整理人 尼克长螺旋钻机引孔方案
文件编号: 94-7A-28-41-3E
广东省标准 DBJ/T 15-XXX-2020
备案号J XXXX-2020
锤击式预应力混凝土管桩工程技术规程
Specification for driven prestressed concrete pipe-pile Engineering
(修订征求意见稿)
2020-xx-xx 发布 2020-xx-xx 实施
广东省住房和城乡建设厅 发布
本标准不涉及专利
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广东省标准
锤击式预应力混凝土管桩工程技术规程
Specification for driven prestressed concrete pipe-pile Engineering
DBJ/T 15-XX-2020
住房和城乡建设部备案号:JXXXXX-2020 批准部门:广东省住房和城乡建设厅 施行日期:20XX年XX月XX日
前言
根据《广东省住房和城乡建设厅关于发布<2019年广东省工程建设标准制订、修订计划>的通知》(粤建科函〔2019〕1118号)的要求,编制组经调查研究,认真总结广东省及国内其他地区预应力混凝土管桩工程实践经验,参考国际和国内先进标准,编写本规程。
本规程的主要技术内容是:1.总则;2.术语和符号;3.基本规定;4.设计;5.施工;6.质量检测和工程验收。
本次修订的主要内容:(1)管桩的类型增加超高强混凝土管桩、混合配筋预应力混凝土管桩和钢管混凝土管桩;(2)增加支护工程应用管桩设计及构造做法;(3)增加管桩刚性桩复合地基设计;(4)增加腐蚀性环境下管桩的应用;(5)增加管桩耐久性指标;(6)增加管桩接头的防腐设计;(7)管桩的应用扩大至8度抗震地区;(8)调整液压锤施工的控制要点;(9)补充新的机械连接构造做法;(10)增加桩尖的构造做法,一体化桩尖解决现场的施工及监管难题;(11)增加植入辅助锤击沉桩施工工法及植入法承载力计算方法;(12)增加管桩的力学性能计算公式;(13)调整管桩产品的规定及构造。
广东省住房和城乡建设厅负责本规程的管理,由广东省建筑设计研究院有限公司负责具体技术内容解释。执行过程中,如有意见或建议,请寄送广东省建筑设计研究院有限公司(地址:广州市荔湾区流花路97号,邮编:510010)。
主编单位:广东省建筑设计研究院有限公司 建华建材(中国)有限公司 参编单位:广东省建筑工程集团有限公司
广东省建筑科学研究院集团股份有限公司 广东省土木建筑学会 广东省基础工程集团有限公司 广州大学 广州市设计院
深圳市工勘岩土集团有限公司 广东三和管桩股份有限公司 双威管桩(珠海)有限公司
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广州天行机械接头有限公司 广州羊城管桩有限公司 广州市泰基工程技术有限公司 深圳宏业基岩土科技股份有限公司 深圳市市政设计研究院有限公司 广东力源液压机械有限公司 广东宏基管桩有限公司
主要起草人:罗赤宇 毛永平 徐天平
(以下按笔画顺序)
王松帆 王文波 付文光 李广平 李 龙 汤 华 邵孟新 张领帅 邹文岗 钟智谦 庞国达 段晨辉 郭伟佳 胡仲明 姜正平 侯伟生 徐 波 章杰春 梁伟雄 童华炜 蔡凤维
主要审查人:
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目 录
1 总则 1 2 术语和符号 2 2.1 术语 2 2.2 符号 2 3 基本规定 5
3.1 管桩的规格、构造与性能 5 3.2 岩土工程勘察要求 7 4 设计 9 4.1 一般规定 9 4.2 桩基计算 12 4.3 支护工程 21 4.4 复合地基 23 4.5 构造要求 24 5 施工 26 5.1 一般规定 26 5.2 起吊、搬运与堆放 28 5.3 锤击沉桩 29 5.4 振动锤沉桩 31 5.5 植入法沉桩 32 5.6 收锤 33 5.7 接桩与截桩 34
6 质量检测和工程验收 36 6.1 进场质量检验 36
6.2 施工过程质量控制与检测 38 6.3 成桩质量检测 40 6.4 工程验收 43 附录A 管桩结构形式 44 附录B PHC管桩力学性能 48 附录C PC管桩力学性能 51 附录D PRC管桩力学性能 54 附录E UHC管桩力学性能 59
附录F 劲性体(PST管桩)构造及力学性能 64 附录G SC桩力学性能 66 附录H 管桩力学性能计算 66 附录J 选择打桩锤参考表 73 附录K 常用管桩的钢桩尖构造图 76 附录L 常用管桩的机械连接构造图 84
附录M 管桩与腰梁、冠梁的连接构造示意图 85 附录N 锤击沉桩施工记录表 87 附录P 植入法沉桩施工记录表 88 本规程用词说明 89
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引用标准名录 90 条文说明 91
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Contents
1 General Provisions ...............................................4 2 Terms and Symbols ................................................5
2.1 Terms ................................................................5 2.2 Symbols ..............................................................7
3 Basic Requirements ...............................................8
3.1 Specification Structure and Performance of Prestressed Concrete tube-pile............................................................8
3.2 Requirements for Investigation of Geotechnical Engineering ..............8
4 Design ............................................................9
4.1 General Requirements..................................................9 4.2 Calculation of Pile Foundation........................................12 4.3 Excavation Retaining Engineering......................................21 4.4 Composite Foundation.................................................23 4.5 Detailing Requirements...............................................24 5 Construction.....................................................26
5.1 General Requirements ...............................................26 5.2 Lift,Transport and Stack............................................28 5.3 Method of Hammer-driving Pile........................................29 5.4 Method of Vibratory Hammer-driving Pile..............................31 5.5 Method of Planting Pile..............................................32 5.6 Stopping Hammering..................................................33 5.7 Connecting and Cutting of Piles......................................34
6 Quality Inspection and Construction Acceptance........................36
6.1 Quality Inspection of Material Approaching.............................36 6.2 Quality control and Inspection during construction.....................38 6.3 Quality Inspection of pile-forming....................................40 6.4 Construction Quality Acceptance ......................................43
Appendix A Constructional Drawing of pipe pile...........................44 Appendix B Mechanical Property of PHC pipe pile...........................47
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Appendix C Mechanical Property of PC pipe pile...........................50 Appendix D Mechanical Property of PRC pipe pile...........................53 Appendix E Mechanical Property of UHC pipe pile...........................58 Appendix F Structure and mechanical Property of PST pipe pile...........63 Appendix G Mechanical Property of SG pipe pile........................64 Appendix H Calculation of Mechanical Property of pipe pile............65 Appendix J Reference table of Hammer selection..........................71 Appendix K Constructional Drawing of Normal Pipe pile steel Toe.......73 Appendix L Constructional Drawing of Normal Mechanical Connection of Pipe pile........................................................................81 Appendix M Connecting Structure Drawing of Pipe Pile with Waist Beam and Crown Beam.................................................................82 Appendix N Construction Record Table of Hammer Pile-sinking ........84 Appendix P Construction Record Table of Planting Pile...................85 Explanation of Wording in This Specification........................86 List of Quoted Standards............................................87 Addition: Explanation of Provisions.................................88
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1 总则
1.0.1为了贯彻执行国家的技术经济政策,使广东省锤击式预应力混凝土管桩(以下简称管桩)工程做
到安全可靠、技术先进、经济合理、确保质量、保护环境,制定本规程。
1.0.2 本规程适用于建筑工程中锤击贯入法施工的管桩工程的勘察、设计、施工、质量检测与验收。港
口与航道、市政、铁路、公路、水利等工程的管桩工程可参考使用,但尚应符合有关行业标准的规定。
1.0.3 管桩的应用应根据地质条件、工程性质、荷载分布特征、施工技术条件与环境保护等因素优化设
计,因地制宜的选择施工工艺,并精心施工、严格监控。
1.0.4管桩适用于抗震设防烈度8度及以下地区。
1.0.5管桩基础宜选择强风化岩、全风化岩、中或低压缩土层等岩(土)层作为桩端持力层。下列地质
条件应采取有效措施后方可采用管桩:
1 桩端持力层以上的覆盖层中含有较多且难以清除又严重影响打桩的孤石或其他障碍物; 2 桩端持力层以上的覆盖层中含有不适宜作桩端持力层且管桩难以贯穿的坚硬夹层;
3 基岩以上的覆盖层为淤泥等松软土层,其下直接为中风化岩层或微风化岩层;或中风化岩面上只有较薄的强风化岩层;
1.0.6本规程未作规定的其他内容,尚应按国家及广东省现行有关标准、规范执行。
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2 术语和符号
2.1 术语
2.1.1管桩 prestressed concrete pipe-pile
圆环形截面的预应力混凝土桩,简称管桩。 2.1.2 锤击贯入法 hammer-driving method
利用锤击设备将管桩打至土(岩)层设计深度的沉桩施工方法。 2.1.3机械连接 mechanical connection
采用机械部件接桩的方法。
2.1.4填芯混凝土filling concrete for “pipe-pile” head
填筑在管桩腔内的混凝土。 2.1.5 送桩pipe-pile following
打桩过程中,借助送桩器将桩顶沉至地面以下一定深度的施工工序。 2.1.6收锤标准 condition for stopping hammering
终止锤击的施工控制条件。 2.1.7贯入度penetration
用落锤锤击管桩一定击数后,管桩进入土(岩)层中的深度。 2.1.8一体化桩尖Integralpipe-pile shoe
与管桩桩身一体预制的桩尖。
2.1.9混合配筋预应力混凝土管桩mixed reinforcement prestressed concrete pipe-pile
预应力钢筋和非预应力钢筋全截面均匀或对称间隔布置的管桩,按钢筋布置方式不同分为I型和II型。
2.1.10植入法method of plant pipe-pile
预先用钻机在桩位处成孔或采用搅拌、旋喷成桩,然后锤击辅助将管桩植入的施工工法。
2.2 符号
2.2.1抗力和材料性能
fn ——填芯混凝土与管桩内壁的粘结强度设计值; fy ——钢筋的抗拉强度设计值; qp——桩端阻力特征值;
qsi——桩侧第i层土的侧阻力特征值; R——基桩或复合基桩竖向承载力特征值;
Rh——单桩基础或群桩中基桩的水平承载力特征值; Ra ——单桩竖向抗压承载力特征值;
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Rha——单桩水平承载力特征值;
Rp ——管桩桩身结构竖向抗压承载力设计值; Rta——单桩竖向抗拔承载力特征值; Rv——管桩桩身斜截面受剪承载力设计值; Rd——基础结构构件抗力的设计值; V——管桩剪力设计值;
fc ——管桩混凝土轴心抗压强度设计值; ftk——混凝土轴心抗拉强度标准值 fptk ——预应力钢棒抗拉强度标准值;
σck——荷载效应标准组合下桩身混凝土正截面法向拉应力; σpc——管桩桩身截面混凝土有效预压应力; M——管桩桩身受弯承载力设计值; Mu——管桩桩身受弯承载力极限值; Mcr——管桩桩身开裂弯矩; Quk——单桩竖向极限承载力标准值; Ec ——管桩桩身混凝土的弹性模量。
2.2.2 作用和效应
Fk ——相应于荷载效应标准组合时,作用于桩基承台顶面的竖向力; Gk ——桩基承台及承台上土自重标准值; Gp——桩身自重;
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——相应于荷载效应标准组合时,作用于任一根桩桩顶的水平力;
Mxk、Myk——相应于荷载效应标准组合时,作用于承台底面、通过群桩形心x、y轴的弯矩; N ——相应于荷载效应基本组合时的单桩竖向力设计值;
Nk——相应于荷载效应标准组合时的轴心竖向力作用下任一根桩的竖向力; Nik——相应于荷载效应标准组合时的偏心竖向力作用下第i根桩的竖向力; Nt ——相应于荷载效应基本组合时的单桩竖向拔力设计值; Ntk——相应于荷载效应标准组合时,作用于单桩顶部的竖向拔力。
2.2.3 几何参数
A——管桩桩身横截面面积;
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Aa——单根预应力钢筋的公称截面面积; Ap——桩尖水平投影面积;
Apy——全部纵向预应力钢棒的总截面面积 As ——管桩内孔连接钢筋总公称截面面积; Asd——填芯混凝土纵向钢筋总截面面积; D——筒式柴油锤型号的首个字母; d——管桩外直径; d1——管桩内径;
Dp——预应力钢筋在管桩横截面上的分布圆直径; h——管桩入土深度;
rp、rs——纵向预应力钢棒、非预应力钢筋重心所在圆周的半径 I ——管桩截面惯性矩; L——单节桩长;
La——桩顶填芯混凝土深度;
Li——管桩穿越第i层土(岩)的厚度; u——桩身外周长; Upn——管桩内孔圆周长。
2.2.4 计算系数
VX——管桩桩顶水平位移系数;
αE——钢筋弹性模量与混凝土弹性模量之比; βc——混凝土强度影响系数;
γ——考虑离心工艺影响及截面抵抗矩塑性影响的综合系数 α——钻杆长度校正系数;土的恢复系数;管桩的水平变形系数; Ψc——成桩工艺系数; λi——抗拔摩阻力折减系数; χoa——管桩桩顶允许水平位移。
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3 基本规定
3.1 管桩的规格、构造与性能
3.1.1 管桩按混凝土强度等级,可分为预应力超高强混凝土管桩、预应力高强混凝土管桩、预应力混凝土管桩。混凝土强度等级为C105及以上的管桩为超高强混凝土管桩(简称UHC管桩),混凝土强度等级为C80及以上的管桩为高强混凝土管桩(简称PHC管桩),混凝土强度等级为C60及以上的管桩为混凝土管桩(简称PC管桩)。
3.1.2 管桩按主筋配筋形式可分为预应力混凝土管桩和混合配筋混凝土管桩(简称PRC管桩)。 3.1.3 管桩按结构构造形式可分为预应力混凝土管桩和钢管混凝土管桩(简称SC管桩)。 3.1.4管桩的规格和型号应符合下列规定:
1管桩按外径可分为300mm、400mm、500mm、600mm、700mm、800mm、1000mm、1200mm、1400mm等规格。
2预应力混凝土管桩按有效预应力值大小可分为A型、AB型、B型和C型,其对应混凝土有效预压应力值应分别为4MPa、6MPa、8MPa和10MPa。
3.1.5 管桩应符合《先张法预应力混凝土管桩》GB/T 13476的规定。常用管桩的结构形式及力学性能应符合本规程附录A~F的规定。
3.1.6 当管桩用于复合地基、临时性设施基础和临时支护工程时,钢筋混凝土保护层厚度不应小于25mm。 3.1.7预应力混凝土管桩的预应力钢棒应沿其分布圆周均匀配置,用于桩基工程的管桩最小配筋率不宜小于0.5%,并不得少于6根,间距允许偏差为土5mm。
3.1.8 PRC管桩的非预应力钢筋与预应力钢棒数量宜按1:1间隔对称布置,非预应力钢筋屈服强度标准值不宜低于400MPa。非预应力钢筋与预应力钢棒数量之比不应小于0.5,直径不应小于10mm且不小于预应力钢棒的直径。
3.1.9 桩基础的管桩两端螺旋筋加密区长度应不得小于2000mm,加密区螺旋筋的螺距为45mm,其余部分螺旋筋的螺距为80mm,螺距允许偏差为±5mm;螺旋筋的直径不小于表3.1.9的规定。
表3.1.9螺旋筋的直径
管桩外径d (mm) 300~400 500~600 700 800 3.1.10 管桩的耐久性应满足设计使用年限的要求且符合表3.1.10的规定。
表3.1.10 管桩混凝土防腐要求
项目 桩型 混凝土最低强度等级 最大水胶比 抗渗 等级 钢筋保护层最小厚度(mm) Cl-含量(%) 碱含量(kg/m3) 胶材最小用量(kg/m3) 管桩型号 A、AB、B、C A、AB、B、C A、AB、B、C A、AB、B、C 螺旋筋直径dv (mm) 4 5 6 6 管桩外径d (mm) 1000~1200 1300~1400 管桩型号 A、AB、B C A、AB B、C 螺旋筋直径dv (mm) 6 8 7 8 第 5 页 共 131
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UHC管桩 PHC管桩、 PRC管桩 C105 C80 0.30 0.35 ≥P12 ≥P12 35 35 ≤0.06 ≤0.06 ≤0.06 ≤3.0 ≤3.0 ≤3.0 460 430 400 C60 0.40 ≥P12 35 PC管桩 注:表中所列基本要求为设计使用年限为50年的技术指标。
3.1.11 管桩防腐应根据地下水、土对建筑材料的腐蚀性等级,污染土和地下水对钢筋混凝土桩和预应力混凝土桩的腐蚀性等级进行设计。当判定环境类型为干湿交替时,应明确干湿交替区间范围和最低水位、最高水位以及毛细水升降高度,并明确需采取防腐措施的区间范围。管桩混凝土及桩身防腐要求应符合表3.1.11的规定:
表3.1.11 管桩桩身防腐要求
腐蚀性介质和强度等级 桩型 保护措施和要求 强 1. 提高桩身混凝土耐腐蚀性能 抗硫酸盐等级 氯离子迁移系数DRCM (10-12m2/s) KS150 ≥0.85 - SO42- 中 KS120 ≥0.85 - 可不 防护 弱 强 - Cl- 中 - 可不防护 弱 强 - PH值 中 - 可不防护 弱 UHC管桩、PHC管桩、PRC管桩、PC管桩 ≤4.0 ≤7.0 - - 2. 增加混凝土腐蚀裕量(mm ) 3. 表面涂刷防腐蚀涂层厚度(μm) ≥20 ≥500 ≥10 ≥300 - ≥500 - ≥300 ≥20 ≥500 ≥10 ≥300 注: 1 本表适用设计使用年限为50年,桩基础所处的地下水、土的腐蚀性介质主要为SO42-和Cl-环境。当土中含有酸性液体pH≤3.0、环境水中Cl-≥20000mg/l时,以及设计使用年限100年的防护措施应专门研究。
2 桩身混凝土材料可根据防腐蚀要求,采用抗硫酸盐硅酸盐水泥,也可在普通水泥中掺入抗硫酸盐的外加剂、掺入矿物掺和料、钢筋阻锈剂;当桩身混凝土采用或掺入耐腐蚀材料后已能满足防腐蚀性能要求时,可不再采用表中2和3的技术措施。
3 在预应力混凝土管桩中,不得采用单一亚硝酸盐类的阻锈剂。
4 UHC管桩、PHC管桩和PC管桩应采用AB级及以上型号且最小壁厚应≥95mm。 5 桩身涂刷防腐蚀涂层的长度,应大于污染土层的厚度。
6 当有两类以上介质同时作用时,应分别满足各自防护要求,但相同的防护措施可不迭加。 7 表中“-”表示可不采用此指标控制。
8 氯离子迁移系数和抗硫酸盐等级检测试验方法按国家标准《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》GB/T50082执行。
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3.1.12 中、强腐蚀环境下的管桩连接使用机械式连接接头时,对接处连接件的间隙应加环氧树脂密封胶密封。桩身预埋的机械接头钢零件的混凝土保护层厚度不应小于纵向钢筋的混凝土保护层厚度。接头外露的钢零件应增加2mm钢零件厚度和焊缝的腐蚀裕量并涂刷防腐蚀耐磨涂层500μm。
3.1.13 污染土和地下水对管桩的腐蚀性等级,应按现行国家标准《岩土工程勘察规范》GB 50021的有关规定确定。
3.2 岩土工程勘察要求
3.2.1 管桩基础的岩土工程勘探点,其平面布设、深度以及勘探深度范围内每一主要土层的取样和测试要求,除应符合现行国家标准《岩土工程勘察规范》GB50021的有关规定外,尚应符合下列规定;
1. 勘探布点间距宜取10~30m,且每个单位工程的勘探孔不宜少于5个,其中控制性勘探孔的数量不应少于勘探孔总数的1/3且不得少于2个。当地质条件复杂时,应适当加密勘探孔;
2. 一般性勘探孔深度应深入预估桩端持力层以下3~5m;控制性勘探孔深度应进入预估桩端持力层以下5~10m;
3. 原位测试宜对施工作业面土层进行详细勘察。并应采用标贯、动力触探、载荷试验等原位测试或取样进行室内土工试验等手段,准确查明施工作业面以下3m厚土层的承载能力。
3.2.2 设计拟选用管桩基础时,岩土工程勘察应根据岩土层特点适当增加标准贯入或重型圆锥动力触探、双桥探头静力触探等原位测试。
3.2.3 当进行标准贯入试验时,应符合下列规定:
1. 控制性勘探孔深度范围内的每一土层和全风化、强风化岩层,均应进行标准贯入试验。在硬塑~坚硬黏土层、残积土层及全风化岩层中,应每2m厚测试一次;遇中密~密实砂层时,应每1m厚测试一次;拟作桩端持力层的土(岩)层应每1m厚测试一次;
2. 一般性勘探孔宜在拟作桩端持力层中每1m厚测试一次;
3. 在拟作桩端持力层的土(岩)层中作标准贯入试验时,当锤击数已达100击而贯入深度不足30cm时,可终止试验,并应记录100击时的实际贯入深度,但钻孔深度仍应符合本规范的有关规定。 3.2.4 当采用双桥探头静力触探试验时,除应符合国家标准《岩土工程勘察规范》GB50021的有关规定外,尚应贯入至锥尖阻力不小于20MPa的岩土层约5m或静探力不小于300kN才能终孔。
3.2.5 在岩溶和土洞发育区采用预应力管桩基础,宜有针对性的采用工程物探和钻探相结合的手段查明场地的岩溶发育程度和分布范围,综合评价基础整体稳定性。在详勘阶段,对于荷载较大的单桩柱基或者重要设备基础均应布设勘察钻孔。
3.2.7 花岗岩类的强风化、全风化岩及残积土类,可采用实测标准贯入击数𝑁′来划分,𝑁′≥70为强风化岩;70>𝑁′≥40为全风化岩;𝑁′<40为残积土。其它岩石的风化岩可采用实测标准贯入击数𝑁′来划分,
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𝑁′≥50为强风化岩;50>𝑁′≥30为全风化岩;𝑁′<30为残积土。估算打桩深度时则应采用校正后的标准贯入击数N。
3.2.8 工程场地中的水和地下水以上土层对预制桩的腐蚀性为中、强腐蚀性时,宜进行同条件重复取样、间隔合理时间再取样等手段核实验证。
3.2.9 管桩基础的岩土工程勘察报告应符合国家标准《岩土工程勘察规范》GB50021的有关规定外,宜详列下列内容:
1. 对建筑场地的不良地质现象,如孤石、坚硬夹层、岩溶、土洞、构造断裂的分布及成因、岩面坡度对桩端稳定性的影响等,有明确的判断结论;
2. 根据施工作业面以下3m厚土层的物理力学性能,对管桩施工是否出现沉桩设备下陷的可能性作出评估;
3. 提出选择桩端持力层、沉桩可行性的建议;
4. 兼做抗拔作用的桩基础,尚应提供抗拔设计所需的相关岩土参数; 5. 对存在遇水易软化的桩端持力层作出评估,提出应对措施建议; 6. 评价沉桩的挤土效应及对周边环境的影响,提出应对措施建议;
7当场地中存在不利于管桩工程施工的不良地质条件时,应评价管桩沉桩可行性并提出可行的沉桩方法或替代施工方法。
3.2.10 支护工程的岩土工程勘察应符合现行国家标准《建筑边坡工程技术规范》GB 50330、行业标准《建筑基坑支护技术规程》JGJ 120及广东省标准《建筑基坑工程技术规程》DBJ/T15-20的有关规定。
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4 设计
4.1 一般规定
4.1.1 管桩基础设计时,应根据建筑规模、功能特征、对差异变形的适应性、场地地基和建筑物体型的复杂性以及由于桩基问题可能造成建筑破坏或影响正常使用的程度采用不同的设计等级,桩基基础设计等级的划分应符合表4.1.1的规定。
表4.1.1 管桩基础设计等级
设计等级 重要的建筑工程 30层以上或高度超过100m的高层建筑 体形复杂,层数相差超过10层的高低层连成一体建筑物 甲级 大面积的多层地下建筑物(地下车库、商场、运动场等) 对地基变形有特殊要求的建筑物 复杂地质条件下的坡上建筑物(包括高边坡) 对原有工程影响较大的新建建筑物 场地和地基条件复杂的建筑物 乙级 丙级 除甲级、丙级以外的建筑。 场地和地基条件简单、荷载分布均匀的七层及七层以下的民用建筑及一般工业建筑次要的轻型建筑物。 4.1.2 管桩工程设计应具备下列基本资料:
1. 岩土工程勘察报告,建筑物所在地区的抗震设防烈度和建筑场地类别,地基土液化、膨胀性评价,地基土、水的腐蚀性评价;
2. 建筑场地总平面布置图、建筑物地下室平面布置图,建筑物上部结构类型与荷载,建筑物对基础沉降及水平位移的要求;
3. 建筑场地地上及地下管线、地下构筑物的分布,受沉桩影响的邻近建构筑物的地基基础情况及防振、防噪音要求,施工机械进出场及现场运行条件;
4. 建设场地周边市政道路、管线等环境条件; 5. 沉桩设备性能、施工工艺及其对场地条件的适应性; 6. 供选用的管桩规格、接头形式及生产条件。 4.1.3 管桩工程设计应根据具体条件进行下列计算和验算:
1. 应根据管桩的使用功能及受力特性分别进行管桩的竖向承载力、水平承载力及抗弯承载力验算;
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2. 应对桩身和承台结构承载力进行计算;还应按吊装、运输及施工作业时的受力工况进行桩身承载力验算;
3. 当管桩基础桩端平面以下存在软弱下卧层时,应做下卧层承载力验算;
4. 满足第4.2.20条规定时,应作沉降变形验算;对于桩中心距小于或等于4倍桩径的群桩基础,可视做一假想实体深基础进行基础下地基承载力验算和沉降计算;
5 对承受水平力较大,或对水平位移有严格限制的管桩工程,应进行水平位移验算; 6当使用条件限制混凝土裂缝时,应进行抗裂及裂缝宽度验算。
4.1.4 桩基设计时,所采用的荷载效应最不利组合及相应的抗力与变形限值应符合下列规定:
1. 按单桩承载力确定桩数时,传至承台底面上的荷载效应应按相当于正常使用极限状态下荷载效应的标准组合。相应的抗力应采用单桩承载力特征值。
2. 当计算桩基变形时,传至承台底面上的荷载效应应按正常使用极限状态下荷载效应的准永久组合,不应计入风荷载和地震作用。相应的限值应为桩基变形允许值。
3. 在计算桩基承台内力、确定承台高度、配筋和验算管桩桩身强度时,上部结构传来的荷载效应组合和相应的基底反力,应按承载力极限状态下荷载效应的基本组合,采用相应的分项系数。相应的抗力应采用承载力设计值。
4.1.5 抗震设防区的管桩工程设计应符合现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB 50011的有关规定。 4.1.6 桩基选型应符合下列规定:
1. 桩基设计等级为甲级的桩基础和抗拔桩不宜选用A型桩,桩径不应小于400mm;
2. 当用于端承型桩或摩擦端承桩且需穿越一定厚度较硬土层或软硬交替土层时,不宜选用A型和PC管桩,桩端需封闭时宜选用一体化桩尖;
3. 用于抗震设防烈度8度及以上地区的桩基工程、抗拔桩时,与承台连接的首节管桩不应选用A型桩,宜选用混合配筋管桩、SC桩或AB型、B型、C型的UHC管桩、PHC管桩,且所选桩型的各项力学指标应满足桩基的实际受力情况;
4. 对于中等及强腐蚀场地,管桩应选用AB型或B型、C型,桩径不应小于400mm,并应根据不同的腐蚀性等级采用相应的防腐措施。 4.1.7 管桩基础的平面布置可按下列原则进行:
1. 相邻桩的中心距应符合表4.1.7中要求:
表4.1.7相邻桩中心距的要求
土类与桩基情况
排数不少于3排且桩数不少于9根的摩擦型桩桩基 第 10 页 共 131
其他情况 文件编号: 94-7A-28-41-3E
饱和软粘土 挤土桩 非饱和土、饱和非软粘土 饱和软粘土 部分挤土桩 非饱和土、饱和非软粘土 非挤土植入桩 4.0d 3.5d 3.5d 3.0d 3.0d 3.5d 3.0d 3.0d 3.0d 3.0d 注:1桩的中心距指两根桩桩端横截面中心之间的距离;
2当纵横向桩距不相等时,其最小中心距应满足“其他情况”一栏的规定; 3“部分挤土桩”指沉桩时采取引孔或应力释放孔等措施的桩基; 4存在液化土层时可适当减小桩距;
5当有减少挤土效应的措施时,可以减少桩距,但不小于3.0d。
2. 单桩或单排桩宜直接布置于柱、墙等竖向构件之下;采用多桩或群桩时,宜使桩群承载力合力点与其竖向荷载效应标准组合的合力作用点相重合,并使群桩在承受水平力和弯矩方向有较大的抵抗矩;
3. 同一结构单元宜避免同时采用摩擦桩和端承桩以及同时采用浅基础和桩基。当受条件限制需采用时,则应估算其产生的差异沉降对上部结构的影响,并采取相应的加强措施;
4. 桩端全截面(不包括桩尖部分)进入持力层深度,对于粘性土、粉土不宜小于2.0d,砂土、全风化、强风化软质岩等不宜小于1.5d,碎石土、强风化硬质岩等不宜小于1.0d。采用植桩工法使桩端进入中、微风化岩层时,桩端全截面进入中、微风化岩层不宜小于0.5m。当存在软弱下卧层时,桩端以下持力层厚度不宜小于4d,并应进行软弱下卧层承载力和群桩沉降验算;
5. 桩端持力层之下有软弱下卧层或者破碎带和溶洞时,桩端以下支承岩层的厚度应不小于3倍桩径并不小于2m(经验算其受冲切承载力足够时,可不受此限制),必要时宜在施工前采取超前钻探明下卧层的情况。
4.1.8 深厚软土地基的桩基设计原则应符合下列规定:
1. 采用锤击或者植桩工法施工时,应根据场地地基处理措施及场地特点考虑负摩擦对桩基承载力的影响。
2. 当工程需开挖基坑时,宜优先选择先开挖基坑再打桩;否则应合理安排基坑挖土顺序和控制分层开挖的深度,防止桩侧不平衡土压力导致基桩偏移。
3. 采用锤击或者植桩工法施工时,应采取消减孔隙水压力和挤土效应的技术措施,控制沉桩速率,避免或减少挤土效应对成桩质量以及对临近建筑物、道路、地下管线和基坑边坡的不利影响;
4. 应考虑周边基础施工或堆土等产生不平衡土压力对本场地软弱土地基的管桩不利影响,并应采取措施。
4.1.9 岩溶地区的桩基设计原则应符合下列规定:
1. 岩溶地区的管桩桩基,宜采用静压桩;
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2. 宜利用上部稳定土层作为桩基持力层;有条件时可采用刚性桩复合地基,避开岩溶; 3. 当基岩面起伏很大且埋深较大时,宜利用上部稳定土层作为桩基持力层,宜采用水泥土复合管桩;
4. 对于石笋、石芽密布,溶沟、溶槽发育的地段,预制桩宜适当降低单桩承载力。
4.1.10 管桩用作摩擦型桩时,其长径比不宜大于120。当管桩穿越厚度较大的淤泥等软弱土层或可液化土层时,应考虑桩身的稳定性及对承载力的影响。
4.1.11 同一承台的桩数不多于2根时,应加强承台间的拉结。单桩承台应沿两个主轴方向设置基础联系梁;双桩承台应至少在短轴方向设置基础联系梁。
4.1.12 在满足相邻桩中心距要求的前提下,单个承台下多桩及群桩基础总的承载力特征值可视为各单桩承载力特征值之和。
4.1.13 桩基承台设计应符合现行广东省标准《建筑地基基础设计规范》DBJ 15-31中有关承台计算及构造要求的规定。
4.2 桩基计算
4.2.1 对于一般建筑物和受水平力(包括力矩和水平剪力)较小的高层建筑物,当采用桩型相同的多桩或群桩基础,群桩中单桩桩顶作用力应按下列公式计算:5.2.1
1 轴心竖向力作用下
𝑁𝑘=
2偏心竖向力作用下
𝑁𝑖𝑘=
3 水平力作用下
𝐻𝑖𝑘=
𝐻𝑘
(4.2.1−3) 𝑛
式中:Fk ——按荷载效应标准组合计算的作用于承台顶面的竖向力(kN);
Gk ——桩基承台和承台上土自重标准值(kN);
Nk ——相应于荷载效应标准组合时,轴心竖向力作用下任一单桩的竖向力(kN); n ——群桩基础中的桩数;
Nik ——按荷载效应标准组合计算的偏心竖向力作用下第i根桩的竖向力(kN);
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(kN·m);
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𝐹𝑘+𝐺𝑘
(4.2.1−1) 𝑛𝐹𝑘+𝐺𝑘𝑀xk𝑦𝑖𝑀yk𝑥𝑖
±± (4.2.1−2) ∑𝑦𝑗2∑𝑥𝑗2𝑛文件编号: 94-7A-28-41-3E
xi、xj、yi、yj ——第i、j基桩或复合桩基至y、x轴的距离(m); Hk ——按荷载效应标准组合计算的作用于桩基承台底面的水平力(kN); 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(kN)。 4.2.2 单桩承载力的计算应符合下列要求: 1竖向荷载效应标准组合: 1)轴心竖向力作用下
𝑁𝐾≤𝑅 (4.2.2−1)
2)偏心竖向力作用下,除满足式(4.2.2-1)外,尚应满足:
𝑁𝐾𝑚𝑎𝑥≤1.1𝑅 (4.2.2−2)
2竖向荷载和风荷载效应标准组合: 1)轴心竖向力作用下
𝑁𝐾≤1.2𝑅 (4.2.2−3)
2)偏心竖向力作用下,除满足式(4.2.2-1)外,尚应满足:
𝑁𝐾𝑚𝑎𝑥≤1.3𝑅 (4.2.2−4)
3)水平力作用
𝐻𝑖𝑘≤𝑅h(4.2.2−5)
2竖向荷载与设防烈度地震作用效应标准组合: 1)轴心竖向力作用下
𝑁EK≤1.6𝑅 (4.2.2−6)
2)偏心竖向力作用下,除满足式(4.2.2-4)外,尚应满足:
𝑁EKmax≤1.9𝑅 (4.2.2−7)
3)水平力作用下
𝐻𝑖𝑘≤1.6𝑅ℎ (4.2.2−8)
式中:R——基桩或复合基桩竖向承载力特征值(kN);
NEKmax ——相应于荷载效应标准组合时偏心竖向力作用下单桩最大竖向力(kN);
Rh——单桩基础或群桩中基桩的水平承载力特征值,对于单桩基础,可取单桩的水平承载力特征值Rha(kN),Rha按本规程第4.2.9条确定。
4.2.3在进行基础结构构件的截面承载力计算或验算时,可按下列规定确定相应的荷载效应基本组合设计值S,取其不利者:
𝑆 ≤1.35𝑆𝑘 (4.2.3-1)
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S≤Rd (4.2.3-2)
式中Rd—基础结构构件抗力的设计值(kN),按有关建筑结构设计规范的规定确定; 4.2.4单桩竖向抗压承载力特征值可按下列规定确定:
1. 桩基设计等级为甲级、乙级的桩基础,应在施工前进行单桩静载荷试验确定,在同一条件下的试桩数量不应少于3根。静载试验桩的竖向静载荷试验方法应按现行广东省标准《建筑地基基础检测规范》DBJ15-60执行;桩基设计等级为丙级的桩基础,可结合工程地质勘察报告提供的设计参数和工程经验综合确定;以单桩竖向抗压静载试验确定单桩竖向承载力时,单桩竖向抗压承载力特征值Ra 应按下式计算:
𝑅𝑎=
𝑄𝑢𝑘𝐾
(4.2.4-1)
式中:Quk——单桩竖向极限承载力标准值;
K——安全系数,取K≥2。
2. 当工程处于应用管桩多年且设计经验较丰富的地区,单桩竖向抗压承载力特征值可利用工程桩在正式施工前进行试打桩并配合高应变动测法确定。同一个管桩工地的试打桩数量,不宜少于总桩数的1%,且不得少于5根,根据桩基的特点和地方经验,宜以试打桩完成24h后复打的高应变动测值作为单桩竖向极限承载力。
3当根据土的物理指标与承载力参数之间的经验关系确定单桩竖向抗压承载力特征值Ra时,可按下列公式估算:
𝑅𝑎=𝑈𝑝∑𝑞𝑠𝑖𝑎𝑙𝑖+𝑞𝑝𝑎𝐴𝑝
(4.2.4-2)
式中:𝑞𝑠𝑖𝑎,𝑞𝑝𝑎—桩侧第i层土的侧阻力特征值、桩端阻力特征值,可由当地静载荷试验结果统计分析得到,估算时可按表4.2.4-1和4.2.4-2选用;
Ap—桩尖水平投影面积(m2);当为开口型桩尖时,仍按封口型桩尖的水平投影面积计算; Up—桩身外周长(m);
li—桩周第i层土(岩)的厚度(m);
表4.2.4-1 管桩侧摩阻力特征值的经验值qsia(kPa)
土(岩)的名称 填土 淤泥
土(岩)的状态 第 14 页 共 131
桩侧摩阻力特征值qsia 10~14 6~9 文件编号: 94-7A-28-41-3E
土(岩)的名称 淤泥质土 土(岩)的状态 IL>1(流塑) 0.75<IL≤1(软塑) 0.50<IL≤0.75(可塑) 0.25<IL≤0.5(硬可塑) 0<IL≤0.25(硬塑) IL≤0(坚硬) 稍密 中密 密实 稍密 中密 密实 中密 密实 中密 密实 中密、密实 中密、密实 中密、密实 30≤𝑁′<50 30≤𝑁′<50 𝑁′≥50 𝑁′≥50 40≤𝑁′<70 𝑁′≥70 粘性土 粉土 粉细砂 中砂 粗砂 砾砂 圆砾、角砾 碎石、卵石 全风化软质岩 全风化硬质岩 强风化软质岩 强风化硬质岩 全风化花岗岩 强风化花岗岩 2.𝑁′为实测标准贯入实验击数;
桩侧摩阻力特征值qsia 10~14 10~18 18~25 25~33 33~41 41~45 45~50 11~22 22~32 32~43 11~21 21~32 32~43 27~37 37~47 37~47 47~58 58~69 80~100 100~150 50~60 70~80 80~120 90~120 80~120 - 注:1.对于尚未完成自重固结的土类,不计算其侧摩阻力;
3. 各土层侧摩阻力特征值可根据土层埋深进行修正,修正系数按表4.2.4-2; 3、软质岩可取中~低值,硬质岩可取中~高值。
表4.2.4-2 修正系数表
土层埋深(m) 修正系数 ≤5 0.8 10 1.0
表4.2.4-3 管桩端阻力特征值的经验值qpa(kPa)
20 1.1 ≥30 1.2 第 15 页 共 131
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土(岩) 名称 桩入土 深度 土(岩) (m) 的状态 0.25<IL≤0.50 管桩端阻力特征值的经验值qpa h≤9 700~1100 1200~2000 700~1200 700~1100 1500~2500 2500~3500 3000~4500 9<h≤16 1000~1500 1900~2600 1000~1500 1100~1500 2000~3000 3000~4000 4000~5000 16<h≤30 1400~1800 2600~3000 1400~2000 1500~2500 2500~3500 3500~4500 4500~6000 h>30 1600~2200 3000~3500 1800~2500 1900~3500 3000~4500 4000~5500 5000~7000 粘性土 IL≤0.25 粉土 粉砂 细砂 中砂 粗砂 角砾、圆砾 碎石、卵石 全风化软质岩 全风化硬质岩 强风化软质岩 强风化硬质岩 全风化花岗岩 强风化花岗岩 1.
