透性质而采取的技术措施。
2.1.2复合地基compositesugared,compositefoundationsoil
部分土体被增强或被置换形成增强体,由增强体和其间地基土共同承担荷载
的人工地基。
2.1.3挤密桩法compactionpilemethod
利用沉管、冲击、爆扩、旋挤等方法在地基土中挤压成孔,使桩孔周围土体
得到挤密,再向桩孔内分层夯填素土、水泥土或灰土等材料形成桩体;或预钻孔
后,用重锤夯填并扩径成桩。由桩体和桩间土共同组成挤密桩复合地基。
2.1.4桩孔填料pilematerial
在土中成孔后,桩孔内分层夯填素土、灰土、水泥土、二灰(石灰、粉煤灰)
等材料构成土桩、灰土桩或水泥土桩、二灰桩等类挤密桩体。
2.1.5钻孔夯扩桩挤密法predrilledcompactionpilemethod
在土中预钻桩孔,然后用25kN及以上的夯锤在钻孔内夯填桩孔填料成桩,
夯填时促使桩径扩大至设计要求,并使桩间土得以挤密。
2.1.6面积置换率replacementratio
单桩复合地基中,一根桩体的截面面积与其所分担的处理面积的比值,简称
置换率。
2.1.7桩距系数pilespacingtodiameterratio
桩中心间距与桩体直径的比值
2.1.8平均挤密系数
桩间土经过挤密后的挤密系数平均值,用以评价桩间土湿陷性消除情况的指
标。
2.2符号
A—基础底面面积;
Ae—一根桩承担的处理地基面积;
AP—桩的截面面积;
b—基础底面宽度;
2
bs—地基处理平面超出基础边缘的宽度;
d—桩体直径;
de—一根桩分担的处理地基面积的等效圆直径;
d0—预钻桩孔直径;
fpk—桩体(单位截面面积)承载力特征值;
fsk—桩间土承载力特征值;
fspk—复合地基的承载力特征值;
h—桩的中心排距(三角形的高),简称排距;
k—扩径系数,夯扩成桩直径d与钻孔直径d0之比,k=d/d0;
m—面积置换率,简称置换率;
s—桩的中心间距(三角形底边长),简称桩距;
n—排距系数,桩的排距h与桩距s之比,n=h/s;
ω—土或填料的含水量;
ωop—土或填料的最优含水量;
z—处理土层的厚度;
α—桩距系数,桩距s与桩径d之比,α=s/d;
ηc—桩间土挤密系数;
λc—桩体或垫层压实系数;
ρd—挤密前土的干密度;
ρdc—挤密后桩间土的干密度;
ρdmax—土或填料的最大干密度。
【条文说明】2.2及2.3所列术语、符号与相关现行国家标准和行业标准尽可能一致,
仍旧保留原规程中挤密桩特有的术语和符号,为挤密系数ηc,桩距系统α=s/d、扩径系
d
数k=d/0和排距系数n=h/s;等。
3
3设计
3.1基本规定
3.1.1地基处理设计应依据下列资料和条件进行:
1搜集掌握场地的岩土工程勘察资料。对湿陷性黄土地基应查明湿陷的类型
与等级、湿陷性土层的深度、地基土的含水量、饱和度与干密度等指标;对人工
填土地基应查明其分布范围、深度、填土成分以及填土的均匀性、湿陷性和承载
力等。必要时,应进行补充勘察。
2根据建(构)筑物的分类、上部结构及基础设计资料等,明确地基处理的主
要目的和要求。
3了解建(构)筑场地以及周边环境和相邻建筑物的情况等。
4了解当地施工机械的型号和性能,工程经验和同类场地的试验资料等。
3.1.2挤密桩法适用于处理地下水位以上的湿陷性黄土、杂填土和素填土等地基,处理厚度宜为
5m~25m。当以消除地基土的湿陷性为主要目的时,宜选用土桩挤密法;当以提高地基土的承载
力并消除其湿陷性为主要目的时,宜选用灰土桩(或其它具有一定胶凝强度的桩,如二灰桩、水
泥土桩等)挤密法。当土的含水量大于24%,饱和度大于65%时,或土的含水量小于12%时,应
通过现场试验确定其适用性。
【条文说明】关于挤密桩法处理的厚度,原规程规定“处理厚度为3m~15m……”修订
后将处理深度改为:“处理厚度宜为5m~25m。”,已有试验和工程经验证明桩长2.5~4.5m
的挤密桩,在现有夯实施工机械条件下,很难保证处理厚度内桩间土的有效挤密及桩体的施
工质量,其技术经济效果较差。小于5.0m厚的湿陷性土层,采用挤密桩法处理时,须根据
施工机械设备、现场施工条件、处理厚度内地基土的含水率等指标综合考虑,并经充分论证
切实可行时,方可使用。
随着施工机械能力的大幅提高,现有的设备可以处理25m及以上深度的湿陷性土层,根
据GB50025-2018标准,甲类建筑“对大厚度湿陷性黄土地基,基础底面以下具自重湿陷性
的黄土层应全部处理,且应将附加压力与上覆土饱和自重压力之和大于湿陷起始压力的非自
重湿陷性黄土层一并处理;以上两项处理厚度之和大于25m时,如自重湿陷性土层厚度小于
25m,最小处理厚度可取25m,如自重湿陷性土层厚度不小于25m,处理厚度应取自重湿陷性
土层厚度。且应在原防水措施基础上提高等级或采取加强措施。”本次修订取最大处理厚度
为25m。
关于地基土的含水量、饱和度超过某一定量或地基土含水量低于某一定量时,能否采用
挤密桩法,主要看能否成孔及工程要求而定,难以给予明确界定,故规程提出“应通过现场
