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中华人民共和国行业标准
逆作复合桩基技术规程
Technical specification for composite pile foundation with top-down method
JGJ/T 186-2009
批准部门:中华人民共和国住房和城乡建设部
施行日期:2010年7月1日
中华人民共和国住房和城乡建设部
公告
第422号
关于发布行业标准《逆作复合桩基技术规程》的公告
现批准《逆作复合桩基技术规程》为行业标准,编号为JGJ/T 186-2009,自2010年7月1日起实施。
本规程由我部标准定额研究所组织中国建筑工业出版社出版发行。
中华人民共和国住房和城乡建设部
2009年10月30日
前言
根据住房和城乡建设部《关于印发<2008年工程建设标准规范制订、修订计划(第一批)>的通知》(建标[2008] 102号)的要求,规程编制组经广泛调查研究,认真总结实践经验,参考有关国际标准和国外先进标准,并在广泛征求意见的基础上,制定本规程。
本规程的主要内容是:1.总则;2.术语和符号;3.基本规定;4.设计;5.施工;6.检测与验收。
本规程由住房和城乡建设部负责管理,由江苏南通六建建设集团有限公司负责具体技术内容的解释。执行过程中,如有意见或建议,请寄送江苏南通六建建设集团有限公司(地址:江苏省如皋市福寿路336号,邮编:226500)。
本规程主编单位:江苏南通六建建设集团有限公司
江苏江中集团有限公司
本规程参编单位:东南大学
北京市建筑工程研究院
南通市建筑设计研究院有限公司
湖北省建筑科学研究院
天津市勘察院
本规程主要起草人:石光明 龚维明 邹科华 穆保岗 沈保汉 褚国栋 周家谟 吴永红 赵艳 程晔 过超 陈小兰 耿中原 黄宏成 刘斌
本规程主要审查人:钱力航 汤小军 蒋明镜 王建华 蔡正银 张孟喜 瞿启忠 金如元 夏长春
下载地址:
1 总则
1.0.1 为了在逆作复合桩基的设计与施工中保证建筑物基础的安全适用,做到技术先进,经济合理,确保质量,保护环境,制定本规程。
1.0.2 本规程适用于地基土为黏性土及中密、稍密的砂土的逆作复合桩基的设计、施工、检测及验收,也适用于既有建筑物的地基基础加固;不适用于高灵敏性的黏性土。
1.0.3 逆作复合桩基的设计与施工应综合考虑工程地质与水文地质条件、上部结构类型、荷载特征、施工技术条件与环境、检测条件等因素。
1.0.4 本规程规定了逆作复合桩基的设计与施工的基本技术要求。当本规程与国家法律、行政法规的规定相抵触时,应按国家法律、行政法规的规定执行。
1.0.5 采用逆作复合桩基技术的工程除应符合本规程的规定外,尚应符合国家现行有关标准的规定。
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2 术语和符号
2.1 术语
2.1.1 复合桩基 composite pile foundation
由基桩和承台下地基土共同承担荷载的桩基础。
2.1.2 逆作复合桩基 composite pile foundation with top-down method
先进行建筑物基础底板和部分上部结构的施工,而后同时进行上部结构、压桩以及封桩施工的复合桩基。
2.2 符号
2.2.1 作用和作用效应
F1k——压桩前,荷载效应标准组合下,施工到N1层时作用于承台顶面的竖向力;
F2k——压桩后封桩前,荷载效应标准组合下,施工到N2层时上部结构增加的竖向力;
F3k——封桩后,荷载效应标准组合下,增加的竖向力;
F1q——压桩前,荷载效应准永久组合下,施工到N1层时作用于承台顶面的竖向力;
F2q——压桩后封桩前,荷载效应准永久组合下,施工到N2层时上部结构增加的竖向力;