中密、密实 中密、密实 中密、密实 中密、密实 中密、密实 中密、密实 中密、密实 30≤𝑁′<50 30≤𝑁′<50 𝑁′≥50 𝑁′≥50 40≤𝑁′<70 𝑁′≥70 3500~6000 4500~6500 2000~3000 2500~3500 3000~4500 3500~5500 3500~4500 4500~6000 5000~7500 6000~8000 3000~4500 3500~5000 3500~5000 4000~7000 4000~6000 6000~8000 注:1.𝑁′为实测标准贯入实验击数;。𝑁′愈大,qpa取值愈大。
静压桩取低值,打入桩取中高值。
4.2.5 采用钻机预钻成孔,孔内灌浆后植入管桩时,单桩竖向承载力特征值可按下列公式估算: 1. 桩端持力层为中、微风化岩层:
𝑅𝑎≤𝜋∑𝑑𝑠𝑖𝑞𝑠𝑖𝑎𝑙𝑖+𝑢𝐶2𝑓𝑟𝑠ℎ𝑟+𝐶1𝑓𝑟𝑝𝐴𝑝′ (4.2.5-1) 2. 桩端持力层为其它土(岩)层:
𝑅𝑎=𝜋∑𝑑𝑠𝑖𝑞𝑠𝑖𝑙𝑝𝑖+𝑞𝑝𝑎 𝐴𝑝′ (4.2.5-2) 式中:qsia—桩侧阻力特征值(kN),可取钻孔灌注桩桩侧阻力特征值;
qpa—桩端阻力特征值(kPa),可取钻孔灌注桩桩端阻力值; 𝐴𝑝′—取钻孔灌注桩端面面面积; —分层土中钻孔灌注桩直径(mm)。
frs、frp—桩侧和桩端岩层的岩样天然湿度单轴抗压强度(MPa);
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hr—嵌岩深度(m),不宜小于0.5m。若嵌入灰岩或其他微风化硬质岩时,不应少于0.2m; C1,C2—嵌岩桩端阻系数、侧阻系数,根据现行广东省标准《建筑地基基础设计规范》DBJ15-31
选用;
4.2.6 除按地基岩土条件确定管桩的竖向承载力特征值外,桩身混凝土强度应满足桩的抗压承载力设计要求。对于轴向受压的管桩,当不考虑桩身构造配筋的作用时,应符合下列规定:
N ≤ Rp (4.2.6)
式中N——相应于荷载效应基本组合时的单桩竖向力设计值(kN);
Rp——管桩桩身正截面受压承载力设计值(kN),应按本规程附录G的公式确定。
4.2.7 对于轴向受压的桩基,不考虑压屈影响时,管桩桩身正截面受压承载力验算应符合下列规定:𝑅𝑝 =
𝜓𝑐𝑓𝑐𝐴𝑝 (4.2.7)
式中:ψc——成桩工艺系数,一般取0.7~0.9;
fc——桩身混凝土轴心抗压强度设计值(N/mm2),按现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB 50010的规定取值;
Ap——管桩桩身横截面面积(mm2)。
4.2.8承受竖向拔力的桩基,应按下式验算单桩的抗拔承载力
(4.2.8)
式中:Ntk——按荷载效应标准组合计算的作用于单桩桩顶的竖向拔力(kN); Rta——单桩竖向抗拔承载力特征值(kN)。
4.2.9 初步设计时,可按下列规定计算群桩基础呈非整体破坏和呈整体破坏时的基桩抗拔力特征值,并取较小值:
1 群桩呈非整体破坏:
𝑅𝑡𝑎=
𝑢𝑙∑𝜆𝑖𝜉𝑠𝑖𝑞𝑠𝑖𝑎𝑙𝑖
𝑛
(4.2.9-1)
表4.2.9 管桩抗拔系数λi
土的类别 粘性土、粉土 松散~密实砂土 残积土,全、强风化岩 注:桩长l与桩径d比小于20时,λ取小值。
λi值 0.70~0.80 0.50~0.70 0.60~0.70 2群桩呈整体破坏:
𝑅𝑡𝑎=𝑢𝑙∑𝜆𝑖𝜉𝑠𝑖𝑞𝑠𝑖𝑎𝑙𝑖/𝑛+𝑊 (4.2.9-2)
式中:Rta——管桩抗拔承载力特征值(kN);
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λi—抗拔摩阻力折减系数,如无试验数据时可按表4.2.9取值;
ξsi—管桩第i层土(岩)的侧阻力修正系数值,可按本规程表4.2.4-1取值;
Wg—桩基自重标准值,地下水位以下采用浮重度计算的(kN); W—桩群与桩间土组成的实体浮重度计算的自重标准值(kN)。 4.2.10 预应力管桩应按下列规定进行受拉应力验算:
1对于严格要求不出现裂缝的预应力管桩,其裂缝控制等级应为一级,在荷载效应标准组合下混凝土不应产生拉应力,应符合下式要求:
𝜎𝑐𝑘−𝜎pc≤0 (4.2.10-1)
2对于一般要求不出现裂缝的预应力管桩,其裂缝控制等级应为二级,在荷载效应标准组合下受拉边缘的应力不应大于混凝土轴心受拉强度标准值,应符合下式要求:
𝜎𝑐𝑘−𝜎pc≤𝑓tk
(4.2.10-2)
式中:𝜎𝑐𝑘—荷载效应标准组合下桩身混凝土正截面法向拉应力(N/mm2);
𝜎pc—管桩桩身截面混凝土有效预压应力(N/mm2); 𝑓𝑡𝑘—混凝土轴心抗拉强度标准值(N/mm2)。
4.2.11管桩桩身轴心受拉时,裂缝控制等级为一级;管桩桩身受弯时,管桩裂缝控制等级为一级(中、强腐蚀环境)和二级(弱或无腐蚀环境)。裂缝控制为一级时,单桩竖向抗拔承载力除应符合本规程4.2.9条规定外,尚应符合下列规定:
𝑁𝑡≤𝜎𝑝𝑐𝐴 (4.2.11)
式中 Nt—相应于荷载效应基本组合时的单桩竖向拔力设计值(kN),可近似按1.35Rta估算;
𝜎𝑝𝑐—管桩混凝土的有效预压应力值(kPa),可按本规程附录G计算;
4.2.12 在水泥土中植入管桩形成水泥土复合管桩时,抗拔和抗压承载力特征值的计算应符合现行行业标准《劲性复合桩技术规程》JGJ/T 327和《水泥复合水泥土复合管桩基础技术规程》JGJ/T 330的规定。 4.2.13 对于不设地下室、设防烈度8度及以上的桩基应通过现场单桩水平静载试验确定单桩水平承载力特征值。试验宜采用单向多循环加载法或慢速维持荷载法,执行现行广东省标准《建筑地基基础检测规范》DBJ15-60 的相关规定。
4.2.14 受水平荷载的管桩,其桩身受弯承载力和受剪承载力的验算应符合下列规定:
1. 应验算桩身相同配筋形式的最大弯矩处的受弯承载力; 2. 应验算桩顶斜截面的受剪承载力;
3. 桩身所承受最大弯矩和水平剪力的计算应符合《预应力管桩技术标准》JGJ/T 406的规定; 4. 桩身正截面受弯承载力、偏心受压及斜截面受剪承载力的计算应符合《预应力混凝土管桩技术
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标准》JGJ/T 406的规定。
4.2.15 管桩基础的单桩水平承载力特征值与管桩的规格型号、桩周土质条件、桩顶水平位移允许值和桩顶嵌固情况等因素有关,宜通过现场单桩水平荷载试验确定。试验应按现行广东省标准《建筑地基基础检测规范》DBJ15-60执行。满足桩最小中心距的同一承台中的多桩或群桩的水平承载力特征值可视为各单桩水平承载力特征值之和。
4.2.16当管桩的水平承载力由水平位移控制(桩顶位移,且缺少单桩水平荷载试验资料时,除A型管桩外,可按变形控制采用下列公式估算桩基单桩水平承载力特征值:
𝑅ℎ𝑎≤0.75
𝛼3𝐸𝐼𝑉𝑋
χoa (4.2.16-1)
式中:EI——管桩桩身抗弯刚度(kN·m2),EI=0.85EcI0;其中Ec为混凝土弹性模量;I0为桩身换算截面惯性矩:
𝐼0=64(𝑑4−𝑑14)+(𝛼𝐸−1)𝐴py𝐷𝑝2 (4.2.16-2)
式中d—管桩外径(m);
d1—管桩内径(m);
Dp—纵向预应力钢棒分布圆的直径(m); Apy—全部纵向预应力钢棒的总截面面积(m2); αE—钢筋弹性模量与混凝土弹性模量之比; χoa—管桩桩顶允许水平位移(m);
VX—管桩桩顶水平位移系数,按表4.2.18-1取值;
α—管桩的水平变形系数(1/m),α=√
5
𝜋
𝑚𝑏0𝐸𝐼
;其中,m为桩侧土的水平抗力系数的比例系数
(MN/m4),可按表4.2.16-2选用;b0为管桩桩身计算宽度(m),b0=0.9(1.5d+0.5)。
表4.2.16-1 管桩桩顶水平位移系数Vx,桩顶最大弯矩系数Vm 桩顶约束情况 桩的换算深度(𝛼ℎ) 4.0 3.5 铰接 3.0 2.8 2.6 2.4 刚接 4.0 Vx 2.441 2.502 2.727 2.905 3.163 3.526 0.940 Vm 2.441 2.502 2.727 2.905 3.163 3.526 0.940 第 19 页 共 131
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3.5 3.0 2.8 2.6 2.4 注:1 当𝛼ℎ>4.0时,取αh=4.0;
0.970 1.028 1.055 1.079 1.095 0.970 1.028 1.055 1.079 1.095 2 3桩及3桩以上承台且满足附录A节点要求可视为刚接;
3 2桩及单桩承台有双向拉梁约束且满足附录A节点要求可视为刚接;
4 不满足2或3要求时可视为铰接。
表4.2.16-2 桩侧土水平抗力系数的比例系数m值 序号 1 2 3 4 管桩 地基土类别 淤泥,淤泥质土、饱和湿陷性黄土 流塑、软塑粘性土,松散粉土, 松散粉细砂,松散或稍密填土 可塑粘性土,稍密粉土,中密填土,稍密粉砂 硬塑、坚硬粘性土,中密或密实粉土, 中密中粗砂,密实老填土 m(MN/m4) 2.0~4.5 4.5~6.0 6.0~10 10~22 相应桩顶面处水平位移(mm) 10 10 10 10 注:1 当桩顶位移大于10mm,m值宜适当降低;反之,可适当提高;
2 当水平荷载为长期荷载时,应将表列数值乘以0.4后采用;
3 当桩侧面为几种土层组成时,应求得主要影响深度hm=2(d+1)米范围内的m值作为计算值。
4.2.17 当管桩的水平承载力由桩身强度控制,且缺少单桩水平荷载试验资料时,除A型管桩外,可按强度控制采用下列公式估算桩基单桩水平承载力特征值:
𝑅ℎ𝑎≤
𝛼(𝜎𝑝𝑐+𝛾𝑚𝑓𝑡𝑘)𝑊0
𝑉𝑚
(1.25+22𝜌𝑔)(1+𝜁𝑁(𝜎
𝑁1𝑘
𝑝𝑐+𝛾𝑚𝑓𝑡𝑘)𝐴𝑛
) (4.2.17)
式中:𝑊0—管桩换算截面抗弯矩(m3);
𝛾𝑚—考虑离心工艺影响及截面抵抗矩塑性影响的综合系数,对C60取2.0,对C80及以上取1.9;
Vm—管桩桩顶最大弯矩系数,按表4.2.18-1取值; 𝜌𝑔—管桩纵向钢筋配筋率;
𝑁1𝑘—桩顶竖向力影响系数,取0.8(抗压)和-1(抗拉); 𝐴𝑛—管桩换算截面面积(m2);
4.2.18 当管桩桩周土体因自重固结或受地面大面积堆载等因素影响而产生的沉降大于管桩的沉降时,应考虑由此引起的桩侧负摩擦力对管桩抗压承载力及沉降的影响。当缺乏经验及实测资料、没有相似条件下的工程类比经验作参考时,桩侧负摩擦力可按现行广东省标准《建筑地基基础设计规范》DBJ15-31的规定进行估算。
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4.2.19 桩基的沉降不得超过建筑物的沉降允许值。当有可靠地区经验时,对地质条件不复杂、荷载均匀、对沉降无特殊要求的桩基可不进行沉降验算。对以下桩基应进行沉降验算:
1. 设计等级为甲级的桩基;
2. 体型复杂、荷载不均匀或桩端以下存在软弱土层的设计等级为乙级的桩基; 3. 以桩长控制作为收锤指标的桩基。
4.2.20 桩基的沉降量估算方法及建筑物的沉降允许值应按现行广东省标准《建筑地基基础设计规范》DBJ15-31的有关规定执行。地区工程经验较丰富时,也可利用单桩静载试验资料数据来估算桩基的最终沉降量。当管桩桩端持力层为N≥50的强风化岩或N≥30的中粗砂、砾砂、碎石类土层时,最终沉降量可按单桩静载试验时单桩承载力特征值所对应的试验桩桩顶沉降量的2.0~3.0倍进行估算;其余选择桩端持力层的桩基的最终沉降量,可按单桩静载荷试验时单桩承载力特征值所对应的试验桩桩顶沉降量的3.0~4.0倍进行估算。
4.3 支护工程
4.3.1 管桩支护设计应符合《建筑基坑支护技术规程》JGJ 120、《建筑边坡工程技术规范》GB 50330和广东省标准《建筑基坑工程技术规程》DBJ/T 15-20的相关规定。 4.3.2 支护结构设计应符合下列规定:
1. 根据支护工程周边环境的重要性及对变形的适应能力、支护结构计算结果等因素确定支护结构的变形限值、周边环境变形限值,变形值应满足正常使用要求;
2. 选择符合支护结构实际条件的计算模型,并在确认参数的合理性、计算结果的可靠性后,方可将计算结果用于设计;
3. 综合考虑周边环境限制条件、开挖深度、工程地质与水文地质条件、施工工艺及设备条件、周边相近条件支护工程的工程经验、施工工期及施工季节等因素,选择悬臂式排桩或双排桩、锚杆-排桩、内支撑-排桩和复合式等支护结构形式。基坑较深或基坑周边环境对支护位移的限制严格时,宜采用锚杆-排桩、内支撑-排桩。基坑较浅或基坑周边环境对支护位移的限制不严格时,可采用悬臂式排桩结构。当具备场地条件及基坑深度适宜时,也可采用双排桩结构;
4. 对需要截水的基坑,宜采用排桩与旋喷或搅拌桩搭接的形式共同组成截水帷幕,或者采用相互搭接的搅拌桩或旋喷桩帷幕与排桩并列进行止水。也可采用水泥土墙内插管桩的形式,水泥土墙可根据土层情况、施工对周边环境扰动程度,选用搅拌水泥土连续墙、旋喷水泥土连续墙、渠式切割连续墙等。 4.3.3 管桩支护结构设计选型,应符合下列规定:
1. 悬臂式支护适用于深度小于7m的基坑工程; 2. 双排桩支护适用于基坑深度小于10m的基坑工程;
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3. 应用管桩的复合土钉墙支护结构适用于深度小于10m、安全等级不大于二级的基坑工程; 4. 安全等级为一级的基坑工程宜选用排桩-预应力锚杆支护或排桩-内支撑支护形式,支护深度不宜大于13m;
4.3.4 管桩的选型应符合下列规定:
1. 宜选用混合配筋管桩,当选用PHC管桩或PC管桩时,除微型桩复合土钉支护外,不应选用A型桩;
2. 当采用两节桩时,可根据土层和土压力分布特征、管桩内力计算结果,选用由混合配筋管桩及预应力高强混凝土管桩组合的形式;
3. 排桩-锚杆或排桩-内支撑支护的管桩直径不宜小于500mm。 4.3.5管桩支护结构内力设计值应按式4.3.5确定:
𝑀 =𝛾0𝛾𝐹𝑀𝑘 (4.3.5−1)
𝑉 =𝛾0𝛾𝐹𝑉𝑘 (4.3.5−2)
式中:M——弯矩设计值(kN·m);
Mk──荷载标准组合的弯矩值(kN·m);
𝛾0——结构重要性系数应根据基坑安全等级确定,一级1.1,二级、三级取1.0; 𝛾𝐹——作用基本组合的综合分项系数,一般不应小于1.25; V——剪力设计值(kN);
Vk——按作用标准组合计算的剪力值(kN);
4.3.6用于支护工程的管桩接头应满足与桩身等强度设计要求。
4.3.7当用于基坑支护的管桩接头采用焊接时,接桩处按荷载效应标准组合计算的弯矩值应符合下列公式规定:
𝛾0𝑀𝑘≤𝑀𝑐𝑟 (4.3.7)
式中:Mcr—不考虑非预应力钢筋作用的管桩桩身开裂弯矩计算值(kN·m);
Mk—接桩处按荷载效应标准组合计算的弯矩值(kN·m)。
4.3.8当采用多节管桩时,应进行管桩配桩设计,接桩位置不宜设在计算最大弯矩或剪力位置。 4.3.9支护用管桩桩身按荷载效应标准组合计算的弯矩值应符合下列公式规定:
𝛾0𝑀𝑑≤𝑀 (4.3.9)
式中:M—桩身弯矩控制值(kN·m)。用于临时支护结构时取桩身弯矩设计值;用于永久支护结构时取桩身开裂弯矩值;
Md—设计弯矩值(kN·m)。按荷载效应标准组合计算的弯矩值。
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4.3.10管桩支护设计应评价管桩沉桩施工方法对周边环境的影响,并应根据影响程度选择施工工艺。
4.4 复合地基
4.4.1当采用管桩作为复合地基竖向增强体时,应根据地质条件、工程特点与地基处理要求,结合工程当地技术水平与地方经验进行设计。
4.4.2 可根据单桩承载力设计要求、施工方法等因素选用PHC管桩、PC管桩及劲性体等作为复合地基竖向增强体,PHC管桩、PC管桩及劲性体的构造及性能应符合附录B、C、F的规定。 4.4.3 地基处理所采用的管桩及其它材料应符合耐久性设计要求。
4.4.4 当采用管桩作为复合地基竖向增强体时,应在有代表性的场地上进行现场试验或实验性施工,以确定设计参数和处理效果。复合地基承载力特征值应通过复合地基静载荷试验或采用增强体静载荷试验结果和其周边土的承载力特征值结合经验确定,初步设计时,按下列公式估算:
𝑓𝑠𝑝𝑘=𝑚
𝑅𝑎𝐴𝑝
+𝛽(1−𝑚)𝑓𝑠𝑘 (4.4.4)
式中𝑓𝑠𝑝𝑘—复合地基承载力特征值(kPa);
𝑓𝑠𝑘—深度修正后的桩间土天然地基承载力特征值的经验值,宜按当地经验取值;无经验时,
可按现行广东省标准《建筑地基基础设计规范》DBJ15-31承载力特征值的经验值表取值;
m—面积置换率;按《建筑地基处理规范》JGJ79取值; 𝐴𝑝—端部面积,不扣除管桩中空部分面积;
𝛽—桩间土承载力发挥系数,可按地区经验取值,无经验时0.7-0.9;
4.4.5 桩身混凝土强度标准值应满足下式要求:
𝑓𝑐𝑘≤2.2
式中𝑓𝑐𝑘—桩身抗压承载力标准值(kPa);
4.4.6 当采用管桩作为复合地基竖向增强体时,管桩直径宜取300mm~500mm。间距应满足复合地基承载力设计要求,结合土层情况、施工机具、施工工法等因素综合确定。 4.4.7 管桩复合地基应在基础和增强体之间设置褥垫层,并应符合下列规定:
1 桩顶与基础之间应设置褥垫层。垫层厚度由计算确定,宜为200mm~400mm; 2垫层材料可用中砂、粗砂,石屑或级配砂石等,最大粒径不宜大于20mm; 3桩顶应采取可靠的封闭措施;
4砂石褥垫层夯填度不应小于0.93,灰土褥垫层压实系数不应小于0.95。
4.4.8 管桩复合地基的设计应按广东省标准《建筑地基基础设计规范》、《建筑地基处理技术规程》的相关规定执行。
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𝑅𝑎𝐴𝑝
(4.4.5)
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4.5 构造要求
4.5.1管桩与承台连接的一端或各节桩连接端处可设置锚固筋并应符合设计要求。
4.5.2 管桩与承台连接时,应采用桩顶填芯混凝土中埋设连接钢筋的联结方式,并应符合下列规定:
1桩顶嵌入承台内的长度不应小于50mm且不应大于100mm;
2填芯混凝土强度等级应比承台和承台梁提高一个等级,且不应低于C35。填芯混凝土应采用无收缩混凝土或微膨胀混凝土。混凝土限制膨胀率和限制干缩率的测定应按现行国家标准《混凝土外加剂应有技术规范》GB 50119的有关规定执行;
3管腔内壁浮浆应清除干净,并刷纯水泥浆。填芯混凝土应灌注饱满,振捣密实;
4填芯混凝土深度:承压桩不应小于3d且不应小于1.5m;抗拔桩应按本规程4.5.3条规定计算确定,且不应小于3m;
5埋入桩顶填芯混凝土中的连接钢筋长度应与桩顶填芯混凝土深度相同;
6对于承压桩,连接钢筋配筋率按桩外径实心截面计算不应小于0.6%,数量不宜少于4根。连接钢筋锚入承台内的长度:承压桩不宜小于20倍钢筋直径;抗拔桩不应小于钢筋的锚固长度。 4.5.3 抗拔桩的桩顶填芯混凝土深度和连接钢筋总公称截面面积应按下列公式计算:
𝐿𝑎≥𝑓𝐴𝑠≥
𝑁𝑡
𝑛·𝑈𝑝𝑛
(4.5.3-1)
𝑁𝑡𝑓𝑦
(4.5.3-2)
式中 La—桩顶填芯混凝土深度(mm),不应少于3000mm;
As—管桩内孔连接钢筋总公称截面面积(mm2);
Nt—相应于荷载效应基本组合时的单桩竖向拔力设计值(N);
fn—填芯混凝土与管桩内壁的粘结强度设计值,宜由现场试验确定。当缺乏试验资料时,C30的掺微膨胀剂的填芯混凝土可取0.30~0.35 N/mm2; Upn—管桩内孔圆周长(mm); fy—钢筋的抗拉强度设计值(N/mm2)。 4.5.4 管桩接桩应符合下列规定:
1 管桩上下节拼接可采用端板焊接连接或机械连接,机械连接接头可选用啮合式、抱箍式、膨胀咬合式等。
2 任一基桩的接头数量不宜超过4个; 3 接头应满足与桩身等承载力设计要求;
4 用作抗拔的管桩应采用机械连接接头或经专项设计的焊接接头;
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5 当地下水、地基土为强腐蚀等级时,应采用机械连接接头,宜同时采用封闭围焊;当地下水、地基土为中等腐蚀环境时,宜采用机械连接接头,也可采用焊接连接并预留端板厚度和焊缝深度腐蚀余量。并应符合现行国家标准《工业建筑防腐蚀技术标准》GB/T 50046的要求。 4.5.5 管桩桩尖应符合下列规定:
1. 根据地质条件和布桩情况选用桩尖,宜选用开口型桩尖;
2. 腐蚀环境下的管桩或当桩端位于遇水易软化的风化岩层时,桩尖宜选用一体化桩尖。亦可根据穿过的土层性质、打桩力的大小以及挤土程度选择平底型、平底十字型或锥形闭口型桩尖。采用钢桩尖时,桩尖焊缝应连续饱满不渗水,且在首节桩沉桩后立即在桩端灌注高度1.5m~2.0m的补偿收缩细石混凝土或中粗砂拌制的水泥砂浆进行封底,混凝土强度等级不宜低于C20,水泥砂浆强度等级不宜低于M15;
3. 桩尖采用钢板制作时,钢板应采用Q235B、Q355B钢材,其质量应符合《碳素结构钢》GB/T 700的有关规定,钢板厚度不宜小于16mm,且应满足沉桩过程对桩尖的刚度和强度要求。桩尖制作和焊接应符合《建筑钢结构焊接技术规程》JGJ 81 的有关规定。 4.5.6 支护工程管桩构造应符合下列规定:
1. 悬臂式支护时,宜采用单节桩。
2. 采用悬臂桩支护时,桩间距应满足下式要求:
𝑠≤0.9(1.5𝑑+0.5) (4.5.6)
式中:d—管桩直径;
s—管桩中心间距。
3. 当采用排桩-锚杆支护时,桩净距不宜小于300mm,桩间土宜采用钢筋网喷射混凝土等防护措施封闭。
4. 排桩桩顶应设置冠梁,冠梁混凝土强度等级不应低于C30。
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5 施工
5.1 一般规定
5.1.1 桩基施工前,应进行下列准备工作:
1. 调查场地及毗邻区域内的地下及地上管线、建(构)筑物受桩基施工影响的情况,并提出相应的技术安全措施;
2. 调查现场的地质、地形、气象等情况并提出相应的安全质量措施; 3. 处理或清除场地内影响管桩施工的高空及地下障碍物; 4. 平整场地,地基土表面处理;
5. 在不受施工影响的位置设置基桩水准基点及轴线控制点,且标记明显并做好保护; 6. 编制经监理批准的施工组织设计或施工方案;
7. 供电、供水、排水、道路、照明、通讯、临设工房等的安设;
8. 选择适合本工程施工的桩基机架和机具,且桩机安装就位,试运转正常; 9. 施工现场的工作人员和工种配置到位。 5.1.2 桩基施工前,应具备下列文件和资料:
1. 建设项目取得的施工许可证件或临时许可文件; 2. 岩土工程勘察报告; 3. 设计文件及技术安全交底; 4. 施工组织设计或施工方案;
5. 拟建场地周围道路及建(构)筑物、地下管线、高空线路等相关的技术资料; 6. 主要施工设备的技术性能资料; 7. 管桩出厂合格证及产品说明书; 8. 施工工艺的试验资料;
5.1.3 当桩基施工影响邻近建(构)筑物、地下管线的正常使用和安全时,应调整施工工艺或方法,并可采用以下一种或多种辅助措施:
1. 锤击沉桩时,宜采用“重锤轻击”法施工; 2. 在施工场地与被保护对象间开挖缓冲沟; 3. 引孔沉桩;
4. 在饱和软土地区设置袋装砂井或塑料排水板; 5. 控制沉桩速率、优化沉桩流程; 6. 对被保护建筑物进行加固处理。 7. 静压、植入、中掘等方法施工;
5.1.4 桩基施工前宜在现场进行沉桩工艺试验。试打桩数量不宜少于工程桩总数的1%且不得少于5根。试打桩应符合下列规定:
1. 利用工程桩位置试打桩,试桩经设计、监理确认符合设计要求后按工程桩进行验收;
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2. 试打桩的位置、地质条件及其规格、长度具有代表性; 3. 选择在控制性勘探孔附近; 4. 施打工艺与工程桩一致;
5. 试打时采用高应变动测法配合测试。
5.1.5 试打桩采用高应变动测法配合测试时,应提供下列信息数据和资料:
1. 单桩竖向抗压极限承载力; 2. 桩侧摩阻力和桩端阻力;
3. 打桩的最大锤击能量和桩身的最大压应力; 4. 桩身的最大拉应力; 5. 桩身的完整性;
6. 桩的入土深度、每米锤击数、最后1米锤击数和最后贯入度等。
5.1.6 毗邻边坡或在边坡上施工时,应避免施工对边坡的影响;在临近湖、塘的施工场区,应防止桩位偏移和倾斜。
5.1.7 桩位控制应符合下列要求:
1. 桩位测量与放样应根据桩位平面图、建筑红线和主要基轴线确定。桩位误差应符合设计或规范要求;
2. 沉桩时桩机定位应准确、平稳,保证在施工中不会发生倾斜、移动。 5.1.8 沉桩施工顺序应符合下列要求:
1. 沉桩顺序应在施工组织设计或施工方案中明确;
2. 对于桩的中心距小于4倍桩径的群桩基础,应由应由中心向四周的顺序施打;对于软土地区桩的中心距小于4倍桩径的排桩,或群桩基础的同一承台的桩采用锤击法沉桩时,可采取跳打或对角线施打的施工顺序;
3. 多桩承台边缘的桩宜待承台内其他桩施工完成并重新测定桩位后再施工;
4. 对于一侧靠近现有建(构)筑物的场地,宜从毗邻建(构)筑物的一侧开始由近至远端施工; 5. 同一场地桩长差异较大或桩径不同时,宜遵循先长后短、先大直径后小直径的施工顺序。 5.1.9 采用引孔辅助沉桩法时,引孔的直径、孔深及数量应符合下列规定:
1. 引孔直径不宜超过桩直径的0.9倍,并应采取防塌孔的措施;
2. 引孔宜采用长螺旋钻机引孔,垂直偏差不宜大于0.5%。钻孔中有积水时,宜用开口型桩尖; 3. 引孔作业和沉桩作业应连续进行,间隔时间不宜大于12h;