试验确定其适用性。”
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3.1.3挤密桩的桩孔直径、桩孔填料及桩孔布置应符合下列要求:
1挤密桩的桩孔直径宜为300mm~600mm,可根据当地常用成孔机械的类
型、规格确定。
2桩孔填料应根据地基处理的目的和工程要求,可采用素土、灰土、二灰(粉
煤灰与石灰)或水泥土等,不应选用透水性较强的粗颗粒材料。孔内填料均应分
层回填夯实,填料的平均压实系数λc不应低于0.97,其中压实系数最小值不应低
于0.90。
3桩孔布置宜按等边三角形排列,三角形的边长为桩的间距s,三角形的高
为桩的排距h。也可采用等腰三角形布桩。基础下桩孔排数不宜少于3。
【条文说明】关于挤密桩的桩孔直径,规程定为300mm-600mm。一方面考虑常用施工机
具条件,另一方面也考虑若桩经过小时,桩的数量增多,施工繁琐费时;若桩径过大时,桩
间距也相应增大,不仅处理地基均匀性较差,同时桩间土挤密效果较差,更容易使桩周上层
土因上踊而变松,或使桩边土因过分挤压产生超空隙水压力而形成橡皮土。由此可见过分增
大桩径对桩间土的挤密效果与处理地基的综合效益并不理想,这已为部份试验工程所证明。
桩孔填料的平均压实系数c≥0.97,是鉴于目前建工系统普遍采用轻型击实试验确定
填料的最大干密度,而挤密桩地基中对桩体的要求较高,一般要求桩体承载力特征值为:水
泥土桩fpk≥600kPa,灰土桩fpk≥500kPa,素土桩fpk≥200kPa~250kPa,因此对桩体压实质
量必须保证。目前施工中有的难以完全达到,主要原因是填料含水量偏低以及夯锤过轻所致,
如在施工中将填料的含水量控制在Wop±3%范围内,(对水泥土、灰土及较干的素土宜在拌和
过程中用水喷洒加湿)并适当加大锤重和控制分层填料量是可以达到平均压实系数c≥
0.97要求的。对桩体压实系数的要求是和现行《湿陷性黄土地区建筑标准》GB50025-2018、
《建筑地基处理技术规范》JGJ79-2012的要求一致。同时在挤密地基中的桩体,具有逐步
向周边土层及向下传递荷载的作用,对桩体的强度和刚度应有一定的要求,故桩体填料的平
均压实系数要求达到0.97外,尚应保证其中最小的压实系数不应低于0.90,以免形成部分
虚桩。
3.1.4设计桩顶标高以上预留上覆土层的厚度,应根据具体的施工工艺加以确定:沉管成孔并用
1.5t以上的夯锤夯填应控制在1.0m以上;旋挤法成孔、冲击法成孔、钻孔夯扩法成桩采用2.5t
以上夯锤夯填,应控制在2.0m以上,含水量≤10%时,应适当增加预留上覆土层厚度。桩顶标高
以上应设置不小于500mm的2:8或3:7灰土(水泥土等具有一定胶凝强度的材料)垫层,垫层的宽
度不应小于挤密桩处理的宽度。如对垫层承载力要求较高时,可在灰土中掺入水泥或采用水泥土
垫层,其压实系数均不应低于0.97。
【条文说明】原规程把该部分内容放在施工一章,设计人员在设计时,就不考虑本章规
定,所有设计图纸均把松动层厚度按垫层厚度考虑,不管是重锤还是其它夯实设备,全部取
5
500mm,这样挤密桩施工产生的松动层就不可能完全挖除,留下安全隐患。因此本次修订将
预留上覆土层的厚度设计调整至基本规定中,方便并提醒设计人员使用。本次修订主要针对
旋挤法成孔、冲击法成孔、钻孔夯扩法成桩时预留上覆土层厚度要求有所提高,随着夯锤重
量的增加,松动层厚度也随之增加。大量实践证明,旋挤法成孔时,上部一定会取一定数量
的桩孔土体,同时挤压成孔时桩周土体会上踊变松,影响该部分桩间土挤密效果,而该部分
地基土直接位于基础下,不宜作为主要受力层使用,应该挖除。通过大量实验证明,旋挤法
成孔工艺,随地基土的含水率减小,松动层厚度在增加,尤其应注意含水率低于10%时,应
增大预留上覆土层厚度。
对桩顶垫层厚度要求不少于500mm是因为:随着碾压设备功能的提高,每批灰土(水泥
土)压实厚度约为200-250mm,原规程的最小厚度300mm厚,现场无法施工。根据目前的施
工机具能力,也是为了有效防水,将垫层厚度调整至不小于500mm,同时要求压实系数不小
于0.97,也是为了和《湿陷性黄土地区建筑标准》GB50025保持一致。
3.1.5当按地基承载力确定基础底面积及埋深而需要对挤密桩复合地基承载力特征值进行修正
时,应符合下列规定:
1基础宽度的地基承载力修正系数应取0。
2基础埋深的地基承载力修正系数应取1.0。
3.1.6挤密桩法处理地基的设计内容包括成孔工艺、夯填工艺选择、夯填材料、桩距设计、处理
深度及范围、承载力确定、变形计算和垫层设计等方面。
【条文说明】本条与原规程基本相同,增加了夯填工艺及夯填材料选择。由于目前成孔
工艺多,夯填设备,尤其是夯锤重量、直径形式各异,因此设计时必须考虑成孔工艺与夯填
工艺相匹配,才能达到设计的预期目的。随着挤密桩处理地基已经广泛应用到高度超过40m
及以上的的建筑中,对地基处理的要求也大大提高,复合地基承载力特征值也已经应用到
400kPa,桩体材料的选择也应该在设计文件中明确。