F3q——封桩后,荷载效应准永久组合下,增加的竖向力;
Fk——荷载效应标准组合下,上部结构总竖向力与承台及承台上土自重;
Gk——桩基承台和承台上土自重标准值;
Mxk、Myk——按荷载效应标准组合计算的作用于承台底面的外力,绕通过群桩形心的x轴、y轴的力矩;
Ppk——荷载效应标准组合下,Fk作用下群桩的竖向力;
P'pk——荷载效应标准组合下,由于封桩后的固结沉降导致原地基土转移给桩体的竖向力(kN);
Psk——荷载效应标准组合下,Fk作用下地基土的竖向力;
P——压桩力。
2.2.2 抗力和材料性能
E0——土体的变形模量;
Ep——桩身弹性模量;
Es——土的压缩模量;
fa——修正后的地基承载力特征值;
fy——锚固筋抗拉强度设计值;
Kp——群桩刚度;
Kpr——复合桩基刚度;
Kps——复合地基刚度;
Kr——承台刚度;
kp——单桩刚度;
3 基本规定
3.0.1 逆作复合桩基设计前,应完成下列工作:
1 搜集详细的岩土工程勘察资料、基础及上部结构设计资料等;
2 根据工程要求确定采用逆作复合桩基的目的和技术经济指标;
3 了解当地的施工条件、施工经验和使用情况等;
4 调查邻近建筑、地下工程和有关管线等情况,了解建筑场地的环境情况。
3.0.2 逆作复合桩基应符合建筑物对地基承载力和变形的要求。
3.0.3 本规程中的基桩应为受压桩。
3.0.4 施工中应有专人负责质量控制和监测,并应做好施工记录。施工结束后应按有关规定进行工程质量检验和验收。
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4 设计
4.1 一般规定
4.1.1 逆作复合桩基应按压桩前、压桩和封桩后三个施工阶段相应的受力状态进行计算分析。
4.1.2 在进行逆作复合桩基设计时,应按本规程附录A进行变形计算。
4.1.3 对于受水平荷载较大的基桩,其桩身受弯承载力和受剪承载力的验算应符合现行行业标准《建筑桩基技术规范》JGJ 94的有关规定。
4.2 构造
4.2.1 逆作复合桩基中桩的构造应符合下列规定:
1 桩由一根首节桩和多根中间节桩组成,桩节长度由建筑物底层净高和压桩架高度确定,每节桩长宜为2m。首节桩应设桩尖,中间节桩端部构造和接桩应符合本规程第5.4.3条和第5.4.4条的规定;
2 桩身最小配筋率不应小于0.6%,主筋直径不应小于10mm;
3 桩型选择可采用钢桩、钢筋混凝土桩等预制桩,各类型桩的构造应符合现行行业标准《建筑桩基技术规范》JGJ 94的有关规定。
4.2.2 逆作复合桩基中承台的构造应符合下列规定:
1 承台施工时应在设计桩位处预留孔,孔洞(图4.2.2)宜对称布置,形状可做成上小下大的截头锥形,上部孔口边长应比桩身横截面的边长大50mm,下部孔口边长应比桩身横截面的边长大100mm,且上部孔口应加强;
2 承台构造除应符合本规程的规定外,尚应符合现行行业标准《建筑桩基技术规范》JGJ 94的有关规定。
4.2.3 桩与承台的连接构造应符合下列规定:
1 锚固筋与压桩孔的间距宜为150mm(图4.2.3-1a),锚固筋与周围结构的最小间距不应小于150mm(图4.2.3-1b),锚固筋或压桩孔边缘至承台边缘的最小间距不应小于200mm(图4.2.3-1c)。
2 封桩(图4.2.3-2)完毕后浇筑防水现浇层时,桩口应设与锚固筋焊接的加强筋(图4.2.3-3),加强筋宜用2φ18;
3 桩与承台的连接构造除应满足本规程的规定外,尚应符合现行行业标准《建筑桩基技术规范》JGJ 94的有关规定。
4.3 逆作复合桩基荷载分配及计算
4.3.1 在压桩前施工阶段,地基土所承受的荷载应按下式计算:
P1sk=Gk+F1k (4.3.1)
式中 P1sk——荷载效应标准组合下,F1k作用下地基土的竖向力(kN);
Gk——桩基承台和承台上土自重标准值(kN);
