T／CECS 781-2020标准规范下载简介

T／CECS 781-2020 短螺旋挤土灌注桩技术规程(完整正版、清晰无水印).pdf

4.0.2总则已经清楚阐述了岩

4.0.2总则已经清楚阐述了岩土工程勘察在短螺旋挤土灌注桩 基与复合地基设计与施工中占据的至关重要地位。为能够做好岩 土工程勘察应依据地貌单元、地层时代与地层岩性组合三大要素 进行勘察，从而合理确定地层划分与分布、岩土层特征与参数 岩土体与地下水的化学稳定性与腐蚀性以及拟建场地的稳定性 为做出安全、经济的桩基与复合地基设计，需要岩土工程勘察提 供各岩土层的原位测试数据、现场取样并通过室内试验获得的物 理力学参数、不良地质作用的范围与性质、特殊土（包括湿陷性 黄土、液化土、新近填土、欠固结土）的性能参数。这里需要特 别强调岩土工程勘察成果的真实可靠性，杜绝使用虚假资料与 数据。

5.1.1短螺旋挤土灌注桩基础（包括刚性桩复合地基）设计应 遵循极限状态设计原则，两种极限状态包括承载能力极限状态和 正常使用极限状态 本规程采用了承载力综合安全系数（K）代替荷载分项系数 和抗力分项系数，并以单桩竖向极限承载力和承载力综合安全系 数（K）作为基桩抗力的基本参数。承载能力极限状态的荷载基 本组合的荷载分项系数为1.0，即为荷载标准组合。由于岩土体 为大变形弹塑性材料，因此，真实的承载能力极限状态无法采用 唯一的极限值界定。实际上，桩基和复合地基设计主要考虑正常 使用极限状态的要求，即采用以变形量值、裂缝宽度为主控因素 的正常使用极限状态设计原则。本规程强调以短螺旋挤土灌注桩 基和复合地基变形为主控因素的正常使用极限状态进行设计计 算，而耐久性能极限状态则并入正常使用极限状态一起考虑。 5.1.3、5.1.4短螺旋挤土灌注桩基或复合地基的设计计算宜 采用基础、基桩或竖向增强体、地基共同作用的原理进行计算， 并重点分析基桩或竖向增强体与桩间土共同承担荷载的变形协调 条件，即形成复合桩基或复合地基的必要条件，包括基桩类型 （摩擦桩、部分端承摩擦桩）、基桩或竖向增强体和桩间土的变形 协调能力、褥垫层对基桩或竖向增强体和桩间土的差异变形的切 调能力，进而通过设计确保在荷载作用下，基桩或竖向增强体和 桩间土能够通过变形协调在建筑物或构筑物服务期内长期共同承 担荷载。

5.2 桩的分类与布置

5.2.1国内外工程实践表明，由于短螺旋挤扩钻具拥有强大的 水平向挤土功能，短螺旋挤土灌注桩的主要技术优势表现在桩侧 摩阻力的大幅度提高，而且桩侧阻力是单桩承载力的主要贡献 者。因此，在实际工程应用中，这种桩的应用类型主要为摩擦桩 或端承摩擦桩，摩擦端承桩占比很少GBT 16895.2-2005标准下载，而端承桩则极为少见。从 国内工程看，工程设计主要采用竖向抗压桩，而竖向抗拔桩与水 平受力桩使用量都较少。 在欧洲公路与铁路工程中，也有采用倾斜短螺旋挤土灌注桩 设计以及使用先插笼施工方法，用以同时承担竖向压力与抵抗水 平力；但我国尚未使用过这类倾斜桩，也未使用过先插笼后灌注 混凝土的施工方法。