3.1.7对现行国家标准《湿陷性黄土地区建筑标准》规定的甲、乙类建筑,以及成片的丙类建筑
工程或在缺乏经验的地区,应在施工前按初步设计要求进行现场试验,确定其适用性、处理效果
及相关的设计、施工技术参数。
3.1.8对于现行国家标准《建筑地基基础设计规范》规定需要进行地基变形计算的建筑物,经地
基处理后,应进行沉降观测。沉降观测应按现行行业标准《建筑变形测量规程》JGJ/T8的要求进
行。
3.2桩距设计
3.2.1挤密桩的中心间距(简称桩距),应根据桩间土得到有效挤密的原则计算确定,桩距设计可
依据成孔挤密的方法和桩孔的排列方式分别按下列公式进行计算。
当采用挤密成孔时:
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sdcd(3.2.1-1)
dcd
当采用预钻桩孔重锤夯扩挤密成桩时:
/k2
sdcdd(3.2.1-2)
dcd
式中:s—桩的间距(m);
d—桩体直径(m),(3.2.1-2)式中d=k·d0,d0为钻孔直径;
β—等边三角形布桩时,β=0.952;其他方式布桩时,β=0.886/n,n
为排距h与桩距s之比简称排距系数,n=h/s;
3
d—处理前地基土的平均干密度(g/cm),宜取基础下主要受力层范围内,
按各处理土层厚度加权计算的干密度平均值;
—桩间土挤密后的平均干密度3;
dc(g/cm),dccdmax
—桩间土的最大干密度3,通过室内轻型击实试验确定;
dmax(g/cm)
—桩间土挤密后的平均挤密系数,对土桩挤密地基及甲、乙类建筑的
c
灰土桩、水泥土桩及二灰桩等挤密地基不应小于0.93,对丙类建筑的
灰土(水泥土及二灰等)桩挤密地基不应小于0.90;
k—扩径系数,即夯扩后成桩直径d与预钻桩孔直径d0之比,k=d/d0,k值
宜1d/dc。
【条文说明】挤密桩桩间距的设计是保证桩间土得到有效挤密和挤密桩复合地基中有足
够面积置换率的重要环节,其中直接挤土成孔为常用的基本工法,预钻孔重锤夯扩法是近几
年开始采用的一种工法,但其成桩直径不易控制。挤密效果较难保证,而置换率又显著增大,
故规程分别列出了直接挤土成孔和预钻孔夯扩成桩两种桩距S的计算公式(3.2.1-1)和
(3.2.1-2),两式的基本形式相似,便于设计人员使用。
桩间距计算公式中主要参变量;即桩间土挤密后要求达到的平均干密度ρdc,处理前天
然地基土的平均干密度d,以及扩径系数k如何合理选用需说明如下:
ρdc
1.已知=cρdmax,其中ρdmax为场地土的最大干密度,与土质有关,可通过轻型击实
试验确定;c为桩间挤密土的平均挤密系数,它是保证挤密地基质量的重要因素。表3.1
所列为同类场地通过基底应力测试结果求得的灰土桩与素土桩挤密地基的桩土应力比与荷
载分担百分率。由于灰土具有一定的胶凝强度和较大的变形模量,故灰土挤密地基浸水前后
7
的桩土应力比ps高达6.6~15.6,桩体分担荷载率QpQ为39.2%-61.8%,即灰土桩体承
担了一半左右的荷载,从而对桩间土具有卸荷减压作用;而素土桩挤密地基的桩土应力比
ps仅为1.3~2.4,其桩体分担荷载率QpQ为12.4%~28.9%,近于或略高于其面积置换
率,故土桩挤密地基近似于厚度较大的匀质土垫层。其次灰土桩挤密地基与素土桩挤密地基,
在不同桩间土挤密系数c平均值条件下;浸水载荷试验结果如表3.2所示,若以相对湿陷
量Sw/d=0.015判定处理地基是否湿陷时,对灰土桩挤密地基c≥0.90即可消除地基的湿陷
性,而素土桩挤密地基需c大于0.92以上。故规程结合试验结果与历年工程实践经验规定,
对素土挤密地基平均挤密系数c不宜小于0.93;对灰土桩挤密地基上的丙类建筑c不宜小
于0.90,而甲、乙类建筑c不宜小于0.93。
表3.1灰土桩与素土桩挤密地基桩土应力比
(бp/бs)及桩体分担荷载百分率(Qp/Q%)
测试条件浸水前浸水后
桩体类别
统计值psQp/Q(%)psQp/Q(%)
范围值9.0-15.649.3-61.86.6-12.039.2-55.5
灰土桩
平均值10.758.78.649.5
范围值1.6-2.414.3-28.91.3-1.612.4-21.5
素土桩
平均值1.820.81.416.4
注:1、桩的面积置换率m=0.098~0.148;基底压力150kPa~200kPa;
2、应力测试位于压板底面下,即挤密桩复合地基的顶面。
2.关于处理前地基土的平均干密度ρd的确定。因在需要挤密的桩长范围内,往往包括2~
3层干密度不同的土层,且普遍规律是各土层的干密度自上而下逐渐增大,如简单的按全桩
长或压缩层范围内各土层计算其平均干密度ρd,势必造成直接位于基底下桩间土的平均挤
密系数偏小,挤密效果不足。如在桩长范围内存在干密度(平均值)分别为
1.25g/cm3,1.35g/cm3和1.43g/cm3的三种土层,计算其平均干密度ρd=1.34g/cm3,若设计要
求桩间土挤密后的平均干密度达到ρdc=0.93×1.71=1.59g/cm3,则按3.2.1-1计算,在等边