4. 采用引孔辅助沉桩法的终锤标准应根据相应的沉桩工艺,依据第5.3-5.5节的有关规定执行。 5.1.10 沉桩完成后应对桩头高出或低于地表部分进行保护处理。对先期沉入的基桩顶部应进行上浮、下沉以及水平位移监测。
5.1.11 群桩上浮可按下列程序和方法进行处理:
1. 用低应变动测法检测每根桩的桩身和接头的完整性;
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2. 用高应变动测法抽检单桩竖向抗压承载力,抽检数量不宜少于桩总数的1 %且不得少于5根; 3. 当超过1/3总桩数的桩的送桩深度不超过2m且场地条件较好时,可采用复打(压)措施; 4. 当超过1/3总桩数的桩的送桩深度超过2m且上覆土层为厚淤泥层时,宜采用复打(压)等措施。
5.1.12 支护工程中管桩施工与质量检验应符合下列要求:
1. 宜采用静压、锤击、植入、中掘法施工,局部施工困难或邻近建构筑物基础及管线对挤土效应影响敏感时,可采用引孔施工工艺,引孔孔径不宜大于管桩直径的0.9倍,并应采用间隔成桩的施工顺序;
2. 桩位偏差不应大于50mm,垂直度偏差不应大于1/100,桩底标高应符合设计要求; 3. 填芯混凝土出露的钢筋笼长度应满足设计计算要求;
4. 施工前应检查管桩外观质量、校核桩位,施工中应检查焊接质量,垂直度;施工后应检测桩身完整性;
5. 开挖前应对质量检验存在存在缺陷的管桩进行设计复核或采取补救加固措施; 6. 腰梁与冠梁施工要求,应符合附录M的规定。
5.1.13 在水泥土中或水泥土帷幕中插入管桩的施工,应符合下列规定;
1. 采用搅拌施工工艺时,相邻搅拌桩施工时间间隔,黏性土不宜大于12h,砂性土不宜大于8h; 2. 采用高压旋喷工艺时,应采用隔孔分序作业,相邻孔作业时间间隔,黏性土不宜小于24h,砂性土不宜小于12h;
3. 管桩插入作业,宜在搅拌施工完成后(6~8)h、旋喷施工完成后(3~4)h内完成;
4. 插入管桩的直径宜小于水泥土桩直径或墙最小宽度50mm,桩间距应符合设计要求,偏差不应大于50mm。
5.1.14 对于基坑中的桩,基坑开挖应符合下列要求:
1. 在饱和粘性土、粉土地区,应在沉桩全部完成15d后进行开挖; 2. 挖土应均衡分层进行,对流塑状软土的基坑开挖,高差不应超过1.0m;
3. 基坑开挖时,桩顶以上1.0m内的土方,应采用人工开挖与小型挖土机械相配合的方法。当桩顶高低不齐时,应采用人工逐批开挖出桩头,截桩后再行开挖;
4. 严禁在基坑影响范围内的施工现场进行边沉桩边开挖施工;
5. 挖土机械和运土车辆在基坑中工作时不应对管桩和基坑围护结构进行直接挤推; 6. 基坑顶部边缘地带堆土、堆放重物及机械车辆的荷载不得超过设计允许荷载的限值。
5.2 起吊、搬运与堆放
5.2.1 管桩的吊运应符合下列规定:
1. 管桩在吊运过程中应轻吊轻放,严禁碰撞、滚落; 2. 管桩不宜在施工现场多次倒运;
3. 管桩长度不大于15m,且符合现行国家标准《先张法预应力混凝土管桩》GB13476规定的单节
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长度时,宜采用两点起吊,如图5.2.1-1所示;也可采用专用吊钩钩住桩两端内壁进行水平起吊,吊绳与桩夹角应大于45°;
图5.2.1-1 15m以下桩吊点位置
4. 管桩长度大于15m ,且小于30m 的管桩或拼接桩,应按图5.2.1-2采用四点吊;长度大于30m 的管桩或拼接桩,应采用多点吊,吊点位置应另行验算。
图5.2.1-2 15m~30m长桩吊点位置
5.2.2 管桩运输宜采用平板车或驳船,装卸及运输时应采取防止桩滑移与损伤的措施。 5.2.3 管桩的现场堆放应符合下列规定:
1. 堆放场地应平整坚实,排水条件良好; 2. 应按不同规格、长度及施工流水顺序分类堆放; 3. 当场地条件许可时,宜单层或双层堆放。
4. 叠层堆放时,应在垂直于桩身长度方向的地面上设置2道垫木,垫木支点宜分别位于距桩端0.21倍桩长处;采用多支点堆放时上下叠层支点不应错位,两支点间不得有突出地面的石块等硬物;管桩堆放时,底层最外缘桩的垫木处应用木楔塞紧。 5.2.4 施工现场移桩应符合下列规定:
1. 管桩叠层堆放时,应采用吊机取桩,严禁拖拉移桩; 2. 应保持桩机的稳定和桩的完整;
3. 采用三点支撑履带自行式打桩机施工时不应拖拉取桩。
4. 大型工程或用三点支撑履带自行式打桩机打桩的工程,宜按两台打桩机配备一台吊机进行取桩、吊桩作业;
5.3 锤击沉桩
5.3.1 打桩机具应根据场地条件、工程特点、施工前沉桩工艺试验、管桩截面尺寸及强度、承载力特征值、持力层土性及进入深度,参考附录J规定并遵循“桩锤匹配、重锤低击”的原则综合考虑后选用。 5.3.2 打桩机具的桩架和底盘必须具有足够的强度、刚度和稳定性,并应与桩锤相匹配。 5.3.3 打桩锤宜选用液压打桩锤或柴油打桩锤,不宜采用自由落锤。柴油锤宜选用筒式柴油锤。 5.3.4 桩帽及垫层的设置应符合下列规定:
1. 桩帽应有符合要求的强度、刚度和耐打性;
2. 桩帽套筒应与施打的管桩直径匹配,桩帽下部套桩头用的套筒应做成圆筒型,圆筒型中心应与
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锤垫中心重合,筒体深度宜取350mm~400mm,内径应比管桩外径大20mm~30mm,严禁使用过渡性钢套,用大桩帽打小直径管桩;
3. 打桩时桩帽套筒底面与桩头之间应设置弹性桩垫。桩垫可采用纸板、棕绳、胶合板、钢绞线等材料制作,厚度应均匀一致。压缩后桩垫厚度应为120mm~150mm,且应在打桩期间经常检查,及时更换或补充;
4. 桩帽上部直接接触打桩锤的部位应设置锤垫,锤垫应用坚纹硬木、钢丝绳和高分子聚合物等制作,其厚度应为150mm~220mm,打桩前应进行检查、校正或更换。 5.3.5 送桩器及其衬垫设置应符合下列规定:
1. 送桩器器身宜做成圆筒形,并应有足够的强度、刚度和耐打性,上下两端面应平整,且与送桩器中心轴线相垂直。送桩器长度应满足送桩深度的要求,器身弯曲度不得大于1/1000;
2. 送桩器下端应设置套筒,套筒深度应为300~350mm,内径应比管桩外径大20~30mm; 3. 不得使用只在送桩器下端面中间设置小圆柱体的插销式送桩器;也不得使用下端面不设任何限位装置的圆柱形送桩器;
4. 送桩作业时,送桩器套筒内应设置硬纸板或废旧夹板等衬垫,衬垫经锤击压实后的厚度不宜小于60mm。
5.3.6 施工现场应根据工作需要配备辅助机具与测量器具。
5.3.7 沉桩的控制深度应根据地质条件、贯入度、设计桩长、标高等因素综合确定。当桩端持力层为黏性土时,应以标高控制为主,贯入度控制为辅;当桩端持力层为密实砂性土、坚硬粘性土、全风化岩层、强风化岩层时,应以贯入度控制为主,标高控制为辅。 5.3.8沉桩施工应符合下列规定:
1. 第一节管桩起吊就位插入地面后应认真检查桩位及桩身垂直度偏差。桩位偏差不得大于20mm。垂直度偏差不得大于0.5%;
2. 当管桩沉入地表土后就遇上厚度较大的淤泥层或松软的回填土时,柴油锤应采用不点火空锤的方式施打。液压锤应采用落距为200~300mm的方式施打;
3. 管桩施打过程中,宜重锤低击,应保持桩锤、桩帽和桩身的中心线在同一条直线上,并随时检查桩身的垂直度。当桩身垂直度偏差超过0.8%时,应找出原因并作纠正处理;沉桩后,严禁用移动桩架的方法进行纠偏;
4. 在深厚的黏土、粉质黏土层、砂土中施打管桩,沉桩、接桩、送桩宜连续进行,尽量减少中间休歇时间,且尽可能避免在接近设计深度时进行接桩;
5. 桩数多于30根的群桩基础应从中心位置向外施打。桩的接头标高位置宜适当错开,处于同一接头标高的桩数不宜大于总桩数的50%;
6. 施工桩径大于等于700mm的管桩或施工过程中管桩内孔充满水或淤泥时,桩身上部应设置排气(水)孔;
7. 当在深厚的黏土、粉质黏土层、砂土中施打管桩出现沉桩困难时,宜结合试打桩经验、场地条
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件、施工设备等选取可靠的沉桩措施。采用液压锤施工时,应控制重锤冲程,冲程不宜大于1m。必要时宜采用引孔、高压射水或其它可靠的措施辅助沉桩,亦可采用水泥土中插入管桩或植入法沉桩;
8. 斜桩沉桩过程中,桩架宜与桩的设计倾斜度保持一致。
5.3.9 管桩桩尖规格及构造宜符合附录K的规定。焊接所采用的焊机、焊条、电流、工艺、质量等要求应符合行业标准《建筑钢结构焊接技术规程》JGJ 81的规定。
5.3.10 遇下列特殊情况之一时应暂停沉桩。应与设计、监理等有关人员研究处理后方可继续施工:
1. 沉桩贯入度突变;
2. 沉桩入土深度与设计要求差异大;
3. 实际沉桩情况与地质报告中的土层性质明显不符; 4. 桩头混凝土剥落、破碎,或桩身混凝土出现裂缝或破碎; 5. 桩身突然倾斜;
6. 地面明显隆起、邻桩上浮或位移过大; 7. 沉桩过程出现异常声响;
8. 压桩不到位,或总锤击数超过规定值。 5.3.11 送桩应符合下列规定:
1. 当地表以下有较厚的淤泥土层时,送桩深度不宜大于2.0m。当准备复打时,送桩深度不宜大于1.0m;
2. 当桩顶打至接近地面需要送桩时,应测出桩的垂直度并检查桩头质量,合格后应立即送桩; 3. 送桩的最后贯入度应参考同一条件的桩不送桩时的最后贯入度予以修正;
4. 当地表以下无淤泥土层,桩端持力层顶面埋深标高基本一致,且持力层厚度不少于4m,或持力层上面有较厚的全风化岩层、硬塑~坚硬粘土层或中密~密实砂土层时,送桩深度可适当加大,但不宜大于6.0m。
5.3.12 当桩端持力层为遇水易软化的风化岩(土)层时,宜采用一体化桩尖。若设计要求进行管桩内孔封底混凝土施工时,封底混凝土施工应符合下列规定:
1. 桩尖应为封口型,桩尖焊接时焊缝应连续饱满不渗水;
2. 第一节管桩打入土(岩)层后,宜立即人工向管桩内孔底部灌注高1.5~2.0m的C20细石混凝土,或者待收锤后经灯光照射或孔内摄像检查管桩内壁基本完好后立即灌注封底混凝土。
5.4 振动锤沉桩
5.4.1 振动法施工适用于软土、淤泥质土、可塑性黏性土、粉土和砂土,其它土层应通过试验确定适用性或采取辅助措施。当施工场地对噪音和振动等影响敏感时,应限制使用。
5.4.2 振动锤沉桩宜采用电驱振动锤和液压振动锤,振动锤功率及频率大小应根据地质条件、管桩型号、入土深度、施工场地条件、周边环境要求和当地工程经验等因素确定。
5.4.3 振动沉桩采用的桩机机座和桩架的型号,应与锤型相匹配。可采用挖掘机改装成机械手,进行一
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体化施工。
5.4.4 振动锤沉桩施工前,应做好下列准备工作:
1. 应对管桩进行质量检验、外观检验和焊接部位的检验; 2. 应根据现场情况和地质条件对振动锤进行选型; 3. 管桩存放场地宜平整处理;
4. 管桩的运输、存放时,应按插桩顺序堆码; 5. 应根据地层情况确定桩尖情况并加工制作。
5.4.5 振动法施工应设置包括打桩定位轴线、安装导向架、预制桩吊运就位、管桩插打等关键工序。导向架的安装应符合下列规定:
1. 导向架可采用单边式、夹紧式、整体式等结构形式; 2. 应根据场地条件、预制桩直径及长度确定导向架的结构形式; 3. 宜采用夹紧式导向架;
4. 导桩与预制桩之间应设置导梁,宜采用型钢或格构式,并应有足够的刚度。 5.4.6 振动法施工应符合下列要求:
1. 应整体起吊振动锤和板桩,严禁采用振动锤拖拉板桩就位;
2. 振动沉桩应连续作业,减少中间停机时间,振动捶打、拔桩时,应保持桩体持续贯入或拔出,贯入速率应根据底层情况、周边环境、板桩规格和工程经验等综合确定;
3. 沉桩过程如发生沉桩突然加速、桩头破损、桩身倾斜脱榫、移位等异常情况,应停机检查,找出原因。
4. 应根据现场环境状况采取防振动、噪声措施。 5.4.7 振动法施工过程的质量控制应符合下列要求:
1. 施打前应设置测量观测点,控制其施打的定位;
2. 施工时确保定位准确,保持机架平稳,保证振动法沉桩施工质量;
3. 振动沉桩前,测设的基线、控制点必须核查准确;施工过程中要及时检查,并根据施工具体情况进行校核,另外,桩身中心线宜与偏振力中心相重合,防止偏心振动;
4. 垂直度应控制在1%桩长以内;施打中应检查其位置和垂直度;当不满足要求时应纠正或重新施打;
5. 当沉桩困难或土层中有孤石、片石或其它障碍物时,应与设计协商采取其它措施; 6. 振动沉桩的终止标准应以控制桩端设计标高为主。
5.5 植入法沉桩
5.5.1 当桩进入硬塑~坚硬粘性土、密实状砂卵石和砂层、强风化岩、中、微风化岩层等土(岩)层采用锤击、振动沉桩出现困难或无法顺利施工时,宜采用植入法辅助锤击沉桩。
5.5.2 植入法沉桩施工时,桩垂直度允许偏差不应大于0.5%,定位允许偏差应为±10mm,桩顶标高允许偏差为±50mm。
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5.5.3 当采用搅拌或旋喷工艺植入法施工时,应符合下列要求:
1. 施工前需对施工区域的地下障碍物进行探查,如有障碍物需对其清理并回填素土,分层夯实后方可施工;
2. 搅拌桩或旋喷桩孔径应根据现场工程地质条件和板桩截面尺寸确定;
3. 基坑或边坡支护的桩植入,搅拌桩或旋喷桩应连续搭接施工成槽,搭接处最小宽度应大于200mm;
4. 搅拌桩或旋喷桩施工需保证连续性,成桩后应在初凝前将桩植入,对于超过24小时未植入的桩孔,应进行复搅后方可植入;
5. 植入桩前应将桩孔附近返浆清理干净。
5.5.4当采用钻孔等成孔工艺植入法施工时,应符合下列要求:
1. 成孔工艺应符合现行行业标准《建筑桩基技术规范》JGJ 94的规定;
2. 护壁浆液宜采用水泥浆、水泥与膨润土混合浆液,相关配比及性能应符合工艺与性能要求,应由现场工艺试验确定。
5.6 收锤
5.6.1 收锤标准应根据工程地质条件、桩的承载性状、单桩承载力特征值、桩规格及入土深度、打桩锤性能规格及冲击能量、桩端持力层性状及桩尖进入持力层深度、最后贯入度等因素综合确定。 5.6.2 最后贯入度不宜小于30mm/10击。当持力层为较薄的强风化岩层且下卧层为中、微风化岩层时,最后贯入度不应小于25mm/10击,此时宜量测一阵锤的贯入度,若达到收锤标准即可收锤。
5.6.3采用液压锤施工并以贯入度控制时,接近控制沉桩深度时应减少重锤冲程,冲程不宜大于70cm。 5.6.4 当一根管桩被施打到设计要求并达到收锤标准后即可收锤,终止施打。收锤标准应根据地基土层状况和静载试验桩或者试打桩,结合邻近工程或相近桩基条件的打桩经验并经试打桩验证后确定。并应符合下列规定:
1. 对软土桩基或复合地基中的摩擦桩和桩尖处土层为中密砂层的桩基,可采取桩尖标高指标为主,以贯入度指标为辅制定停锤标准。
2. 桩尖位于坚硬、硬塑的粘性土、碎石土、中密以上砂土或风化岩等土层时以贯入度为主,桩尖标高做参考。
3. 最后贯入度控制值应根据地基条件、桩型和锤型并结合设计要求,通过打入试验和承载力试验确定,也可以参考Hilley(海利)打桩公式的计算结果。
4. 入度已达到设计要求而桩尖标高未达到时,应继续锤击3阵,其每阵10击的贯入度不宜小于20mm。
5. 当地质条件变化较复杂时,可以采用桩的总锤击数控制标准和最后1米的锤击数控制标准作为判定停锤的辅助标准,UHC桩、PHC桩及PC桩的总锤击数不宜超过3000、2500和2000,最后1米锤击数不宜超过350、300和250。
6. 如控制指标已符合要求,而其他的指标与要求相差较大时,应会同有关单位研究处理。
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5.6.5 打桩的最后贯入度量测应符合下列条件:
1. 桩头和桩身完好;
2. 桩锤、桩帽、桩身及送桩器中心线重合; 3. 桩帽及送桩器套筒内衬垫厚度符合本规程规定; 4. 打桩结束前即完成测定,不得间隔较长时间后才量测。
5.6.6 打桩自动记录仪可自动测量并记录最后贯入度;人工测量最后贯入度时,宜用一段长约40cm的钢卷尺片段沿桩长用胶布粘贴在管桩桩身或送桩器身上,再用经纬仪测出每10击的沉桩量即为每一阵贯入度。同时应按5%~10%的工程桩数量测绘收锤回弹曲线。
5.7 接桩与截桩
5.7.1 管桩施工应避免在桩尖接近密实砂土、碎石、卵石等硬土层时进行接桩。
5.7.2 管桩的接长可采用桩顶端板圆周坡口槽焊接或机械连接。焊接宜采用二氧化碳气体保护电弧焊;当天气晴朗无风或采取可靠的技术措施后,也可采用手工电弧焊。
5.7.3 焊接接桩除应符合现行标准《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205和《建筑钢结构焊接技术规程》JGJ 81中二级焊缝的规定外,尚应符合下列要求:
1. 入土部分桩段的桩头宜高出地面1.0m;
2. 下节桩的桩头处宜设置导向箍或其他导向措施。接桩时,上、下节桩段应保持顺直,错位不超过2mm;逐节接桩时,节点弯曲矢高不得大于1/1000桩长,且不得大于20mm;
3. 上、下节桩接头端板坡口应洁净、干燥,且焊接处应刷至露出金属光泽;
4. 手工焊接时宜先在坡口圆周上对称点焊4点~6点,待上、下节桩固定后拆除导向箍再分层焊接,焊接宜对称进行;
5. 焊接层数不得少于2层,内层焊碴应清理干净后方能施焊外层,焊缝应饱满连续;
6. 手工电弧焊接时,第一层宜用Φ3.2mm电焊条施焊,保证根部焊透。第二层可用粗焊条,宜采用E43型系列焊条;采用二氧化碳气体保护焊时,焊丝宜采用ER50-6型;
7. 桩接头焊好后应进行外观检查,检查合格后必须经自然冷却,方可继续沉桩。自然冷却时间应不少于5分钟,采用二氧化碳气体保护焊时不应少于3分钟。严禁浇水冷却,或不冷却就开始沉桩;
8. 钢桩尖宜在工厂内焊接;当在工地焊接时,宜在堆放现场焊接。严禁桩起吊后点焊、仰焊做法; 9. 桩身接头焊接外露部分应作防锈处理; 10. 雨天焊接时,应采取防雨措施。
5.7.4 管桩采用机械连接方式时,其间隙应保证采用沥青填料填满,并应符合下列要求:
1. 采用抱箍式接头接桩时,宜符合下列规定:
1)接桩前检查桩两端制作的尺寸偏差及连接件,无损伤后方可起吊施工,下节桩段的桩头宜高出地面0.8m~1.0m;
2)接桩时应清理上、下两节桩的端板和螺栓孔内残留物,并在下节桩的定位螺栓孔内注入不少
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于0.5倍孔深的沥青涂料。用扳手将定位销逐个旋入管桩端板的螺栓孔内,定位销数量不得小于2个;
3)将上节管桩吊起,使连接孔与定位销对准,随即将定位销插入连接孔内;
4)逐一将机械连接卡卡入上、下节管桩突出桩身的端板上,并适度调整连接卡使连接卡和端板的螺栓孔对准。用手持电动钻将固定螺栓旋入端板上的螺孔内固定连接卡,接桩完成。 2. 采用啮合式、膨胀咬合接头接桩时,宜符合下列规定:
1)连接前,连接处的桩端端头板应先清理干净,将满涂沥青涂料的连接销用扳手逐根旋入管桩带孔端板的螺栓孔内,并用钢模型板检测调整连接销的方位;
2)剔除已就位管桩带槽端板连接槽内填塞的泡塑保护块,在连接槽内注入不少于0.5倍槽深的沥青涂料,并沿带槽端板外周边抹上宽度20mm、厚度3mm的沥青涂料。当管桩基础的地基土、地下水具有中、强腐蚀性时,带槽端板板面应满涂沥青涂料,厚度不应小于2mm;
3)将上节管桩吊起,使连接销与带槽端板上的各个连接口对准,随即将连接销插入连接槽内; 4)加压使上、下桩节的桩端端头板接触,接桩完成;
5)当管桩基础的地基土、地下水具有中、强腐蚀性时,应按设计要求进行封闭围焊。 3. 采用其它机械方式接桩时,应符合相应机械连接方式操作要求的规定,固定正确牢固。 5.7.5 管桩截桩应采用锯桩器,严禁采用大锤横向敲击截桩或强行扳拉截桩。
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6 质量检测和工程验收
6.1 进场质量检验
6.1.1 管桩质量检查和检测应按单位工程进行抽检,也可根据工程具体情况按现行国家标准《建筑工程施工质量验收统一标准》GB 50300的有关规定划分为若干分项工程/检验批分别确定抽检数量,并应符合下列规定:
1. 同一单位工程,采用不同桩型的管桩时,应按不同桩型划分为若干分项工程;
2. 同一单位工程,采用不同厂家生产的不同批次管桩时,应按不同厂家不同批次划分为若干检验批。
6.1.2 管桩的进场质量检验应包含以下内容:
1. 规格、型号的核查; 2. 尺寸偏差、外观质量的抽检; 3. 端板或机械接头连接部件的抽检; 4. 结构钢筋的抽检; 5. 防腐蚀性能的抽检;
6. 堆放及桩身破损情况的检查等。
6.1.3 管桩进场后,应按设计图纸、施工组织设计以及本规程第3章的有关要求,对照产品合格证、运货单及管桩外壁的标志,对其规格、型号以及种类逐条进行检查。
6.1.4 管桩进场后,应按本规程表6.1.4-1和表6.1.4 -2的要求,对管桩的尺寸偏差和外观质量进行抽检。抽检数量不得少于2 %的桩节数且不得少于2节。当抽检结果出现一根桩节不符合质量要求时,应加倍抽检,若仍有不合格的桩节,该批管桩不得使用。
表6.1.4-1 管桩的尺寸允许偏差与检查方法
序号 1 2 项目 长度L 端部倾斜 外 径 d ≤700 >700 壁厚t 保护层厚度 桩身弯曲度 允许偏差值 (mm) ±0.5%L ≤0.5%d + 5 -2 + 7 -4 +20 0 + 5 0 ≤L/1000 检查工具与检查方法 用钢卷尺测量,精确至1mm。 将直角靠尺的一边紧靠桩身,另一边与端板紧靠,测其最大间隙处,精确至1mm。 用卡尺或钢直尺在同一断面测定相互垂直的两直径,取其平均值,精确至1mm。 用钢直尺在同一断面相互垂直的两直径上测定四处壁厚,取其平均值,精确至1mm。 用深度游标卡尺在管桩的中间同一圆周垂直方向的四处不同部位测量,精确至0.1mm。 将拉线紧靠桩的两端部,用钢直尺测量其弯曲处的最大距离,精确至1mm。 第 36 页 共 131
测量工具分度值(mm) 1 0.5 3 1 4 5 6
0.5 0.05 0.5 文件编号: 94-7A-28-41-3E
序号 项目 端面 端 平面度 板 外径 端 内径 板 厚度 允许偏差值 (mm) 0.5 0 -1 0 -2 正偏差不限 负偏差为0 检查工具与检查方法 将钢直尺立起横放在端板上,然后慢慢旋转360°,用塞尺测量最大间隙,精确至0.1mm。 用钢卷尺在两个互相垂直的方向上进行测量,取其平均值,精确至1mm。 用游标卡尺在互相垂直的两直径处量测端板厚度,取其平均值,精确至0.5mm。 测量工具分度值(mm) 0.02 1 0.05 7 注:表内尺寸以管桩设计图纸为基准。
表6.1.4-2 管桩的外观质量要求
序号 1 项目 粘皮和麻面 外观质量要求 局部粘皮和麻面累计面积不应大于桩总外表面积的0.5 %;每处粘皮和麻面的深度不应大于5mm,且应修补。 漏浆深度不应大于5mm,每处漏浆长度不应大于300mm,累计长度不应大于管桩长度的10 %,或对称漏浆的搭接长度不应大于100mm,且应修补。 局部磕损深度不应大于5mm,每处面积不得大于50cm2,且应修补。 不允许 不得出现环向和纵向裂缝,但龟裂、水纹和内壁浮浆层中的收缩裂纹不在此限。 管桩端面混凝土和预应力钢筋镦头不得高出端板平面。 不允许 凹陷深度不应大于10mm。 不允许 漏浆深度不应大于5mm,漏浆长度不应大于周长的1/6,且应修补。 不允许 2 桩身合缝漏浆 3 4 5 6 7 8 9 局部磕损 内外表面露筋 表面裂缝 桩端面平整度 断筋、脱头 桩套箍凹陷 内表面混凝土塌落 漏浆 空洞和蜂窝 接头、桩10 套箍与桩身结合面 6.1.5 当采取焊接接头时,应按本规程第3章的要求和行业标准《先张法预应力混凝土管桩用端板》JC/T947的有关规定抽检桩套箍和端板的质量,应重点检查端板的材质、厚度和电焊坡口尺寸,并应满足以下要求:
1. 端板厚度的抽检数量不得少于2%的桩节数,且不得少于2节; 2. 电焊坡口尺寸检查应逐条进行;
3. 凡端板厚度或电焊坡口尺寸不合格的桩不得使用。 6.1.6 当采用机械接头时,应符合以下规定:
1 抽检数量不得少于2%的桩节数,且不得少于2节;
2 若发现连接部件的材质、部件数量及尺寸有不符合要求者,该批桩不得使用。
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6.1.7 结构钢筋、钢棒的抽检应包括预应力钢棒和纵向钢筋的数量和直径,螺旋筋的直径、间距和加密区的长度,以及钢筋的混凝土保护层厚度,每个工地抽检桩节数不应少于2节,检测结果应符合设计要求或现行国家标准《先张法预应力混凝土管桩》GB13476的有关规定。同一检验批中,当发现有不合格的管桩,该检验批的管桩不得使用。
6.1.8 管桩进场后叠堆时,应按本规程第5.2.3的有关要求检查堆放的场地条件、垫木材质、尺寸及位置、堆放层数等,防止管桩受损。
6.1.9 对管桩的拖拉和起吊应进行旁站监理,当管桩起吊就位前,应检查管桩是否存在裂缝,不得使用有裂缝的管桩。
6.1.10 桩身混凝土强度等级的检查应对照产品合格证书。当对桩身混凝土强度存在异议时,可对管桩桩身混凝土强度进行抽检,检测方法宜采用钻芯法或管桩全截面抗压试验方法,并应符合下列规定:
1.
钻芯法检测及结果评价宜符合现行国家标准《钻芯检测离心高强混凝土抗压强度试验方
法》GB/T 19496的有关规定,芯样直径宜为70mm~100mm,且不得小于70mm。
2.
