岩土工程 地基基础 Yw=7(}
挤密桩法处理地基技术规程 内容简介 /M!b3bmA
杨鸿贵! 朱武卫 K93L-K^J
(陕西省建筑科学研究院710082西安) WN#S%G:Q)
摘! 要: 本文对陕西省工程建设标准挤密桩处理地基技术规程 DB J61- 2- 2006的主要内容及修订依据作简 NW_i<#
要说明, 以资使用参考。 {6Y |Z>
关键词: 挤密桩法; 挤密标准; 桩距设计; 桩孔填料; 施工工艺; 质量检测 0RFBun{
前言 V3D`pt\[x
根据陕西省建设厅陕建函[ 2003] 160号文的要 O{^8dwg
求, 由陕西省建筑科学研究院会同中国建筑西北设计 u+EZ"p;o
研究院、陕西省机械施工公司等单位组成修订组, 对 ~H`m"4zQ
陕西省标准灰土桩和土桩挤密地基设计施工及验收 OD[q
u
规程 DB J24 - 2- 85进行全面修订。修订组通过广 i&mcM_g32
泛地调查工程实践经验, 认真分析汇总各地的试验研 3Gi^TXE]
究资料、反复征求各单位意见、修订和完善后, 提出 Fi)(~ji:
规程 送审稿。由省建设厅组织的以林在贯勘察大 =sZ58xA
师任组长的专家审查组审定。与会专家的审查意见 RK)1@Tz7!
∀ 一致认为: 修订后的规程 条文清晰, 内容完整, 突 SG\6qE~
出重点, 定性定量恰当, # #有多处有依据的突破和 <ks+JkW_
进步, 并认为∀本规程 达到国内领先水平∃。 eF-U
1ZJT
2006年3月27日由陕西省建设厅和陕西省质量 o-I:p$B -
技术监督局共同发布, 批准挤密桩法处理地基技术 _4,/uG|a O
规程 为陕西省工程建设地方标准, 编号为DBJ61- 2 &~=FXe0S
- 2006, 自2006年5 月1日起实施。本规程 已经 CCDU5l$$
建设部备案, 备案编号为: J10788- 2006。原灰土桩 _cvA1Q"
和土桩挤密地基设计施工及验收规程 DBJ4- 2- 85 K}|zKTh:?
同时废止。 tVQq,_9C
1! 关于规程 名称与适用性 ES,T[
修订后规程定名为挤密桩法处理地基技术规 $,u>,
程 针对欠压密的湿陷性黄土地基突出其挤密特点, w3Lr~_j
处理的基本要求即是增大桩间土的干密度, 消除其湿 *!oV?N[eA'
陷性; 同时桩体材料不只限于素土和灰土, 也可采用 Ui?iMtDr
二灰(石灰、粉煤灰)、水泥石灰土或水泥土等类材料。 B']-4X{SGa
规程 名称既能反映挤密桩法的特点, 又可拓宽挤密 C(CwsdlP
桩法的范畴和技术经济效益。 fk&>2[^&
作为地方标准, ∀本规程适用于陕西省湿陷性黄 UOIB}ut
V
土、杂填土和素填土场地上建筑物(包括构筑物)挤密 DwmK?5 p
桩法处理地基的设计、施工、质量检验和工程验收∃。 56w uk
[)
关于本规程与相关国家与行业标准的关系, 规程 1. sg`
0. 3条明确规定: ∀ 采用挤密桩法处理地基除应执行 IC"Z.'Ph
本规程外, 尚应符合现行相关国家与行业标准中强制 q7z`oK5
性条文的规定∃。显然, 结合地区特点和经验, , 除相 ^+p7\D/E(
关规范中强制性条文的规定外, 均应按本规程执行。 1A%0y)]
1. 0. 3条规定的原则与现行GB50025- 2004及JG J79 MHj
RPh
- 2002规范是一致的。 lT^/8Z<g