三角形布桩情况下的桩距S=2.40d,平均置换率m=0.907/(2.40)2=0.157。由此可分别算出
ρ
各层土挤密后实际达到的dc及c,列如表3.3。可以看出,下层土(3)c≈1,容易产生
缩径等情况,而位于基底下主要压缩和湿陷变形区的(1)层土的挤密效果反而较差,显然
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这是不合理的。故规程规定宜取基础下主要受力层范围内按各土层厚度加权计算的平均干密
度值。为了使上下土层挤密系数趋于均匀,对上下土层变化较大的场地,可采取变径桩孔(如
在桩管中段加箍或粗细桩管分段挤土成孔),其设备和工艺无明显变动,施工也并不困难。
表3.2灰土桩与素土桩挤密地基浸水载荷试验桩间土挤密系数平均值c与
相对湿陷量Sw/d的关系
Sw/d
工程地点c
灰土桩挤密地基素土桩挤密地基
陕西渭北0.860.01370.1783
甘肃庆阳0.90——0.1310
陕西渭北0.910.00230.0246
西安东郊0.920.01310.0181
山西河津0.920.0080*——
西安东郊0.920.00340.0042
山西侯马0.92(灰土桩)0.94(素土桩)0.00210.0033
甘肃天水0.950.00460.0140
注:1、Sw为在200kPa压力下浸水时的沉陷量;d为压板的直径或短边宽度;
2、*该次试验当压力加至260kPa时,Sw/d=0.0111。
3、上述试验均未考虑三桩中心点土样的最小挤密系数ηcmin及其湿陷系数。
ρ
表3.3同一桩距系数对不同土层挤密后桩间土的平均干密度dc和平均挤密系数c
3ρ3
土层序号(自上而下)ρd(g/cm)dc(g/cm)c(dcdmax)
(1)1.2501.4820.867
(2)1.3501.6010.936
(3)1.4301.6960.992
注:1、ρd为各土层天然状态下的干密度平均值;
3
2、场地土的最大干密度ρdmax=1.71g/cm。
3、在预钻孔夯扩成桩桩距计算公式中,扩径系数k=d/do的确定,须注意以下两种情况:
一种情况是当不钻孔时,d0=0,k=∞,则3.2.1-2式变为3.2.1-1式;另一种情况是d0≠0
即预钻孔直径为d0,桩距设计仍按3.2.1-1式及d=d0计算确定时,为达到桩间土平均挤密
系数不致降低,所需最小k值的确定。若将3.2.1-2改写为下列形式:
k2
dcdd
0
S=dcd(3.1)
9
并令(3.1)式与规程中(3.2.1—1)式根号中的分子相等即
2
kdcddc
则得k=1ddc(3.2)
由此可见,若按挤土成孔直径为d=d0并按公式(3.2.1-1)计算确定桩距S时,而施工
1ddc
采用排土钻孔直径d0,再夯扩后成桩,最小的扩径系数kmin=。
陕西关中地区ddc=0.75-0.88,故kmin=1.322~1.371。若d0=40cm,夯扩后桩径应不
小于53.9cm-54.8cm。
'
当:(1)k=kmin时,钻孔夯扩成桩直径d=kmin·d0,桩间土挤密效果与挤土成孔直径d
=d0,且桩距S按3.2.2-1计算的情况相当;
(2)k<kmin时,在上述情况下,则桩间土平均挤密效果系数达不到设计要求;
(3)k>kmin时,同样在上述情况下,桩距可按3.2.1-2进行计算,桩距才可能略有
增大(约10%~20%)。
显然在湿陷性黄土地区,采用预钻孔夯扩挤密桩法处理地基时,为保证桩间土的挤密效
果,桩距难以明显增大,而对扩径系数或成桩直径,设计时应认真计算确定,并在设计图中
明确提出;施工时应严格控制并监测成桩成径,才能达到预期的桩间土挤密效果。
3.2.2钻孔夯扩桩挤密法,设计时应明确提出对夯扩桩体直径的要求,并应在施工后检测实际桩
体的直径,钻孔夯扩桩挤密法的适用范围如下:
1周边环境对沉管挤密造成的施工噪音或振动有限制的场地;场地或道路狭
窄,挤密成孔设备难以施工;
2地基土的含水量偏大,沉管挤密法成孔质量不易保证的场地;
3处理厚度较大,采用沉管挤密法成孔,因沉、拔管阻力较大而施工困难的
场地。
4如采用挤密成孔已满足桩间土挤密效果的要求,而处理地基的承载力仍达
不到设计要求时,可采用钻孔夯扩挤密法或沉管法挤土成孔后,采用2.5t及以上
夯锤扩径成桩,提高复合地基中桩的面积置换率,也可采用水泥土桩或掺水泥的
灰土桩,以提高桩体强度和承载力。
【条文说明】钻孔夯扩挤密法的优点是施工噪音和振动影响较小,对场地周边环境要求
较低,对地基土含水量较高的场地,钻孔夯扩不易出孔缩孔、回淤等情况。但在湿陷性黄土
地区应用时,因其夯扩桩直径难以有效地控制与监测,同时又因钻孔而增大了置换率1.74
倍以上,无形中增大了地基处理的费用,并使桩间土的挤密效果不易保证,这已为不少工程
实践和检测结果所证明,故规程对其适用范围作了必要的限定,本次修订对夯填设备的锤重
10
进行了限制,现场施工过程控制是该方法应用成功与失败的关键。