管桩全截面抗压试验应符合现行行业标准《预应力混凝土管桩技术标准》JGJ/T 406的规
定。当对钻芯法的检测结果评价有争议时,可采用管桩全截面抗压试验进行评价。
6.1.11 常用桩尖或特殊桩尖的检查和检测,应按设计要求进行。生产厂家应提供桩尖钢材化学成分和力学性能的测试报告。桩尖的规格、构造的检查和验收应按本规程附录K或设计的要求进行,检测方法除量测各尺寸外,可随机抽取5 %的桩尖进行重量的检查。若单个桩尖重量达不到规定理论重量的90%,该桩尖即为不合格。不合格数量超过3个时应逐个检查,不合格者不得使用。
6.1.12 管桩混凝土及桩身防腐蚀检验应按本规程第3.1节的有关要求进行,同时应符合现行国家或行业标准的有关规定。
6.2 施工过程质量控制与检测
6.2.1 施工过程质量控制和检测应包含以下内容:
1. 桩位的复测; 2. 打桩机具的检查; 3. 桩身垂直度检测; 4. 桩接头施工质量监控; 5. 收锤监控;
6. 打桩记录的监督和检查; 7. 打桩对周围环境影响的监测; 8. 基坑开挖和截桩头的监控等。
6.2.2 桩位经施工单位放线定位后,监理人员应根据本规程第5.1.7条的有关要求对桩位进行复核。在
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打桩过程中,应随时注意桩位标记的保护,防止桩位标记发生错乱和移位。对于大承台群桩基础四周边缘的基桩,宜根据本规程第5.1.16条的规定,待承台内其他桩全部打完后再重新测定桩位并施打。 6.2.3 打桩机具的检查应按下列要求进行:
1. 根据本规程第5.3.1~5.3.3条的规定检查打桩架及打桩锤(柴油锤或液压锤)是否适用和匹配; 2. 根据本规程第5.3.4条的规定,检查桩帽筒体的结构和尺寸,桩垫和锤垫的材质和厚度; 3. 根据本规程第5.3.5条的规定,检查送桩器的构造和尺寸以及送桩器端部所设置的衬垫厚度; 4. 打桩机上配备打桩自动记录仪时,应检查打桩自动记录仪是否运作正常; 5. 根据本规程第5.3.6条的规定,检查施工现场配备的施工机具是否满足施工要求; 6.2.4 桩身垂直度检测应按符合下列规定:
1. 应首先检查第一节桩定位时的垂直度,可用吊线锤法;当垂直度偏差不大于0.5 %时,方可进行施打;
2. 在施打过程中,应根据本规程第5.3.8条的有关规定,随时保持桩锤、桩帽和桩身的中心线在同一直线上;
3. 送桩前,应再次根据本规程第5.3.11条的有关规定检查桩身的垂直度; 4. 桩基承台施工前,应再次对工程桩桩身垂直度进行检查。 6.2.5 桩接头连接质量控制应符合下列规定:
1. 焊接接头应按本规程第5.7.3条的规定执行。应检查电焊工上岗资质证件;检查焊条的质量和直径;再次检查电焊坡口的尺寸;记录焊接所用的时间;检查焊缝的质量;记录焊完后的停歇时间等;
2. 机械接头应按本规程5.7.4条的规定执行。除应检查接头零部件的数量、尺寸及质量外,尚应检查全部连接销的方位,接头连接后的质量等;
3. 桩尖经检查合格后方可使用。桩尖与管桩的焊接工艺及质量控制应按本规程第5.3.9条的有关规定执行。
6.2.6收锤监控应符合下列规定:
1. 根据本规程第5.3节的有关规定,合理确定打桩收锤的控制标准;
2. 根据本规程第5.6.6条的规定,人工测量最后贯入度或测绘出收锤回弹曲线;若用打桩自动记录仪,应测出最后贯入度和最后1m沉桩锤击数等测试数据;
3. 当最后贯入度发生异常时,应立即停止施打并找出原因;
4. 当打桩过程中遇到沉桩困难、锤击数过多时,应根据本规程第5.6.4条的规定,检查桩的总锤击数和最后1m沉桩锤击数,若超过时应暂停施打并分析原因,提出合理解决办法;
5. 根据本规程第5.6.5条的规定,旁站监理应进行送桩的深度和最后贯入度等收锤控制指标的测量。
6.2.7 打桩记录的审核应按规定进行,应检查打桩记录表是否齐全、真实、清楚,并且应满足当地法规要求。
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6.2.8 打桩过程对周围环境影响的监测应符合下列规定:
1. 应根据本规程第5.1.8条的规定和施工组织设计(施工方案)的安排,监控打桩顺序; 2. 若用引孔打桩法施工,应按本规程第5.1.9条规定进行监理;
3. 打桩振动和挤土可能危及四周的建筑物、道路、市政设施等,打桩时应密切注意四周建(构)筑物和工地现场土体的变化,除应按本规程第5.1.3条的规定作出相应的安全技术措施外,尚应并及时检测其变形情况;
4. 大面积群桩基础或挤土效应明显的桩基工程,应设置观测点,定时检测基桩的上浮量及桩顶偏位值等。
6.2.9 打桩收锤后,应按本规程第5.1.10条的规定检查基桩管口及送桩遗留孔洞的封盖情况。 6.2.10 管桩支护结构监测,除应满足设计要求外尚应符合下列规定:
1. 安全监测应覆盖管桩支护结构施工、土方开挖、基坑工程使用与维护直至基坑回填的全过程; 2. 宜对管桩挠曲变形进行监测,监测方法可采用填芯混凝土中预埋测斜管并结合桩顶水平位移监测;
3. 宜对管桩的裂缝进行监测;
4. 宜对管桩芯桩钢筋与冠梁的连接处外观进行检查。
6.2.11 管桩基坑工程报警值的确定,除应满足设计与现行国家标准《建筑基坑工程监测技术规范》GB50497的要求外,尚应符合下列规定:
1. 管桩桩身内力大于设计值;
2. 当管桩产生的挠曲变形大于20mm且变形不收敛时。
6.3 成桩质量检测
6.3.1 成桩质量检测的内容应包括以下内容:
1. 桩身垂直度; 2. 截桩后的桩顶标高; 3. 桩顶平面位置; 4. 桩身完整性; 5. 桩基承载力。
6.3.2 成桩桩身垂直度检查应符合下列规定:
1. 逐根进行检查;
2. 检查方法应按本规程第5.1.8条的规定执行; 3. 桩身垂直度允许偏差为1 %。
6.3.3 截桩后桩顶的实际标高与设计标高的允许偏差应满足±10mm,可用经纬仪进行检测。
6.3.4 管桩桩顶平面位置的允许偏差除应符合现行国家标准《建筑地基基础工程施工质量验收规范》GB
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50202的有关规定外,尚应符合表6.3.4的规定,可用经纬仪进行检测。
表6.3.4 管桩桩顶平面位置的允许偏差 项目 单排或双排桩条形桩基 ①垂直于条形桩基纵向轴的桩 ②平行于条形桩基纵向轴的桩 承台桩数为1~3根的桩 承台桩数为4~16根的桩 ①周边桩 ②中间桩 承台桩数多于16根的桩 ①周边桩 ②中间桩 注:1、支护桩桩位允许偏差为50mm; 2、劲性复合桩桩位允许偏差为10mm。
允许偏差(mm) 100 150 100 100 d/3或150两者中较大者 d/3或150两者中较大者 d/2 6.3.5 成桩后桩身完整性和单桩竖向抗压承载力检测应符合现行广东省标准《建筑地基基础检测规范》DBJ/T 15-60的有关规定。
6.3.6 对于管桩复合地基,除应按本规程第6.3.5条对管桩进行检测外,还应进行复合地基平板载荷试验,复合地基平板载荷试验的检测数量和检测方法应符合现行行业标准《建筑地基检测技术规范》JGJ340的有关规定。
6.3.7设计等级为甲级、乙级的桩基础的竖向承载力应在施工前采用单桩静载试验确定,在同一条件下的试桩数量不应少于3根。单桩静载试验的开始时间,对于持力层为遇水易软化的风化岩,应在打桩收锤25天后,其余应在打桩收锤7天后,并应符合下列规定:
1. 试桩的规格、长度及地质条件应具有代表性; 2. 试桩应选在地质勘探孔附近; 3. 试桩施工条件应与工程桩一致。
6.3.8 混凝土预制桩的桩身完整性检测应符合下列规定:
1. 条件允许时,宜采用孔内摄像法;
2. 采用低应变法时,桩基工程中每个承台下的抽检桩数不少于1根。地基基础设计等级为甲级的桩基工程抽检桩数不应少于总桩数的30%,其余桩基工程抽检桩数不应少于总桩数的20%;
3. 当低应变法有效检测深度不满足要求时,尚应采用高应变法进行抽检,抽检桩数不应少于总桩数的5%,且不得少于5根;对已采用孔内摄像法进行桩身完整性检查、检查桩数超过工程桩总数的20%,且未发现明显质量缺陷的预应力管桩工程,抽检桩数可减少总桩数的1%。
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6.3.9 单桩竖向抗压承载力验收检测应符合下列规定:
1. 采用静载试验时,抽检桩数不应少于总桩数的1%,且不得少于3根;当总桩数小于50根时,抽检桩数不得少于2根;
2. 采用高应变法时,抽检桩数不应少于总桩数的5%,且不得少于5根;
3. 当符合下列条件之一时,管桩的单桩竖向抗压承载力应采用静载试验进行检测: 1)地基基础设计等级为甲级和地质条件较为复杂的乙级桩基工程; 2)场地地质条件为岩溶的桩基工程(岩溶地区的摩擦型桩除外);
3)非岩溶地区上覆土层为淤泥等软弱土层,其下直接为中风化岩或微风化岩、或中风化岩面上
只有较薄的强风化岩;
4)施工过程中产生挤土上浮或偏位的桩基工程; 5)采用引孔法辅助施工的桩基工程; 6)对水泥土桩中插入管桩的桩基工程; 7)采用预钻孔后植入管桩的桩基工程。
6.3.10 同条件下总桩数超过1000根的大型单位工程的抽检桩数可按下列规定确定:当采用高应变动测法时,每增多1000根桩时检测桩数可减少0.5个百分点,但抽检数量不得少于总桩数的5 %;采用静载荷试验时,每增多1000根桩时检测桩数可减少0.1个百分点,但抽检数量不得少于总桩数的0.7 %。 6.3.11 设计阶段的静载试验桩和施工开始时采用高应变动测法进行打桩过程监测的试打桩,若桩身未破坏且单桩竖向抗压承载力大于等于2倍单桩竖向抗压承载力特征值,试打桩数的1/2可计入同方法验收抽检数量。
6.3.12 当设计需要进行成桩的单桩水平承载力或单桩竖向抗拔承载力的检测时,抽检数量应不少于同条件下总桩数的1%,且不得少于3根。
6.3.13 锤击沉桩过程中出现贯入度突变时,应停止锤击沉桩施工,按现行行业标准《建筑基桩检测技术规范》JGJ 106规定的方法,对出现贯入度突变的基桩进行检测,并在相同施工工艺和相近地基条件下,与未出现贯入度突变的基桩进行对比检测或监测,查明贯入度突变的原因。
6.3.14 试沉桩阶段未进行打桩过程监测的长桩、超长桩,当其穿越深厚软土层时,宜按现行行业标准《建筑基桩检测技术规范》JGJ 106规定的方法,在工程桩锤击施工阶段进行打桩过程监测。 6.3.15下列桩基工程应在承台完成以后的施工期间及使用期间进行沉降变形观测直到沉降达到稳定标准:
1. 桩基设计等级为甲级的桩基础工程;
2. 地质条件较复杂的桩基设计等级为乙级的桩基础工程; 3. 桩端持力层为遇水易软化的风化岩层的桩基工程。
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4. 设计施工工艺采用植入法或中掘法的管桩基础; 5. 采用管桩复合地基;
6.3.16 对用于支护工程的管桩,管桩检测和监测应符合以下规定:
1. 应进行桩身完整性检测,检测方法和检测数量应符合现行广东省标准《建筑地基基础检测规范》DBJ/T 15-60的有关规定。
2. 宜对管桩的挠度进行监测,基坑的监测应符合现行国家标准《建筑基坑工程监测技术规范》GB50497的有关规定。
6.4 工程验收
6.4.1 桩基工程验收尚应符合现行国家标准《建筑地基基础工程施工质量验收规范》GB 50202的有关规定。
6.4.2 桩基工程验收程序应符合下列规定:
1. 当桩顶标高与施工现场标高基本一致时,可待全部管桩施打完毕后一次性验收; 2. 当需要送桩时,在送桩前应进行中间检查,合格后方可送桩; 3. 全部管桩施打完毕并开挖到设计标高后再进行竣工验收。 6.4.3 桩基工程验收时应具备下列资料:
1. 管桩出厂合格证、产品说明书、混凝土强度报告、钢筋混凝土预埋件原材检验报告、抗弯和抗剪性能报告、进场检验相关资料等;
2. 桩基设计文件和施工图,包括施工图纸会审纪录、设计变更通知书; 3. 桩位测量放线图,包括工程基线复核签证单; 4. 岩土工程勘察报告;
5. 经批准的施工组织设计或施工方案,包括实施中的变更资料; 6. 打桩施工记录汇总,包括桩位编号图;
7. 工地用桩检查资料,包括桩端板和桩尖的尺寸和材质抽检,预应力钢筋和螺旋筋抽检、接头焊缝验收记录等汇总资料;
8. 打桩工程竣工图(桩位实测偏位情况,补桩、试桩位置等);
9. 成桩质量检查报告(桩顶标高、桩顶平面位置、垂直度偏差检测结果、管桩混凝土强度检测报告、桩身完整性检测报告等);
10. 单桩(复合地基)承载力检测报告; 11. 监测资料; 12. 质量事故处理记录; 13. 施工技术措施记录等; 14. 分项验收合格表。
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附录A 管桩结构形式
A.0.1管桩结构形式(图A.0.1-1~图A.0.1-2)。
1 UHC管桩、PHC管桩、PC管桩的结构形式(图A.0.1-1);
图A.0.1-1管桩(UHC、PHC、PC)结构形式
t—壁厚;l—桩长;d—管桩外径;l1—桩端加密区长度;l2—非加密区长度;
2 PRC管桩的结构形式(图A.0.1-2); 图A.0.1-2管桩(PRC)结构形式 t—壁厚;l—桩长;d—外径;l1—桩端加密区长度;l2—非加密区长度;
预应力钢棒 预应力钢棒
非预应力钢筋 非预应力钢筋
t
d
t
t
d
t
图A.0.1-3 PRC管桩(I型)图A.0.1-4 PRC管桩(II 型)
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3 SC桩的结构形式(图A.0.1-3); 端板 钢管 锚固钢筋 螺旋筋 图A.0.1-3 SC桩的结构形式 t—壁厚;l—桩长;d—外径;l1—锚固筋长度;ts—钢管厚度;
按产品采用的钢管材质牌号,SC桩分三种型号:采用Q235B的为Ⅰ型,采用Q345B的为Ⅱ型,采用Q500C的为Ⅲ型。如SC桩的钢管材质为Q345B、公称直径800mm、壁厚110mm、钢管壁厚12mm、单节长度15m的SC桩,其标记为:SC-Ⅱ-800-110-12-15
A.0.2 受压管桩与承台连接构造(图A.0.2)及填芯混凝土内配筋(表A.0.2)。
图A.0.2 受压管桩与承台连接构造图
1—承台或底板;2—管桩;3—垫层;4—灌芯混凝土内纵筋;
5—灌芯混凝土内箍筋;6—微膨胀混凝土灌芯;7—支托钢板及吊筋;de'—填芯钢筋直径(mm)
表A.0.2 填芯混凝土内配筋表 灌芯混凝土内配筋 管桩外径d(mm) 灌芯混凝土内纵筋 灌芯混凝土内箍筋
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300 400 500 600 700 800 1000 1200 4C 14 4C 16 6C 16 6C 18 6C 18 6C 20 8C 20 10C 20 Φ6@200 Φ6@200 Φ8@200 Φ8@200 Φ8@200 Φ8@150 Φ8@150 Φ8@150 A.0.3 不截桩受拉管桩与承台连接构造(图A.0.3-1)和截桩受拉管桩与承台连接构造(图A.0.3-2)。
图A.0.3-1不截桩受拉管桩与承台连接构造图
1.
锚固钢筋;2—锚板;3—端板;4—承台或底板;5—管桩;6—4mm厚托板;7—垫层;8—微膨胀灌芯混凝土
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图A.0.3-2 截桩受拉管桩与承台连接构造图
1—承台或底板;2—管桩;3—垫层;4—灌芯混凝土内纵筋; 5—灌芯混凝土内箍筋;6—微膨胀灌芯混凝土;7—支托钢板
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附录B PHC管桩力学性能
表B.0.1PHC管桩桩身配筋及相关参数表 规格 (代号-外径-壁厚) 单节 长度L 5~(m) 主筋数量与直径(mm) 螺旋筋直径(mm) 混凝土有效预压应力σpc (MPa) 预应力钢棒分布圆周直径 Dp (mm) 桩身受弯承载力设计值[M] (kN·m) 桩身受剪承载力设计值[V] (kN) 桩身轴心受拉承载力设计值[N] (kN) 桩身轴心受压承载力设计值(未考虑压屈影响)[R] (kN) 按标准组合 计算的抗裂 弯矩Mk (kN·m) 按标准组合计算的抗裂拉力 Nk≤(kN) 理论重量(kg/m) 型号 A PHC300(70) AB B A PHC400(95) AB B C A PHC500(100) AB B C A PHC500(125) AB B C A PHC600(110) AB B
11 11 12 12 13 14 15 14 15 16 17 13 14 15 16 15 16 18 6φD7.1 6φD9.0 8φD9.0 7φD9.0 7φD10.7 10φD10.7 13φD10.7 11φD9.0 11φD10.7 11φD12.6 13φD12.6 12φD9.0 12φD10.7 12φ12.6 15φD12.6 14φD9.0 14φD10.7 14φD12.6 5 D4.15 4 6.37 8.19 4.30 4 5.87 8.03 10.01 4.84 5 6.59 8.75 10.06 4.53 5 6.18 8.24 9.93 4.60 6.26 8.34 506 406 406 308 230 26 39 50 64 87 117 143 131 176 230 261 135 184 242 288 205 278 365 第 48 页 共 131 页
80 94 104 146 164 187 205 206 233 262 278 243 273 308 333 270 305 343 204 326 435 381 536 765 995 598 842 1169 1381 653 918 1275 1594 762 1071 1488 4255 3701 3158 2288 1271 25 31 36 60 70 84 97 118 138 164 180 123 144 170 193 191 224 265 214 333 432 399 550 762 961 623 855 1151 1333 683 939 1266 1542 796 1094 1474 440 383 327 237 132 文件编号: 94-7A-28-41-3E
规格 (代号-外径-壁厚) 单节 长度L 5~(m) 主筋数量与直径(mm) 螺旋筋直径(mm) 混凝土有效预压应力σpc (MPa) 预应力钢棒分布圆周直径 Dp (mm) 桩身受弯承载力设计值[M] (kN·m) 桩身受剪承载力设计值[V] (kN) 桩身轴心受拉承载力设计值[N] (kN) 桩身轴心受压承载力设计值(未考虑压屈影响)[R] (kN) 按标准组合 计算的抗裂 弯矩Mk (kN·m) 按标准组合计算的抗裂拉力 Nk≤(kN) 理论重量(kg/m) 型号 C A PHC600(130) AB B C A PHC700(110) AB B C A PHC700(130) AB B C A PHC800(110) AB B C PHC800(130) A AB 19 15 16 17 19 17 18 20 22 16 18 19 21 19 20 22 24 18 19 17φD12.6 16φD9.0 16φD10.7 16φD12.6 20φD12.6 12φD10.7 24φD9.0 24φD10.7 24φD12.6 13φD10.7 26φD9.0 26φD10.7 26φD12.6 15φD10.7 15φD12.6 30φD10.7 30φD12.6 16φD10.7 16φD12.6 6 6 6 6 5 9.81 4.63 6.31 8.40 10.12 4.60 6.33 8.52 11.16 4.38 6.04 8.14 10.70 4.89 6.58 9.01 11.76 4.57 6.16 690 690 590 590 506 423 225 306 402 477 296 405 536 682 313 429 571 731 431 575 772 976 450 604 368 312 352 396 429 322 365 413 464 366 413 467 525 384 431 491 551 433 485 1806 870 1224 1700 2125 918 1306 1836 2550 995 1414 1989 2763 1148 1594 2295 3188 1224 1700 6876 5992 5850 5124 4824 295 205 240 285 323 282 331 395 475 299 350 417 501 402 469 568 685 427 496 1750 909 1249 1683 2050 959 1332 1815 2418 1042 1449 1977 2640 1194 1620 2252 2993 1279 1739 711 620 605 530 499
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规格 (代号-外径-壁厚) 单节 长度L 5~(m) 主筋数量与直径(mm) 螺旋筋直径(mm) 混凝土有效预压应力σpc (MPa) 预应力钢棒分布圆周直径 Dp (mm) 桩身受弯承载力设计值[M] (kN·m) 桩身受剪承载力设计值[V] (kN) 桩身轴心受拉承载力设计值[N] (kN) 桩身轴心受压承载力设计值(未考虑压屈影响)[R] (kN) 按标准组合 计算的抗裂 弯矩Mk (kN·m) 按标准组合计算的抗裂拉力 Nk≤(kN) 理论重量(kg/m) 型号 B C A PHC1000(130) AB B C A PHC1200(150) AB B C A PHC1400(150) AB B C 21 23 21 23 25 26 23 25 27 29 25 27 30 31 32φD10.7 32φD12.6 32φD9.0 32φD10.7 32φD12.6 32φD14.0 30φD10.7 30φD12.6 45φD12.6 45φD14.0 25φD12.6 50φD10.7 50φD12.6 50φD14.0 8 7 8 6 8 6 8.47 11.10 4.97 6.75 8.97 10.65 4.73 6.36 9.04 10.73 4.61 6.41 8.53 10.15
1260 1060 880 818 1042 823 1110 1448 1687 1316 1762 2451 2854 1818 2514 3292 3850 553 622 574 648 729 785 783 880 1017 1096 920 1046 1177 1268 2448 3400 1741 2448 3400 4189 2295 3188 4781 5891 2656 3825 5313 6545 14803 12434 8929 599 721 766 901 1071 1205 1262 1469 1817 2045 1793 2121 2516 2826 2422 3228 1809 2483 3338 4006 2393 3251 4689 5626 2775 3898 5251 6310 1532 1286 924 注:PHC管桩的混凝土强度等级为C80。
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附录C PC管桩力学性能
表C.0.1PC管桩桩身配筋及相关参数表 规格 (代号-外径-壁厚) 型号 单节 长度L 5~(m) 主筋数量与直径(mm) 螺旋筋直径(mm) 混凝土有效预压应力σpc (MPa) 预应力钢棒分布圆周直径 Dp (mm) 桩身受弯承载力设计值[M] (kN·m) 桩身受剪承载力设计值[V] (kN) 桩身轴心受拉承载力设计值[N] (kN) 桩身轴心受压承载力设计值(未考虑压屈影响)[R] (kN) 按标准组合 计算的抗裂 弯矩Mk (kN·m) 按标准组合计算的抗裂拉力 Nk≤(kN) 理论重量(kg/m) A PC300(70) AB B A PC400(95) AB B C A PC500(100) AB B C A PC500(125) AB B C A PC600(110) AB B C
11 11 12 12 13 14 15 14 15 16 17 13 14 15 16 15 16 18 19 6φD7.1 6φD9.0 8φD9.0 7φD9.0 7φD10.7 11φD10.7 13φD10.7 11φD9.0 11φD10.7 11φD12.6 14φD12.6 12φD9.0 12φD10.7 12φD12.6 15φD12.6 14φD9.0 14φD10.7 14φD12.6 19φD12.6 5 5 5 4 4 4.14 6.35 8.15 4.29 5.85 8.66 9.94 4.83 6.56 8.70 10.61 4.52 6.16 8.19 9.87 4.58 6.24 8.29 10.67 506 406 406 308 230 25 38 48 63 85 120 134 128 170 218 256 133 178 231 270 201 269 347 426 第 51 页 共 131 页
76 89 99 138 156 184 195 195 221 249 271 230 260 292 317 256 289 326 363 204 326 435 381 536 842 995 598 842 1169 1488 653 918 1275 1594 762 1071 1488 2019 3260 2835 2419 1752 974 24 30 35 59 69 87 96 115 136 161 185 121 141 168 190 187 220 261 310 214 332 431 399 549 827 958 622 854 1148 1417 682 937 1263 1537 795 1092 1471 1922 440 383 327 237 132 文件编号: 94-7A-28-41-3E
规格 (代号-外径-壁厚) 型号 单节 长度L 5~(m) 主筋数量与直径(mm) 螺旋筋直径(mm) 混凝土有效预压应力σpc (MPa) 预应力钢棒分布圆周直径 Dp (mm) 桩身受弯承载力设计值[M] (kN·m) 桩身受剪承载力设计值[V] (kN) 桩身轴心受拉承载力设计值[N] (kN) 桩身轴心受压承载力设计值(未考虑压屈影响)[R] (kN) 按标准组合 计算的抗裂 弯矩Mk (kN·m) 按标准组合计算的抗裂拉力 Nk≤(kN) 理论重量(kg/m) A PC600(130) AB B C A PC700(110) AB B C A PC700(130) AB B C A PC800(110) AB B C A PC800(130) AB B
15 16 17 18 17 18 20 22 16 17 19 21 18 20 22 24 18 19 21 16φD9.0 16φD10.7 16φD12.6 21φD12.6 13φD10.7 26φD9.0 26φD10.7 26φD12.6 14φD10.7 28φD9.0 28φD10.7 28φD12.6 16φD10.7 16φD12.6 32φD10.7 32φD12.6 17φD10.7 17φD12.6 34φD10.7 6 6 6 6 5 4.62 6.28 8.35 10.45 4.94 6.77 9.06 11.80 4.68 6.43 8.63 11.27 5.17 6.93 9.45 12.27 4.82 6.48 8.86 690 690 590 590 506 221 297 383 461 312 419 538 660 328 443 574 710 446 585 762 928 467 616 811 第 52 页 共 131 页
296 334 377 415 314 357 404 453 355 403 456 513 372 419 478 536 419 471 538 870 1224 1700 2231 995 1414 1989 2763 1071 1523 2142 2975 1224 1700 2448 3400 1301 1806 2601 5267 4590 4481 3925 3695 201 236 281 328 286 339 407 491 302 357 428 516 406 477 581 702 430 503 610 908 1247 1679 2132 1033 1431 1943 2580 1116 1548 2107 2803 1267 1716 2377 3149 1352 1835 2549 711 620 605 530 499 文件编号: 94-7A-28-41-3E
规格 (代号-外径-壁厚) 型号 单节 长度L 5~(m) 主筋数量与直径(mm) 螺旋筋直径(mm) 混凝土有效预压应力σpc (MPa) 预应力钢棒分布圆周直径 Dp (mm) 桩身受弯承载力设计值[M] (kN·m) 桩身受剪承载力设计值[V] (kN) 桩身轴心受拉承载力设计值[N] (kN) 桩身轴心受压承载力设计值(未考虑压屈影响)[R] (kN) 按标准组合 计算的抗裂 弯矩Mk (kN·m) 按标准组合计算的抗裂拉力 Nk≤(kN) 理论重量(kg/m) C A PC1000(130) AB B C A PC1200(150) AB B C A PC1400(150) AB B C 23 21 23 25 26 23 24 27 29 25 27 29 31 34φD12.6 24φD10.7 24φD12.6 32φD12.6 40φD14.0 32φD10.7 32φD12.6 48φD12.6 50φD14.0 25φD12.6 50φD10.7 50φD12.6 50φD14.0 8 7 6 8 6 11.56 5.20 6.97 8.91 12.58 5.00 6.71 9.48 11.58 4.59 6.38 8.48 10.08 1260 1060 880 999 844 1107 1368 1781 1366 1797 2417 2818 1785 2433 3124 3595
604 555 624 693 806 760 855 990 1081 872 993 1119 1205 3613 1836 2550 3400 5236 2448 3400 5100 6545 2656 3825 5313 6545 10432 9525 6840 737 770 904 1056 1356 1274 1492 1858 2146 1758 2085 2479 2788 3387 1899 2572 3330 4822 2539 3442 4950 6135 2771 3891 5237 6291 1532 1286 924 8 注:PC管桩的混凝土强度等级为C60。
第 53 页 共 131 页
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附录D PRC管桩力学性能
表D.0.1PRC管桩桩身配筋及相关参数表(Ⅰ型) 规 格 (代号-外径-壁厚) 型号 预应力钢单节棒数量与长度L 直径 5~(m) (mm) 非预应力钢筋数量与直径(mm) 混凝土螺旋有效预筋直压应力径σpc (mm) (MPa) 纵向主筋分布圆周直径Dp (mm) 换算截 面抵抗 矩W0 (mm3 ×106 ) 桩身受弯承载力设计值[M] (kN·m) 桩身斜受剪承载力设计值[V] (kN) 桩身轴心受拉承载力设计值[N] (kN) 桩身轴心受压 承载力设计值 (未考虑压屈 影响)[R] (kN) 按标准组 按标准组合计算的合计算的抗裂弯矩 抗裂拉力Mk≤ Nk≤(kN) (kN·m) 理论 重量(kg/m) AB B PRC Ⅰ 500(100) C D AB B PRC Ⅰ 500(125) C D AB B PRC Ⅰ 600(110) C D PRC Ⅰ 600(130)
15 16 17 18 14 15 16 16 17 17 18 19 16 11φD10.7 14φD10.7 11φD12.6 14φD12.6 12φD10.7 14φD10.7 12φD12.6 14φD12.6 14φD10.7 16φD10.7 14φD12.6 16φD12.6 16φD10.11C12 14C12 5 11C12 14C12 12C12 14C12 5 12C12 14C12 14C12 16C12 5 14C12 16C12 16C12 5 6.64 8.22 406 8.83 10.79 6.23 7.15 406 8.30 9.46 6.31 7.11 506 8.41 9.42 6.36 506 11.029 11.124 11.165 11.296 11.884 11.948 12.032 12.120 18.367 18.449 18.590 18.704 19.674 第 54 页 共 131 页
258 313 309 368 271 309 328 369 407 455 491 543 451 262 279 285 303 296 308 323 337 336 348 366 379 375 842 1071 3158 1169 1488 918 1071 3701 1275 1488 1071 1224 4255 1488 1700 1224 4824 142 161 168 192 148 160 175 190 230 246 272 292 247 863 1076 327 1161 1436 946 1091 383 1276 1464 1103 1248 440 1486 1675 1260 499 AB 文件编号: 94-7A-28-41-3E