水平向挤土功能，短螺旋挤土灌注桩的主要技术优势表现在桩侧 摩阻力的大幅度提高，而且桩侧阻力是单桩承载力的主要贡献 者。因此，在实际工程应用中，这种桩的应用类型主要为摩擦桩 或端承摩擦桩，摩擦端承桩占比很少，而端承桩则极为少见。从 国内工程看，工程设计主要采用竖向抗压桩，而竖向抗拨桩与水 平受力桩使用量都较少。 在欧洲公路与铁路工程中，也有采用倾斜短螺旋挤土灌注桩 没计以及使用先插笼施工方法，用以同时承担竖向压力与抵抗水 平力；但我国尚未使用过这类倾斜桩，也未使用过先插笼后灌注 昆凝土的施工方法。 5.2.2桩的平面合理布置是桩基和复合地基优化设计的关键环 节，平面布置应把握以下原则与要求： 1平面布置的原则与要求： 1）考虑力系的最优平衡状态； 2）使上部荷载在基础上的传力路径尽量短； 3）可采用变刚度调平设计方法； 4）主楼、裙房连体时应弱化裙房布桩、强化主楼布桩： 5）桩的最小中心距设计应充分考虑持力层刚度及基础可 能产生的竖向变形量。 2确定桩的直径和最小中心距是概念设计的重点，执行时 应遵循三个原则： 1）有效发挥桩的岩土承载能力； 2）充分考虑岩土层性质、桩的排列与数量因素，以及钻 具类型与成桩工艺可能引发的正负挤土效应； 3）若确定采用减小挤土效应的施工技术措施时，设计可 根据当地施工经验适当减小桩的最小中心距；对于大

面积桩群或复合地基设计，也可根据当地施工经验适 当加大桩的最小中心距。 5.2.3对于湿陷性黄土与可液化土场地的短螺旋挤土灌注桩基 或复合地基设计，桩的最小中心距可小于本规程第5.2.2条中对 非饱和黄土地基的规定。国内黄土地区大型浸水试验与工程应用 结果表明：对于桩基或复合地基设计，为消除黄土的湿陷性，最 小中心距宜取（2.5～3）d，甚至可小于2.5d。在甘肃省兰州市 和平镇大厚度自重湿陷性黄土场地，对短螺旋挤土灌注桩承载变 形性能进行了大量现场浸水足尺试验研究，这些试验研究成果为 本规程提供了充分的试验依据，其部分试验研究成果应用已反映 在本规程第5.10节内容中

日设计中也应该考虑端承力的贡献，而桩端持力层和进入持力层 深度的选择会直接影响桩基承载力与沉降量，其确定应综合考虎 单桩设计承载力大小、岩土层分布与性状、钻机与钻具钻掘能大 以及成桩工艺工法。对于存在不良地质作用和负摩阻力的场地 也基，桩端进入持力层的深度应通过计算确定

5.3.1本条明确了基桩的纵向钢筋配筋率、纵向配筋长度及箍 筋配置应遵循的原则： 1正截面最小配筋率与桩径相关：对于受压桩的正截面最 小配筋率宜取0.4%～0.65%，大桩径取低值，小桩径取高值： 基桩承受水平力时，桩身受弯截面模量为桩径的3次方，配筋对 水平抗力的贡献随桩径增加而增大；对于受水平荷载桩与抗拔桩 的纵向钢筋配筋率应通过计算确定。 2纵向配筋长度与基桩的轴向荷载传递特征及荷载性质相 关：短螺旋挤土灌注桩通常为端承摩擦桩或摩擦桩，可分段变截 面配置纵筋，对于长桩不需要全长配筋，但不宜小于2/3桩长：

根据欧洲的工程经验，当地层较好时，纵向主筋长度可不小于 1/2桩长，在纵向配筋方面，国内设计具有较高的安全度。当基 桩受水平力时，主筋长度宜大于反弯点下限4.0/α（α为桩的水 平变形系数）；对于湿陷性土、可液化土、欠固结土、软弱土层， 纵向主筋应穿越这些土层并进入稳定土层一定深度。对于抗拔桩 则应根据桩身长度、裂缝控制要求、桩周岩土性质等因素进行全 长等截面或变截面配筋。 3箍筋的主要作用：①箍筋受剪利于基桩顶部承受剪力和 弯矩，剪力较天时应在桩顶5d范围内加密箍筋；②在轴压作用 下，箍筋约束加强了桩身混凝土，提高了桩身材料受压承载力； ③提升了钢筋笼的整体刚度，以适宜间距与钢筋直径设置箍筋 与加强筋后，提高了钢筋笼吊装与沉放的安全性。 5.3.2基桩的桩身混凝土的最低强度等级应为C25，根据《混 凝土结构设计规范》GB50010一2010规定，设计使用年限为50 年、环境类别为二a时，最低强度等级为C25；环境类别为二b 时，最低强度等级为C30。 复合地基的桩身混凝土强度等级应根据计算确定，考虑到混 疑土自身的耐久性，其强度等级不宜低于C25。在欧美工程实践 中，为提高短螺旋挤土灌注桩的极限承载力，曾采用过C35、 C40和C45等级的混凝土，说明这也是一个提高复合地基承载力 的设计思路