3.2.3每根单桩分担的地基处理的面积Ae、与Ae相当的等效圆直径de、桩的面积置换率m以及
总桩数N可分别按下列公式进行计算:
2;或
Aen(d)Aehs(3.2.3-1)
de1.129nd(3.2.3-2)
m=0.785/nα2(3.2.3-3)
N=[A]/Ae(3.2.3-4)
式中:α—桩距系数,α=s/d;
h—桩的排距(m);
s—桩的间距(m);
n—排距系数,n=h/s;
[A]—拟处理地基的总计面积(m2)。
3.3处理范围
3.3.1挤密桩处理地基的平面面积,应大于建筑物基础的平面面积。如图3.3.1
所示,图中b为基础宽度,z为处理土层的厚度,d为桩体直径,h为桩的排距,
平面处理范围每边超出基础边缘的宽度b,应符合下列规定。
1非自重湿陷性黄土地基可采用整片或局部处理地基,自重湿陷性黄土地基
应采用整片处理;
2对非自重湿陷性黄土场地采用局部处理时:平面处理范围应大于建筑物基
础底面,bs应≥b/4,同时bs应≥0.5m。
3采用整片处理时,平面处理范围应大于建筑物外墙基础底面。超出建筑物
外墙基础外缘的宽度(外放宽度),bs宜≥z/2,同时bs不应小于2.0m。确有困难
时,按处理土层厚度的1/2计算的外放宽度,非自重湿陷性黄土地基大于4m时,
可采用4m;自重湿陷性黄土地基,大于5m时可采用5m,大厚度湿陷性黄土地
基大于6m时可采用6m,但应在原防水措施基础上提高等级或采取加强措施。
3.3.2挤密桩处理地基的厚度(含桩顶垫层厚),应根据建筑场地的土质、工程要求和施工设备条
件等因素综合确定。对湿陷性黄土地基,当以消除地基土的湿陷性为主要处理目的时,应符合现
行国家标准《湿陷性黄土地区建筑规范》的有关规定(见附录A);
当以提高地基土的承载力为主要处理目的时,应处理基础底面下经修正后的
天然地基承载力特征值fak小于附加压力pz和上覆土的饱和自重压力Pcz之和的所
有土层;当以降低地基土的压缩变形为主要处理目的时,可按计算总变形控制地
11
基的处理厚度。
【条文说明】挤密桩法处理地基的宽度和厚度,原则上根据现行《湿陷性黄土地区建筑
标准》(以下简称黄土标准)的有关规定。为设计人员应用方便,规程附录A以表的形式列
出了该标准关于地基处理范围的要求。对于非自重湿陷性黄土场地可采用局部或整片处理地
基,对于重湿陷性黄土场地黄土标准规定不允许局部处理地基。但应指出,黄土标准中关于
处理厚度的规定,对量大面广的丙类建筑及乙类建筑,是为消除地基土部分湿陷量而定的最
小处理厚度,而挤密桩法为深层处理地基的一种方法,挤密桩复合地基中桩的面积置换率仅
为10%~25%,增加必要的处理厚度,不仅可基本的或全部消除地基土湿陷量,取得更好的
技术效果,同时也能达到合理的经济效益。
局部处理是将大于基础底面下一定范围内的湿陷性黄土层进行处理,通过处理消除拟处
理土层的湿陷性,改善地基应力扩散,增强地基稳定性。由于局部处理平面范围较小,上部
水源仍可自其侧向渗入下部未处理湿陷土层,本次修订将局部处理的应用范围限定在非自重
湿陷性黄土地基。
整片处理是将大于建筑物底层平面范围内的湿陷性土层全部进行处理,消除其湿陷性,
减小渗透性,增强拟处理土层的防水作用。要求地基处理有一定外放宽度,就是要增大上部
水源从侧向渗入地基的路径长度,减少渗入量,减轻危害。GB50024-2018规定外放宽度是
地基处理厚度的1/2,在处理厚度大时较难实施,黄土标准参考自然渗透浸水试验的结果,
对外放宽度给出了最小外放值。具体实施时,如有条件按地基处理厚度的1/2进行外放最好,
确有困难时,可采用地基处理的最小外放值,但要加强防水措施作为弥补。
3.3.3对人工填土或新近堆积黄土地基,当其具有湿陷性时,应按湿陷性黄土地基确定处理
的厚度和宽度;当处理的主要目的为提高承载力时,挤密桩应穿透全部的软弱人工填土或新近堆
积黄土层,并验算下卧土层的承载力。
图3.3.1处理范围示意图
12
3.4地基承载力
3.4.1挤密桩复合地基承载力特征值,应通过现场单桩或多桩复合地基载荷试验确定。载荷试
验应按现行有关规范的规定进行,试验应选在现场有代表性的地点,依据设计的桩型、桩距等参
数,每点的成桩数不应少于7根,单项工程的试验数量不应少于3点。如试验还包括桩体承载力、
挤密效果等内容或在Ⅲ级~Ⅳ级湿陷性黄土地基上试验则每点桩数应适当增加。
3.4.2当确无条件进行现场载荷试验时,挤密桩复合地基的承载力特征值,可按当地工程经验
确定,也可按经验公式3.4.2进行估算,但未经试验确定的灰土等挤密桩复合地基的承载力特征
值,不宜大于处理前天然地基的2.0倍,并不宜大于250kPa;素土挤密桩复合地基的承载力特征
值,不宜大于处理前天然地基的1.4倍,并不宜大于180kPa。
fspkmfpk(1m)fsk(3.4.2)
式中:fspk—挤密桩复合地基承载力特征值(kPa);
fpk—桩体承载力特征值,对土桩取值不宜大于250kPa,对灰土桩等桩
体取值不宜大于500kPa;
fsk—桩间土承载力特征值,宜取原天然地基承载力特征值(kPa);