2! 规程 修订的主要内容 {ooztC
修订后的规程 分为: 总则, 术语和符号、设计、 -.xiq0
施工与质量检验和工程验收等五部分, 以及5 个附 FD'yT8]"
录。修订的主要内容包括: B SH2Kq
28 陕西建筑! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! 2007年11月总第149期 cl04fqX
2. 1! 术语和符号: 尽可能与现行国家和行业标准中 *T6*Nxs0k
的术语、符号相一致, 同时根据挤密桩法的特点, 列出 gcF:/@:Rm
一些常用的术语和符号, 如挤密系数c, 桩距系数 +~(SeTY
排距系数n和扩径系数k等。 |P0!dt7sQ
2. 2! 设计: ( 1)桩距设计, 桩距的大小决定着桩间土 KE[!{O^(a
的挤密效果, 桩距设计与施工工艺和土的干密度有 n
f.H0i;
关, 规程 分别列出了直接挤密成孔及予钻孔夯扩挤 tNoPpIu
密成桩两类桩距计算公式。对桩间土平均挤密系数 ,>+B>lbJ*
的要求, 不仅按建筑类别区分, 还对素土桩与灰土等 CiWz>HWH
桩采取不同的要求, 并明确了处理前地基土平均干密 ;gGq\c
度的计算原则。( 2)关于挤密桩法处理地基的范围, S^s|/!>
除明确按现行湿阳性黄土地区建筑规范 中的规定 or,:5Z
执行外, 同时也考虑挤密桩法无需开挖、深层加密及 \uPyvA=
桩体置换面积小的特点, 增大处理深度可获得更好的 FYs]I0}|
技术经济效益。 *Xcqnu('
2. 3! 施工: ( 1)土中成孔、除沉管法处, 增加了冲击法 8;Zz25*
和钻孔法, 同时强调在湿陷性黄土地基上应用这些方 +[vIocu
法时, 必须保证成桩的直径及桩间土挤密的效果; ( 2) hKnAWKb0
桩孔夯填, 对沉管法提出锤重不宜小于0. 2 ,t 逐步淘 ,>!%KYD/f
汰锤重偏小的夹杆式夯实机; 对冲击法和钻孔法成 ] M`%@ps
孔, 应采用1. 0 t以上的重锤夯填, 其中钻孔法还须保
I'`90{I
证夯扩后的桩径不低于设计要求。 ylm #Xa
2. 4! 质量检验: ( 1)明确规定, 以桩间土的平均挤密 [s4|+
系数是否达到规程 要求, 作为判定处理地层湿陷性 -\<\OV:c*
是否消除的标准, 而不采用最小挤密系数或三桩中心 w)N~u%
点部分土样是否具湿陷性为附加标准。( 2)根据桩间 CS'LW;#[
土挤密的一般规律, 提出了检验分层桩间土挤密系数 9U>OeTh(
平均值的取样部位及全处理深度平均挤密系数的计 rMWJ
算公式, 使检验方法结果较为合理可行。 )Cu2xRr^`
3! 设计计算 .Ht;xq
3. 1! 桩距设计 ^'\JI
桩径d确定后, 桩间土的挤密效果决定于桩距S }#r awVe=
的设计, 桩距系数= s/d与桩的面积置换率m = 0. "UX/yLc3(
785 /n2 密切相关( n 为排距系数, n = h / s; h为桩的 &&% oazR=
排距) , 置换率m 的大小直接决定着桩间土挤密后的 <*Nd%Ca
平均干密度 d c 及挤密系数c。 k,eo+qH.Hz
规程 3. 2. 1条分别列出挤密成孔和预钻孔重 mF:Pplf<
锤夯扩挤密成桩两种桩距S的计算式( 3. 2. 1 - 1)和 :W^\ }UX4
( 3. 2. 1- 2) : 5o6X.sC8e