5.3.2基桩的桩身混凝土的最低强度等级应为C25，根

5.4桩顶作用效应计算

5.5.2基桩竖向承载力计算应首先明确作用

5.5基桩和复合基桩承载力计算

5.6单桩竖向极限承载力计算

6.1短螺旋挤土灌注桩的单桩竖向极限承载力，是指单桩在

竖向荷载作用下达到破坏状态前或出现不适合继续承载的变形时 所对应的最大荷载，其取决于岩土对桩的支承阻力和桩身材料强 度。本规程第5.6节条文仅涉及基于桩周岩土体抗力的单桩竖向 极限承载力估算方法；而本规程第5.8节条文则涉及基于桩身材 料强度的桩身承载力计算方法。单桩竖向极限承载力标准值是基 桩竖向承载力的基本参数，设计采用的标准值应依据建筑桩基的 甲、乙、内三个设计等级使用不同的方法确定。短螺旋挤土灌注 桩适用于土木工程领域，因此，市政、公路、铁路、港口及水利 工程可以参照建筑桩基的三个设计等级进行设计。 在桩基工程中，现场单桩竖向抗压静载试验是确定单桩竖向 极限承载力最可靠的方法，辅助方法包括利用地质条件相同的试 桩资料和原位测试参数方法以及基于桩端阻力、桩侧摩阻力与岩 土的物理力学指标的经验参数方法确定。对于不同等级的桩基设 计应采用不同可靠度的单桩竖向极限承载力确定方法，设计时应 以单桩竖向抗压静载试验结果作为主要判定依据，同时应重视综 合分析判定，包括对岩土工程察资料可靠性、岩土性质、成桩 工艺等影响因素的分析判断。 单桩竖向极限承载力标准值应通过不少于3根的单桩竖向抗 玉静载试验确定，以便获取反映特定地质条件、成桩工艺、几何 尺寸的单桩竖向极限承载力代表值。单桩竖向极限承载力标准值 也可以根据特定的地质条件、成桩工艺、几何尺寸，以及极限侧 阻力标准值和极限端阻力标准值的统计经验值进行估算，估算结 果取值宜按本规程推荐的经验参数法与标准贯入试验参数法并结 合工程经验综合判定。 应该指出，自前已有较多的欧美国家将静力触探试验参数计 算方法列入短螺旋挤土灌注桩技术标准，并得到广泛使用。在本 现程编制过程中，由于关静力触探试验数据不足，因此，未能 将静力触探试验参数法列入本规程。 自前，部分欧洲和亚洲国家在短螺旋挤土灌注桩工程实践

5.6.3经验参数计算方法是在大量统计分析基桩静载试验结果 与相应岩土层物理力学指标关系基础上，建立了极限桩侧阻力和 极限桩端阻力与地基土物理力学指标之间的经验关系，再利用目 示场地的地基土物理力学指标与上述经验关系估算单桩竖向极限 承载力的方法。本规程推荐使用式（5.6.3）进行单桩竖向极限 承载力标准值估算，其值与岩土类别、岩土状态（物理指标）、 标贯击数（动探击数）、基桩长度、截面尺寸等因素有关。

短螺旋挤土灌注桩属于挤土桩，其旋转挤土效果与静力压入 式或打入式混凝土预制桩挤土效果较为相似，其通过将桩周岩土 本挤密，提高了桩周岩土体的抗剪强度参数℃值与の值，同时也 使桩周岩土体对桩的水平应力大幅度增加，从而使桩周极限侧阻 力显著提高。依据这两类桩在山东省威海市同一工程场地试桩数 据统计分析与对比，发现短螺旋挤土灌注桩与打入式PHC预制 管桩相比，其桩侧极限侧阻力能够提高10%～30%，而桩的极 限端阻力则与混凝土预制桩的极限端阻力相近。在山东省地方标 准中推荐的短螺旋挤土灌注桩经验参数法，通过引入极限侧阻力 提高系数αs；明确了短螺旋挤土灌注桩较预制桩在侧阻力方面的 提高值。然而，这种方法在提高系数αs值选取上增加了岩土工 程师的设计工作难度。因此，本规程推荐采用更为简便快捷的经 验参数计算方法。 为了验证本规程经验参数法的合理性与可靠性，利用我国7 个省市自治区17个工程项目的57根短螺旋挤土灌注桩竖向抗压 静载试验结果，以及相应场地的地基土物理力学参数，对单桩竖 可抗压静载试验结果与经验参数法计算结果进行了验证对比分 析，计算分析结果见表1。