F1k——压桩前,荷载效应标准组合下,施工到N1层时作用于承台顶面的竖向力(kN)。
4.3.2 在压桩阶段,地基土所分担的荷载增量应按下式计算:
P2sk=F2k (4.3.2)
式中 P2sk——荷载效应标准组合下,F2k作用下地基土的竖向力(kN);
F2k——压桩后封桩前,荷载效应标准组合下,施工到N2层时上部结构增加的竖向力(kN)。
4.3.3 封桩后继续施工阶段,封桩后增加N3层上部结构所增加的竖向力,由地基土承担的部分应按下列公式计算:
式中 P3sk——荷载效应标准组合下F3k作用下地基土的竖向力(kN);
F3k——封桩后,荷载效应标准组合下,增加的竖向力(kN);
Kp ——群桩刚度(kN/m),按本规程式(A.0.7-13)计算;
Kr ——承台刚度(kN/m),按本规程式(A.0.7-3)计算;
αrp——复合桩基中群桩对承台的影响系数,按本规程式(A.0.7-15)计算;
λs——地基土的荷载分担比。
4.3.4 封桩后形成复合桩基阶段转移至桩体承担的荷载可按下列公式计算:
P'pk=λp(1-Ut2)(F1k+F2k) (4.3.4-1)
λp=1-λs (4.3.4-2)
式中 P'pk——荷载效应标准组合下,由于封桩后的固结沉降导致原地基土转移给桩体的竖向力(kN);
Ut2——封桩前,在荷载F1k+F2k作用下基础沉降的固结度,可按本规程式(A.0.7-1)计算;
λp——桩的荷载分担比。
4.3.5 在总荷载作用下承台底地基土和桩承受的荷载可分别按下列公式计算:
式中 Fk——荷载效应标准组合下,上部结构总竖向力与承台及承台上土自重(kN);
Psk——荷载效应标准组合下,Fk作用下地基土的竖向力(kN);
Ppk——荷载效应标准组合下,Fk作用下群桩的竖向力(kN)。
4.3.6 逆作复合桩基竖向承载力的计算应符合下列公式要求:
式中 fa——修正后的地基承载力特征值(kPa);
Quk——单桩竖向极限承载力标准值(kN);
Ac——承台底净面积(㎡);
ε ——天然地基承载力特征值的利用系数,取0.5;
ζ——单桩极限承载力利用系数,可取0.8~0.9,当竖向荷载偏心时取小值。
4.3.7 逆作复合桩基的桩数(n)可按下式确定:
4.3.8 作用于基桩顶部的竖向荷载标准值(Pik)可按下式计算:
式中 Mxk、Myk——按荷载效应标准组合计算的作用于承台底面的外力,绕通过群桩形心的x轴、y轴的力矩(kN·m);
xi、yi ——第i排桩中心至y轴、x轴的距离(m)。
4.3.9 逆作复合桩基中基桩的桩身承载力应按现行行业标准《建筑桩基技术规范》JGJ 94的规定进行验算。
4.3.10 逆作复合桩基的沉降不得超过建筑物的沉降允许值,并应符合现行国家标准《建筑地基基础设计规范》GB 50007的有关规定。沉降计算可按本规程附录A进行。
4.4 承台设计
4.4.1 承台的受弯承载力、受剪承载力、受冲切承载力计算,应符合现行行业标准《建筑桩基技术规范》JGJ 94的规定。
4.4.2 承台设计应符合布桩的需要,每个承台下宜对称布桩。
4.4.3 当利用锚固筋压桩时,宜采用地脚螺栓作为锚固筋,锚固筋的锚固长度应符合现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB 50010的有关规定,锚固筋自身强度应符合下式要求:
式中 K0——安全系数,取1.2;
Pmax——最大压桩力设计值(kN);
n0——每个桩孔预埋锚固筋数;
fy——锚固筋抗拉强度设计值(kN/mm²);
d'——锚固筋直径(mm);
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5 施工
5.1 一般规定
5.1.1 压桩施工应符合下列规定:
1 上部结构荷载应大于压桩所需的反力;
2 压桩宜按先中间后外围的顺序分批对称进行;