当直接挤土成孔时: CY~ S{w
S = ! mqtX7rej
- PctXh, =
d c ]f{3_M[
- "7q!u,u
d c - R1$s1@3I|
- P{,A% t
d E$.f AIt
! d ( 3. 2. 1 - 1) ui
RO,B}z
当预钻孔夯扩成桩时: Upa F>,kM
S = ! .8wf {y
- QUeuN?3X\
d c - (^oN, 7
- .af+h<RG4$
d /k `=V p 0tPI
2 ZyM7)!+kPa
- k?Kt*T
d c - (/7b8)g
- D%}rQ,*
d hCBre5
! d ( 3. 2. 1 - 2) 'Zs3b4n8
式中: !% % % 等边三角形布桩时, != 0. 952; 其它方式 &%]v0QK
布桩时, != 0. 886 / n; 其余符号的涵意 {oSdVRI
及其数值确定分叙如下: v-Tkp
Yn
( 1) d 为处理前地基土的平均干密度( g /cm3 ), \5|MW)x
宜取基础下主要受力层(处理层)范围内, 按各处理土 j(A>M_f;
层厚度加权计算的干密度平均值, 不宜简单按算术平 5Q;Q
均值计算 d, 以保证主要处理土层挤密的效果。 x8w l
( 2) dc 为桩间土挤密后的平均干密度(g /cm =(+]ee!Ti
3 2##;[
), mW2 D"-s
dc = c dmax。 dmax 为桩间土挤密后的平均干密度( g / }W)b
cm3 ); c 为桩间土挤密后要求达到的平均挤密系数; % 2wr%*h
对土桩挤密地基及甲、乙类建筑的灰土桩、水泥土桩 Jxf>!\:AZu
及二灰桩等挤密地基不宜小于0. 93, 对丙类建筑的灰 {p.^E5&
土桩等挤密地基不宜小于0. 90。以上规定是根据陕、 &V|kv"Wwj
晋、甘等地多处现场浸水载荷试验结果综合分析后确 %nRgHN>
定的, 所有试验均以桩间土的平均挤密系数c 以及 .Hnhd/ c
相对湿陷量Sw /d& 0. 015为判定标准, 而不涉及三桩 b)eoFc)lc
中心点土样的最小挤密系数cm in 或三桩中心点部分 d.|*sZ&3p
土样是否存在湿陷性。具有一定胶凝强度的灰土等 1etT."
类挤密桩, 不仅桩体强度较高、水稳定好, 同时具有较 e%s1D
大的变形模量, 在复合地基承重荷载压力时, 桩土应 9(3]t}J5
d
力比∀p /∀s = 8. 6~ 10. 7, 且浸水前后变化不大; 面积 AL !ppi
置换率仅为10% ~ 15% 的灰土桩承担了近50~ 60%
)SZzA'
2007年11月总第149期! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! 陕西建筑29 sZI"2[bk
的荷载, 对桩间土具有明显的卸减压作用, 而土桩挤 QLH!> 9Ch
密地基类似于大厚度的土垫层, 因此对土桩挤密地基 8WE@ X)e
及基底压力较高的甲、乙类建筑的灰土桩挤密地基桩 EHy 15RL
间土的平均挤密系数c 应有较高要求, 这些均已为 IwXWtVL
现场浸水载荷结果所证实。 r]@T9\9
( 3) k为扩径系数, 即夯扩后的成桩直径d与预 kXV;J$1
钻孔直径d0 之比, k= d /d0。在( 3. 2. 1- 2)式中, d= !(Ymc_s
kd0, 代入原式后, 式中根号中的分子变为k dc - d, 根 $Qz<:?D