表1短螺旋挤土灌注桩竖向极限承载力静载试验结果 与经验参数法计算结果对比表

对表1中57个实测值与计算值的比值进行统计分析，该比值范围为0.99～1.69，其平均值为1.16，均方差为0.160；共有96%的实测值与计算值之比都大于等于1.0，这些分析结果充分证明了我国工程科研人员提出的经验参数法是安全可靠的。为清楚展示验证分析的安全度，依据上述57根短螺旋挤土灌注桩的试验实测值与计算值之比的数据，绘制了频次N分布图，见图1。N251220.81.01.21.41.61.82.0实测值/计算值图1短螺旋挤土灌注桩极限承载力实测值与经验参数法计算值之比的频次分布图图1显示出经验参数法的实测结果中共有55个结果大于或等于计算结果：占比96%。其中基桩竖向抗压静载试验实测结果与计算结果之比接近1.0～1.3的共有44个，占比77%；小于1.0的有2个，占比小于4%，但其比值均为0.99，因此，比值大于0.95的数量达到了100%。验证分析结果表明，经验参数法是兼顾经济性和安全性的短螺旋挤土灌注桩竖向极限承载力的可靠计算方法。今后，随着工程数据的不断积累，还应该持续对不同地区的试桩成果与计算成果进行对比分析与验证，并对本规程第5.6.3条的表5.6.3进行调整修订，形成更为合理的计算·74·

Ⅲ标准贯入试验参数法

5.6.4基于建筑场地标准贯入试验结果的短螺旋挤土灌

5.6.4基于建筑场地标准贯入试验结果的短螺旋挤土灌注桩竖 向极限承载力计算方法建立在单桩竖向抗压静载试验实测结果与 原位试验测试参数之间的经验关系基础上，利用这些统计关系及 场地岩土层的标准贯入试验锤击数N，能够较为准确地估算桩 的极限侧阻力和极限端阻力。在各种地基原位试验方法中，标准 贯入试验方法是国内外岩土工程勘察中最常采用的勘察方法，其 测试结果稳定可靠。标准贯入试验法已在世界数十个国家使用 因此，基于标准贯入试验结果的计算方法是一种国际上公认可靠 的单桩竖向极限承载力计算方法。 美国学者Nesmith于2002年汇总了40根短螺旋挤土灌注桩 （美国称DDPile）静载试验数据，包括32根抗压桩和8根抗拔 桩试验结果，这些试验桩来源于美国25个建筑场地，地质地貌 单元涵盖了7大类型。试验场地的主要地层为：松散、中密、密 实至非常密实的砂土、粉质砂土和黏质砂土，部分含砾石。试验 桩直径为0.36m~0.46m，试验桩长度介于6m～21m。静载试 验中有15根抗压桩埋置了桩身变形量测元件或桩身位移计。依 据40组短螺旋挤土灌注桩的静载试验数据，Nesmith（2002） 通过统计方法建立了未经修正的标准贯入试验锤击数N与桩的 极限侧阻力的经验关系，并给出了极限侧阻力（qs）的计算 公式：

qsi = 0. 005N; + ws

式中：N; 第i层土未经修正的标准贯入试验锤击数，当N 值大于50时，取N，=50； 第i层土的极限侧阻力（MPa）； s 依据地基土性质调整的极限侧阻力增量（MPa）。 对于均匀、磨圆度好、细粒土含量不超过40%的地基土

W.0，且qs最大值不得超过0.16MPa。对于级配良好、棱角 状、细粒土含量少于10%的砂性土，w=0.05MPa，且qs最 大值不得超过0.21MPa。对介于上述两类土之间的地基土，可 衣据地基土性质加以选择确定。 采用同样的统计方法，Nesmith（2002）建立了未经修正的 标准贯入试验锤击数N与桩的极限端阻力经验关系，并给出了 极限端阻力（q）的计算公式：

q, = 0. 19N+ wp

Qu=Q+Qp=uZqsi: l;+qp: Ap

（qk）关系图（见图2和图3），并以此为基础提出了本规程的标准贯入试验参数法的计算公式2509k=5N200qs=4N15090=3N100500102030405060标贯击数N图2标贯击数N与桩侧阻力标准值关系图10000.80009k200%9pk150N6000400020000 +0102030405060标贯击数N图3标贯击数N与桩端阻力标准值9关系图.77:

图2和图3揭示了短螺旋挤土灌注桩的极限侧阻力和极限端 阻力与建筑场地未修正标准贯入试验锤击数N的相关关系。为 了确保单桩竖向极限承载力计算结果的安全性，取关系散点附图 中的下限包络折线作为极限侧阻力和极限端阻力与标准贯入试验 锤击数N的关系曲线；上述两图中包括了我国7个省市自治区 的部分短螺旋挤土灌注桩静载试验实测结果。 参照欧美国家利用标准贯入试验N值确定短螺旋挤土灌注 桩竖向极限承载力的方法，且考虑国内岩土工程勘察中普遍采用 标准贯入试验的情况，在结合国内大量工程试验检测数据分析验 证后，本规程推荐了中国京治（2010）依据岩土类别与标准贯入 试验锤击数（N）来估算短螺旋挤土灌注桩竖向极限承载力方 法。极限桩侧阻力和极限桩端阻力的计算公式如下： 1极限侧阻力标准值： 素填土、黏性土、粉土、粉砂、细砂、中砂：qsk=(3～5)N;； 粗砂、砾砂、全风化软质岩和强风化软质岩：qsk=(3.5～4)N;。 2极限端阻力标准值： 素填土、黏性土、粉土、粉砂、细砂：qk=（100～160)N； 中砂、粗砂、砾砂、全风化软质岩和强风化软质岩：qk= 150~190)N。 自前，国外标准采用标准贯入试验成果时，均采用未经修正 的N值来确定短螺旋挤土灌注桩竖向极限承载力。在本规程中， 标准贯入试验参数法也利用未经修正的标准贯入试验锤击数N 值来估算桩的竖向极限承载力。为了保证工程安全，这个计算方 法限制了标准贯入试验锤击数的最天值（N<40），实际上也是 对极限侧阻力和极限端阻力标准值的最大取值进行了限制。此 外，在利用N值确定桩端承载力时，N值为桩端面以上和以下 4d范围内的标准贯入试验锤击数按土层厚度计算的加权平均值。 对于角砾、圆砾、碎石及卵石土层，如能获取重型圆锥动力触探 试验成果时，可按式N三（2.5～3.O）N63.5取得标贯击数N值，

再进行相关计算。应用标准贯入试验参数法估算短螺旋挤土灌注 桩竖向极限承载力时，建议与其他计算方法的计算结果进行对比 分析，经综合评判后再确定估算值。 为了验证标准贯入试验参数法的合理性与可靠性，利用我国 7个省、区、市16个工程项目的56根短螺旋挤土灌注桩静载试 验实测结果，并根据各场地的相关岩土层的标准贯入锤击数，对 单桩竖向抗压静载试验实测结果与标准贯入试验参数法计算结果 进行了验证分析，计算分析结果见表2

表2短螺旋挤土灌注桩竖向极限承载力静载试验结果与 标准贯入试验参数法计算结果对比表

从表2中发现，静载试验实测值与计算值的比值分布范围较 天，在0.79～2.25之间，其中共有95%的分析数据大于等于 1.0。对表2中56个实测值与计算值的比值进行统计分析，其平 均值为1.23，均方差为0.269，这充分证明了标准贯入试验参数 法的计算结果是安全可靠的。为清楚展示验证分析的安全度，利 用上述56根短螺旋挤土灌注桩的试验实测值与计算值之比的数 据，绘制了频次N分布图（见图4）。 图4显示出标准贯人试验参数法计算结果中共有53个结果 小于或等于试验实测结果，占比95%；其中静载试验实测结果