3 在压桩过程中应进行基础的沉降观测。
5.1.2 封桩施工应符合下列规定:
1 封桩时,基底压力的平均值不应大于修正后地基承载力特征值;
2 压桩应采用信息化施工,当基础的沉降及差异沉降超过预计值时,应及时封桩;
3 封桩宜从承台中间部分开始;
4 封桩应采用高于承台混凝土强度等级的微膨胀早强混凝土,冬期施工时宜掺加早强剂。
5.2 施工准备
5.2.1 逆作复合桩基施工应具备下列资料:
1 建筑物场地工程地质资料和必要的水文地质资料;
2 桩基工程施工图(包括同一单位工程中所有的桩基础)及图纸会审纪要;
3 建筑场地和邻近区域内的地下管线(包括管道、电缆)、地下构筑物危房、精密仪器车间等的调查资料;
4 主要施工机械及其配套设备的技术性能资料;
5 桩基工程的施工组织设计或施工方案;
6 水泥、砂、石、钢筋等原材料及预制桩的质检报告;
7 有关荷载、施工工艺的试验参考资料。
5.2.2 施工组织设计应结合工程特点有针对性地制定相应质量管理措施,并应包括下列内容:
1 施工平面图:应标明桩位、编号、施工顺序、水电线路和临时设施的位置;
2 施工作业计划和劳动力组织计划;
3 机械设备、备(配)件、工具(包括质量检查工具)、材料供应计划;
4 保证工程质量、安全生产和季节性(即冬、雨期)施工的技术措施。
5.2.3 压桩机械必须经鉴定合格,不合格机械不得使用。
5.2.4 施工前应组织图纸会审,会审纪要连同施工图等应作为施工依据并列入工程档案。
5.3 承台施工
5.3.1 承台施工前应清除地下障碍物。
5.3.2 承台埋置较深时,应对临近建筑物、市政设施采取必要的保护措施,在施工期间应进行监测。
5.3.3 承台施工中必须熟悉承台施工图、准确定位压桩孔,绑扎承台钢筋时应同时绑扎锚固筋。
5.3.4 承台混凝土应一次浇筑完成,混凝土入槽宜用平铺法。大体积承台混凝土施工,应采取有效措施防止温度应力引起裂缝。
5.4 压桩及封桩施工
5.4.1 压桩机械或锚固筋应根据压桩力的估算值选取,压桩阻力的分布形式可按图5.4.1所示采用。
压桩所需的压桩力可按下式估算:
图5.4.1 压桩阻力的分布形式
式中 Puk——沉桩总阻力标准值(kN);
j1—— l3区段土的分层数;
j2—— l2区段土的分层数;
l2i、l3i——滑移区、挤压区单位土层厚度(m),宜按土质分层情况划分;
u——桩身周长(m);
Ap——桩端截面积(㎡);
qs3k、qs2k——用静力触探比贯入阻力值估算的桩周挤压区和滑移区土的极限侧阻力标准值(kPa);
qpk——桩端附近的静力触探比贯入阻力标准值(kPa);
ni——挤压区土的桩周冲击系数,黏土取2.5~3.5,砂土取2~3;
m——桩端处土层的桩端冲击系数,黏土取2,砂土取1.2~1.5;
ρ——桩端尺寸效应折算系数,取0.4~0.6;
5.4.2 压桩施工应符合下列规定:
1 压桩架应保持竖直并应与锚固筋可靠连接,在施工过程中应随时检查、调整;
2 桩节应垂直就位,千斤顶与桩节轴线应保持在同一垂直线上,桩顶上应设桩垫和桩帽;
3 压桩应一次压至设计标高,不得中途停顿;
4 在压桩过程中,严禁向桩孔内填塞石、砂等杂物。
5.4.3 接桩施工应符合下列规定:
1 对于承受竖向压力为主的桩可采用硫黄胶泥锚接法连接,对于承受较大水平力或穿过一定厚度硬土层的桩宜采用焊接法连接。
2 当采用硫黄胶泥锚接法时应符合下列规定:
1)接桩锚筋应先清刷干净和调直,锚筋长度、锚筋孔深度和平面位置均应经检查符合设计要求后方可接桩;
2)锚筋孔内应干燥、无杂质和无污染,不得因孔深不够而切断锚筋;
3)接桩时,锚筋孔内应先灌满硫黄胶泥,并在桩顶面满铺厚度为(10~20) mm硫黄胶泥,灌铺时间不得超过2min,并随即将上节桩垂直接上;
4)在硫黄胶泥熬制过程中,温度应在170℃以内,灌铺时温度不得低于140℃;