号后则变为d0, 当令k !YPwql(
2 d c - d = d c 时, 得k = |LW5dtQ
1 + 7Kf
- JC0# pU;
d / E.%V0}
- {]bmecz
dc , 如设想钻孔直径d0 夯扩成桩与挤密桩 b(oe^jeGz
孔直径为d的挤密效果相等而桩距S不变时, 则扩径 Lk)I;;
系数必须达到k 1 + N5c*#lHI
- C$p012D1
d / 0!-'4+"
- L;lu)|b"
d c。陕西关中地区一般 ebn3r:IU-
d / d c = 0. 75~ 0. 88, 则最小的扩径系数km in = 1. 32~ 5tyA{&Ao
1. 37, 常用d0 = 0. 40m, 故夯扩后的桩径应不小于0. E{0e5. {
53m ~ 0. 55m。若夯扩后桩径过小, 则桩间土挤密效 $K.DLqDt
果差; 若夯扩桩径较大, 桩距有可能稍许增大, 但现场 in K]+H]{
施工往往又难以完全达到, 特别对含水量偏小的黄土 Mz.C`Z>o
地基。 + -uQ] ^n
鉴于钻孔夯扩挤密法的桩距S 与挤密成孔法基 NH;e|8
本相当, 而置换率增大约80% , 势必增加了地基处理 #{*5rKiL
的费用, 同时桩径及桩间土挤密的效果, 设计及施工 Qs '_\|/-
人员均不易操控; 但从另一方面看, 该工法具有振动 _@i-?Q
及噪音较低, 在含水量较高的场地便于成孔等优点, 3!
#|hI>f
故规程 3. 2. 2条, 对钻孔夯扩径挤密法的适用范围 *I!R0;HT
作出了必要的规定。 ;A4qE W
3. 2! 处理范围 yAAV,?:o[
( 1)处理宽度, 挤密桩地基平面处理范围, 对每边 LC4VlfU
超出基础边缘的处理宽度bs作出规定。其规定的原 #+QJ5VI:
则与现行国家标准湿陷性黄土地区建筑规范 基本 r?itd)WC<X
一致, 但对I、JI级湿陷性黄土地基上的丙类建筑, 该 {#st>%i
规范并未明确要求整片处理, 而实践中常为便于施工 o}DRp4;Ka
或考虑处理地基的整体均匀性而采用了整片处理, 故 jzJQ/ZFS
规程 对这种情况厂的丙类建筑, 且采用条基或独立 mPU}]1*p
基础时, 可仍按局部处理确定其外放宽度bs。 K@<*m!%<2
( 2)处理厚度(含桩顶垫层及桩长)应不少于黄 @F]w]d
土规范 规定的最小处理厚度, 但需考虑挤密桩法具 qfG:vTm
有原位处理、不需开挖和横向挤压、深层加密的特点, c2t`i
其桩体面积置换率仅为10% ~ 23% , 合理增大处理厚 Nw9@E R
度或深度, 不仅可基本或全部消除地基的湿陷量, 免 R#3zGWr~
除长期防水等后顾之忧, 若为厚2m ~ 3m 的换土垫层 uh2 Fr
法比较, 处理费用相当或略有增大, 但又可免除基坑 lz!(OO,g
深开挖与支护的困难, 技术经济效益会更好。 ^&D5J\][
3. 3! 地基承载力 p>,D F9W`
挤密桩地基承载力特征值, 应通过现场单桩或多 _&~l,%)&
桩复合地基载荷试验确定。对少量确无条件试验的 |sI@m@
工程项目, 可按当地工程经验确定, 也可按经验公式 ?wu@+
3. 4. 2进行估算。对未经试验确定的承载力特征值, i=L 86Ks
规程 作出偏于安全与合理的限定, 但这种限定值不 @0]w!q
宜理解为挤密桩复合地基承载力特征值的上限。 {yv_Ni*6!