160.60.81.01.21.42.02.22.42.6实测值/计算值图4短螺旋挤土灌注桩极限承载力实测值与标准贯入试验参数法计算值之比的频次分布图与计算结果的比值在1.0～1.3范围内的共有40个，占比71%；小于1.0的有3个，占比5.3%；比值在0.95～1.00范围内的有2个，占比3.6%；计算结果离散性较大，但总体偏于安全。通过验证分析，可以确定标准贯入试验参数法是兼顾经济性和安全性的可靠计算方法，其具有足够的安全度。今后，随着工程数据的不断积累，还应该持续对不同地区的试桩成果与计算成果进行对比分析与验证，并对本规程表5.6.4进行调整修订，形成更为合理的计算参数表。5.7抗拔承载力与水平承载力计算5.7.1、5.7.2承受竖向拔力的桩基存在群桩整体拔出或单桩拔出两种可能的破坏模式，所以，抗拔桩基应分别进行桩基整体破坏和非整体破坏的两种抗拔承载力计算。桩基抗拔承载力计算应充分考虑承台或筏板基础的结构形式与埋深、结构荷载大小与分布、基桩的长度与直径影响，并应在划分抗拔结构计算单元基础上，针对桩基的两种破坏模式分别进行分区计算。.82:

5.8.2依据安全、经济原则设计单桩竖向极限承载力标准值 时，应使桩周岩土体的极限抗力和桩身材料承载力极限值尽量 元配。在进行受压桩的桩身材料承载力计算时，轴向受压的钢 筋混凝土或素混凝土桩身正截面受压承载力计算应考虑下述四 方面因素： 1纵向主筋作用：在一定条件下，纵向主筋的承压作用可 计入桩身受压承载力； 2箍筋作用：箍筋不仅起水平抗剪作用，更重要的是对桩 身混凝土起侧向约束增强作用，有关试验结果表明，有箍筋约束 的混凝土轴心抗压强度较无约束的混凝土可提高80%以上；当 桩顶5d范围内的箍筋间距小于等于100mm时，可以考虑纵向 主筋的承载作用； 3基于岩土类别的成桩工艺系数（山）：桩身混凝土的受压 承载力是桩身受压承载力的主要部分，桩身强度和截面面积变异 与桩周岩土特性有关，为考虑桩周岩土对桩身的约束作用，本规 程规定，短螺旋挤土灌注桩的成桩工艺系数应根据桩周岩土性质 确定，其范围值为山=0.6～0.9；

4桩身配筋与不配筋的混凝土桩受压承载力计算均应考虑 桩工艺系数山的影响

特殊土的桩基与复合地基设计

5.10.1在湿陷性黄土场地采用桩基时，桩周黄土在浸水条件下 会发生软化变形导致桩侧极限阻力降低，在自重湿陷性黄土场 地，还会产生桩侧负摩阻力，下拉荷载会使桩身轴向压力增加而 产生附加沉降。申类、乙类、内类（重要性较高）建筑物，其工 程重要性或浸水可能性较高时，应按较不利的浸水条件进行设 计，并要求桩端必须穿透湿陷性黄土层且进入可靠的持力层（包 括压缩性较低的黏性土层、砂土层、碎石土层、全风化软质岩与 强风化软质岩层），但对于大厚度黄土层可以除外。已有研究资 料表明，桩端持力层性质明显影响着桩基的浸水附加沉降，桩端 持力层的压缩性越低，浸水产生的附加沉降越小，因此，应选择 中低压缩性岩土层作为桩端持力层。 在湿陷性黄土地区，桩间土的挤密是以消除湿陷性为目的， 因此规定三桩孔之间的桩间土平均挤密系数不宜小于0.93。根 据挤密地基浸水试验结果，当桩间土平均挤密系数不小于0.93 时，挤密地基的湿陷起始压力均能达到200kPa以上。对于等边 三角形布置挤密桩的挤密地基，其三根桩构成的三角形形心处的 挤密地基土是最薄弱处，其挤密系数在理论上最小（最小挤密系 数），最小挤密系数的大小，直接反映挤密地基的挤密效果。若 三桩之间形心点处的桩间土存在湿陷性，与复合地基是否存在湿 陷性没有必然的因果关系，即并不代表整个挤密地基一定存在湿 陷性。 5.10.2自重湿陷性黄土场地的桩基，中性点位置的确定是基桩 正负摩阻力计算的关键环节，通常需要根据现场大面积浸水试验 确定。自重湿陷性黄土场地的基桩负摩阻力、中性点与自重湿陷

正负摩阻力计算的关键环节，通常需要根据现场大面积浸水试 确定。自重湿陷性黄土场地的基桩负摩阻力、中性点与自重湿 性黄土层深度关系的现场试验结果见表3，其中性比Ln/L。主