规 格 (代号-外径-壁厚) 型号 预应力钢单节棒数量与长度L 直径 5~(m) (mm) 非预应力钢筋数量与直径(mm) 混凝土螺旋有效预筋直压应力径σpc (mm) (MPa) 纵向主筋分布圆周直径Dp (mm) 换算截 面抵抗 矩W0 (mm3 ×106 ) 桩身受弯承载力设计值[M] (kN·m) 桩身斜受剪承载力设计值[V] (kN) 桩身轴心受拉承载力设计值[N] (kN) 桩身轴心受压 承载力设计值 (未考虑压屈 影响)[R] (kN) 按标准组 按标准组合计算的合计算的抗裂弯矩 抗裂拉力Mk≤ Nk≤(kN) (kN·m) 理论 重量(kg/m) 7 B C D AB B PRC Ⅰ 700(110) C D AB B PRC Ⅰ 700(130) C D B PRC Ⅰ 800(110) C
17 18 18 19 20 21 22 18 19 20 20 21 23 18φD10.7 16φD12.6 18φD12.6 18φD10.7 22φD10.7 20φD12.6 22φD12.6 18φD10.7 22φD10.7 20φD12.6 22φD12.6 24φD10.7 24φD12.6 18C12 16C12 18C12 18C12 22C12 6 20C12 22C12 18C12 22C12 6 20C12 22C12 24C12 6 24C12 7.06 8.47 9.36 6.70 7.99 590 9.72 10.51 5.94 7.11 590 8.69 9.42 7.52 690 9.93 19.756 19.929 20.042 27.088 27.278 27.554 27.686 29.276 29.467 29.742 29.875 37.748 38.281 第 55 页 共 131 页
498 544 596 618 726 801 857 616 728 809 870 940 1116 387 410 423 448 470 497 509 480 504 534 547 535 579 1377 1700 1913 1377 1683 5124 2125 2338 1377 1683 5850 2125 2338 1836 5992 2550 262 293 312 350 388 439 463 356 393 443 467 519 618 1405 1697 1886 1411 1697 530 2084 2267 1425 1716 605 2115 2303 1862 620 2494 文件编号: 94-7A-28-41-3E
规 格 (代号-外径-壁厚) 型号 预应力钢单节棒数量与长度L 直径 5~(m) (mm) 非预应力钢筋数量与直径(mm) 混凝土螺旋有效预筋直压应力径σpc (mm) (MPa) 纵向主筋分布圆周直径Dp (mm) 换算截 面抵抗 矩W0 (mm3 ×106 ) 桩身受弯承载力设计值[M] (kN·m) 桩身斜受剪承载力设计值[V] (kN) 桩身轴心受拉承载力设计值[N] (kN) 桩身轴心受压 承载力设计值 (未考虑压屈 影响)[R] (kN) 按标准组 按标准组合计算的合计算的抗裂弯矩 抗裂拉力Mk≤ Nk≤(kN) (kN·m) 理论 重量(kg/m) 24φD10.B 20 24C12 6.66 41.201 945 573 7 PRC Ⅰ 800(130) 6 690 24φD12.C 22 24C12 8.84 41.733 1134 622 6 26φD10.AB 22 26C12 5.65 70.667 1360 700 7 26φD12.PRC Ⅰ 1000(130) B 24 26C12 66 7.56 880 71.418 1651 758 6 36φD12.C 26 36C12 9.98 72.450 1880 825 6 注:表中PRC管桩(Ⅰ型)的混凝土强度等级为C80。 表D.0.2PRC管桩桩身配筋及相关参数表(Ⅱ型)
规 格 (代号-外径-壁厚) 型号 预应力钢单节棒数量与长度L 直径 5~(m) (mm) 非预应力钢筋数量与直径(mm) 混凝土螺旋有效预筋直压应力径σpc (mm) (MPa) 预应力钢棒分布圆周直径Dp (mm) 换算截 面抵抗 矩W0 (mm3 ×106 ) 桩身受弯承载力设计值[M] (kN·m) 桩身斜受剪承载力设计值[V] (kN) 1836 6876 2550 1989 2763 3825 8929 531 629 839 984 1174 1883 711 2532 2065 2792 3738 924 桩身轴心受拉承载力设计值[N] (kN) 桩身轴心受压 承载力设计值 (未考虑压屈 影响)[R] (kN) 按标准组 按标准组合计算的合计算的抗裂弯矩 抗裂拉力Mk≤ Nk≤(kN) (kN·m) 理论 重量(kg/m) AB B PRC Ⅰ 500(100) C D PRC Ⅰ 500(125)
15 16 17 18 14 AB 11φD10.7 14φD10.7 11φD12.6 14φD12.6 12φD10.7 6C12 7C12 5 7C14 7C14 6C12 5 6.62 8.17 406 8.82 10.75 6.21 406 11.029 11.124 11.165 11.296 11.884 第 56 页 共 131 页
225 270 300 344 232 262 278 285 303 296 842 1071 3158 1169 1488 918 3701 142 160 168 192 148 860 1071 327 1160 1432 942 372 文件编号: 94-7A-28-41-3E
规 格 (代号-外径-壁厚) 型号 预应力钢单节棒数量与长度L 直径 5~(m) (mm) 非预应力钢筋数量与直径(mm) 混凝土螺旋有效预筋直压应力径σpc (mm) (MPa) 预应力钢棒分布圆周直径Dp (mm) 换算截 面抵抗 矩W0 (mm3 ×106 ) 桩身受弯承载力设计值[M] (kN·m) 桩身斜受剪承载力设计值[V] (kN) 桩身轴心受拉承载力设计值[N] (kN) 桩身轴心受压 承载力设计值 (未考虑压屈 影响)[R] (kN) 按标准组 按标准组合计算的合计算的抗裂弯矩 抗裂拉力Mk≤ Nk≤(kN) (kN·m) 理论 重量(kg/m) B C D AB B PRC Ⅰ 600(110) C D AB B PRC Ⅰ 600(130) C D AB PRC Ⅰ 700(110) B C
15 16 16 17 17 18 19 16 17 18 18 19 20 21 14φD10.7 12φD12.6 14φD12.6 14φD10.7 16φD10.7 14φD12.6 16φD12.6 16φD10.7 18φD10.7 16φD12.6 18φD12.6 18φD10.7 22φD10.7 20φD12.6 7C12 6C14 7C14 7C12 8C12 5 7C14 8C14 8C12 8C12 5 8C14 9C14 9C12 11C12 10C14 6 7.12 8.28 9.44 6.29 7.08 506 8.38 9.39 6.33 7.03 506 8.44 9.33 6.67 7.95 9.69 590 11.948 12.032 12.120 18.367 18.449 18.590 18.704 19.674 19.756 19.929 20.042 27.088 27.278 27.554 第 57 页 共 131 页
265 305 343 350 392 457 506 386 419 506 554 533 628 748 308 323 336 336 347 365 379 375 386 409 423 447 469 497 1071 1275 1488 1071 1224 4255 1488 1700 1224 1377 4824 1700 1913 1377 1683 2125 5124 159 174 190 230 245 271 292 247 262 292 312 349 386 438 1086 1272 1460 1098 1242 440 1482 1670 1254 1397 499 1693 1880 1405 1688 2078 530 文件编号: 94-7A-28-41-3E
规 格 (代号-外径-壁厚) 型号 预应力钢单节棒数量与长度L 直径 5~(m) (mm) 非预应力钢筋数量与直径(mm) 混凝土螺旋有效预筋直压应力径σpc (mm) (MPa) 预应力钢棒分布圆周直径Dp (mm) 换算截 面抵抗 矩W0 (mm3 ×106 ) 桩身受弯承载力设计值[M] (kN·m) 桩身斜受剪承载力设计值[V] (kN) 桩身轴心受拉承载力设计值[N] (kN) 桩身轴心受压 承载力设计值 (未考虑压屈 影响)[R] (kN) 按标准组 按标准组合计算的合计算的抗裂弯矩 抗裂拉力Mk≤ Nk≤(kN) (kN·m) 理论 重量(kg/m) 22φD12.D 22 11C14 10.48 6 18φD10.AB 18 9C12 5.92 7 22φD10.B 19 11C12 7.08 7 PRC Ⅰ 700(130) 6 20φD12.C 20 10C14 8.66 6 22φD12.D 20 11C14 9.39 6 24φD10.B 21 12C12 7.50 7 PRC Ⅰ 800(110) 6 24φD12.C 23 12C14 9.90 6 24φD10.B 20 12C12 6.63 7 PRC Ⅰ 800(130) 6 24φD12.C 22 12C14 8.82 6 26φD10.AB 22 13C12 5.63 7 26φD12.PRC Ⅰ 1000(130) B 24 13C14 6 7.54 6 36φD12.C 26 18C14 9.93 6 注:表中PRC管桩(Ⅱ型)的混凝土强度等级为C80。 27.686 29.276 29.467 590 29.742 29.875 37.748 690 38.281 41.201 690 41.733 70.667 880 71.418 72.450
800 528 627 754 811 859 1042 812 1057 1167 1537 1918 508 479 503 533 546 534 578 572 621 699 758 825 2338 1377 1683 5850 2125 2338 1836 5992 2550 1836 6876 2550 1989 2763 3825 8929 462 355 392 443 466 518 617 529 628 838 983 1170 2259 1419 1708 605 2109 2296 1856 620 2486 1874 711 2526 2057 2785 3720 924
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附录E UHC管桩力学性能
E.0.1 UHC管桩的混凝土轴心抗压极限强度、轴心抗拉极限强度、弹性模量按表E.0.1采用。
表E.0.1超高强混凝土管桩混凝土极限强度标准值、弹性模量
混凝土强度等级 C105 C125 fck 63.4 72.4 ftk 3.75 4.46 Ec 3.95 4.04 注:fck―混凝土轴心抗压强度标准值(MPa);ftk―混凝土轴心抗拉强度标准值(MPa); Ec―混凝土的弹性模量(×104 MPa); E.0.2 UHC管桩的性能指标应满足表E.0.2的要求。
表E.0.2常用UHC管桩力学性能指标(C105)
单节允型号 许长度L(m) 主筋数量与直径(mm) 螺旋筋直径(mm) 混凝土有效预压应力σce (MPa) 预应力钢棒分布圆周直径Dp(mm) 桩身受弯承载力设计值[M] (kN·m) 桩身受剪承载力设计值[V] (kN) 桩身轴心受拉承载力设计值[N] (kN) 桩身轴心受压承载力设计值(未考虑压屈影响)[R] (kN) 按标准组合计算的抗裂弯矩Mk≤(kN·m) 按标准组合计算的抗裂拉力Nk≤(kN) 理论 重量(kg/m) 规格(代号-外径-壁厚) A UHC400 (95) AB B C
12 13 14 15 7φD9.0 7φD10.7 10φD10.7 13φD10.7 4 4.31 5.90 8.09 10.10 308 65 89 121 150 第 59 页 共 131 页
165 185 209 229 381 536 765 995 2886 68 78 92 105 401 552 766 968 237 文件编号: 94-7A-28-41-3E
A UHC500 (100) AB B C 规格(代号-外径-壁厚) 14 15 16 17 11φD9.0 11φD10.7 11φ12.6 13φD12.6 主筋数量与直径(mm) 螺旋筋直径(mm) D4.86 5 6.63 8.83 10.15 混凝土有效预压应力σce (MPa) 预应力钢棒分布圆周直径Dp(mm) 132 406 180 239 273 桩身受弯承载力设计值[M] (kN·m) 233 261 293 311 桩身受剪承载力设计值[V] (kN) 598 842 1169 1381 桩身轴心受拉承载力设计值[N] (kN) 桩身轴心受压承载力设计值(未考虑压屈影响)[R] (kN) 131 3985 151 178 194 按标准组合计算的抗裂弯矩Mk≤(kN·m) 625 859 1158 1343 按标准组合计算的抗裂拉力Nk≤(kN) 理论 重量(kg/m) 327 单节允型号 许长度L(m) A UHC500 (125) AB B C A UHC600 (110) AB B C A UHC600 (130) AB B C A UHC700 (110) AB B
13 14 15 16 15 16 18 19 15 16 17 19 17 18 20 12φD9.0 12φD10.7 12φD12.6 15φD12.6 14φD9.0 14φD10.7 14φD12.6 17φD12.6 16φD9.0 16φD10.7 16φD12.6 20φD12.6 12φD10.7 24φD9.0 24φD10.7 6 5 5 5 4.55 6.22 8.30 10.03 4.61 6.30 8.41 9.91 4.65 6.34 8.46 10.22 4.62 6.37 8.59 590 506 506 406 137 187 249 299 207 283 377 441 228 312 415 498 300 414 555 第 60 页 共 131 页
274 307 345 373 305 342 384 411 352 396 444 480 364 410 462 653 918 1275 1594 762 1071 1488 1806 870 1224 1700 2125 918 1306 1836 6465 6087 5370 4670 137 158 185 208 213 246 288 319 229 265 310 349 314 364 429 685 943 1273 1553 798 1099 1483 1763 912 1255 1693 2065 962 1338 1826 530 499 440 383 文件编号: 94-7A-28-41-3E
C A UHC700 (130) AB B C 规格(代号-外径-壁厚) 22 16 20 22 24 24φD12.6 13φD10.7 26φD9.0 26φ10.7 26φD12.6 主筋数量与直径(mm) 螺旋筋直径(mm) D11.28 4.40 6 6.07 8.21 10.81 混凝土有效预压应力σce (MPa) 预应力钢棒分布圆周直径Dp(mm) 718 316 590 437 589 766 桩身受弯承载力设计值[M] (kN·m) 518 413 465 523 587 桩身受剪承载力设计值[V] (kN) 2550 995 1414 1989 2763 桩身轴心受拉承载力设计值[N] (kN) 桩身轴心受压承载力设计值(未考虑压屈影响)[R] (kN) 511 334 7382 386 454 539 按标准组合计算的抗裂弯矩Mk≤(kN·m) 2438 1045 1455 1988 2660 按标准组合计算的抗裂拉力Nk≤(kN) 理论 重量(kg/m) 605 单节允型号 许长度L(m) A UHC800 (110) AB B C A UHC800 (130) AB B C A UHC1000(130) AB B C
19 20 22 24 18 19 21 23 21 23 25 26 15φD10.7 15φD12.6 30φD10.7 30φD12.6 16φD10.7 16φD12.6 32φD10.7 32φD12.6 32φD9.0 32φD10.7 32φD12.6 32φD14.0 8 6 6 6 4.91 6.62 9.09 11.90 4.59 6.20 8.51 11.22 4.99 6.80 9.04 10.76 880 690 690 436 588 801 1031 455 616 844 1095 834 1135 1500 1798 433 484 550 616 488 546 520 695 647 727 816 878 1148 1594 2295 3188 1224 1700 2448 3400 1741 2448 3400 4189 11267 8677 7561 448 515 616 735 477 547 651 775 852 988 1162 1298 1198 1628 2266 3019 1283 1746 2436 3254 1816 2494 3360 4037 924 711 620
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表E.0.3UHC管桩力学性能指标(C125)
单节允规格(代号-外径-壁厚) 型号 许长度L(m) 主筋数量与直径(mm) 螺旋筋直径(mm) 混凝土有效预压应力σce (MPa) 预应力钢棒分布圆周直径Dp(mm) 桩身受弯承载力设计值[M] (kN·m) 桩身受剪承载力设计值[V] (kN) 桩身轴心受拉承载力设计值[N] (kN) 桩身轴心受压承载力设计值(未考虑压屈影响)[R] (kN) 按标准组合计算的抗裂弯矩Mk≤(kN·m) 按标准组合计算的抗裂拉力Nk≤(kN) 理论 重量(kg/m) A UHC400 (95) AB B C A UHC500 (100) AB B C A UHC500 (125) AB B C A UHC600 (110)
12 13 14 15 14 15 16 17 13 14 15 16 15 16 18 7φD 9.0 7φD 10.7 10φD10.7 13φD10.7 11φD9.0 11φD10.7 11φD12.6 13φD12.6 12φD 9.0 12φD10.7 12φD12.6 15φD12.6 14φD9.0 14φD10.7 14φD12.6 5 5 5 4 4.32 5.91 8.11 10.13 4.87 6.64 8.85 10.18 4.56 6.22 8.32 10.05 4.62 6.31 8.42 506 406 406 308 65 89 122 152 133 182 242 277 137 188 252 304 208 285 381 第 62 页 共 131 页
185 206 232 254 260 291 325 344 307 343 383 413 342 382 427 381 536 765 995 598 842 1169 1381 653 918 1275 1594 762 1071 1488 6218 5329 4548 3294 76 86 100 113 146 166 193 209 153 174 201 224 238 271 313 401 552 767 969 625 860 1160 1345 685 943 1274 1554 799 1099 1484 440 383 327 237 AB B 文件编号: 94-7A-28-41-3E
C A UHC600 (130) AB B C 19 15 16 17 19 17φD12.6 16φD 9.0 16φD10.7 16φD12.6 20φD12.6 主筋数量与直径(mm) 螺旋筋直径(mm) 9.93 4.65 5 6.35 8.48 10.24 混凝土有效预压应力σce (MPa) 预应力钢棒分布圆周直径Dp(mm) 448 229 506 314 420 505 桩身受弯承载力设计值[M] (kN·m) 456 395 441 493 532 桩身受剪承载力设计值[V] (kN) 1806 870 1224 1700 2125 桩身轴心受拉承载力设计值[N] (kN) 桩身轴心受压承载力设计值(未考虑压屈影响)[R] (kN) 344 255 6947 291 337 376 按标准组合计算的抗裂弯矩Mk≤(kN·m) 1765 912 1256 1695 2067 按标准组合计算的抗裂拉力Nk≤(kN) 理论 重量(kg/m) 499 单节允规格(代号-外径-壁厚) 型号 许长度L(m) A UHC700 (110) AB B C A UHC700 (130) AB B C A UHC800 (110) AB B C A UHC800 (130) AB B
17 18 20 22 16 18 19 21 19 20 22 24 18 19 21 12φD10.7 24φD9.0 24φD10.7 24φD12.6 13φD10.7 26φD9.0 26φD10.7 26φD12.6 15φD10.7 15φD12.6 30φD10.7 30φD12.6 16φD10.7 16φD12.6 32φD10.7 6 6 6 6 4.62 6.38 8.60 11.32 4.40 6.08 8.22 10.84 4.92 6.63 9.11 11.94 4.60 6.21 8.56 690 690 590 590 301 417 561 732 317 440 595 780 438 592 812 1052 457 620 854 第 63 页 共 131 页
408 457 513 574 463 519 582 650 484 539 610 682 548 609 688 918 1306 1836 2550 995 1414 1989 2763 1148 1594 2295 3188 1224 1700 2448 9903 8629 8425 7379 350 401 466 548 373 426 494 580 498 566 667 787 532 602 707 962 1339 1828 2441 1046 1456 1990 2663 1199 1629 2269 3023 1284 1747 2438 711 620 605 530 文件编号: 94-7A-28-41-3E
C A UHC1000(130) AB B C 23 21 23 25 26 32φD12.6 32φD 9.0 32φD10.7 32φD12.6 32φD14.0 8 6 11.26 5.00 6.81 9.06 10.79 880 1116 838 1145 1520 1800 770 724 810 905 972 3400 1741 2448 3400 4189 12859 832 947 1084 1259 1396 3258 1817 2496 3363 4042 924 附录F 劲性体(PST管桩)构造及力学性能
F.1构造规定
F.1.1 预应力钢筋应沿其分布圆周均匀布置,最小配筋率不得低于0.3%,并不得少于6根。
F.1.2 Φ400mm及以下的劲性体的螺旋筋的公称直径不应小于3mm,Φ400mm以上劲性体的螺旋筋的公称直径不应小于4mm。 F.1.3螺旋筋加密区长度不少于3倍外径且不小于1000mm,加密区间距不应大于50mm,非加密区间距不应大于200mm。 F.1.4 骨架成型后,各部分尺寸应符合如下要求:
a) 预应力钢筋间距偏差不应超过±10mm; b) 箍筋的间距偏差不应超过±10mm。 F.2 力学性能
F.2.1 PST管桩应进行生产、堆放、吊装、运输及施工等各阶段的正截面抗弯验算,正截面抗弯弯矩不得大于开裂弯矩。
表F.0.1常用PST管桩力学性能计算值
外径D(mm) 壁厚t(mm) 配筋数量及直径 (mm) 允许单节长度 L(m) 混凝土有效预应力值σce(MPa) 开裂弯矩 Mcr(kN·m) 极限弯矩 Mu(kN·m) 竖向抗压承载力设计值 Rp(kN) 300 400
60 60 6φD7.1 7φD7.1 7φD7.1 ≤10 ≤11 ≤12 4.59 5.29 3.84 第 64 页 共 131 页
24 25 45 35 40 58 871 1234 文件编号: 94-7A-28-41-3E
6φD9.0 500 600 65 65 9φD7.1 10φD7.1 12φD7.1 ≤13 ≤13 ≤14 ≤15 5.13 3.58 3.95 3.86 52 79 82 125 78 97 107 157 1710 2103 注:表中劲性体的混凝土强度等级为C60。
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附录G SC桩力学性能
表G.0.1SC桩力学性能指标表 公称直径D0 (mm) 钢管壁厚 壁厚 (含钢(mm) 管)(mm) 6 7 400 8 9 10 6 7 8 500 9 10 12 14 6 7 8 600 9 10 12 14 6 7 8 800 9 10 12 14 8 9 1000 10 12 14 16 附录H 管桩力学性能计算
130 110 110 100 90 桩身轴向承载力设计值(kN) Ⅰ型 3796 3954 4112 4269 4425 5282 5482 5681 5880 6077 6470 6859 6953 7194 7435 7675 7914 8389 8861 9708 10032 10356 10678 11000 11641 12279 14828 15233 15638 16445 17248 18048 Ⅱ型 4182 4403 4624 4843 5062 5767 6046 6325 6602 6879 7428 7972 7537 7874 8211 8546 8880 9545 10205 10490 10943 11395 11846 12296 13193 14085 16132 16698 17264 18392 19516 20635 Ⅲ型 4902 5242 5580 5916 6250 6672 7100 7527 7952 8375 9216 10050 8627 9144 9659 10173 10684 11703 12714 11949 12643 13336 14027 14716 16089 17455 18565 19433 20300 22028 23748 25462 桩身弯矩设计值 (kN·m) Ⅰ型 291 333 374 413 452 465 532 598 662 725 847 966 680 780 877 972 1065 1246 1421 1223 1403 1579 1751 1920 2248 2566 2524 2802 3074 3605 4121 4623 Ⅱ型 373 426 478 529 579 596 682 766 848 928 1085 1237 874 1000 1124 1245 1363 1595 1820 1571 1800 2024 2243 2458 2877 3286 3238 3592 3939 4616 5275 5918 Ⅲ型 520 594 667 738 809 831 951 1067 1182 1295 1516 1733 1219 1395 1567 1735 1901 2227 2545 2193 2511 2821 3126 3426 4016 4592 4518 5008 5490 6436 7360 8268 桩身抗剪承载力设计值(kN) Ⅰ型 1852 1994 2139 2287 2438 2599 2792 2988 3187 3390 3810 4248 3432 3677 3926 4178 4435 4963 5514 5224 5635 6052 6476 6909 7800 8724 8420 8963 9515 Ⅱ型 2187 2378 2569 2761 2953 3060 3319 3579 3839 4100 4620 5131 4027 4358 4689 5021 5354 6018 6675 6196 6743 7289 7833 8375 9441 Ⅲ型 2695 2952 3204 3448 3681 3758 4111 4457 4793 5117 5716 6219 4929 5383 5829 6264 6685 7476 8164 7660 8392 9099 9776 10416 11542 10456 12377 10076 12542 10789 13467 11500 14357 10646 12910 16006 11814 14288 17410 13017 15600 18466
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(资料性附录)
H.1 管桩的混凝土有效预压应力的计算按式H.1.1~式H.1.5。 H.1.1预应力放张后预应力钢筋的拉应力
𝜎con1+𝑛′⋅
(N/mm2)
=
𝐴𝑃𝐴𝐶
(H.1.1)
式中:σcon——预应力钢筋的初始张拉应力,单位为牛每平方毫米(N/mm2),σcon =0.7fptk ;
fptk——预应力钢筋的抗拉强度,单位为牛每平方毫米(N/mm2); Ap——预应力钢筋的横截面积,单位为平方毫米(mm2); Ac——管桩混凝土的横截面积,单位为平方毫米(mm2); n′——预应力钢筋的弹性模量与放张时混凝土的弹性模量之比。
H.1.2 混凝土的徐变及混凝土的收缩引起的预应力钢筋拉应力损失
𝛥𝜎𝛲𝜓
(N/mm2)
𝑛⋅𝜓⋅𝜎cpt+𝐸𝑠⋅𝛿𝑠
= (H.1.2−1) 𝜎cpt𝜓1+𝑛⋅𝜎⋅(1+2)
pt
𝜎cpt=
𝜎pt⋅𝐴𝑝
(H.1.2−2) 𝐴𝑐
式中:σcpt——放张后混凝土的预压应力,N/mm2;
n——预应力钢筋的弹性模量与管桩混凝土的弹性模量之比; ——混凝土的徐变系数,取2.0; ——混凝土的收缩率,取1.5×10-4; ——预应力钢筋的弹性模量(N/mm2)。
H.1.3 预应力钢筋因松弛引起的拉应力的损失△σr(N/mm2
𝛥𝜎𝑟=𝛾0⋅(𝜎pt−2𝛥𝜎pψ) (H.1.3)
式中:
——预应力钢筋的松弛系数,取2.5% 。
H.1.4 预应力钢筋的有效拉应力σpe(N/mm2)
𝜎pe=𝜎pt−𝛥𝜎pψ−𝛥𝜎𝑟 (H.1.4)
H.1.5 管桩混凝土的有效预压应力σce(N/mm2)
𝜎pe⋅𝛢𝑃
𝜎ce= (H.1.5)
𝛢𝑐
H.2 管桩的抗裂弯矩的计算按式C.2.1。
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H.2.1 当按二级裂缝控制等级验算受弯管桩受拉边缘应力时,其正截面受弯承载力应符合下式规定:
𝑀cr≤(𝜎pc+𝛾𝑓tk)𝑊0 (H.2.1−1) 𝑊0=
2𝐼0
(H.2.1−2) 𝑑2𝑟𝑝𝜋4𝐸𝑠
4
𝐼0=(𝑑−𝑑1)+(−1)𝐴py (H.2.1−3)
4𝐸𝑐2
式中:——管桩桩身开裂弯矩(kN·m);
——包括混凝土有效预压应力在内的管桩横截面承受的压应力(MPa); ——考虑离心工艺影响及截面抵抗矩塑性影响的综合系数,对C60取以上取;
,对C80及
——混凝土轴心抗拉强度标准值; ——截面换算弹性抵抗矩;
、
——分别为预应力钢棒、混凝土的弹性模量。
H.3 管桩的抗剪性能的计算按式H.3.1~ H.3.3。 H.3.1管桩的受剪截面应符合下式规定:
2
𝑉≤0.12𝛽𝑐𝑓𝑐(𝑑2−𝑑1) (H.3.1)
式中:V——管桩剪力设计值(kN); ——混凝土强度影响系数:C80混凝土,取H.3.2 管桩桩身斜截面受剪承载力应符合下式规定:
𝑉≤𝑅𝑣 (H.3.2)
式中:Rv—管桩桩身斜截面受剪承载力设计值,按本标准第5.2.17条确定。 H.3.3管桩桩身斜截面受剪承载力设计值Rv应按下列公式规定确定:
1 管桩斜截面受剪承载力设计值,可按下式计算:
𝑅𝑣≤
0.7𝑡𝐼𝜋𝑑2+𝑓𝐴𝑠𝑖𝑛𝛼 (H.3.3−1) √(𝜎pc+2𝑓𝑡)2−𝜎pc
𝑠02yvsv1𝑠;C60混凝土,取
。
2管桩截桩部位斜截面受剪承载力设计值,可按下式计算:
𝑅𝑣≤
0.7𝑡𝐼𝜋𝑑22(𝜇𝜎+2𝑓)−(𝜇𝜎)+𝑓𝐴𝑠𝑖𝑛𝛼 (H.3.3−2) √pc𝑡pc𝑠02yvsv1𝑠H.4 管桩桩身正截面受弯承载力计算应符合下列规定:
1 管桩(UHC管桩、PHC管桩、PC管桩)正截面受弯承载力设计值计算: 𝑀≤𝛼1𝑓𝑐𝐴(𝑟1+𝑟2)
𝑠𝑖𝑛𝜋𝛼𝑠𝑖𝑛𝜋𝛼𝑠𝑖𝑛𝜋𝛼𝑡
′+𝑓py𝐴py𝑟𝑝+(𝑓py−𝜎𝑝0)𝐴py𝑟𝑝 (H.4−1) 2𝜋𝜋𝜋
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𝛼=
0.55𝜎p0𝐴py+0.45𝑓py𝐴py
′𝐴+0.45(𝑓−𝜎)𝐴𝛼1𝑓𝑐𝐴+𝑓pypypyp0py
(H.4−2)
𝛼𝑡=0.45(1−𝛼)(H.4−3)
2 管桩(UHC管桩、PHC管桩、PC管桩)正截面受弯承载力极限值计算: 𝑀𝑢≤𝛼1𝑓ck𝐴(𝑟1+𝑟2)
𝛼=
𝑠𝑖𝑛𝜋𝛼𝑠𝑖𝑛𝜋𝛼𝑠𝑖𝑛𝜋𝛼𝑡
′+𝑓py𝐴py𝑟𝑝+(𝑓ptk−𝜎p0)𝐴py𝑟𝑝 (H.4−4) 2𝜋𝜋𝜋
𝛼𝑡=0.45(1−𝛼) (H.4−6) (
式中:——管桩桩身受弯承载力设计值(kN·m); ; u——管桩桩身受弯承载力极限值(kN·m)——管桩桩身横截面面积(mm2);
Apy——全部纵向预应力钢棒的总截面面积(mm2); 、——管桩环形截面的内、外半径(mm); ——纵向预应力钢棒重心所在圆周的半径(mm);
——混凝土矩形应力图的应力值与轴心抗压强度设计值之比,对C60取取;其间按线性内插法确定;
,C80
0.55𝜎p0𝐴py+0.45𝑓ptk𝐴py
(H.4−5)′𝐴+0.45(𝑓𝛼1𝑓ck𝐴+𝑓pypyptk−𝜎p0)𝐴py