m—置换率,按初步确定的桩径d,桩距s及排距h进行计算,
m=0.785d2/sh(三角形布桩时)。
3.4.3当基础宽度大于3m或埋置深度大1.5m时,复合地基承载力特征值应进行修正,其中宽
度和深度的修正系数应按本规程3.1.5条的规定取值。
3.4.4挤密地基下卧层的承载力进行验算时,对下卧土层修正后的承载力特征值,当下卧土层
为黄土或黄土状土,按现行《湿陷性黄土地区建筑标准》(GB50025)的规定计算。当为其它土
类则按现行《建筑地基基础设计标准》(GB50007)的规定计算。对下卧层顶面附加压力,应按
实际处理平面范围换算的压力扩散角进行计算,但换算的压力扩散角在土桩挤密地基不应大于
23°、在灰土桩等挤密地基不应大于28°。
3.4.5当对挤密桩法处理后的地基需进行变形验算时,其变形计算和变形允许值,应符合现行
国家标准《建筑地基基础设计规范》GB50007的有关规定。挤密桩复合地基的变形计算,包括挤
密桩处理的复合土层及其下卧土层的变形。其中复合土层的压缩模量Es,可采用复合地基载荷试
验的变形模量Esp代替;下卧土层的压缩模量仍按常规取值。变形计算宜参照当地同类工程沉降
观测资料进行修正。
13
4施工
4.1一般规定
4.1.1挤密桩法处理地基施工的主要工序包括施工准备、土中成孔、桩孔夯填、垫层施工等项。
各工序应规范运作,并应重视工序间的搭接与配合。
4.1.2施工质量标准列于本规程5.2.2表中,各工序完成后,应严格按其进行相应的监控与检测,
并随时做好施工记录。
4.1.3挤密桩施工顺序:整片处理时,为达到预期的挤密效果,宜从里(或中间)向外,隔排隔桩,
分四遍依次进行,大型工程可分段施工;局部处理时,宜从外向里,隔排隔桩,分四遍依次进行。
4.2施工准备
4.2.1施工前应熟悉下列资料:
1建筑场地的岩土工程勘察报告;
2建筑场地普探资料;
3建筑物基础施工图、桩位布置图及设计要求;
4建筑场地及周边环境的调查资料。包括地上和地下管线、旧基础以及可能
影响到的周边建筑物、设施等相关资料。
4.2.2施工前应编制施工组织设计或施工方案,其主要内容包括:
1根据设计施工图,绘制施工桩位详图,标明桩位编号、桩距及施工顺序,
注明孔径、桩顶标高、桩长、填料及有关质量要求;
2根据工期要求,编制施工进度、机械设备、材料供应及人配备等计划;
3做好现场平面布置,规划好临时水、电线路、材料堆放和施工作业的场地;
4编制质量保证、安全生产、环境保护及应急预案等技术措施。
5复核建设单位(总承包单位)提供的平面坐标控制点及高程控制点,在便于
施工且不受影响的区域设置控制点。
【条文说明】强调原始坐标控制点及高程控制点的准确性,需要在施工前复核。
4.2.3施工前,场地内外施工机械运行的道路,施工用水、用电,以及其它施工临时设施必须
准备到位。土料、石灰或其它填料宜就近堆放,采取适当措施覆盖,并防止日晒雨淋及扬尘污染
等。
4.2.4施工前,应清除地面上下影响施工的管线、既有建筑基础、树根等所有障碍物;对碍于
机械运行、作业的松软地段及浅层洞穴要进行必要的处理,并将场地平整到预定标高。
4.2.5施工前,应复核测量控制基准点,定出基础轴线控制桩和具体的桩位中心点,并报经监
理及建设单位代表复核确认。
4.2.6施工场地土质及其含水量变化较大或与勘察报告差异较大时,应在正式施工前,进行成
14
孔及夯填工艺试验,试验桩孔不得少于三个。如出现较严重的缩径、塌孔、回淤或成孔时贯入度
异常等情况,应及时会同建设、勘察、设计及监理单位共同研究处治措施,或重新考虑其它地基
处理方案。
4.2.7当地基土的含水量低于12%,或土质坚硬成孔挤密困难、影响挤密效果时,可对处理范围
内的土层进行预浸水增湿。当预浸水土层深度在2.0m以内时,可采用地表水畦(高30cm~50cm,
每畦范围不超过50m2)浸水的方法;浸水土层深度超过2.0m时,应采用地表水畦与深层浸水孔
结合的方法。深层浸水孔可用洛阳铲挖孔或钻机钻孔,孔径8cm左右,孔内灌入砂砾,孔深宜
为预计浸水深度的2/3~3/4,孔距1.0m~2.0m,待土中水分分布基本均匀(约3d-7d)后即可正式
施工。预浸水的加水量可按下式估算:
()
QVopK(4.2.7)
d100w
式中:Q—估算加水量(t);
V—拟浸水土的总体积(m3);
3
d—浸水前地基土按分层厚度加权的平均干密度(t/m);
wop—土的最优含水量(%),通过室内击实试验确定;
—处理前地基土按分层厚度加权的平均含水量(%);
Kw—损耗系数,可取1.05~1.15,夏季取高值。
4.2.8施工前,应取有代表性的填料及地基土样,送具有资质的土工试验室做轻型击实试验,
以确定填料及桩间土的最优含水量和最大干密度。
4.2.9施工前,应按计划调运机械设备进场,并进行安装与维护保养,使其处于良好的状态;
施工人员应按计划组织进场,认真进行施工前的技术、质量、安全交底,并做好交底记录。
4.3土中成孔
(Ⅰ)挤土法成孔
4.3.1挤密法根据成孔工艺,可分为挤土成孔挤密桩法和钻孔夯扩挤密桩法。挤土成孔挤密桩法