灰土挤密桩法已成功应用于近20层的多幢高层 0C;Js\>3]
建筑地基处理, 其基底压力约为400kPao 大量载荷试 A_l\ij$Y
验结果也证明, 灰土挤密桩地基承载力特征值fspk, 在 8 :WN@
地基土自然含水量状态下, 一般可达到250~ 350kPa, ny{S&f
经深度修正后的承载力值可达到400kPa以上; 水泥 w$IUm_~waa
土桩挤密地基的fspk可达到500~ 600kPa, 已成功用于 WMHYOJR
西郑高速客运专线建设中。 4#{f8
4! 施工工艺 Nyt*mbd5
{
4. 1! 土中成孔 t{g@z3
本次规程 列出了沉管法、冲击法和钻孔法三种 ~j>yQ%[v
土中成孔方法, 前两种在成孔过程中直接挤土, 而钻 udT0`6l;
孔法为取土成孔, 成孔时无挤土作用, 只好依靠重锤 9N `WT=
夯扩桩径成桩时, 才能使桩间土挤密。 fF(AvMsO
沉管法是挤密桩的传统施工方法, 已有70 多年 X!:J1'FE
的历史, 由于其成孔质量稳定, 挤密效果可靠, 工效较 O=t~.]))
高而施工机械和装备容易获得和操作, 现仍是挤密桩 &\I<j\F2/
最普遍应用的成孔方法。冲击法成孔是采用直径0. ~5&B#Sm[G
3m~ 0. 4m, 锤重0. 6t~ 3. 7t的专用冲击锤头, 在土中 m.rV1#AI
30 陕西建筑! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! 2007年11月总第149期 d5NE:%K
冲击挤土成孔, 由于其冲孔深度不受机架高度的限 @<3E`j'p
制, 孔深可达20m, 振动和噪音较小, 国外从1963年 z
.Z
即开始应用, 并已成为俄罗斯和东欧诸国挤密桩施工 L[ZS17;*
重要的成孔方法之一。据资料介绍, 如合理设计冲锤 Mq#m;v$E
的外型, 如抛物线旋转体型, 冲孔效率可明显提高, 对 +m]-)
处理深度超过12m 的挤密桩施工, 冲击法不失为一种 @ R[K8
有效可行的挤密成孔方法。钻孔法适用于土的含水 pV(k6h
量偏大, 或环境对噪音和振动有限制的场地, 不宜盲 `*cqT
目普遍采用。 Z^]jy>dj
4. 2! 桩孔夯填 j85B{Mab&
( 1)桩孔填料除已广泛采用的素土、灰土外, 还可 'z^'+}iyv
根据现有的试验资料和经验, 以及部分工程的需要, FShUw+y
在1: 9或2: 8 灰土中掺入2% 一5%的水泥, 或采用 je@&|9h
二灰(石灰、粉煤灰)、水泥土(体积比1: 9~ 2: 8)等胶 b}fC'
h
凝性材料。这类填料不仅具有较高的强度和变形模 (a0(ZOKH
量, 同时可提高桩体的水稳定性, 使桩体与挤密桩复 BYu(a
合地基承载力特征值显著增大。二灰桩及水泥土桩 Mk~U/oq
等仍属于柔性桩范畴, 一般不具刚性桩的特性。 >|, <9z`D
( 2)桩孔夯填机具已往常用夹杆式夯实机, 对解 !uit
决当时桩孔夯填施工起到了积极作用, 但其夯锤重量 P4HoKoj2`
仅为0. 1t左右, 施工时必须严格控制分次填料量, 否 JNY ?]|=
则夯填质量难以保证。目前工地普遍采用民工分包 7m
ou
计件的方式进行夯填施工, 用轻锤夯实, 质量更难保 tmOy"mq67
证。故规程提出: 对沉管法成孔, 宜采用锤重0. 2t以 rrR"2WuGO
上的夯实机夯填桩孔; 冲击法成孔; 宜采用原冲孔锤 *xJ ]e.
头夯填桩孔; 而钻孔法成孔, 应用采锤重1. 0t以上的 <o9AjASv\,
夯实机夯填并扩孔, 达到设计的成桩直径。提出以上 `v@Z|rv,
要求期望逐步淘汰现有的夹杆式夯实机, 广泛采用重 $@@ii+W}\
锤夯实桩孔, 确保桩孔夯填质量。 }]H7uC!t
5! 质量检验 :-O$rm
5. 1! 检验的项目与内容 TE;f*!