——矩形应力图中,混凝土受压区面积与全截面面积的比值;
——矩形应力图中,纵向受拉预应力钢棒达到屈服强度的钢筋面积与全部纵向预应力钢棒
截面面积的比值;
——混凝土轴心抗压强度设计值(N/mm2); ——混凝土轴心抗压强度标准值(N/mm2); ——预应力钢棒抗拉强度设计值(N/mm2); ——预应力钢棒抗拉强度标准值(N/mm2); ——预应力钢棒抗压强度设计值(N/mm2);
——预应力钢棒合力点处混凝土法向应力等于零时的预应力钢棒应力(N/mm2)。
H.5 PRC管桩正截面受弯承载力应符合下列规定: 1 PRC管桩正截面受弯承载力设计值: 𝑀≤𝛼1𝑓𝑐𝐴(𝑟1+𝑟2)
𝑠𝑖𝑛𝜋𝛼𝑠𝑖𝑛𝜋𝛼𝑠𝑖𝑛𝜋𝛼𝑡𝑠𝑖𝑛𝜋𝛼+𝑠𝑖𝑛𝜋𝛼𝑡
′+𝑓py𝐴py𝑟𝑝+(𝑓py−𝜎p0)𝐴py𝑟𝑝+𝑓𝑦𝐴𝑠𝑟𝑠() 2𝜋𝜋𝜋𝜋(H.5 - 1)
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𝛼=
𝑓py𝐴py+𝑓𝑦𝐴𝑠
(H.5−2) ′𝐴+1.5(𝑓−𝜎)𝐴+2.5𝑓𝐴𝛼1𝑓𝑐𝐴+𝑓pypypyp0py𝑦𝑠
𝛼𝑡=1−1.5𝛼 (H.5−3)
2 PRC管桩正截面受弯承载力极限值计算: 𝑀𝑢≤𝛾′(𝛼1𝑓ck𝐴(𝑟1+𝑟2)
𝑠𝑖𝑛𝜋𝛼𝑠𝑖𝑛𝜋𝛼𝑠𝑖𝑛𝜋𝛼𝑡
′+𝑓py𝐴py𝑟𝑝+(𝑓ptk−𝜎p0)𝐴py𝑟𝑝
2𝜋𝜋𝜋𝑠𝑖𝑛𝜋𝛼+𝑠𝑖𝑛𝜋𝛼𝑡
+𝑓yk𝐴𝑠𝑟𝑠()) (H.5−4)
𝜋𝛼=
𝑓ptk𝐴py+𝑓yk𝐴𝑠
(H.5−5) ′𝐴+1.5(𝑓𝛼1𝑓ck𝐴+𝑓pypyptk−𝜎p0)𝐴py+2.5𝑓yk𝐴𝑠𝛼𝑡=1−1.5𝛼 (H.5−6)
式中:
; — 管桩桩身横截面面积(mm2)
; — 全部纵向非预应力钢筋的总截面面积(mm2) — 全部纵向预应力钢棒的总截面面积(mm2);
、
— 环形截面的内、外半径(mm);
; — 纵向非预应力钢筋重心所在的圆周的半径(mm) — 纵向预应力钢棒重心所在圆周的半径(mm); — 受压区混凝土截面面积与全截面面积的比值; —
矩形应力图中,纵向受拉预应力钢棒达到屈服强度的钢筋面积与全部纵
向预应力钢棒截面面积的比值;
; — 混凝土轴心抗压强度设计值(N/mm2); — 混凝土轴心抗压强度标准值(N/mm2) — 预应力钢棒抗拉强度设计值(N/mm2);
— 预应力钢棒抗拉强度标准值(N/mm2);
— 预应力钢棒抗压强度设计值(N/mm2);
2
; — 非预应力钢筋抗拉强度设计值(N/mm)
; — 非预应力钢筋抗拉强度标准值(N/mm2)
预应力钢棒合力点处混凝土法向应力等于零时的预应力钢棒应力
(N/mm2);
。 — 考虑实际条件下的综合折减系数,取
—
H.6偏心受压管桩正截面受压承载力的验算宜符合下列规定: 1 UHC管桩、PHC管桩、PC管桩:
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′
𝑁≤𝛼𝛼1𝑓𝑐𝐴−𝜎𝑝0𝐴py+𝑓py𝐴py𝑟𝑝+𝛼𝑡(𝑓py−𝜎𝑝0)𝐴py (H.6−1)
𝑁𝜂𝑒𝑖≤𝛼1𝑓𝑐𝐴(𝑟1+𝑟2)
𝑠𝑖𝑛𝜋𝛼𝑠𝑖𝑛𝜋𝛼𝑠𝑖𝑛𝜋𝛼𝑡
′+𝑓py𝐴py𝑟𝑝+(𝑓py−𝜎p0)𝐴py𝑟𝑝 (H.6−2) 2𝜋𝜋𝜋𝛼𝑡=0.45(1−𝛼) (H.6−3)
2 PRC管桩:
′
𝑁≤𝛼𝛼1𝑓𝑐𝐴−𝜎𝑝0𝐴py+𝑓py𝐴py𝑟𝑝+𝛼𝑡(𝑓py−𝜎p0)𝐴py+(𝛼−𝛼𝑡)𝑓𝑦𝐴𝑠 (H.6−4)
𝑁𝜂𝑒𝑖≤𝛼1𝑓𝑐𝐴(𝑟1+𝑟2)
𝑠𝑖𝑛𝜋𝛼𝑠𝑖𝑛𝜋𝛼𝑠𝑖𝑛𝜋𝛼𝑡
′+𝑓py𝐴py𝑟𝑝+(𝑓py−𝜎p0)𝐴py𝑟𝑝
2𝜋𝜋𝜋𝑠𝑖𝑛𝜋𝛼+𝑠𝑖𝑛𝜋𝛼𝑡
+𝑓𝑦𝐴𝑠𝑟𝑠() (H.6−5)
𝜋𝛼𝑡=1−1.5𝛼 (H.6−6)
轴心竖向力作用下单桩所受竖向压力设计值(kN); ; — 管桩桩身横截面面积(m2)
式中:—
、— 管桩环形截面的内、外半径(m); 、、
— 全部纵向预应力钢棒、非预应力钢筋的总截面面积(m2); — 纵向预应力钢棒、非预应力钢筋重心所在圆周的半径(m);
— 混凝土矩形应力图的应力值与轴心抗压强度设计值之比,对C60取
,C80取
;其间按线性内插法确定;
— 受压区混凝土截面面积与全截面面积的比值;
— 纵向受拉预应力钢棒截面面积与全部纵向预应力钢棒截面面积的比值,
当α大于2/3时,取αt为0;
— 混凝土轴心抗压强度设计值(N/mm2); — 预应力钢棒抗拉强度设计值(N/mm2); — 预应力钢棒抗压强度设计值(N/mm2); — 非预应力钢筋抗拉强度设计值(N/mm2);
— 预应力钢棒合力点处混凝土法向应力等于零时预应力钢棒应力(MPa); — 初始偏心距
;
,M为管桩桩身正截面受弯
— 轴向压力对截面重心的偏心距,承载力设计值; — 附加偏心距,
,且
mm,d为管桩外径;
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—考虑二阶弯矩影响的轴向压力偏心距增大系数。
H.7 SC桩极限抗弯承载力设计值按以下公式计算:
(H.7-1)
式中:—抗弯承载力设计值kN.m; —SC桩混凝土面积mm; —SC桩钢管面积,;
; ; ;
。
(H.8)
2
—SC桩环形截面外半径,—轴心受压承载力设计值,—钢管抗拉强度设计值,—混凝土轴心抗压强度设计值,H.8 桩轴心受压时,SC桩桩身材料强度允许的竖向承载力设计值按下公式计算:
式中:—SC桩桩身材料强度允许的竖向抗压承载力设计值,kN; —工艺影响系数,取0.7~0.9;
H.9 SC桩桩身抗剪承载力设计值按以下公式计算:
(H.9)
式中Vp—SC桩桩身抗剪设计值,kN;
fhv—抗剪强度设计值,计算确定。
;按《空心钢管混凝土结构技术规程》CECS 254中第6.1.2条之规定
H.10 SC桩桩身受拉承载力设计值按以下公式计算: 式中:
—SC桩桩身轴向拉力设计值,kN
(H.10)
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附录J 选择打桩锤参考表
选择柴油锤参数见表J.0.1。
表J.0.1选择柴油锤参考表 柴油锤型号 30\"~36\" 3.2 冲击体质量(t) 3.5 3 6 40\"~50\" 4 0 4.5 4.6 5.0 锤体总重量(t) 常用冲程 (m) 适用管桩规格 6.2~8.2 1.6~3.2 φ300 Φ400 9.2~11.0 1.8~3. 2 Φ400 Φ500 11.5~12.3 13.1~16.9 20.6~32.8 60\"~62\" 72\"~80\" 100\"~160\" 10.0 6.0 6.2 7.2 8.0 12.5 160 1.9~3.6 Φ500 Φ600 1.8~2.5 Φ600 Φ800 2.0~3.4 Φ900 Φ1200 单桩竖向承载力特征值适用范围(KN) 500~1500 800~1800 1600~2600 1800~3500 强风化岩桩尖可进入的岩土层 硬土层、强强风化岩(N>70) (N>70) 风化岩 常用收锤贯入度(mm/10击) 20-40 20-40 20-50 密实砂层坚强风化岩(N>70) 强风化岩(N>70) 30-60 30-60
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表J.0.2选择液压锤参考表 液压锤型号 5\"~8\" 5 锤芯质量(t) 8 10\"~14\" 10 12 14 16.4~21 150~210 Φ400 Φ500 14\"~16\" 14 16 21~23.7 210~240 Φ500 Φ600 16~20\" 16 20 20~25\" 20 25 25~30\" 25 30 锤总重量(t) 最大打击能量 (KJ) 适用管桩规格 8.3~12.9 60~120 φ300 Φ400 23.7~29.5 29.5~41.5 41.5~46.4 240~300 Φ700 Φ800 300~375 Φ900 Φ1000 375~450 Φ1200 Φ1400 单桩竖向承载力特征值适用范围(KN) 500~1500 800~1800 1600~2600 1800~3500 密实砂层坚硬强风化岩强风化岩(N>70) 桩尖可进入的岩土层 (N>70) 土层强风化岩 常用收锤贯入度(mm/10击) 强风化岩(N>70) 强风化岩(N>70) 强风化岩(N>70) 20-40 20-40 20-50 30-60 30-60 30-60
表J.0.3常用振动锤参考性能表
分类 型号、名称 70-80振动打桩机 100-150振动打桩机 150-200振动打桩机 振动打桩机 ZJ40 ZJ60 DZ25
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技术性能 锤重(t)或激振力(kN) 激振力70-80(kN) 激振力100-150(kN) 激振力150-200(kN) 激振力230-260(kN) 激振力280-345(kN) 激振力550(kN) 适用管桩直径(mm) 300 300 400 400 400,500 400,500 沉桩深度(m) 5-6 6-7 7-8 18 25 25 文件编号: 94-7A-28-41-3E
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附录K 常用管桩的钢桩尖构造图
K.0.1 平底十字型桩尖构造(图K.0.1)及尺寸(表K.0.1)。
图K.0.1 平底十字型桩尖
1―管桩桩身
表K.0.1 平底十字型桩尖构造尺寸(mm)
d 300 400 500 600 700 800 1000 1200 1400 d1 270 350 450 540 640 730 920 1110 1300 H 115~140 115~140 125~175 125~175 175~275 175~275 275~375 275~375 375~475 δ ≥14 ≥16 ≥18 ≥18 ≥20 ≥20 ≥22 ≥24 ≥26 t ≥8 ≥10 ≥12 ≥14 ≥14 ≥16 ≥20 ≥22 ≥24 h1 ≥10 ≥10 ≥12 ≥14 ≥14 ≥20 ≥16 ≥20 ≥22
K.0.2 尖底十字Ⅰ(Ⅱ)型桩尖构造(图K.0.2)及尺寸(表K.0.2)。
图K.0.2 尖底十字型桩尖
1―管桩桩身
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表K.0.2 尖底十字型桩尖构造尺寸(mm) d 300 400 500 600 700 800 1000 1200 1400 d1 270 350 450 540 640 730 920 1110 1300 h 100~250 125~275 175~375 225~475 275~575 325~575 425~675 475~775 525~875 b 30 40 50 60 70 80 100 120 140 δ ≥14 ≥16 ≥16 ≥18 ≥20 ≥20 ≥22 ≥24 ≥26 t ≥8 ≥10 ≥12 ≥14 ≥14 ≥16 ≥20 ≥22 ≥24 h1 ≥10 ≥10 ≥12 ≥14 ≥14 ≥20 ≥16 ≥20 ≥22
K.0.3 锯齿十字型桩尖构造(图K.0.3)及尺寸(表K.0.3)。
图K.0.3 锯齿十字型桩尖
1―管桩桩身
表K.0.3 锯齿十字型桩尖构造尺寸(mm) d 300 400 500 600 700 800 1000 d1 270 350 450 540 640 730 920 h 80~200 100~250 150~300 200~350 275~425 325~475 350~500 375~525 425~575 n 2 2 3 3 4 4 5 6 a 45 50 55 65 70 75 b 30 40 50 60 70 80 c 35 45 45 55 60 70 90 100 110 δ ≥14 ≥16 ≥16 ≥18 ≥20 ≥20 ≥22 ≥24 ≥26 t ≥8 ≥10 ≥12 ≥14 ≥14 ≥16 ≥20 ≥22 ≥24 h1 ≥10 ≥10 ≥12 ≥14 ≥14 ≥20 ≥16 ≥20 ≥22 85 100 95 120 1200 1110 1400 1300
6 105 140 第 77 页 共
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K.0.4 四棱锥型桩尖构造(图K.0.4)及尺寸(表K.0.4)。
图K.0.4 四棱锥型桩尖
1―管桩桩身
表K.0.4 四棱锥型桩尖构造尺寸(mm)
d 300 400 500 600 700 800 1000 1200 1400 d1 270 350 450 540 640 730 920 1110 1300 d2 100 120 150 200 200 250 300 350 400 h 175~275 175~300 225~375 270~450 325~575 375~575 475~675 575~775 675~875 a 184 247 318 382 452 516 650 750 850 b 184 247 318 382 452 516 650 750 850 δ ≥14 ≥16 ≥16 ≥18 ≥20 ≥20 ≥22 ≥24 ≥26 t ≥8 ≥10 ≥12 ≥14 ≥14 ≥16 ≥20 ≥22 ≥24 h1 ≥10 ≥10 ≥12 ≥14 ≥14 ≥20 ≥16 ≥20 ≥22 注:必要时桩尖内可灌C30混凝土填实。
K.0.5 六棱锥型桩尖构造(图K.0.5)及尺寸(表K.0.5)。
图K.0.5 六棱锥型桩尖
第 78 页 共
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1―管桩桩身
表K.0.5 六棱锥型桩尖构造尺寸(mm) d 300 400 500 600 700 800 1000 1200 d1 270 350 450 540 640 730 920 1110 d2 100 120 150 200 250 300 350 400 H 175~275 175~300 225~375 270~450 325~575 375~575 475~675 575~775 a 120 165 215 260 310 370 440 540 650 δ ≥14 ≥16 ≥16 ≥18 ≥20 ≥20 ≥22 ≥24 ≥26 t ≥8 ≥10 ≥12 ≥14 ≥14 ≥16 ≥20 ≥22 ≥24 h1 ≥10 ≥10 ≥12 ≥14 ≥14 ≥20 ≥16 ≥20 ≥22 1400 1300 450 675~875 注:必要时桩尖内可灌C30混凝土填实。
K.0.6 H钢1型桩尖构造(图K.0.6)及尺寸(表K.0.6)。
图
K.0.6 H钢1型桩尖
1―管桩桩身
表K.0.6 H钢1型桩尖构造尺寸(mm) d 300 400 500 600 700 800 1000 d1 270 350 450 540 640 730 920 h 175~275 175~300 225~375 270~450 325~575 375~575 475~675 a b HW型钢 200×200 250×250 300×300 350×350 400×400 450×450 500×500 δ1 ≥8 ≥9 ≥10 ≥12 ≥14 ≥16 ≥16 δ2 ≥12 ≥14 ≥15 ≥19 ≥23 ≥27 ≥31 t ≥8 ≥10 ≥12 ≥14 ≥14 ≥16 ≥20 200 130 250 163 300 198 350 232 400 280 450 320 500 400 第 79 页 共
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1200 1400 1110 1300 575~775 675~875 600 480 700 550 600×600 700×700 ≥18 ≥20 ≥35 ≥39 ≥22 ≥24
K.0.7 H钢2型桩尖构造(图K.0.7)及尺寸(表K.0.7)。
图K.0.7 H钢2型桩尖
1―管桩桩身
表K.0.7 H钢2型桩尖构造尺寸(mm)
d 300 400 500 600 700 800 1000 1200 1400
d1 270 350 450 540 640 730 920 1110 1300 h 175~275 175~300 225~375 270~450 325~575 375~575 475~675 575~775 675~875 a 200 250 300 350 400 450 500 600 700 b 130 163 198 232 280 320 400 480 550 HW型钢 200×200 250×250 300×300 350×350 400×400 450×450 500×500 600×600 700×700 δ1 δ2 t ≥12 ≥12 ≥8 ≥14 ≥14 ≥10 ≥15 ≥15 ≥12 ≥19 ≥19 ≥14 ≥14 ≥23 ≥14 ≥16 ≥27 ≥16 ≥16 ≥31 ≥20 ≥18 ≥35 ≥22 ≥20 ≥39 ≥24 第 80 页 共
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K.0.8开口型桩尖构造(图K.0.8)及尺寸(表K.0.8)。
d 300 400 500 600 700 800 1000 1200 1400 d1 270 350 450 540 640 730 920 图K.0.8 开口型桩尖
1―管桩桩身;2―加劲肋n条
表K.0.8 开口型桩尖构造尺寸(mm) d2 d3 H a b δ1 219 299 377 480 580 660 850 180 250 300 400 500 600 780 950 100~250 125~275 175~375 225~475 275~575 325~575 425~675 475~775 25 30 30 30 35 35 45 50 55 15 20 20 20 25 25 30 35 40 12~14 12~14 12~16 12~18 14~20 14~20 16~22 16~24 18~26
δ2 10 10 12 12 14 14 16 18 20 t ≥8 ≥10 ≥12 ≥14 ≥14 n 4 5 6 8 9 ≥16 10 ≥20 12 ≥22 12 ≥24 14 1110 1030 1300 1200 1050 525~875
K.0.9锯齿圆型桩尖构造(图K.0.9)及尺寸(表K.0.9)。
图K.0.9锯齿圆型桩尖
1―管桩桩身;2―加劲肋n条
第 81 页 共
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d 300 400 500 600 700 800 1000 1200 1400 d1 270 350 450 540 640 730 920
表K.0.9锯齿圆型桩尖构造尺寸(mm) d2 d3 H a b δ1 219 299 377 480 580 660 850 180 250 300 400 500 600 780 950 100~225 100~250 150~350 200~450 250~550 300~550 400~650 450~750 25 30 30 30 35 35 45 50 55 15 20 20 20 25 25 30 35 40 12~14 12~14 12~16 12~18 14~20 14~20 16~22 16~24 18~26 δ2 10 10 12 12 14 14 16 18 20 t ≥8 ≥10 ≥12 ≥14 ≥14 n 4 5 6 8 9 ≥16 10 ≥20 12 ≥22 12 ≥24 14 1110 1030 1300 1200 1050 500~850
K.0.10 一体化桩尖构造(图K.0.10)及尺寸(表K.0.10)。
图K.0.10 混凝土一体化桩尖
图K.0.10混凝土一体化桩尖构造尺寸(mm)
d 300 400 500 600 700 l ≥500 ≥500 ≥500 ≥500 ≥500 H 422 527 630 775 885 h1 ≥140 ≥140 ≥140 ≥140 ≥140
h2 120 120 120 120 120 第 82 页 共
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800 1000 1200 ≥500 ≥500 ≥500 1010 1260 1510 ≥180 ≥180 ≥180 120 120 120 注:1.预留孔直径为25mm; 2.内置钢筋直径不小于10.7mm,且不少于6根; 3.桩尖的混凝土强度不低于桩身混凝土强度; 4.桩尖头所用钢板的厚度不小于2mm;
5.桩尖所有焊缝均为贴角焊缝。焊缝质量不应低于三级。
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附录L 常用管桩的机械连接构造图
L.0.1抱箍式机械接头构造(图L.0.1)
图L.0.1抱箍式机械接头
L.0.2啮合式和膨胀咬合式机械接头构造(图L.0.2)
图L.0.2 啮合式机械接头 图L.0.3 膨胀咬合式式机械接头
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附录M 管桩与腰梁、冠梁的连接构造示意图
M.0.1管桩-锚杆支护的腰梁设计应满足下列规定:
1按锚杆设置于管桩之间的受力工况进行内力计算;
2 宜采用钢腰梁,钢腰梁的构件设计应符合相关规范要求,构造应符合图M.0.1a及M.0.1b的规定。
图M.0.1a钢腰梁双拼工字钢/H型钢梁构造
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图M.0.1b双拼槽钢腰梁构造
1—顶部缀板;2—底部缀板;3—锚头承压板; 4—锚具;5—管桩;6—锚杆;7—锚杆;
8—工字钢或H型钢;9—槽钢;
M.0.2 钢腰梁材料与制作应符合下列规定:
1钢腰梁型钢规格、缀板尺寸及间距应通过计算确定;
2钢腰梁可采用型钢组合腰梁,型钢组合腰梁可选用双拼槽钢或双拼工字钢;对于双拼槽钢、其规格宜选用[18~[36;对于双拼工字钢,其规格宜选用
;
3双拼钢腰梁应通过缀板焊接为整体,缀板的尺寸及间距应根据在锚杆集中荷载作用下的局部受压稳定与受扭稳定计算确定,两相邻锚头之间不应少于1块;焊缝高度不应小于8mm;
4锚头承压板开洞d根据锚杆的杆体的直径确定,其宽度B应满足局部承压要求,且不小于200mm;
5顶部缀板、底部缀板、锚头承压板钢材牌号Q235或Q345。
M.0.3 支护管桩冠梁宜采用混凝土梁,冠梁与管桩连接构造应符合图M.0.3的要求,冠梁高度不应小于400mm且不宜小于管桩直径的2/3。
图M.0.3 混凝土冠梁与管桩连接构造
1—冠梁;2—管桩;3—灌芯混凝土内纵筋;
4—灌芯混凝土内箍筋;5—微膨胀灌芯混凝土;6—支托钢板
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附录N 锤击沉桩施工记录表
工程地址 质量等级 桩机型号 锤击记录 打桩顺序号 管桩生产厂 单桩承载力特征值 kN 施工单位:第页 工程名称 管桩外径 桩位编号 桩节顺序 (从底至顶)桩节顺序 (从底至顶) 第一节 第二节 第三节 第四节 第五节 mm 管桩壁厚 桩尖形式 mm 接头形式 桩锤类型 锤击起止时间 节长及桩身号 锤规格及落距 日 时 分 1 2 3 4 (m) 锤规格节长及桩身号(m) 及 每米沉桩锤击数 5 6 累计 电焊焊接时间(min) )7 8 9 10 11 12 13 14 15 总数累计 及焊缝外观质量电焊焊接时间(min 总数 及焊缝外观质量 总锤击数 总锤击数 收锤时间 配桩长度 月日时分 m 送桩深度 收锤及验收记录 锤规格落距 最后贯入度 桩高出自然地面 m 桩入土深度 m 用开口桩时, 用开口桩时, 工地负责人 mm/10m m m mm/10桩顶状况 天气 填表日期 监理代表 mm/10 年月日 经灯光或孔内摄像检查用灯光照射法 记录员 班组长
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附录P 植入法沉桩施工记录表
工程名称:施工单位: 建设单位:总包单位: 施工日期:桩号: 桩型及规格 钻孔深度 钻孔直径 桩顶设计标高 序号 1 2 3 接杆米数 设计承载力特征值(kN) 实际钻孔深度 扩孔部分直径 桩顶实际标高 钻孔过程记录 开始钻孔时间 修孔、扩孔及拔杆过程记录 项目 修孔过程 扩孔过程 拔杆过程 开始时间 植桩过程记录 序号 1 2 3 总桩长 备注 水泥浆 情况 设计用量 实际用量 桩端用水量kg 桩周用水量kg 桩型 植入桩机型号 开始接桩时间 接桩完成时间 开始沉桩时间 沉桩完成时间 完成时间 钻孔完成时间 备注 配桩 自然地面标高 扩孔部分高度 ±0 桩校正完成时间 用水量桩端水泥用合计kg 量kg 桩周水泥用量kg 水泥量合计kg 桩端水灰比 桩周水灰比 第 88 页 共
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专业监理工程师: 年 月 日 本规程用词说明
专业质量检查员 年 月 日 记录: 年 月 日 1 为便于执行本规程条文时区别对待,对要求严格程度不同的用语说明如下: 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,在正常情况均应这样做的:
正面词采用“应”,反面词采用“不应”或“不得”; 3)表示允许稍有选择,在条件许可时首先这样做的:
正面词采用“宜”,反面词采用“不宜”;
4)表示有选择,在一定条件下可以这样做的,采用“可”。
2条文中指明应按其他标准执行的,写法为:“应符合……的规定”或“应按……执行”。
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引用标准名录
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 19. 20. 21.
《混凝土结构设计规范》GB 50010 《建筑抗震设计规范》GB 50011 《岩土工程勘察规范》GB 50021
《混凝土外加剂应有技术规范》GB 50119 《建筑地基基础工程施工质量验收规范》GB 50202 《钢结构工程施工质量验收规范》GB 50205 《建筑工程施工质量验收统一标准》GB 50300 《建筑边坡工程技术规范》GB 50330 《建筑基坑工程监测技术规范》GB 50497 《碳素结构钢》GB/T 700
《先张法预应力混凝土管桩》GB/T 13476
《钻芯检测离心高强混凝土抗压强度试验方法》GB/T 19496 《工业建筑防腐蚀技术标准》GB/T 50046
《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》GB/T 50082 《建筑地基处理规范》JGJ 79 《建筑钢结构焊接技术规程》JGJ 81 《建筑桩基技术规范》JGJ 94 《建筑基桩检测技术规范》JGJ 106 《建筑基坑支护技术规程》JGJ 120 《建筑地基检测技术规范》JGJ 340 《劲性复合桩技术规程》JGJ/T 327
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22. 23. 24. 25. 26. 27. 28.
《水泥复合水泥土复合管桩基础技术规程》JGJ/T 330 《预应力混凝土管桩技术标准》JGJ/T 406 《建筑地基基础设计规范》DBJ 15-31 《建筑地基处理技术规程》DBJ 15-38 《建筑基坑工程技术规程》DBJ/T 15-20 《建筑地基基础检测规范》DBJ/T 15-60 《先张法预应力混凝土管桩用端板》JC/T 947
广东省标准
锤击式预应力混凝土管桩工程技术规程
Specification for driven prestressed concrete pipe-pile Engineering
DBJ/T 15-XX-XX
条文说明
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目 次
1 总则 90
2 术语和符号 9错误!未定义书签。 2.1 术语 9错误!未定义书签。 3 基本规定 93
3.1 管桩的规格、构造与性能 93 3.2 岩土工程勘察要求 99 4 设计 100
4.1 一般规定 100 4.2 桩基计算 101 4.3 支护工程 104 4.4 复合地基 105 4.5 构造要求 106 5 施工 108 5.1 一般规定 108 5.2 起吊、搬运与堆放 109 5.3 锤击沉桩 109 5.4 振动锤沉桩 110 5.5 植入法沉桩 110 5.6 收锤 110 5.7 接桩与截桩 112
6 质量检测和工程验收 113 6.1 进场质量检验 113
6.2 施工过程质量控制与检测 114 6.3 成桩质量检测 115
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1 总则
1.0.1本规程是在总结广东省标准《锤击式预应力混凝土管桩基础技术规程》DBJ/T 15-22-2008多年的使用经验基础上修订的,原规程于2009年3月1日实施,是一部集管桩结构构造、制作质量以及管桩基础的岩土勘察、设计、施工、工程检测和验收等内容于一体的综合性省级标准。近年来我省管桩工程的应用范围及应用规模不断扩大,锤击贯入法与静力压入法作为两种主要的管桩施工方式,2013年10月1日起我省实施《静压预制混凝土桩基础技术规程》DBJ/T 15-94-2013。基于两种主要沉桩方式的新机械及新工艺不断发展,考虑两种沉桩方式差异较大,本次修订仍沿用两部规程的体系进行修编,为下阶段统一我省管桩工程标准提供技术支撑。
经过多年的广泛应用,采用传统柴油锤的预应力管桩沉桩方式具有丰富的成桩数据及可靠的承载力,尽管锤击施工时会对环境造成一定的影响,但随着沉桩设备的发展进步,如液压锤的使用,以及振动锤沉桩、植入法沉桩等沉桩方式的应用成熟,采用锤击式施工的预应力混凝土管桩基础工程依然存在广阔的应用领域。设计人员选用管桩桩型时应考虑噪声、振动、挤土和油烟等污染的环保问题,在环保法规不允许打桩的地方不应选择柴油锤进行锤击式管桩施工。在允许打桩的地方进行打桩,施工单位在施工前编制施工组织设计(施工方案)时应考虑环保问题,应采取必要的措施将打桩引起的环境污染减低到国家法规允许的范围内,将打桩可能引起的影响及灾害减低到最低程度。
本条文沿用原规程的陈述,将原条文中的管桩基础设计与施工改为管桩工程,泛指管桩工程范畴。预应力混凝土管桩经过30多年的发展,近年来随着新工艺装备的出现,以及绿色发展理念的普及加快了行业的进步,我省在预应力混凝土管桩产量和生产企业数量上都是我国的产能大省,为开拓预应力混凝土管桩的应用领域,近年来我省在管桩新技术取得一定进展:(1)混合配筋管桩(简称PRC),提高了预应力混凝土管桩的延性、抗弯能力和耐久性,使管桩在8度及以上抗震设防区以及支护工程得以大量应用,拓宽预应力混凝土管桩在建筑、水利、交通、市政等工程领域;(2)施工机械和植入工法技术的发展,解决预应力混凝土管桩在复杂地质条件下原状或者经处理后的桩周土体能提供足够的侧摩阻力和端阻力;(3)管桩混凝土强度等级提升至C105及以上的超高强混凝土管桩(简称UHC管桩)大幅度提高单桩承载力特征值,减
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少桩的数量和承台面积,降低桩基础工程造价,使预应力混凝土管桩在桩基础工程中更具明显的优势;(4)混凝土材料的发展,解决管桩在中、强腐蚀性环境下的应用和超过50年设计年限的建筑物的基础耐久性等难题。
在预应力管桩技术的发展及应用方面,本次修编以国家《先张法预应力混凝土管桩》GB13476-2009为基础,结合广东省标准《建筑地基基础设计规范》DBJ15-31-2016,吸收近年来的工程实践和技术创新成果,加以总结和提升,增加的新产品、新技术、新工法均有可靠的检测依据和成功工程案例支撑,以达到传承与创新结合的目的。
1.0.2本条注明规程的适用范围,明确建筑工程中锤击贯入法施工的管桩工程都适用本规范,随着管桩的力学性能的提高,特别是抗弯、抗剪性能的提高,一直以来在工业与民用建筑工程中大量应用的管桩,在市政桥梁、港口与航道等工程领域的高桩承台上也得到广泛应用,因此本次修订取消原标准只适用于低承台管桩基础的限定。
1.0.3本条强调管桩应用应考虑的各种主要因素,特别是施工方法选择应考虑因地制宜、环境保护等技术条件。认真勘察、优化设计、精心施工、严格监控,是保证管桩做到安全适用、经济合理、质量可控的前提。
1.0.4考虑管桩技术的发展及工程应用的丰富经验,本条规定管桩适用于我省不同抗震设防烈度地区,汕头地区抗震设防烈度为8度(0.2g),采用预应力管桩已有二十多年的历史,对于在不利建筑场地类别中应用需采取的措施,由设计人员根据项目情况考虑。
1.0.5本条文沿用原规程DBJ/T 15-22-2008的陈述,一方面指出适宜做管桩基础桩端持力层的岩土层,另一方面指出必须采取有效措施才能采用管桩的地质条件,随着管桩工程技术应用经验的积累,在控制断桩率的前提下管桩应用的限制条件逐步减少。
1、桩端持力层以上的覆盖层中含有较多且难以清除又严重影响打桩的孤石或其他障碍物的场地不宜采用管桩,全风化花岗岩或强风化花岗岩层中存在的风化球状体也可当孤石看待。在孤石(球状风化体)或其他障碍物多的场地施打管桩,管桩易跑位或折断,单桩承载力难以达到要求。在孤石和障碍物埋深不大时,可采用先清除孤石和障碍物后再打桩的办法;在整个现场只有少数几个点有孤石或其他障碍物时,可针对少数几个点的具体情况进行特殊处理,如加桩或减少单桩设计承载力等。
2、桩端持力层以上的覆盖层中含有不适宜作桩端持力层且管桩又难以贯穿的坚硬夹层不宜采用管桩。根据经验,用D50及D62柴油锤施打直径小于600mm的管桩,可穿透5~6m厚的密实砂土层,除非采用的是轻型柴油锤施工,管桩可穿越一定厚度的砂夹层。某些地层中含有坚硬的夹层(如硅质贝壳层等),尽管只有20~40cm厚,但锤击管桩难以穿透,施打时桩身容易开裂,而薄夹层又不符合桩端持力层的要求,这样的场地未经一定的技术处理不宜采用管桩。