包括振动沉管、锤击沉管、旋挤沉管、冲击夯扩、爆扩成孔等方法。
【条文说明】4.3.1挤土成孔是指将填料孔位的土体完全挤压到填料孔周围,适用于
地基土含水量略低于最优含水量或塑限的土层,或地基土含水量偏低经增湿后达到最优含水
量或接近最优含水量的土层;挤土成孔属于强制挤密成孔,基本不受人为因素影响,是最直
接经济的施工方法,根据成孔工艺及机械设备的区别共分为五种方法。
4.3.2沉管法成孔时,沉管机械的技术性能应与桩管直径、长度、重量以及地基土质条件相适应。
可参考附录B或地区经验进行选择。冲击成孔设备的技术性能应与桩孔直径、孔深及场地土质
条件相适应。
【条文说明】挤密桩土中成孔施工工艺的发展过程。在前苏联由阿别列夫(AбeλB)
15
教授于1934年首创土桩挤密法深层处理湿陷性黄土地基,施工工艺在开始阶段仅有沉管法
挤土成孔,孔径d=0.30m~0.35m,桩距S=0.6m~0.7m,随后于1948年开始采用爆扩法挤土
成孔,d=0.4m~0.45m,S=0.8m~0.9m,第三阶段于1963年开始采用冲击法挤土成孔,冲锤
直径0.3m~0.4m,锤重0.6t~3.7t冲成的桩孔直径d=0.5m~0.6m,桩距S=1.0~1.2m,孔
深可达20m以上,并用同一冲锤及配套设备向孔内分层夯实填料成桩,在国外冲击法成孔已
相当普及。在我国自上世纪五十年代中后期开始,即进行过土桩挤密法处理湿陷性黄土地基
的试验与应用,但由于当时机械设备条件的限制,挤土成孔也以沉管法为主,少数采用了爆
扩法,冲击法仅有少量试验,于六十年代中期试验成功了具有中国特色的灰土桩挤密法,显
著地提高了挤密桩法的技术经济效益。从1972年开始,灰土桩和土桩挤密法逐步推广应用,
并取得了丰富的工程经验和试验研究成果。1985年我省率先编制了《灰土桩和土桩挤密地
基设计施工及验收规程》,DBJ24-2-85,为省内、外应用挤密桩法起到了推动和保证作用。
而在DBJ61-2-2006规程中根据施工机械的发展水平和现场施工现状与经验,提出沉管法、
冲击法和钻孔法(再夯扩挤密)三种土中成孔的基本技术要求。在缺乏施工机械条件的地区,
通过试验并有爆破专业人员参与下,能确保安全施工,也可采用爆扩法成孔,这方面的经验
和技术资料已基本具备。
2012年西安市对环境污染及噪音限制的要求提高后,柴油锤锤击沉管法基本被废止,
仅在一些偏远地区少量应用。
4.3.3桩管宜选用壁厚不小于10mm的钢管,桩管上每隔0.5m应设观测人土深度的标志,桩管
下端带有活瓣式桩尖或锥型透气桩尖,桩管与桩尖连接处宜设10mm厚的环型箍。
4.3.4桩机就位必须平正稳固,确保成孔过程中不致发生移动或倾斜。桩架落地后应保证桩管
垂直,同时桩尖(锤尖)应与桩心对正。
4.3.5柴油锤锤击沉管
1沉管初始阶段,宜控制桩锤处于低锤轻击状态,待桩管入土深度超过1m,
能保证桩管垂直,方向稳定后再加大落距,直至桩管沉到设计深度为止。沉管过
程中,应对相关锤击数或振动沉入时间进行观测和记录。每台机组的前三个孔、
建筑物重要部位(如沉降缝、伸缩缝处)及土层有明显变化的地段以及施工出现异
常的,应逐孔记录;其它部位正常情况下,每5个孔做一次记录。异常情况应记
录出现的问题和处理的方法。成孔施工记录表可参考附录C。
2沉管过程中,如出现沉管速度过慢、难以继续沉入或桩管倾斜度不断增大
情况时,可能是土层过干,或是遇到块石、砖砌体等地下障碍物,应立即停机并
拔出桩管,采用浸水、排除等相应措施后再继续施工;如出现桩管贯入度过大的
情况,应检查地下是否存在空洞、墓穴或松软土层,除发现需进行文物发掘保护
的情况外,可拔出桩管,向孔内填入砂、块灰、砖碴或干散黄土,重新在原孔位
16
沉管,如此反复数次,直至贯入度正常为止;如遇到软弱土层导致桩锤不能自动
爆发而影响正常施工时,可考虑改用小桩锤或加大桩径,后者必须通过设计单位
修改桩距后,方可实施。
3振动沉管时,可采用收紧钢丝绳加压,或增加配重的方法,提高沉管效率。
用钢丝绳加压时,应注意随时调整离合器,防止抬起桩架发生事故。
4桩管沉至设计深度后,应立即关闭油门或电源,并及时拔出桩管。若因机
械故障等原因,桩管在土中搁置时间较长,造成拔管困难,此时可采用管周浸水、
复打、转动桩管或增加辅助起重机械等方法拔管。
5桩管拔出后,应对孔口做好防护,防止掉入土块、杂物或灌水,还应由专
人检测孔径、深度等是否符合设计要求,如发现缩径、回淤时,应做好记录并及
时处理。
6局部轻微缩径,不影响夯锤及填料顺利下落时,可不加处理,否则应采用
长把铲或洛阳铲加以削扩;如局部地段桩孔缩径、回淤比较严重,可向孔内填入
干土、生石灰块或碎砖碴,间歇一段时间后再在原位重新沉管;如大面积出现较
严重缩径与回淤,可采用钻孔夯扩法或其它方法处理地基,或改变地基处理设计
方案。
4.3.6静压沉管成孔
1静压沉管成孔时,场地地基承载力不应小于压桩机接地压强的1.2倍,且
场地应平整;
2静力压桩宜选用液压式和绳索式压桩工艺;
3选择压桩机的参数包括:压桩机型号、桩机质量(不含配重)、最大压桩力;