5)不得使用烧焦的或未熔化的硫黄胶泥,并不得混进砂石碎块、木片等杂物;
6)硫黄胶泥浆浇注后,接桩停歇时间应根据压桩时的气温由试验确定。
3 当采用焊接法时应符合下列规定:
1)焊接时,预埋件表面应保持清洁;
2)当上下两节桩之间有间隙时,应用楔形铁片填实焊牢;
3)焊接时应先将四角点焊固定,然后对称焊接,焊缝应连续饱满,焊缝尺寸应满足设计要求;
4)焊接完成后,应在自然条件下冷却8min后方可继续压桩。
5.4.4 桩头处理应符合下列规定:
1 桩端应压到设计标高,桩顶应嵌入承台50mm~100mm,主筋嵌入承台内的锚固长度不应小于35d2;
2 当压桩力达到设计要求,最后一节桩尚未压至设计标高时,经设计方同意后,方可截除外露的桩头;
3 截桩前应将桩头固定,不得在悬臂状态下截桩。
5.4.5 封桩施工应符合下列规定:
1 封桩前应将桩孔内的杂物清理干净、排除积水;
2 应采用双面焊将锚固筋和交叉加强钢筋焊接,焊缝长度不应小于5d1 (d1为交叉加强钢筋直径);
3 封桩宜对称均衡进行。
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6 检测与验收
6.1 检测
6.1.1 基桩应进行静载荷试验,检测数量不得少于总桩数的1%,且不得少于3根;当总桩数少于50根时,不得少于2根。试桩的桩位应由设计人员根据上部结构受荷情况与施工记录等要求选取,试验方法应按现行行业标准《建筑基桩检测技术规范》JGJ 106的要求进行。
6.1.2 采用逆作复合桩基的建筑物应按现行行业标准《建筑变形测量规范》JGJ 8的规定进行沉降观测。
6.1.3 为确保基桩正常工作,应进行桩身完整性的检测。
6.2 验收
6.2.1 压桩过程中,应按本规程附录B做好施工记录。
6.2.2 逆作复合桩基验收时应提供下列资料:
1 原材料的质量合格证和质量鉴定文件;
2 桩位平面布置图与桩位编号图;
3 预制桩静荷载试验报告;
4 隐蔽工程验收记录;
5 静压桩的施工记录表;
6 基桩完整性检测报告;
7 封桩混凝土强度试验报告;
8 工程验收记录。
附录A 逆作复合桩基沉降计算
A.0.1 逆作复合桩基的沉降曲线(图A.0.1-1),简化计算沉降曲线(图A.0.1-2),沉降应按式(A.0.1)计算:
s=s1-s2+s3+s4 (A.0.1)
图A.0.1-1 P-s 曲线图
1-压桩开始;2-压桩结束;3-封桩开始;4-封桩结束;5-结构封顶
式中 s1——压桩前浅基础的沉降(mm);
s2——基础上抬量(mm);
s3——开始压桩至封桩前的沉降(mm);
s4——封桩后的沉降(mm)。
A.0.2 浅基础的固结沉降应按下式计算:
图A.0.1-2 简化计算P-s曲线
1-压桩开始;2-压桩结束;3-封桩开始;
4-封桩结束;5-结构封顶
式中 Ut1——压桩前,在F1k荷载作用下基础沉降的固结度,按本规程式(A.0.7-1)计算。
A.0.3 基础上抬量应按下式估算:
式中 n——桩数;
Vp——单桩体积(m³);
A ——基础总面积(㎡);
K1——体积变化系数,取0.7~0.95;
K2——施工影响系数,取0.55~0.8;
Kv——垂直位移系数,取0.33~0.4。
A.0.4 压桩后封桩前的基础沉降应按下式计算:
式中 Kps——复合地基刚度(kN/m),应按本规程式(A.0.7-5)计算;
sc1——压桩前,在荷载F1k作用下承台的最终沉降值(mm);
Ut2 ——压桩后封桩前,在F1k+F2k荷载作用下基础沉降的固结度,按本规程式(A.0.7-1)计算。
A.0.5 封桩后基础沉降应按下式计算:
式中 F3q——封桩后,荷载效应准永久组合下,所增加的竖向力(kN);
Kpr——封桩后,复合桩基的刚度(kN/m),应按本规程式(A.0.7-14)计算。
A.0.6 总沉降量s应按下式计算:
式中 s1——压桩前浅基础的沉降(mm);
s2——基础上抬量(mm);
sc1——压桩前,在荷载F1k作用下承台最终沉降值(mm);
Kr——承台刚度(kN/m);
Kps——复合地基刚度(kN/m);
Kpr——复合桩基刚度(kN/m);
Ut2 ——压桩后封桩前,在F1k+F2k荷载作用下基础沉降的固结度;
F1k——压桩前,荷载效应标准组合下,施工到N1层时作用于承台顶面的竖向力(kN);
F1k+ F2k——压桩后封桩前,载荷效应标准组合下,施工到N2层时上部结构的总竖向力(kN);
F3q——封桩后,荷载效应准永久组合下,所增加的竖向力(kN);
A.0.7 计算参数的取值应符合下列规定:
1 承台下地基土固结沉降中固结度的计算应按Terzaghi一维固结理论,并应按照下列公式计算:
式中 Uti——ti时刻上的固结度(i=1,2);
t ——时间(s);
Tv——时间因子;
kv——竖向渗透系数(m/s);
Es——土的压缩模量(kPa),采用地基土在自重应力至自重应力加附加压力作用时的压缩模量;
γw——水的重度(kN/m³);
H0——压缩土层的最远排水距离(m)。
2 承台刚度应按以下公式计算:
式中 Kr——承台刚度(kN/m);
E0——土体的变形模量(kPa),取地基变形计算深度范围内的加权平均值;
v——土体泊松比,黏土取0.25~0.35,砂土取0.2~0.25;
Pm——垂直压力作用下的影响系数;
Bc——承台宽度(m);
α ——承台长度与宽度之比。
3 复合地基刚度应按下式计算:
式中 Kps——复合地基刚度(kN/m);
zn——浅基础阶段地基沉降计算深度(m),应符合现行国家标准《建筑地基基础设计规范》GB 50007的有关规定。
4 单桩刚度应按下列公式计算:
式中 kp——单桩刚度(kN/m);
β ——桩端土与桩端以下土的剪变模量比;
G1——桩端土的剪变模量(kPa);
Gb——桩端以下土体的剪变模量(kPa);
ω——桩身平均剪变模量与桩端土剪变模量比;
G1/2——桩身平均剪变模量,对于均质土取1;
λ' ——桩土刚度比;
Ep——桩身弹性模量(kPa);
r0——桩半径;
ζ——修正系数;
v——土体泊松比;
u1——桩身的压缩变形系数;
5 群桩刚度应按下式计算:
式中 Kp——群桩刚度(kN/m);
n——桩数;
ω——与场地有关的系数,对黏性土可取0.5,砂质土可取0.3~0.4。
6 复合桩基刚度按下列公式计算:
式中 Kpr——复合桩基刚度(kN/m);
rm ——单桩位移影响范围(m),在该范围以外认为由桩体引起的沉降为0;
rp ——单桩等效半径(m);
v ——土体泊松比;
l ——桩身长度(m);
rr ——承台的等效半径(m);
Lc ——承台的长度(m);
Bc——承台的宽度(m)。
附录B 逆作复合桩基验收表格
表B-1 预制桩检查记录
表B-2 逆作复合桩基压桩施工记录
表B-3 隐蔽工程验收记录
本规程用词说明
1 为了便于在执行本规程条文时区别对待,对于要求严格程度不同的用词说明如下:
1)表示很严格,非这样做不可的用词:
正面词采用“必须”,反面词采用“严禁”;
2)表示严格,在正常情况下均应这样做的用词:
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,在条件许可时首先应该这样做的用词:
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有关标准执行的,写法为:“应符合……的规定”或“应按……执行”。
引用标准名录
1《建筑地基基础设计规范》GB 50007
2《混凝土结构设计规范》GB 50010
3《建筑变形测量规范》JGJ 8
4《建筑桩基技术规范》JGJ 94
5《建筑基桩检测技术规范》JGJ 106