于0.5～0.8之间，这些现场浸水试验实测数据可以作为短螺 挤土灌注桩承载力计算的参考依据

表3自重湿陷性黄土场地的基桩负摩阻力、中性点与 湿陷性黄土层深度现场试验结果汇总表

在甘肃省地方标准《双向螺旋挤土灌注桩技术规程》编制过 程中，在兰州市榆中县和平镇沈家和村实施了大型短螺旋挤土灌 注桩的浸水和非浸水条件下的单桩竖向抗压静载试验研究。试验 场地的黄土层厚为38m，为自重湿陷性黄土，湿陷等级为V级， 湿陷程度严重。大型浸水试验区直径20m，面积314m²，坑深 0.5m，浸水水头高度保持为30cm。基于这一大型黄土地区的短 螺旋挤土灌注桩浸水试验，获得了大量黄土地区短螺旋挤土灌注 桩现场足尺试验数据，包括短螺旋挤土灌注桩试验数据及复合地 基试验数据（见《双向螺旋挤土灌注桩在湿陷性黄土兼地震区及 复杂地基中应用试验研究成果报告》）。 为了研究自重湿陷性黄土的桩侧负摩阻力分布与值域，在试 验浸水区中设置了4根悬吊短螺旋挤土灌注桩，编号为FZ1～ FZ4，2根悬吊旋挖成孔桩，编号为FZ5～FZ6，桩长均为10m。 试验采用油压表及测力环测读桩侧土的下拉荷载。试验过程中， 桩侧单位面积负摩阻力变化情况为：浸水期间，随着桩周土自重 湿陷的产生和发展，桩侧负摩阻力从无到有、从小变大；浸水 20d～25d时，测力装置测得的数据表明，各浸水桩的桩侧负摩 阻力达到最大值，并处于相对稳定状态。停水后，桩周土发生固 结变形，桩侧负摩阻力快速增长，停水后第7天达到最大值，各 试桩的桩侧负摩阻力均较浸水期间的最大值有所增大。试验桩的 最终检测数据已汇总于表4，试验结果表明短螺旋挤土灌注桩的

侧负摩阻力略高于旋挖桩的桩侧负摩阻力，其提高幅度约为 %

表4自重湿陷性黄土场地浸水试验结果汇总表

Ⅱ地宸液化王层 5.10.5、5.10.6对于地震设防区内的短螺旋挤土灌注桩基设 计，应充分考虑地震引起土层液化所产生的不利影响。设计应保 证基桩进入地震液化土层之下的稳定岩土层的深度不小于第 5.10.5条规定。对于地震可能引发上部土体滑移或侧向流动的 桩基，设计时应对附加水平力可能产生的隐患进行桩基的整体稳 定性分析。 对于低桩承台周围及其下面存在地震液化土体或地基承载力 特征值小于等于40kPa的软弱土体，且基桩水平抗力小于设计 要求时，则需要对承台外侧土体进行加固处理；桩身纵向钢筋和 箍筋的配置也应满足本规程的有关规定。此外，处于有地震液化 土层的低承台桩基，可依据本规程第5.10.6条规定，针对不同 岩土特性的地震液化土层的侧摩阻力进行必要的折减计算，土层 液化影响折减系数的值域为=0～1.0。

5.10.8、5.10.9填土地基应包含人工填筑形成的填筑地基及其 下卧原场地地基，填筑地基厚度大于20m时应定性为高填方填 土地基。当填土地基的填筑土体为新近堆积土时，应属于欠固结 土，其变形机理较为复杂，变形持续时间较长。在填土场地采用 桩基时，桩周土体存在长期固结变形过程，特别是在浸水条件下 可能会发生软化导致固结加快甚至发生很大的湿陷变形，导致基 桩产生桩侧负摩阻力及下拉荷载，使桩身轴向压力增大并引发较

天的附加沉降。因此，针对这类特殊土地基应根据工程重要性按 较不利的浸水条件进行桩基设计，且桩端必须进入可靠的持力层 压缩性较低的土层、砂土层、碎石土层、全强风化岩层等），以 保证桩基工程安全。