( 1)成孔质量检测。包括孔径、孔深、垂直度、桩 'j*Q
位以及桩孔内有无缩径、回淤、坍土和积水等, 以施工 KTt+}-vP^
自检为主。 ^,YTQ.O
( 2)夯填质量检测。包括填料的质量与配合比、 L@z[b^
夯实质量等, 施工单位应严格控制施工并认真自检, >-\^ )z
质检单位抽检验证。 i6P}MtC1
( 3)综合质量检验。应由法定质检单位进行, 内 sBYDo{01
容包括通过载荷试验检测处理地基的承载力, 必要时 Cu5_OJ
尚需进行浸水载荷试验, 检测挤密桩复合地基消除湿 ZBR^$?nj
陷性的实际效果。同时对桩间土的挤密系数及桩体 cpl Ny?UIC
的压实系数按规定数量抽检并作出评价。对钻孔夯 BdMd\1eMw
扩挤密桩的成桩直径亦应进行检测。 Ux1j +}y
在上述挤密桩质量检验各项目中, 桩间土挤密系 w+"E{#N
数的检验无疑是一项主要内容, 而如何能合理简便的 T9}~]zW7P
取样与检测, 正确评价桩间土的挤密质量尤为重要。 w>8HS+
下面重点说明桩间土挤密质量检验中有关问题。 qSlo)aP
5. 2! 桩间土挤密质量检验 c0Bqm
( 1)桩间土挤密的一般规律。在挤土成孔时, 桩 { TI,|'>5[
孔内的土被强制横向挤入桩周土体中, 在一定范围内 2<9K}Of
土体产生塑性变形, 土的干密度在桩孔边处最大c +_ /ys!
= 1. 0, 向外逐渐减少, 直至干密度接近其原始值。干 z{&Av
密度 dc或挤密系数c 与距桩心距离的变化近似于 L){V(*K '
双曲线型。塑性区即挤密影响区的半径与桩孔半径 ZJW8S
成正比, 同时与土的剪切模量G = xe^M2$clb\
E )Nqx=ms[(!
2( 1+ #) F53
.g/[
及强度指 |{(JUXo6K
标c、∃ 等有关。根据理论分析与现场挤密试验结果 g0"xG}d
表明, 挤密影响区的半径平均约为1. 90d。从工程需 GZWqPM4S\
要出发, 通常以c = 0. 90界定桩周土的有效挤密区, !yT=*Cj4
其半径为1. OOd~ 1. 50d, 据此也确定了挤密桩的合 epKr6
xq
理桩间距一般为2. 00d~ 3. 00d, 或桩距系数= 2. 0 qtdkK LT
~ 3. 0。从挤密试验曲线看, 在有效挤密区内即从桩 I{0cnq/
边到两桩中点桩间土挤密系数的变化近似于直线型。 )^BZ,e
某些用有限元法分析的结果也是如此。 vmEn$`&2t
( 2)桩间土挤密的主要特点。一, 当桩径与桩距 tvf5b8(Y-
确定后, 在每一挤密单元内强制挤入定量土体; 二, 桩 H\V?QDn
周土挤密后, 其挤密系数c 或干密度pd c随距桩边的 yZ 7)|j
距离而递减, 靠近桩边处最大c ∋ 1. 0, 两桩中点处 ?A;RTM
c ∋ 0. 9; 三, 在挤密单元内, 某一点土的挤密系数不 p7 !y#
2007年11月总第149期! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! 陕西建筑31 k-a1^K3
仅与该点距桩边的距离有关, 同时与该点土的天然强 B8eZ}9X
度指标、干密度和含水量有关。由此可见, 桩间土挤 C+P.7]?&