3、某些地区基岩属于硬岩,基岩中的强风化岩层较薄(≤1.0m),或缺少强风化岩层,且上
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覆土层较松软,这种地质条件俗称“上软下硬、软硬突变”。如此场地打桩,管桩较快穿越上覆土层,桩尖直接碰到坚硬的中风化岩层或微风化岩层,容易出现桩头打碎、桩身断裂的情况,并有可能出现桩尖附近的桩身混凝土随着上部锤击打桩而连续不断地遭到破坏并下沉的打桩假象:据统计,在这种“上软下硬、软硬突变”的地质条件下打桩,桩的破损率高达20~40 %。所以在这种地质条件下,应用管桩要谨慎。此外,还遇到强风化岩层较薄(≤1.0m)其下就是坚硬的中风化或微风化岩的地质条件,在这种地质条件下打桩,收锤标准与打桩的破损率关系较密切,施打前应认真做好试打桩的工作,选择合适的收锤标准。
另外在我省中心城区建筑密集,以及地下铁沿线等区域,应慎用或有足够的安全保障才能够使用锤击式预应力管桩。
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2 术语和符号
2.1 术语
2.1.1本本规程所定义的管桩,参考了现行国家行业标准《预应力混凝土管桩技术标准》JGJ/T406-2017的管桩定义,指明了管桩是采用先张法预应力离心成型工艺的混凝土环形截面桩。 2.1.2锤击贯入法是预应力管桩沉桩施工方法的一种。本规程只适用于锤击贯入法施工的管桩基础。静压施工法在广东省有专门的静压桩基础技术规程。
2.1.4 桩顶填芯混凝土主要作用是安放、固定管桩与承台之间的连接钢筋,在抗拔管桩中还起传递拉力的重要作用;封底填芯混凝土主要用于桩端持力层为遇水易软化的风化岩(土)中的管桩基础,是一种防渗水软化的措施。
2.1.6收锤标准是指打桩达到设计要求时终止锤击的施工控制原则和条件,这是广东的习惯用语。有些打桩规范(规程)叫停锤标准。停锤可以理解为打桩达到设计要求而不用再打,也可理解为暂停施工而停止不打。“收锤”两字表达意义较确切,长期以来广东土木工程界人士均是这么个叫法,故本规程采用“收锤标准”这个地方术语。
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3 基本规定
3.1管桩的规格、构造与性能
3.1.1省内预制混凝土桩中,管桩的使用占比在80%以上,但主要集中在混凝土等级在C80及以下的PHC和PC桩。相比之下,国外C80以上高强混凝土技术已应用较为成熟,欧、美、日本等发达国家对C80以上的超高强混凝土都做了相关规定,采用标准圆柱体抗压强度来评判,而我国通常采用标准立方体抗压强度作为基准评判。日本对应用最广泛的桩基材料的管桩,针对C80以上的管桩制定了产品标准,其管桩按桩身混凝土强度分为C80、C85、C105、C123四个等级,有完备的应用标准及生产工艺标准。近年来随着混凝土工艺的发展,国内C100及以上等级的混凝土研制已经比较成熟,超高强混凝土管桩的应用工程逐年增长,据不完全统计,每年国内超高强混凝土管桩的应用超过100万米。以建华建材、三和为代表的管桩企业对超高强混凝土的各项力学材料性能和管桩性能进行大量的实验验证,提出基于工程应用的技术参数。
根据已有文献的抗压强度标准值数据、抗拉强度标准值及弹性模量与GB50010给出的计算公式所计算的结果进行比对,如图3.1.1-1~3.1.1-3所示。
图3.1.1-1抗压强度试验数据与GB50010计算结果比对
图3.1.1-2抗拉强度试验数据与GB50010计算结果比对
从图3.1.1-1可知,已有文献的试验数据及编制组进行验证性的试验数据表明,轴心抗压强度试验值均高于《混凝土结构设计规范》GB50010-2010的计算值。根据GB50010的公式计算结果,对于超过C80混凝土的轴心抗压强度,所得的结果是偏安全的。
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从图3.1.1-2可知,对于C80以上的超高强混凝土的抗拉强度,已有文献的轴心抗拉强度与立方体抗压强度大部分的比值在1/18~1/28区间,编制组进行验证性的试验数据的轴心抗拉强度与立方体抗压强度的比值在1/20~1/28区间,若根据GB50010的公式进行计算,其计算结果均与现有的试验数据偏差较大,不符合实际情况。根据试验数据及实际应用,对于超高强的混凝土轴心抗拉强度,取其立方体抗压强度的1/28是偏安全的。
图3.1.1-3弹性模量试验数据与GB50010计算结果比对
从图3.1.1-3可知,对于C80以上的混凝土弹性模量,已有文献的试验数据和编制组进行的试验数据表明,试验结果均大于GB50010的计算结果,超高强混凝土的弹性模量根据GB50010的计算结果是偏安全的。
根据验证成果,对于C80管桩,其桩身混凝土性能参数可按照GB50010提供的性能参数表直接选用。而对于混凝土强度等级为C105和C125的管桩,轴心抗压强度极限值和混凝土的弹性模量,可采用GB50010的计算公式进行计算,所得到的结果是安全的。而轴心抗拉强度可直接选取1/28倍的立方体抗压强度,得到的结果也是安全的。因此,C80以上管桩的桩身混凝土轴心抗压极限强度fck、轴心抗拉极限强度ftk、弹性模量Ec的取值建议如下表3.1.1所示:
表3.1.1 C80及以上管桩桩身混凝土极限强度、弹性模量 混凝土强度等级 C80 C105 C125 fck 50.2 63.4 72.4 ftk 3.11 3.75 4.46 Ec 3.80×104 3.95×104 4.04×104 fck―混凝土轴心抗压标准值(MPa);ftk―混凝土轴心抗拉标准值(MPa); Ec―混凝土的弹性模量(MPa);
管桩桩身混凝土强度等级分为C60、C80、C105、C125四个等级。管桩按混凝土强度等级分为预应力超高强混凝土管桩(简称UHC管桩)、预应力高强混凝土管桩(简称PHC管桩)和预应力混凝土管桩(简称PC管桩)。
3.1.3 SC管桩是采用牌号为Q235B或Q345B的钢板(钢带)经卷曲成型焊接制成的钢管内浇注混凝土,经离心成型,混凝土抗压强度不低于80MPa,具有承受较大竖向荷载和水平荷载的
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新型基桩制品。钢材拉压强度高、弹塑性好、但易失稳屈曲,而混凝土抗压强度高、抗拉能力弱。离心钢管混凝土充分发挥二者的优点,钢管借助内壁混凝土增强其稳定性,混凝土借助钢管的环向约束作用,处于三向应力状态,抗压强度大幅度提高。这种新型的管桩充分利用钢材和混凝土两种材料的特性,其抗锤击能力比PHC桩好,又能穿透较厚的较硬土层,而桩材的生产成本又较钢管桩(SP桩)或钢管混凝土灌注桩(SCP桩)节省,不但有钢管桩的韧性和较高的抗拉强度,还具有PHC管桩强度高、价格合理的优点,技术经济效益显著。
国内相关的标准有:电力行业标准《薄壁离心钢管混凝土结构技术规程》DL/T 5030-1996;宝山钢铁股份有限公司编制的企业标准Q/BGJ019-2005《TSC桩(薄壁钢管离心混凝土管桩)产品质量验收规程》和 Q/BGJ020-2005《TSC桩(薄壁钢管离心混凝土管桩)施工与质量验收规程》;行业产品标准《预制高强混凝土薄壁钢管桩》JGJ/T 272。SC桩在国内主要用于码头或海洋平台高桩承台建设时使用800~1200mm的大直径SC桩,而小直径的SC桩在上海宝钢和天钢高炉建设中应用。针对SC桩的钢管与混凝土的粘结强度、抗弯及抗剪的理论计算实验验证、抗震性能等研究很少。
日本为地震频发的国家,SC桩是一个成熟产品,用量在预制桩基础中占比为5%左右,而且桩基设计一般采用组合桩的形式,从下到上一般采用PHC、PRC及SC桩的组合形式,与承台连接的桩采用SC桩。SC桩直径从400mm至1200mm均有应用。同时在日本,对于SC桩根据采用的混凝土强度不同,分为80MPa和105MPa两种类型。
同济大学的吕西林院士、宝钢的王怀忠博士等基于宝钢的四号连铸机、三热轧、五冷轧等项目的建设,对9组400mm和600mm的SC桩进行粘结、抗弯实验和1:3短柱实验,同时对12组已施工的桩基进行抗压、抗拔静力实验,实验表明:(1)钢管与混凝土间的粘结强度约为3.44MPa;(2)弹性抗弯弯矩为行业产品标准《预制高强混凝土薄壁钢管桩》JGJ/T 272中规定的极限弯矩值的1.1倍,抗弯能力被严重低估;(3)短柱抗压实验值为设计值的1.5倍;(4)抗压、抗拔静力实验值满足设计要求。可替代原设计的400直径的钢管混凝土灌注桩,经济优势明显。
合肥工业大学的周安教授等对20组400直径的SC桩进行钢管与混凝土的粘结、抗弯实验、抗剪实验、填芯和不填芯构件抗震实验及有限元模拟。实验结果表明:(1)粘结实验中破坏状态为混凝土压碎,钢管与混凝土间的粘结强度约为4MPa,大于钢筋混凝土中钢筋与混凝土的粘结强度3.0~3.5MPa,在压弯或轴压状态下,钢管和混凝土间不会产生滑移。依据文献《宝钢工程长桩理论与实践》,管桩打入施工时钢管与混凝土之间产生的最大剪应力在0.04~0.05MPa范围,该值远小于界面抗剪强度试验结果,因此SC桩的锤击沉桩施工不会导致钢管与混凝土发生界面粘结失效;(2)抗弯实验时其挠跨比小于1/250,极限抗弯实验值远大于行业产品标准《预制高强混凝土薄壁钢管桩》JGJ/T 272中规定的极限弯矩值,实验值与理论值之比大于1.48,行
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业标准中的极限弯矩制定过于保守,与实际不相符。破坏形式为变形不收敛,钢管未出现拉裂现象。(3)抗剪实验值的极限值远超理论计算值3倍以上,破坏形式为局部压碎。(4)抗震实验中,随着位移分级加载的增大,钢管根部拉压屈服,并产生塑性残余变形,这种残余变形在反向加载时不能恢复,导致屈曲变形,由于内部混凝土的支撑作用,屈曲表现为外凸变形,随着反复交替拉压变形,首先螺旋焊缝撕裂,内部混凝土破碎成颗粒状溢出,桩的抗弯承载力开始明显下降,最后钢管横向疲劳断裂,抗弯承载力突降,达到承载力极限。(5)填芯对于抗震性能几乎无影响。位移延性系数为4.2~4.6,极限变形是常规等径管桩的3倍以上。极限承载力是常规等径管桩的3倍以上。
实验及应用案例表明,SC桩具有卓越的抗压、抗弯、抗震能力,桩身强度高,同时具有良好的抗锤击能力和抗变形能力。在广东省内普遍存在的岩溶地区、上软下硬、坚硬中微风化夹层、表层土含抛石等复杂地质环境下可选用,超高层建筑的桩基工程,以及在常规PHC和PRC难以满足的深基坑支护工程,给设计提供更多的选择。
SC桩可单独使用,可与其它如PHC和PRC等组合使用,等径或不等径的组合桩连接大样如图3.1.3-4,3.1.-5 所示,同时也可在更大直径的搅拌桩内插入SC桩形成劲性复合桩,使用环境有如下情况:(1)表层土含抛石时,可使用SC桩作为最底节使用,穿透表层土后,再连接其它相对性价比更高的预制桩形成组合桩,SC桩和其它桩可等径或不等径,充分利用其抗锤击能力强和穿透能力强的特点;(2)存在上软下硬、坚硬中微风化夹层时,全长使用SC桩;(3)水泥土搅拌桩内插入SC桩,可充分利用更大直径搅拌桩提供的外侧摩阻力,发挥SC桩桩身强度,提供单桩承载力,减少桩数或减少SC桩直径,在超高层建筑中有利于桩基的布置。
图3.1.3-4 等径SC和PHC焊接接桩 图3.1.3-5 不等径SC和PHC焊接
接桩
用于中、强腐蚀环境下的SC桩的钢管应进行防腐处理,根据陆上工程、海港和河港工程的不同使用条件,采取下列防腐措施:1)增加钢管壁厚预留腐蚀余量;2)防护层保护,即外壁采用热喷涂锌(铝)加环氧沥青油漆封闭,或加覆多层防腐涂层;3)水下采用阴极保护如外加电流或牺牲阳极。4)选用耐腐蚀钢种。
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3.1.6 管桩预应力钢筋的保护层厚度在标准的发展过程中经历了2次大的调整,国家标准《先张法预应力混凝土管桩》GB/T 13476-1999规定预应力钢筋的保护层厚度不得小于25mm。国家标准《先张法预应力混凝土管桩》GB/T 13476-2009规定预应力钢筋的保护层厚度不得小于40m。保护层厚度的改变主要针对桩基础工程,而刚性桩复合地基的桩主要承受压力不受拉力,弯矩和剪力很小,如搅拌桩、旋喷桩等素混凝土或水泥土桩均可应用,其弯矩和剪力水平几乎为零。故地基处理可采用薄壁类型如劲性体的管桩,抗弯、抗剪、抗拉能力能满足施工要求,采用先发法预应力张拉工艺,施工和承载时不开裂,完工后做桩身完整性检测,桩身不出现开裂,故其钢筋混凝土保护层厚度取25mm足够满足设计要求。临时性设施基础和临时支护工程的设计年限一般为2年,对于混凝土的耐久性要求不高,预应力钢筋保护层厚度调整为25mm可提高桩身的抗裂和设计弯矩,对于临时建(构)筑物特别是支护类排桩相对有利,减少钢筋的用量,且经大量的工程实践,预应力钢筋保护层的调整可有效避免锤击施工时因锤击和挤土效应所引起的桩身纵向开裂现象。
3.1.2,3.1.8 普通管桩与传统灌注桩相比,具有抗弯性能差,破坏为脆性破坏,延性差,管桩出现开裂后迅速开展,受拉区钢筋很快进入屈服和颈缩直至断裂,极限弯矩和开裂弯矩相差不大。对于在抵抗弯矩和延性要求很高的工程如基坑支护、江河和湖泊护堤、坡体抗滑、斜桩支护等领域,管桩的竖向承载力高的优势很难得到发挥,而其自身的抗裂弯矩和极限弯矩小、极限弯矩和开裂弯矩相差不大等弱点及位移延性系数低等特点被放大,管桩的这些天然缺陷限制其在工程领域的使用范围。
PRC桩为预应力钢筋和非预应力钢筋复合配筋结构形式,在适当的区域增加非预应力螺纹钢,减少钢筋间的间距,有效约束整个管桩的核心区域,从而达到增加整个PRC桩的抗裂能力和极限承载能力,有效增加桩身的延性。国内对于PRC桩作为构件的静力抗弯、抗剪实验以及抗震实验有很多研究,其研究成果已经纳入行业标准《预应力混凝土管桩技术标准》JGJ/T 406,且第四章4.1.6中有详细叙述,在此不再赘述。
天津大学的教授郑刚等对4根直径500mm不同配筋率的灌注桩、2根作为比对的PHC500AB100、累计8根不同配筋率的PRC桩进行桩土共同作用的足尺抗震性能实验。试验结果表明:(1)增加非预应力筋配筋率,管桩水平承载力略有提高,幅度不大。增加非预应力筋配筋率,极限位移显著提高了100%~400%,由55mm最大提高到约300mm。非预应力筋的配置使骨架曲线出现了下降段,改善其延性;(2) PRC管桩的位移延性系数3~4之间。非预应力钢筋与预应力钢棒数量按1:1间隔对称布置,直径与预应力钢棒相近时,位移延性系数最大,达到4.0。如果以延性系数3作为构件满足抗震延性要求标准,常规管桩不满要求,管桩适当配置非预应力筋后可满足抗震延性要求;(3) 随着非预应力筋的直径越大,构件的滞回曲线越饱满,耗能性能越好。滞回曲线趋于饱满,”捏缩效应”得到了极大改善,提高了管桩的耗能特性;(4)
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随着非预应力筋配筋率的提高,延性系数呈先增大后略微降低,原因在于随着非预应力筋配筋率的提高,极限位移的增长速率落后于屈服位移的增长,导致其比值减小; (5) 灌注桩延性总体优于管桩,但适当配置非预应力筋后,可以实现管桩的延性与灌注桩相近;(6)当非预应力钢筋与预应力钢棒数量按1:1间隔对称布置,直径与预应力钢棒相近时,PRC桩顶水平荷载-位移骨架曲线将各灌注桩型完全包络;(7)桩土共同作用达到极限承载时,配筋率相对较低的PHC桩先于土体破坏,而土体破坏时配筋率相对较高且有配置部分非预应力钢筋的PRC桩未失去承载能力。
研究成果表明,通过合理配筋后的PRC桩的位移延性、变形能力相比PHC桩显著提高,抗弯承载性能提高幅度有限。当非预应力钢筋与预应力钢棒数量按1:1间隔对称布置,直径与预应力钢棒相近时,PRC桩顶水平荷载-位移骨架曲线将各灌注桩型完全包络,其抗弯承载性能大于同直径的灌注桩,位移延性、变形能力与同直径的灌注桩相近,节约混凝土量30%~50%,在合理的地质和工程条件下可代替灌注桩,符合当前各行业倡导的节约化和装配化的发展趋势。 PHC和PRC做区分的目的在于设计选型时针对不同的工程领域采取不同的构造措施和选取合适的桩型。部分支护工程设计时,非预应力钢筋仅在截面的受压和受拉部位配置,如PRC桩的II型结构形式,规程也将其纳入,增加设计的选择。本规程主要是非预应力钢筋的数量和直径上做限制,在附录中仅列出常用的桩型,设计时可根据实际工程情况及其它影响因素按照附录G的计算公式进行核算后自主配筋,不做严格限制。PRC桩在广东省的桩基础特别是支护结构等工程中得到广泛应用,有工期和经济优势,也从工程应用的角度验证了上述研究成果。 3.1.9 管桩两端螺旋筋加密区的构造对于锤击法施工时的成桩质量影响很大,国家、行业及地方的标准均做了很严格的限制。《先张法预应力混凝土管桩》GB/T 13476-2009和《预应力混凝土管桩技术标准》JGJ/T 406-2017中规定,管桩两端螺旋筋加密区长度应不得小于2000mm,加密区螺旋筋的螺距为45mm,主要是针对锤击或静压的桩基础。
针对桩端加密区的长度及螺旋筋间距做如下说明:1)对于桩基础工程中的管桩特别是以贯入度控制的锤击法施工时加密区长度和间距严格执行国家和行业标准,但对于桩长小于9m的短桩因加密区长度2m的限制增加的每米成本也会间接增加桩基础的造价;2)建议对于静压法施工时加密区的长度是否可结合各地的工程经验做些调整,总结工程经验后确定合理的构造做法;(3)对于以桩长控制为主的摩擦桩、支护用桩、地基处理等条件下的管桩,无论锤击或静压施工方式,对于桩身的损伤特别是桩头爆桩的风险远小于以贯入度控制为主的施工方式,可按广东省标准《建筑地基基础设计规范》DBJ15-31-2016中10.3.12条规定:打入式预制桩的加密区长度取2-3倍桩径。设计可根据地质条件、工程性质、荷载分布特征、施工技术条件与环境保护等因素确定管桩两端螺旋筋加密区长度。
3.1.10~3.1.11 近年来,由于离心成型工艺方法的完善及高强混凝土的发展,管桩在沿海地区的
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工业与民用建筑中逐步得到推广使用。管桩具有强度高、施工工期短、造价低等优势,已成为沿海地区常用的桩基础形式之一。而在填海造地的区域,一般地基均存在一定的腐蚀性,为满足耐久性的要求,行业内对管桩的耐久性性能进行了研究,通过调整混凝土配方、增加保护层厚度,改变接头的连接形式,使得管桩在腐蚀环境下的耐久性有了提高。标准组通过调研,并进行了多组针对管桩混凝土的试验和检测,证明采取一定措施后,混凝土管桩可以在一定的腐蚀环境中满足耐久性的要求。这次修编中,将预应力混凝土管桩修订为在强腐蚀环境下,采取措施后可以应用。
管桩的自身耐久性能对桩的耐久性有重要作用,所以对混凝土的强度等级、水胶比、抗渗等级和钢筋的混凝土保护层均有较高的要求。在硫酸根离子、氯离子介质腐蚀条件下,提出桩身采用耐腐蚀材料制作的措施是个治本的办法,当已能满足防腐蚀性能要求时,可以不再考虑其他防护措施。
1 在硫酸根离子介质腐蚀条件下,桩身可采用抗硫酸盐硅酸盐水泥混凝土或掺入抗硫酸盐的外加剂、矿物掺和料的普通硅酸盐水泥混凝土制作;
2 在氯离子介质腐蚀条件下,可在混凝土内掺入钢筋阻锈剂、矿物掺和料。
采用抗硫酸盐硅酸盐水泥和掺入抗硫酸盐的外加剂、钢筋阻锈剂、矿物掺和料等外加剂时应符合《工业建筑防腐蚀设计规范》GB50046的规定。
本规程对于管桩采用增加混凝土腐蚀裕量的方法,即为了保证桩基在腐蚀环境下的使用安全,在结构计算或构造所需要的截面尺寸以外增加的腐蚀损耗预见量,其数值参照国内外有关资料确定,是最小下限要求。硫酸根离子和酸性介质(pH值)是对混凝土的腐蚀,本规程采用了增加混凝土腐蚀裕量的措施;而氯离子是对钢筋的腐蚀,不推荐采用增加混凝土腐蚀裕量的措施。
当管桩需要采取表面防护措施时,桩表面可采用环氧沥青、聚氨酯(氰凝)的涂层。这些涂层在国内均有使用经验,在细粒土的地层中,打桩时一般不会磨损。
3.1.12 预制桩的接桩处是耐久性的薄弱环节,故接桩数量应尽量减少,接桩位置宜位于非腐蚀性土层中且构造应严密。处于腐蚀环境中空心桩的接头,在接缝处采用环氧树脂密封,防止腐蚀性介质进入桩内,避免形成连接处内外双面受腐蚀作用的不利情况。接桩方式不能采用对抗震不利的硫磺胶泥连接。接桩的机械连接方式可采用抱箍式、啮合式接头、膨胀咬合式等机械连接形式。接桩钢零件采用耐磨涂层防护时,可选择“快干型”的涂料。
3.2 岩土工程勘察要求
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3.2.1 结合广东省管桩基础的工程实践,参照广东省标准《建筑地基基础设计规范》DBJ/T 15-31,勘探布点间距宜取10~30m。不同设计等级的管桩基础都涉及到一个配桩问题,要求每项工程或大型项目的每个单位工程勘探布点不宜少于5个,其中控制性勘探孔的数量不应少于勘探点总数的1/3且不得少于2个,对于场地面积不大的工程,也应在地块的四角及中心布设勘探孔。当地质条件复杂时,应适当加密勘探点至不大于10m。当地质条件简单时,勘探点间距可适当加大至30m以上。
3.2.2~3.2.4根据广东应用管桩的长期经验,岩土工程勘察中较重视标准贯入试验。标贯试验的过程可视为模拟打桩,其测试成果较适合锤击式预应力管桩的应用。对于静力触探试验和在密实碎石土层采用的双桥静力触探试验也有很多的工程实践,取得较好的勘察效果。
3.2.5在岩溶和土洞发育区进行工程地质勘察时,可根据结构对地基影响范围的要求,有区别和针对性选择勘察手段。基岩浅埋时,可用槽、井探、钎探查明土洞;对深埋土洞可用静力触探。采用物探时,应与钻探相结合,综合判别岩溶状况进行判别和验证。
3.2.7岩石的风化程度划分依据国标《岩土工程勘察规范》GB50021的规定,将岩石划分为未风化、微风化、中风化、强风化和全风化。除花岗岩类风化岩层外均采用实测标准贯入击数N′来划分,N′≥50为强风化岩;50>N′≥30为全风化岩;N′<30为残积土。对于花岗岩类的风化岩的判别标准,广东省标准《建筑地基基础设计规范》DBJ/T 15-31为了统一标准,调整其判别标准,采用实测标准贯入击数N′来划分,N′≥70为强风化岩;70>N′≥40为全风化岩;N′<40为残积土。
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4 设计
4.1 一般规定
4.1.2本条是关于管桩基础设计应具备的基本资料,本次修订增加对场地周边市政道路等环境的条件要求。在特殊情况下,尚应根据具体情况增加必要的有关资料以满足设计要求。 4.1.3本规程将管桩基础计算或验算的主要内容列出,方便选用。本次修订第4款增加对设计等级为甲级、乙级建筑应作沉降变形验算的要求。各项计算或验算的方法和要求列于本章各有关条款中,可根据工程的实际情况进行全部内容或部分内容的计算或验算工作。第5款主要针对基坑支护等对水平位移有要求的工程,相关标准有具体规定,旨在提醒这类工程需重点关注管桩的水平变形。
4.1.6本条是本规程修订的重要内容之一,主要针对选用管桩的一些原则而提出。
第1款是规定工程地质条件较复杂的管桩工程宜选用AB型或B型、C型管桩。在强风化岩层厚度只有1~2m、或存在10m以上厚度的流动性淤泥、或需穿越5~6m厚的密实砂土夹层、或在“上软下硬、软硬突变”等复杂地质条件下应用的预应力管桩,若使用A型管桩则容易被打裂破碎,因此需考虑选用有效预压应力值较高的管桩,为的是保证桩身质量,以提高基桩的使用寿命。对设计等级为甲级的管桩基础或抗拔桩,宜选用AB型或B型、C型且桩身合缝和端头不得有漏浆的管桩,不得选用φ400以下的管桩。
第3款是要求用于抗震设防烈度为8度的管桩基础,宜选用AB型或B型、C型的UHC管桩、PHC管桩,且所选桩型的各项力学指标应满足管桩基础的实际受力情况,也可以说,应根据建筑物情况及桩基实际受力状况,选用合适的管桩规格和型号。
第4款桩身埋于地下,不能进行正常维护和维修,必须采取措施保证其使用寿命,混凝土及钢筋的耐久性应引起重视。由于φ400以下管桩保护层太薄,达不到40mm的要求。 4.1.7本条是针对管桩基础设计时管桩的平面布置问题所作的专门规定,广东地区目前使用的先张法预应力混凝土管桩,按承载力性状分,多属于摩擦端承桩;按成桩方法分,多属于挤土桩。管桩的平面布置要求,是在现行国家标准和广东省标准《建筑地基基础设计规范》关于上述特性桩的布置要求的基础上,结合广东地区工程经验和管桩的特点而提出来的。
第1款是针对相邻管桩中心距提出的要求。原规程按群桩数量划分的全是最小中心距,而
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根据大量的工程实践经验,本次修订提法按挤土效应重新划分为两种情况(表4.1.7)。新增非挤土植入桩的最小中心距是3.0d,d为管桩外径。这样的布桩法有利于减少或防止打桩时引起相邻桩上浮或倾斜等危害,当然太大的中心距又会增大承台的体积,但有时由于地质条件的差异,或采用其他一些技术措施,设计可对4.0d或3.5d要求进行适当放宽,所以,对相邻桩的中心距本规程只是提出一些建议值,供设计人员根据具体情况进行选择,但最小中心距本规程仍定为3.0d。
第3款针对同一结构单元宜避免同时采用摩擦桩和端承桩以及同时采用浅基础和管桩基础,主要原因是两者的差异沉降不容易控制。当受条件限制不得不采用时,应采取可靠措施,控制好沉降差异量,并估算所产生的差异沉降对上部结构可能产生的影响,必要时应有相应的加强措施。
第4款主要是对桩端进入持力层的深度作出规定,管桩的耐打性好,经重锤敲击后,桩端进入规定的持力层深度,一般均可做到,除非地质条件复杂,如强风化岩层太薄等。定此规定的目的,是提高管桩端阻力,增强管桩基础根部的稳固性。
4.1.8本条针对不论使用何种施工方法,只要桩侧土相对桩向下变形,就存在负摩擦,应进行验算。在软土地区,一些项目因先施工管桩再进行基坑开挖,导致部分管桩因桩侧不平衡的土压力而发生倾斜或偏移,甚至断桩;邻近基坑的既有建筑如采用管桩也可能存在桩侧不平衡的土压力,施工或使用期间的堆土也可能产生桩侧不平衡的土压力,也应给予重视。
4.1.9本条根据广东省多年来的实践经验表明,静压管桩可支承于灰岩面,如采用锤击则断桩率较高。管桩支承于灰岩面时应采取措施控制断桩率,如采用旋挖或者潜孔锤在岩层成孔后打入管桩并注浆封底,可解决断桩的问题。
4.1.10本条根据广东省沿海地区多年的实践经验,可适当放宽长径比,但仍要验算桩基稳定性和考虑对单桩承载力的不利影响。
4.1.11实际工程中,也存在同一承台多于2根桩、但仅为一排的情况,此时也应参照双桩承台执行;如果承台高度范围设有底板连接,底板刚度大,足够限制承台的侧向位移,可不另设联系梁。
4.2 桩基计算
4.2.1式(4.2.1-1)~(4.2.1-3)是桩基础设计中沿用已久的单桩桩顶作用力的计算公式,作了三点假定:①承台是绝对刚性,即受弯矩作用时呈平面转动,不产生挠曲;②桩与承台为铰接,只传递轴力和水平力,不传递弯矩;③同一承台中各桩的刚度(竖向或水平)相等。这样,大大简化了计算。
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4.2.2本规程保持与广东省标准《建筑地基基础设计规范》DBJ15-31及《高层建筑混凝土结构技术规程》DBJ15-92一致的计算方法。竖向荷载作用下,柱、剪力墙等承重构件底部截面有轴力,也常有弯矩、剪力。提高偏心竖向力(同时存在轴力、弯矩)作用下桩的承载力,相当于降低桩的安全度储备,因为竖向荷载引起的弯矩和轴力一样长期存在。考虑到常规结构在重力荷载作用下竖向构件底端的弯矩较小,为方便布桩,允许小幅度(不超过10%)提高桩的竖向承载力。 4.2.3本条是引用广东省标准《建筑地基基础设计规范》DBJ15-31的有关规定,是针对基础结构构件的截面承载力计算或验算用的,因为管桩基础设计计算是采用相当于正常使用极限状态下荷载效应的标准组合值Sk,即不考虑分项系数;而进行基础结构构件如桩身、承台的截面承载力计算或验算时,采用的是承载能力极限状态下荷载效应的基本组合设计值S,即应考虑相应的分项系数。对由永久荷载效应控制的组合,也可采用简化规则,本条文就是结合实际工程经验得出的近似换算关系。具体换算方法可参阅广东省标准《建筑地基基础设计规范》DBJ15-31的有关条文说明。
4.2.4本条是单桩竖向抗压承载力特征值的确定方法,提供了三种途径:
第1款用静载荷试验方法确定。此法适用于设计等级为甲级、乙级的管桩基础工程。当工程地质条件复杂或砂层较厚的区域,设计人对桩的承载力取值没有把握时,为了求得合理的单桩设计承载力和其他设计参数,应事先进行试验桩,这就是本规程所称的“静载试验桩”,这种桩应在设计阶段进行的。静载试验桩的数量、选择的位置本条作了大体的规定,不得少于3根,但没有按总桩数的1 %要求进行。有条件的工地,打静载试验桩时宜用高应变动测法配合测试,以便多收集动静对比资料。静载荷试验方法应按广东省标准《建筑地基基础检测规范》DBJ15-60的有关规定执行。
第2款在正式施工前通过试打桩配合高应变动测法确定。这适用于应用管桩多年且设计经验较丰富的地区。试打桩不是在设计阶段进行,一般在正式施工前进行,目的是验证用经验公式得到的单桩竖向承载力特征值估算值的可信度,确定收锤标准。因为在这些地区,设计者有一定的设计经验,桩端持力层、桩入土深度、收锤标准及单桩承载力特征值大小等对设计者来讲一般是心中比较有底的,通过试打桩来验证一下,以确保工程质量。试打桩一般是利用工程桩来进行的。试打桩的数量,本规程规定:不宜少于总桩数的1 %,且不得少于5根。这是因为每一个工地,至少可在四角及中心位置布置一根试打桩,地质条件复杂的工地,可以多布置一些试打桩,因为用高应变动测法进行单桩承载力的检测,其检测费用要比静载荷试验便宜得多。采用高应变动测法检测单桩承载力,除测试费用便宜外,还有检测速度快、检测精度也能满足工程需要的优点,所以本规程较着力推广这种方法,这也是广东地区应用管桩的一个特色。根据广东的统计数据表明:一些有经验的测试单位,用高应变动测法检测单桩竖向抗压承载力的误差可控制在15 %以内。试打桩配合高应变动测法测试单桩竖向抗压承载力,需要用复打方
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法来验证,根据广东的经验,以试打桩沉桩完成再停歇24小时后的复打所获得的高应变动测值作为单桩竖向极限承载力,既快捷又安全,当然,这里不包括持力层为遇水易软化的风化岩的管桩基础。在遇水易软化的风化岩场地尤其是风化岩埋藏较浅的场地,属于地层条件较复杂的场地,对这种地质条件下的管桩基础静载荷试验的开始时间本规程定为收锤后25天,那么,试打桩时其复打的时间也应选在试打桩完成后25天,如此长的间歇时间对施工前的试打桩就会失去其意义。由此可见,在这种地质条件下,最好的方法是在设计阶段进行静载试验桩的试验。
静载试验桩或试打桩是在施工者已知情况下进行施打的基桩,工作人员一般都会精心操作,且基桩刚开打时,基本不发生挤土效应,这与大规模施工、群桩发生挤土效应等正式施工的条件有所不同。因此,静载试验桩或试打桩时得到的极限承载力往往比实际工程中的工程桩要高一些,设计者在确定工程桩单桩承载力特征值时应注意到这一点。
第3款根据地基土的物理指标与承载力参数之间的经验关系来估算单桩竖向抗压承载力特征值。但经验估算公式估算出来的单桩竖向抗压承载力特征值一般作为初步设计阶段的估算值,宜经过试验桩、试打桩来验证或调整。单桩竖向承载力的经验估算公式,各种规范(规程)基本一致,其表达式基本上都是桩端总阻力加桩侧总摩阻力。管桩侧摩阻力与普通预制混凝土桩的侧摩阻力无大的差别,提高不多。由于管桩强度高、耐打性好、贯穿力强,能承受比普通钢筋混凝土预制桩大得多的锤击能量,而锤击能量转化为桩端附近岩土的挤密效应使该层岩土的力学性能大为改善而较大地提高了端阻力,因而管桩基础的端阻力修正系数均大于1,最高的达到1.35。承载力参数采用特征值,与国标、省标《建筑地基基础设计规范》相一致。修订后的锤击式管桩基础单桩竖向抗压承载力的总体水平没有较大的提高,基本保持原有水平。 4.2.6本条是对管桩桩身混凝土强度的要求。由于是涉及混凝土结构问题,需采用以概率理论为基础的极限状态设计方法。用荷载效应基本组合计算出来的单桩竖向力设计值,应不大于管桩桩身结构竖向抗压承载力设计值。
4.2.7桩身结构强度验算不同于一般的轴心受压构件的强度验算,一方面它需考虑桩在制作、运输、沉桩、接桩或水下作业等施工过程中,多种不确定因素对桩身材料的削弱影响;另一方面也需考虑桩在地基土中实际受力状态与理想的轴心受压状态之间的差异在长期荷载作用下可能产生的不利影响。国内外工程界多数是通过成桩工艺系数或工作条件系数来控制桩身材料容许应力的实用方法,来综合考虑上述二方面因素的影响。因此,按桩身混凝土强度计算桩的承载力时,应按成桩工艺的不同将混凝土的轴心抗压强度设计值乘以综合折减系数ψc按本条规定计算。各规范中综合折减系数ψc的取值如表4.2.7所示。
表4.2.7 综合折减系数ψc取值
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《建筑桩基技术规范》JGJ94-2008 《建筑地基基础设计规范》GB5007-2011 《建筑桩基技术规范》JGJ/T 406 广东省标准《建筑地基基础设计规范》DBJ/T 15-31 0.85 0.55~0.65 0.7~0.85 0.8~0.9 各规范关于预应力管桩桩身强度的计算和成桩工艺系数取值上还存在一些差异,根据表中所列预应力混凝土管桩桩身强度计算公式计算得到的数值差别较大。部分规范成桩工艺系数取值不高的原因主要是基于当前预应力管桩应用中存在的一些问题:如部分工程预应力管桩龄期不到便开始沉桩、部分工程受土层条件(硬土或基岩)或沉桩方式(锤击)的影响,导致桩身沉桩过程中混凝土受损。因此,预应力管桩工艺系数取值应关注桩身出厂质量,并考虑场地条件、施工方式等因素。考虑到管桩采用工厂化制作,桩身质量比灌注桩更有保证,并结合工程实践,对锤击式施工取综合折减系数ψc=0.70。对于采用植入辅助锤击工法或中掘辅助锤击工法施工的管桩,桩身完整性受施工因素的影响较小,将ψc提高至0.9。 4.2.8~4.2.10关于管桩基础的抗拔计算的规定条文作如下说明:
1.单桩竖向抗拔承载力特征值宜通过现场竖向抗拔静载荷试验确定,也可按式(4.2.9-1)的经验公式进行估算,式(4.2.9-1)修订后不考虑原规程中桩身重量的影响成分。