压桩机的外形尺寸及托运尺寸;压桩机的最小边距及最大压桩力;长、短船型履
靴的接地压强;
4压桩机的配重必须用量具核实,并将其质量标记在该件配重的外露表面,
液压式压桩机的最大压桩力应取压桩机的机架重量和配重之和乘以0.9;
5桩管插入地面下0.5m~1.0m时,应调整桩管的垂直度,成孔过程中过程
严禁浮机。
【条文说明】随着国家严格控制大气污染、注重环境保护政策的出台,柴油锤锤击沉管成孔
被严格限制使用后,在陕西地区挤密桩大范围采用钻孔夯扩挤密桩工艺(俗称DDC工法),
由于该工艺在施工过程中,受人为因素影响较大,出现桩体压实系数不够、桩间土平均挤密
17
系数不满足设计要求现象层出不穷,而且出现了大量工程事故。2016年陕西聚源基础工程
有限公司利用已有的静压桩机,成功将该设备应用于挤密桩成孔中,减小了钻孔夯扩工艺中
的人为因素,减小了工程造价,提高了挤密地基的安全度。
静压成孔的压桩设备不仅仅看设备型号,更重要的是对整机重量的要求,规程要求最大
压桩力应取压桩机的机架重量和配重之和乘以0.9,这是对沉管时总重量的最低要求,一是
主要考虑了压桩机及配重具有相当重量,提供的反力能够使桩管穿透含水量低的坚硬黄土与
钙质结核,二是考虑了在桩管摩阻反力作用下,不至于将压桩机顶起而失去平衡,造成施工
人员人身伤害或者施工机械的损害。
4.3.7旋挤成孔
1钻机的组装,试车,拆卸均应按说明书规定旳程序。
2钻机行走前,必须保证路面情况良好,禁止在左右两边和前后地基虚实不
一的情况下行走,并应与沟渠,基坑保持安全距离。作业现场地的承载力小于钻
机的允许接地比压时,应铺设路基箱或钢板、枕木等。
3遇6级以上大风或者大雨,大雪和大雾等恶劣天气时,应停止作业。当风
力大于7级时,应将钻机迎风停置,放下动力头,并增设防风缆绳,必要时应将
钻机放倒。钻机应有防雷措施,遇雷电天气时人员应远离钻机。
4钻机严禁在倾角超过15度的斜坡上行驶,在斜坡上行驶时,桩架必须在
在垂直状态下并面对斜坡,禁止钻机在斜坡上侧向行驶。
5开钻之前与钻进过程中,要做好检查及运行观察工作。如有问题,应及时
査明原因,妥善处理。认真填写施工记录。
6施工时,应先将桩尖对准孔位,开孔阶段,钻压要轻。在钻孔过程中,当
电流表超过电流限制时,应放慢钻进速度,同时还要根据地层情况和钻进深度,
选择合适的钻压,均匀给压。在地质不均匀或岩层交界处钻进时,应减小钻压,
减缓钻进速度。
7在钻进过程中,应随时注意机器的运行情况。当钻机出现摇晃、移动、倾
斜或发生有节奏的响动时,要立即停止,査明原因釆取措施后,方可继续作业。
8提钻、下钻时,动作要谨慎均匀,轻提轻放,不要过猛,旋挤过程中,应
调整好加压钢丝绳,决不允许钻具在孔内时钢丝绳处于不受负荷状态,以免扩孔
过大或钻偏。
9发生下卡时(钻进受阻)时,可用缓冲击法解除,解除后查明原因,釆取措
施后,方可钻进。发生上卡(提钻受阻)时,不准强行提钻具,应先设法使钻具活
18
动后在慢慢提升。
【条文说明】旋挤法的成孔设备是简易的螺杆桩施工设备,也俗称“环保挤密桩”设备,
该名词最先引用自《湿陷性黄土地区建筑标准》中挤密法一章。该方法的优点在于震动小,
施工时距基坑边不需要太大的距离,仅需0.5m~0.8m,开挖基坑面积大幅缩减,而静压成
孔时,距基坑边距离需要大于4.5m以上,基坑开挖方量过大,肥槽回填量也随之增加。一
般情况下,可以将这两种成孔方法结合使用,既保证桩间土的挤密效果,又减少基坑开挖和
肥槽回填量,能过做到安全经济。
4.3.8冲击法
1冲击锤底部应为圆锥形或抛物线旋转体形,顶部宜为倒锥台形,锤径一般
为300mm~450mm,锤重一般为1.0t-3.5t。冲击锤顶部应预设打捞钩或打捞套,
以备卡锤或掉锤时助提或打捞使用。
冲击成孔设备的起重能力一般应控制在冲击锤重量的35倍。提锤钢丝绳的
安全系数应不小于12,其上应有深度标志,钢丝绳卡头的设置必须符合安全要
求。
2冲击机就位应准确稳固,锤尖应与桩中心对正。为防止锤体振动,保证其
准确冲入孔中,冲击成孔机应配装内径略大于锤径,壁厚10mm以上的钢管导向
器,其长度可取1.5m左右。
3冲击成孔时,锤体的提升高度一般应控制在0.5m-3m。开始时应低锤勤击,
等锤头人土1m以上,且进入的深度足以定向,可加大冲程,但冲程不可过大,
以免引起塌孔或卡锤等事故。
4施工中遇到卡锤时,可交替紧绳、松绳,将锤体慢慢吊起,不得猛提猛拉,
必要时可用打捞套、打捞钩借助于其它起重设备提起。
5施工中,操作人员必须及时准确地控制松绳长度。松绳过短会打空锤而将
冲击力全部作用于起吊设备,不仅不能产生进尺,而且可能造成设备的非正常损
坏;松绳过长,会因增加了夯后多余的紧绳时间而降低工效。
6施工中,操作人员还应定时检查提升钢丝绳的磨损和连接情况,不合乎安
全要求的应及时更换或紧固,防止断绳掉锤。一旦发生掉锤事故,应采用4.3.12
中
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