2. 管桩作为抗拔桩时,应充分重视桩身抗拉强度的验算。作为受拉构件,本规程采用桩身混凝土不出现拉应力作为控制条件,故对设计等级为甲级、乙级的管桩基础,选用AB型或B型、C型管桩较为合适,采用这样的思路是必要的,但对设计等级为丙级的管桩基础或临时抗拔桩,或抗拔力较小时,也可选用A型桩。
3. 管桩作为抗拔桩时,除应充分重视桩身抗拉强度的验算外,还应十分注意管桩接头和桩顶锚固联结的质量,对管桩接头的要求在本条文中未加赘述,详见本章构造部分规定。桩顶与承台之间的联结,详本章构造部分规定。
4.2.11 根据《建筑桩基技术规程》JGJ 94耐久性规定,参考现行《混凝土结构设计规范》GB 50010,按环境类别和腐蚀性介质弱、中、强等级诸因素划分抗拔桩裂缝控制等级,对于不同裂缝控制等级桩基采取相应措施。对于严格要求不出现裂缝的一级和一般要求不出现裂缝的二级裂缝控制等级基桩,宜设预应力筋;对于允许出现裂缝的三级裂缝控制等级基桩,应按荷载效应标准组合计算裂缝最大宽度wmax,使其不超过裂缝宽度限值,即wmax≤wlim。
4.2.15本条主要针对基坑围护桩编制。工程桩大多承受竖向荷载和水平荷载,有地下室的桩由于桩受到的水平力小,一般情况下允许只验算竖向承载力。
4.2.16~4.2.17对管桩基础单桩水平承载力提出的要求以及单桩水平承载力特征值的确定方法,引用了广东省标准《建筑地基基础设计规范》DBJ15-31和广东省标准《建筑地基基础检测规范》
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DBJ15-60的有关条文内容。本次修订增加桩身换算截面惯性矩的计算公式(4.2.18-2),以及增加管桩相应桩顶面处水平位移要求。
影响单桩水平承载力和位移的因素包括桩身截面抗弯刚度、材料强度、桩侧土质条件、桩的入土深度、桩顶约束条件。如对于低配筋率的灌注桩,通常是桩身先出现裂缝,随后断裂破坏;此时,单桩水平承载力由桩身强度控制。对于抗弯性能强的桩,如高配筋率的混凝土预制桩和钢桩,桩身虽未断裂,但由于桩侧土体塑性隆起,或桩顶水平位移大大超过使用允许值,也认为桩的水平承载力达到极限状态。此时,单桩水平承载力由位移控制。由桩身强度控制和桩顶水平位移控制两种工况均受桩侧土水平抗力系数的比例系数m的影响,但是,前者受影响较小,呈m1
/5
的关系;后者受影响较大,呈m3
/5
的关系。对于受水平荷载较大的建筑桩基,
应通过现场单桩水平承载力试验确定单桩水平承载力特征值。
4.3 支护工程
4.3.3 第4款行业标准规定为不宜大于12m,结合广东省地方经验,适当放大范围至13m。 4.3.4为了保证管桩基坑工程安全促进管桩支护技术的健康发展,对基坑工程中的管桩支护形式做一些限制。有条件的地区,在逐步积累经验后可以适当放宽适用范围。标准试验时,PHC、PC管桩为受拉区钢筋拉断的脆性破坏模式,PRC管桩为受压区混凝土破坏的模式相对较好。因此,宜优先选用PRC管桩。条件许可时,采用上下组合桩支护可以节省工程造价。对各种支护结构适用条件的限制,主要为了控制管桩扰度或挠曲变形。当计算的扰度或挠曲变形超过限制要求时,可以采用增加锚杆或支撑排数、减少排桩间距、调整管桩直径等方法减少挠度或挠曲变形值。
4.3.6管桩的接头是管桩用于基坑支护时的关键部位,其接头的连接质量与强度影响到基坑支护结构的施工安全与质量。用于基坑支护的管桩主要承受水平力产生的弯矩和剪力,其接头所承受的弯矩和剪力远高于用于建筑桩基础的管桩接头。一旦管桩接头的连接强度不足,易造成基坑在施工过程中出现安全问题、甚至发生基坑坍塌、周边建筑物倾斜甚至倒塌等严重安全事故。管桩与灌注桩不同,灌注桩通过钢筋笼之间的搭接焊可满足搭接焊处的抗弯强度与桩身等强度设计要求。而管桩的连接主要通过端板焊接、机械连接或端板焊接与机械连接组合连接等方式,不同的连接方式对施工质量的控制及现场施工人员的水平要求也不一样,同时不同的连接方式的接头抗弯性能也不一致。当用于基坑的管桩涉及多节桩接桩时,为控制接头的连接质量,确保基坑支护的稳定,接头不管采用哪种连接方式,均应满足与桩身等强度设计要求。 4.3.7根据本规程附录的管桩桩身力学性能表,对管桩受弯时的开裂值、设计值、极限值进行对比分析得出:
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(1)对PHC管桩来说,除A型管桩外,AB型、B型及C型管桩受弯时的极限值与开裂值的比值均大于1.6、极限值与设计值的比值均大于1.3(详见表1)。
(2)对PRC管桩来说,不管是Ⅰ型还是Ⅱ型的各种型号,受弯时的极限值与开裂值的比值均大于2.0、极限值与设计值的比值均大于1.3(详见表2、表3)。
由此说明,对预应力管桩(PHC、PRC桩)而言,其抗弯能力设计控制水准与普通钢筋混凝土设计是基本相当的,可以按照普通钢筋混凝土设计相关规范执行。但是,用于基坑支护的管桩,当涉及多节桩时,在接桩处的桩身强度往往因制作、连接方式、现场及人为等原因可能会造成强度一定程度的损失,设计时应考虑这种可能性,即在设计时应考虑接头处强度作折减。编制组对7组管桩焊接接头进行抗弯试验,接头处的实测开裂弯距值与桩身开裂弯距计算值的比值为1.14~1.20,接头实测极限弯矩值与桩身开裂计算值的比值为1.51~2.26。根据PHC管桩以往大量的抗弯试验结果,管桩接头开裂弯矩的实测值与桩身开裂弯矩计算值的比值在1.20~1.35。因此在支护结构荷载综合分项系数取为1.25情况下,多节管桩的接桩处按荷载效应标准组合计算的弯矩值在安全可控的范围内,并且偏于安全。
表1 PHC管桩桩身力学性能比值 型号 PHC A型桩 PHC AB型桩 PHC B型桩 PHC C型桩 型号 PRCⅠAB型桩 PRCⅠB型桩 PRCⅠC型桩 PRCⅠD型桩 型号 PRCⅡAB型桩 PRCⅡB型桩 PRCⅡC型桩 PRCⅡD型桩
设计值/开裂值 极限值/开裂值 极限值/设计值 1.06 1.24 1.38 1.45 1.41 1.65 1.84 1.95 1.32 1.33 1.34 1.35 表格中的 数值为平均值 备注 表2 PRC管桩Ⅰ型桩身力学性能比值 设计值/开裂值 极限值/开裂值 极限值/设计值 备注 1.74 2.33 1.34 1.84 2.47 1.35 表格中的 数值为平均值 1.83 2.50 1.36 1.88 2.57 1.37 表3 PRC管桩Ⅱ型桩身力学性能比值 设计值/开裂值 极限值/开裂值 极限值/设计值 1.53 1.63 1.72 1.78 2.10 2.24 2.37 2.46 1.37 1.38 1.38 1.38 表格中的 数值为平均值 备注 4.4 复合地基
4.4.4~4.4.5复合地基承载力特征值进行深度修正后的承载力值,实际上可以视为处理后地基承载力的容许值。由于天然地基的竖向变形刚度远小于增强体竖向变形刚度,通过深度修正增加
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的承载力作为荷载作用于复合地基顶面时,试验结果表明此时的桩土荷载分担并不完全按照预先假定的比例进行。基底桩间土荷载在达到其承载力特征值后分担荷载的水平可能远小于增强体单桩,因此,应对复合地基中的管桩桩身强度进行验算。当设计取用不经深度修正的复合地基承载力特征值时,只需按单桩承载力特征值验算。
4.4.6 相当于桩基而言,复合地基中桩间距的确定可适当放宽。考虑到挤土方法施工时的挤土效应可能产生增强体桩的偏位、倾斜、桩身上浮等影响单桩承载力和地基处理效果,本规程规定:对正常固结土,当采用锤击、静压施工方法时,桩间距不宜小于3d,桩长范围内土层挤土效应明显时,桩间距不宜小于3.5d。
4.4.7 复合地基需要设置褥垫层,但褥垫层设置的厚度多少为宜目前尚缺乏系统研究和认识分歧。理论分析与模型试验结果表明,桩径确定后,在桩间距(或置换率)不变的前提下,褥垫层厚度与单桩承载力发挥度密切关联,厚度越大增强体单桩承载力发挥度越小。但对刚性基础条件下刚性桩复合地基而言,褥垫层厚度较小桩间土承载力发挥度较小,可能影响地基处理的经济性。因此,褥垫层厚度应根据桩的间距或置换率、桩的竖向变形刚度、上部结构对沉降的要求等综合确定。夯填度为夯实后的厚度与虚铺厚度的比值。本条规定基于垫层材料产生滑动的一般性认识和工程经验,设计时可根据具体情况选用。
4.5 构造要求
4.5.2本条针对管桩顶部与承台之间联结结构构造作出的一系列规定,比原规程规定更具体,既适用于承压桩,又适用于抗拔桩。管桩桩顶的填芯混凝土,主要是用于插筋的锚固和传力,有利于桩和承台连接的简化,同时从整体上改善桩顶部位桩身的抗扭、抗破损能力。作为承压桩,填芯混凝土的深度,原规程规定为不得小于2d且不得小于1.2m。本次修订后,不得小于3d且不得小于1.5m,且考虑底模保护。一般情况下管桩由其压弯承载力控制,不由受剪承载力控制。如果用连接钢筋作为抗拔桩的受力钢筋,则填芯混凝土的深度、连接钢筋的总公称截面面积,应按本规程4.5.3条的公式进行计算。此法在广东许多管桩基础作为抗拔桩应用的工程中经过试验和试用,效果良好。桩顶填芯混凝土深度与连接钢筋的长度相同,一般的做法是用2~3mm厚的钢板做成一个圆形的托盘,托盘的作用是挡住填芯混凝土不下落到桩底,托盘的直径应比管桩内径小20mm左右(以能放入管桩内孔为准),然后将连接钢筋的钢筋笼垂直焊在托盘上,施工作业时,先将管桩顶部内孔清洗干净,将钢筋笼连同托盘小心地放入管桩内孔,放入深度应根据承压桩和抗拔桩的设计深度而定,然后临时固定钢筋笼,再灌入填芯混凝土至管桩顶面,用混凝土振动棒振动密实。
填芯混凝土应是无收缩混凝土,一般采用掺微膨胀剂(C35填芯混凝土,掺量可为10 %~
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15 %)的混凝土。填芯混凝土的施工质量与整个管桩基础的质量密切相关,故一定要精心施工,保证质量。承压桩的连接钢筋在桩中和轴附近,对桩的压弯承载力贡献甚微,无需规定配筋率;根据广东省标准《建筑地基基础设计规范》DBJ15-31,有地下室的受压桩可不配置连接钢筋。 4.5.3本条为抗拔桩的桩顶填芯混凝土深度和连接钢筋总公称截面面积的经验计算公式。考虑抗拔桩填芯混凝土与管桩内壁之间的粘结强度由于管桩内壁或多或少存在着一层浮浆层而离散性较大,加上管桩尤其是小直径管桩的内孔直径较小,填芯混凝土施工环境差,质量稳定性也差,故填芯混凝土与管桩内壁的粘结强度设计值,宜由现场试验确定。当缺乏试验资料时,规程提出:广东有试验表明,C35掺微膨胀剂的填芯混凝土fn可取0.30~0.35MPa,以上建议值是通过一些抗拔试验资料反算出来的,是留有一定的安全储备。若填芯混凝土的施工质量较差,fn取低值亦可能不能满足抗拔要求,所以关键是填芯混凝土的质量需满足设计要求。
4.5.4 第4款用作抗拔的管桩焊接接头经专项设计是指根据抗拔承载力要求计算焊缝厚度及加强焊接构造,常规抗压焊接接头不能满足抗拔承载力要求。
第5款在中等腐蚀环境中的抗拔桩可采用焊接接头,主要是满足低应变检测要求,需留出焊缝高余量。必要时连接钢筋可通过管桩接头,满足搭接长度,桩空腔内注M30水泥浆。腔内配抗拔钢筋笼的做法也适用于桩侧强腐蚀环境。
当持力层标准贯入击数N>50时,不宜利用截桩余下部分作接长施打之用,是因为截桩余下来的这一段管桩,只有一头有端板,另一头没有端板,为节约材料,许多施工单位在施打最后一节管桩时会把这段余桩接上去继续施打,但此时最上面受锤击的桩头是无端板的,若此桩要打入N≥50的强风化岩层内,则很容易将桩头击碎,故有此规定,若采用抱压式静力压桩机施压就无此条规定。此为广东地区应用管桩的施工经验。
4.5.6 本条第3款采用排桩-锚杆支护时,桩间距宜减少或采用防护措施进行封闭,以降低桩间土掉下来的安全隐患。第4款采用锤击法施工支护结构的管桩桩顶标高不易控制,冠梁截面尺寸由设计人员考虑。
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5 施工
5.1 一般规定
5.1.1~5.1.2施工前应准备好相关的各种资料,特别是应着重在三个方面:一是场地气象、地形、地质资料,根据场地条件选择合适的施工设备,确定桩体强度及考虑是否加桩尖等;二是场地现状及周围环境,包括影响管桩施工的高压架空线、地下电缆、地下管线、位于桩位处的旧建筑物基础和杂填土中的石块等,场地回填情况、地下构筑物等埋藏情况等资料,同时应考虑施工对周围建筑及环境造成的影响;三是编写施工组织设计,它是作为现场管理和质量保障的主要依据,能充分反映施工单位现场管理水平和技术水平。在管桩施工前应清除或妥善处理地下障碍物,不然会妨碍施工,延误工期,影响沉桩质量。
5.1.5 试打桩是管桩施工的重要环节,是后期大规模顺利沉桩的基本保障。因需要预测单桩竖向承载力,验证选锤的合理性,并确定收锤标准,故试打时,应采用高应变动测法配合测试。试打桩数量、位置、施工及注意事项的规定显得尤为重要。 5.1.8 沉桩顺序是施工方案的一项重要内容,以往施工单位不注意合理安排沉桩顺序而造成事故的事例很多,如桩位偏移、挤断上拔、地面隆起过多、建筑物破坏等,因此,施工时必须合理安排施工顺序。
5.1.9 当遇到密实的砂土、薄的中或微风化等硬夹层,桩难于穿透沉到设计标高,或需要减少桩的挤土效应时,此时可采用引孔辅助沉桩法。
按工程经验,引孔孔径一般为管桩直径的0.9倍以下,否则设计应考虑钻孔对承载力的影响;也有与管桩直径一样的孔径,主要看现场的土质情况、桩直径、桩的密集程度等因素而定。 5.1.11 布桩密集且地基土空隙率小的工地,打桩可能会引起群桩上浮,从而影响基础的承载力。用低应变动测法检测每根桩的完整性,查明上部第一节桩的完整性及第一个接头是否开裂或拉脱。用高应变动测法抽查基桩的实际承载力。针对现场的实际情况,可采用复打(压)或者补桩等措施,采用复打(压)方法应慎重,原送桩深度不能太深,截桩数量不宜太多,因无端板的桩头容易被击碎;另外,施工现场条件要好,要有一定的地基承载力,使打(压)桩机来回行走不陷机,否则就要对场地进行加固处理。当上覆土层为厚淤泥层时,桩机来回行走会把附近的基桩压坏或推斜。若桩上浮后承载力降低不多,采用补打桩的方法可能会较好一些。 5.1.12 管桩用于支护工程主要以排桩或桩板式形式出现,可综合考虑周边环境限制条件、开挖深度、工程地质与水文地质条件、施工工艺及设备条件、周边相近条件支护工程的工程经验、施工工期及施工季节等因素,选择悬臂式排桩或双排桩、锚杆-排桩、内支撑-排桩和复合式等支护结构形式。管桩施工可采用静压、锤击法施工,若距离重要建筑物过近或者临近地铁等对挤
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土效应比较敏感的支护工程,引孔辅助、搅拌桩内插入管桩及采用植入法等施工工艺均可按需采用,有效消除挤土的影响。
与工程桩检测不同,支护工程主要检测桩身的完整性和桩长,对于垂直度和水平尺寸偏差非常严格,因而桩位偏差和垂直度要求比工程桩严格。
5.1.13 水泥土或者水泥土帷幕中插入管桩施工时,采用搅拌或高压旋喷先施工水泥土搅拌桩,再施工管桩。水泥土桩所用材料主要是胶结材料,在水泥土桩初凝前施工管桩可以提高水泥土桩与管桩的握裹力。因采用搅拌和高压旋喷的工艺不同,初凝的时间也有差异。
5.1.14 管桩工程的基坑开挖是一项很重要的工作,为指导土方开挖,需制定详细可行的土方开挖方案。土方开挖要分层,由于土方开挖未分层造成管桩偏移甚至桩身断裂事故时有发生,为防止挖土机械对管桩的碾压和碰撞而破坏桩体,对流塑性状软土的基坑开挖,其高差不应超过1.0m,否则容易导致管桩大量偏移或断桩。
5.2 起吊、搬运与堆放
5.2.3 现场管桩的堆放多采用单层堆放或双层堆放,堆放对场地平整要求较高,双层堆放应在桩下放置垫木。
5.3锤击沉桩
5.3.3 液压打桩锤无油烟污染,其锤击噪音要比柴油锤小30分贝左右,而且锤击能量大小的选择范围较大,冲击体的质量从7t~30t都有,落距从20cm~150cm可自动调节,比柴油锤一跳动就达1.6~1.8m的落距小得多。液压打桩锤分单作用锤和双作用锤。单作用锤指冲击体上升是靠液压作用,下落是靠冲击体自重;双作用锤指冲击体上升、下落全由液压操纵。随着社会文明的进步和国民经济的发展,用液压锤替代柴油锤势在必然,这也是一个国家工业化水平、文明程度和环保水准的象征和标志。
柴油锤爆发力强,锤击能量大,工效高,锤击作用时间长,打桩应力峰值不高,落距可随桩阻力的大小自动调整,人为掺杂因素少,较适用于管桩的施打,但打桩会引起油烟、噪声、振动等污染,故在城市内受到限制使用,但在市郊、农村、新开发区等地区,打桩作业还普遍存在。柴油锤分导杆式和筒式两种,导杆式柴油锤锤击能量较少,在广东的工地上很难看到它的踪影,在北方某些地区有用于沉管灌注桩和一些小直径管桩的施工。
5.3.4 桩帽的刚度、内径、深度关系到桩头的保护和耐锤击能力。桩帽需经得起重锤击打,桩帽下部套桩头用的套筒应做成圆筒型,不应做成方筒型。圆筒深度太浅,套入的管桩容易“掀帽、脱帽”;圆筒太深,一旦桩身或桩帽略有倾斜,筒体下沿口的钢板就会磕伤桩头上的混凝土。套
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筒内壁与管桩外壁的间隙过小,桩身一有倾斜就容易挤坏桩身;间隙过大,容易出现偏心锤击。桩帽与桩头间必须设置弹性桩垫,弹性、厚度适宜的桩垫,可以延长锤击作用的时间,降低锤击应力的峰值,起到保护桩头的作用,也可提高管桩的贯入效率。规程强调桩帽套筒应与施打的管桩直径相匹配,不得一帽多用,严禁使用“博士帽”。
5.3.5 延续2009版规程修订时的内容,对于当前施工中仍大量出现的 “插销式”送桩器严禁使用,插销式送桩器难以设置垫层,送桩器倾斜后插销很容易破坏管桩的桩头。采用端部带套筒的送桩器,并要求设置一定厚度的衬垫。
5.3.6配备辅助机具与测量器具包含电焊机、气割工具、索具、撬棍、钢丝刷、锯桩器、经纬仪及水准仪、长条水准尺、线锤和吊架、尼龙绳和吊锤、带铁丝罩的24V低压灯泡、孔内摄像仪等。
5.3.8沉桩时,必须严格控制第一节桩的沉桩质量,发现有偏移或倾斜时,应立即分析原因,采取校正措施。开始锤击时,宜用低能量、低冲程或空锤锤击3~5击,在确认桩身贯入方向无异常时,方可连续锤击。
5.3.10 沉桩过程综合反映了土层的阻力、桩身质量、桩锤锤击和压桩机效能,沉桩出现的异常情况与地质、设计、施工、桩质量均有关,因此,施工遇到本条所列情况之一时均应暂停打桩,并及时报设计、监理等有关人员,以便进行原因分析,研究处理解决的措施。
5.3.11 当桩需要作复打准备时,如布桩较密集或以强风化泥岩作桩端持力层的管桩基础很有可能需要进行复打作业,送桩就不能太深,否则,复打前桩头不易找到或者挖土太深,不易复打。
送桩作业要“即打即送”,若中间间歇时间一长,桩周土体发生固结,再施打时桩身沉不下去,硬打很容易将桩头击碎。
送桩的最后贯入度应比同一条件下不送桩时的最后贯入度小一些,才能达到同样的承载力。对比不送桩时的贯入度,送桩时的贯入度应考虑修正,修正系数一般可取0.8。 5.3.12 桩端处于遇水软化的岩层时,桩尖焊接和封底混凝土浇筑质量质量对于承载力的影响很大。大量工程实践中,现场仰焊甚至点焊桩尖的现象依然存在,沉桩后桩顶防护也基本不做,且封底混凝土均在全部或分区桩基施工后才进行,现场监控难度比较大,桩尖漏水和渗水无法保证。工厂预制的一体化桩尖经工厂检测和现场验收合格后进行施工,替换钢制桩尖,可减少桩底漏水的风险,降低监管难度,在中、强腐蚀环境下可同时解决腔内防护的难题。
5.4振动锤沉桩
5.4.1振动法沉桩适用于以桩长控制为主的摩擦型桩。适用的地层包括软黏土、黏性土、砂土、砾石等。
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5.4.2振动锤选型确保以下要求:1)振动锤的激振力应大于桩与土的动侧摩阻力;2)振动锤系统的工作振幅应大于桩到达设计深度所需的最小振幅;3)振动锤系统的起吊能力应大于桩的自重;4)工程场地满足振动锤系统行走及施工的相关要求;4)振动锤的振动频率应大于桩的自振频率,振桩前振动锤的桩夹应夹紧桩上端,振动作用线与板桩重心线应在同一直线上。
5.5植入法沉桩
5.5.2管桩接桩有端板焊接、机械连接等方式,采用其中任一种连接方式时均应保证接桩质量和上、下节段的桩身垂直度。
5.5.4成孔完成后应严格按照标准对孔底进行清渣处理;对于复杂的地质,采用同步植入注浆管,并使用后注浆工艺能有效解决此技术工艺问题。
5.6收锤
5.6.1 收锤标准包括的内容、指标较多,如桩的入土深度、每米沉桩锤击数、最后一米沉桩锤击数、总锤击数、最后贯入度、桩尖进入持力层深度等。一般情况下,桩端持力层、最后贯入度或最后一米沉桩锤击数为主要控制指标,其中桩端持力层作为定性控制指标,最后贯入度或最后一米锤击数作为定量控制指标。其余指标可根据具体情况有所选择作为参考指标。定量指标中用得最多的是最后贯入度,一般以最后三阵(每阵十击)的贯入度来判断该桩能否收锤。而最后贯入度大小又与工程地质条件、桩承载性状、单桩承载力特征值、桩规格及桩入土深度、打桩锤的规格、性能及冲击能量大小、桩端持力层性状及桩尖进入持力层深度等因素有关,需要综合考虑后确认。但由于地质等条件复杂多变,最后贯入度并非是打桩收锤的唯一定量控制指标,应具体情况具体分析,最终目的是为了保障单桩的承载能力,控制建筑物的沉降,使建(构)筑物安全适用。
5.6.2 确定最后贯入度的控制指标,主要是要解决好一个“度”的问题。贯入度过大不行,基桩达不到设计承载力;贯入度过小也不好,基桩易被打坏。在常规情况下,规程要求所确定的贯入度指标不要小于每阵(十击)30mm。这样做既保护了桩身,又延长了打桩锤的使用寿命。有些特殊的地质条件,如强风化岩层较薄(≤1.0m)且上覆土层又较软弱时,要达到同样的承载力,最后贯入度控制值可适当减少,但不宜小于25mm/10击,否则,应从设计入手适当减少单桩竖向抗压承载力特征值。在这种特殊的地质条件下测量一阵贯入度,若贯入度值达到收锤标准时即可收锤,若再打第二阵,管桩易被打坏。当然,在以全风化岩层、密实砂层、坚硬土层作桩端持力层的管桩工程,应量测最后三阵贯入度值,当每阵贯入度值逐渐递减且最后二阵达到收锤标准时即可收锤终止施打。
5.6.3由于各方对于液压锤的使用尚处于摸索阶段,特别是收锤时的重锤冲程和收锤标准是施工
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时的难点,施工时习惯性延用柴油锤的施工经验,导致施工过程中特别是收锤时重锤冲程过大而造成桩头破损率偏高。
编制组收集了同一个施工单位在20多个项目的液压锤施工的打桩数据,收锤时的的重锤冲程为40~80cm,贯入度为20~40mm不等,以PHC500AB125为例,其承载力特征值为1600~2200kN,承载力和贯入度的控制基本与筒式柴油锤施工的承载力相当。在省内其它的施工单位普遍反映,液压锤施工收锤时重锤冲程大于80cm时,桩头出现破坏的情况普遍存在。结合静载实验和试打桩时积累的收锤数据以及对应承载力数据,一般收锤时锤头冲程控制在50cm左右,通过增加锤击数,控制贯入度达到20~40mm,承载力达到设计要求,指导大面积施工时顺利成桩。 5.6.4 对每根桩的总锤击数及最后1m沉桩击数进行限制,目的是防止桩身混凝土产生疲劳破坏。有统计资料表明,大多数管桩工程的桩的总锤击数在300击~1500击之间,少数超过2000击,个别达到3000击甚至4000击;超过3000击时,桩身容易被打坏或产生严重的“内伤”。当某工地为数不少的桩总锤击数超过本条规定时,设计者应从锤型、持力层和收锤贯入度等方面去反复调整。
5.6.6 记录最后贯入度最好的方法是在打桩机上配装打桩自动记录仪,由打桩自动记录仪来自动记录和反映,既方便又安全。鉴于现状,也可用人工方法量测和经纬仪测量贯入度。采用人工方法量测时按5 %~10 %的工程桩数量作收锤回弹曲线测绘,利用测绘纸上测绘出来的连续十击的回弹曲线量出贯入度,判断成桩质量,作为用经纬仪量测贯入度的一种补充和比对。
5.7 接桩与截桩
5.7.3考虑到高温的焊缝遇到地下水,如同淬火一样,焊缝容易变脆而被打裂,自然冷却的时间对于焊接接头的质量非常关键。经综合考量和工程实践,电焊结束后冷却的时间规定:1)手工焊接的自然冷却时间不应少于5min;2)二氧化碳气体保护焊所用焊条的直径细,散热快,所以确定其自然冷却时间为不应少于3min。
目前工地上的桩尖焊法很不规范,起吊后点焊、仰焊做法仍然存在,焊接质量较差。因此一定要加强桩尖焊接质量的监督。
5.7.5管桩截桩应采用锯桩器。先行截桩应采取有效措施防止桩头开裂,若截桩时出现较严重的裂缝,应继续下移截桩,将裂缝段去除。
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6 质量检测和工程验收
6.1 进场质量检验
6.1.1单位工程所用的管桩,进行质量检查和检测时,是否需要划分为若干个检验批,视工程实际情况而定。如果验收批的样本数量较大,当出现不合格情况时,该检验批的管桩不准使用,可能会造成较大浪费;如果单位工程划分的验收批较多,可能会增加抽检数量。诸如管桩的规格和型号,尺寸偏差和外观质量,桩端板几何尺寸等检查项目,可按供货批次划分检验批;管桩的预应力钢棒数量和直径、螺旋筋直径和间距、螺旋筋加密区的长度、以及钢筋混凝土保护层厚度,桩身混凝土强度等检查项目,可按管桩生产厂家划分检验批。
6.1.2~6.1.7建筑工程中使用的管桩,除应按产品标准进行生产质量控制和出厂检验外,管桩运到工地后,施工前,还应进行成品桩质量检查和检测。本条列出的质量检查检测工作,应由施工单位完成,并应实行旁站监理。
管桩的规格和型号、尺寸偏差和外观质量、桩端板几何尺寸,应在管桩运到工地后及时进行检查和抽检。目前管桩成品桩质量存在最大的问题是混凝土强度低和端板质量问题,端板质量存在三个方面问题,一是端板材质未采用Q235钢材,而采用铸钢或“地条钢”、可焊性差而不符合要求,二是端板厚度偏薄、导致钢棒与端板的连接较差,三是电焊坡口尺寸不规范、导致焊缝高度不符合要求。因此,对焊接接头,应重点检查端板厚度和电焊坡口尺寸。当采用机械连接接头时,端板的结构与采用焊接方式的端板结构有一定的差异。为了实现通过连接部件对两节桩的连接,管桩的连接质量既与连接部件质量有关,也与桩端接头质量有关,应重点检查端板厚度和桩端接头以及连接部件。当对端板材质质疑时,应执行本规程第6.1.5条的规定。
管桩的预应力钢棒或非预应力钢筋数量和直径、钢管壁厚、螺旋筋直径和间距、螺旋筋加密区的长度、以及钢筋混凝土保护层厚度,可利用先施工的2m以上长度的余桩经人工破碎后进行检测;若工地没有余桩可利用,则应在工地上随机选取二节桩经人工破碎后检测。检测预应力钢棒、非预应力钢筋、钢管可截一段钢筋或钢管称其重量,检测螺旋筋直径和保护层厚度可用游标卡尺,检测螺旋筋间距和加密区长度可用钢卷尺。
6.1.8管桩施工现场堆放条件没有管桩厂内堆场的条件好,不宜叠层堆放过高。一般较好的做法是:按工程进度分批运入管桩,既避免二次搬运,又便于单层着地放置。
6.1.10 管桩混凝土强度是影响工程质量安全的主要因素,也是管桩生产厂家和地基基础施工单位对管桩质量纠纷的主要矛盾,因此,本规程对管桩桩身混凝土强度抽检进行了明确规定,一是明确可选择两种检测方法,即钻芯法或管桩全截面抗压试验方法,二是影响钻芯法检测结果的因素比较多,如取样、样品处理等都会影响评价结果,当对钻芯法的检测评价结果有争议时,
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可采用管桩全截面抗压试验进行评价。
6.1.11 桩尖分常用桩尖和特殊桩尖。平底十字型钢桩尖和尖底十字型钢桩尖属于常用桩尖,其他诸如锯齿十字型、方锥型、六棱锥型、H型、开口型钢桩尖等属于特殊桩尖,可根据地质条件、设计要求进行选用。目前在桩尖上存在的问题是:桩尖的材质、桩尖的尺寸构造、桩尖的焊接等。桩尖材质特别是其化学成分和力学性能不合格者不在少数;桩尖的尺寸主要是偏小、偏薄,检测方法就是量测其尺寸并称其重量。桩尖的焊接也普遍存在问题,管桩起吊就位后处于悬吊状态下在桩端进行点焊或仰焊而成,导致焊接时间短,焊缝质量差,管桩打入地层后,内孔很快进水,严重的甚至桩尖脱落或者挤入管桩底内孔,有的甚至不用桩尖。因此,对桩尖的检查也应严格认真。
6.2 施工过程质量控制与检测
6.2.2 放线定位及桩位标记保护工作很重要,不注意也会造成工程桩的质量事故,尤其是桩位的偏差值。桩位标记要求见本规程规定。大承台群桩基础,宜先打承台内的桩,承台四周边缘的桩位待承台内其他桩全部打完后再重新测定,这样施打结果的基桩,整个群桩基础的外围形状不变,承台模板及混凝土施工既方便又节约,这是广东应用管桩多年经验的总结。
6.2.4 一节底桩垂直度控制的好坏对整根桩的垂直度影响至关重要,因此对底桩垂直度控制要严格一些,不得大于0.5 %。送桩以后桩身垂直度偏差不易测量,故在送桩前进行测量。一般情况下,送桩前后的桩身垂直度不会有大的变化,但在深基坑内的基桩,有时由于基坑土方开挖不当会引起桩身倾斜,故在深基坑土方开挖后,需再次测量桩身垂直度。
6.2.5桩接头连接质量的控制非常重要,监理工程师应作旁站监理。焊接接头施工应检查电焊工上岗资质证件、焊条的规格、直径和质量、、电焊坡口的尺寸,记录并监控焊接所用时间;焊完后应有5分钟的停歇时间才能开锤施打。机械接头连接时的工作是否顺畅是接头质量好坏的一个重要标志。桩尖的焊接应按照本规程相关条款的规定进行监控。
6.2.6收锤标准包括的内容、指标较多,如桩的入土深度、每米沉桩锤击数、最后一米沉桩锤击数、总锤击数、最后贯入度、桩尖进入持力层深度等。根据广东多年的施工经验:桩端持力层、最后贯入度或最后一米沉桩锤击数为主要控制指标,其中桩端持力层作为定性控制指标,最后贯入度或最后一米锤击数作为定量控制指标。其余指标可根据具体情况有所选择作为参考指标。定量指标中用得最多的是最后贯入度,一般以最后三阵(每阵十击)的贯入度来判断该桩能否收锤。而最后贯入度大小与工程地质条件、桩承载性状、单桩承载力特征值、桩规格及桩入土深度、打桩锤的规格、性能及冲击能量大小、桩端持力层性状及桩尖进入持力层深度等因素有关,需要综合考虑后确认。由于地质等条件复杂多变,最后贯入度并非是打桩收锤的唯一定量
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控制指标,应具体情况具体分析,最终目的是为了保证单桩的承载能力,控制建筑物的沉降,使建(构)筑物安全适用。
6.2.8 打桩顺序是广东多年施工经验的总结。因为实际情况比较复杂,施工单位在做施工组织设计时,应根据实际、灵活运用、的原则,综合考虑后制定最佳的施工流水图以指导施工。施工流水定得是否合理,不仅影响打桩进度,也影响打桩工程的质量。
引孔打桩法为预钻孔,然后在预钻孔内插桩、打桩,其主要目的是减少挤土效应,亦可增加桩的入土深度。根据经验和工程实际,引孔的直径主要看现场的土质情况、桩直径、桩的密集程度等因素而定,一般可以比管桩直径小10cm或5cm,必要时也可等径引孔。
一般情况下,引孔深度不宜超过12m,主要是因为孔引得太深,孔的垂直度偏差不易控制,一旦引孔偏斜,管桩下沉时就沿着孔壁下去,很难纠偏,也很容易发生桩身折断事故。
引孔内积水,宜采用开口型桩尖,若用封口型桩尖,桩端部一般达不到孔底,会造成工程质量事故。
6.2.11本条明确管桩基坑工程报警值的确定,除应满足设计与现行国家标准《建筑基坑工程监测技术规范》GB 50497的要求外,当管桩所受的水平力超过桩身的设计值时,管桩的裂缝及挠曲变形将会发展更快,不利于基坑的安全,应立即报警。管桩挠曲变形控制条件,是基于防止和控制管桩脆性破坏的发生。根据大量的试验数据表明,当管桩产生的挠曲变形超过20mm时且变形不收敛时,此时管桩所受的水平力已达到桩身的设计强度,应立即报警。
6.3 成桩质量检测
6.3.5~6.3.6 在本规程中,管桩有三种使用方式,即桩基础中的管桩、复合地基中的管桩和支护结构中的管桩,不论哪种情况,均应对工程桩桩身质量完整性和单桩承载力进行抽检。单桩承载力检测,视设计要求而定,可能只包括单桩竖向抗压承载力,也可能包括单桩竖向抗压承载力、单桩竖向抗拔承载力和单桩水平承载力。检测单桩竖向抗压承载力可采用静载试验和高应变法,检测桩身质量完整性可采用低应变法和高应变法。参照现行广东省标准《建筑地基基础检测规范》DBJ/T 15-60的有关规定,管桩推荐采用低应变动测法进行桩身完整性检测,SC桩推荐采用以高应变法为主检测桩身完整性。
对于基坑支护工程中的管桩,其水平受力状况与现行行业标准《建筑基桩检测技术规范》JGJ 106单桩水平荷载试验假定的基桩水平受力状况是有差别的,如何科学合理地评价基坑支护工程中的管桩水平承载能力满足设计要求,倘需进一步进行研究。
此外,对水泥土桩中植入管桩的管桩基础,应采用静载试验对水泥土复合管桩的单桩承载力进行试验;对于管桩复合地基,还应进行复合地基平板载荷试验。
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6.3.7本条是对工程桩成桩后进行承载力(主要是竖向抗压承载力,也含水平承载力、抗拔承载力)抽检的开始时间,即从打桩收锤到进行高应变动测和静载荷试验的停歇时间作了规定,与现行国家、省《建筑地基基础设计规范》及广东省标准《建筑地基基础检测规范》DBJ/T 15-60的规定时间相一致。本规程规定设计阶段施打的静载试验桩,除持力层为遇水易软化的风化岩层的基桩外,静载荷试验的开始时间一律定为成桩7天后,主要是为了加快速度,缩短工期。 6.3.8 广东省内部分地区采用低压灯泡吊入成桩内孔作桩身完整性辅助检查。有条件的工地,可用孔内摄像仪进行检查,尤其是简易孔内摄像仪。作为低应变法和高应变法检测结果的补充,是有实际工程意义的,值得鼓励。
6.3.10 我省近些年来出现许多大型工程,单体工程管桩数量多达7~8千根,按以往规定静载荷试验的桩数为总桩数的1 %计,检测数量为70~80根。做静载荷试验的时间往往比打桩施工的时间还长。许多大型设计院有丰富设计经验的专家提议在地质条件变化不大、施工条件基本一致的前提下,宜适当降低抽检桩数的比例。为此,编制组经调查研究,提出了此项规定,具体实施时宜根据工程的具体情况,由质检、监理、设计等共同确认一个合适的抽检比例。
整理丨尼克
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