5.11.1~5.11.4桩基础的沉降变形及复合地基的变形主要包 括：沉降量、沉降差、整体倾斜和局部倾斜。 复合地基的变形由褥垫层压缩变形量、加固区复合土层压缩 变形量及加固区下卧土层压缩变形量组成。计算复合地基的变形 量时，作用于复合地基加固区下卧层顶面的附加压力宜采用等效 实体法确定。根据工程实践经验，复合地基的变形计算仍应采取 以分层总和法为基础的计算方法，具体应按现行行业标准《建筑 地基处理技术规范》JGI79的有关规定执行

6.2.2钻机装备与钻具应合理选用，特别要注重钻机动力头最 大输出扭矩、主榄杆高度、钻具类型。目前，国内施工短螺旋挤 土灌注桩的专用钻机装备提供的动力头输出扭矩有200kNm、 250kN·m、300kN·m、350kN·m和450kN·m五个级别，

基本上能够满足我国成孔施工的动力需求。短螺旋挤扩钻具的选 则应符合本规程第6.3.2条规定

5.3钻机钻具与施工方法

6.3.1近20年来，德国、意大利、法国、荷兰、英国、芬兰、 美国及日本等国的钻机装备制造业发展较快，特别在钻机的智能 数字化施工信息采集与管理应用系统方面已经历了四代量测、监 测、控制、管理、应用功能的全面提升，并已逐步实现了短螺旋 挤土灌注桩施工的自动化或半自动化。钻机的机载一体化智能数 字化施工信息采集与管理应用系统能够借助各类传感器，实时采 集基桩施工过程中的各种数据，包括卫星定位、主榄杆垂直度、 钻深、钻速、提速、扭矩、钻压、混凝土泵压与流量等信息，以 保证桩基的施工品质。上述施工信息数据可以显示在驾驶舱内的 计算机显示器上，并能够通过钻机操作手查找信息、调整施工指 令、存储与发送施工数据文件。通过采集数据的分析应用，可以 减少基桩的施工误差、提高功效、节省建筑材料、控制施工质 量、保证短螺旋挤土灌注桩的承载力。利用第四代IT管理应用 系统，还能够通过数据分析，在保证基桩设计承载力的前提下 确定每根短螺旋挤土灌注桩的合理施工长度，从而可以节省混凝 土材料，同时也提高了施工效率。 自前，国内常用短螺旋挤土灌注桩桩长为15m～26m，最大 成孔深度为36m，常用桩径为350mm～750mm，施工钻机动力 头输出扭矩为200kN·m～450kN·m；国产电液式大三角支撑 钻机的主杆高度可达到42m，钻机整机重量介于800kN~ 1200kN。未来，国产钻机装配智能数字化采集、监测、控制 管理及应用系统后，将能够通过桩基施工智能化管理，确保施工 参数精准执行、减小施工误差、节约建筑材料，并大幅度提高桩 基施工质量及施工效率。

6.3.2～6.3.4由于建筑场地岩土层的抗剪强度和可挤密性

巨大差异性，本规程提供了两种施工工法，并阐述了与之配套的 短螺旋挤扩钻具的基本特征。对于标准贯入试验锤击数N大于 35的坚硬、密实岩土层，且桩径与桩长较大的短螺旋挤土灌注 桩应采用可调控挤土量的双向挤土施工方法。对于坚硬、密实甚 至不易挤密的岩土层，较大直径基桩施工时需要动力头提供更大 的扭矩，因此，钻机动力头输出扭矩应大于300kN·m。目前 国外用于短螺旋挤土灌注桩施工的钻机最大输出扭矩已达到 500kN·m。这类挤土桩施工的最大难点是在坚硬密实地层中钻 掘挤土成孔，因此，用于这类地层的施工钻具应采用可调控挤土 量的短螺旋挤扩钻具（TypeII）。这种钻具拥有卓越的穿透能力 和钻掘能力，在钻具的钻掘挤土成孔过程中，由于封闭挤扩体设 有岩土过流槽，在钻掘阶段只有部分岩土体被钻具下螺旋挤扩体 挤压入桩孔侧壁；而另一部分岩土体则会经由过流槽进入钻具上 部桩孔内，从而能够在钻掘阶段减少坚硬密实岩土层中的挤土 量，同时也降低了钻机的输出扭矩。钻具螺旋钻进体的设计目的 也是为了减少挤土量，并提升穿透力，采用这种可调控挤土量的 短螺旋挤扩钻具，能够解决桩端坚硬密实持力层的嵌入深度以及 密实夹层的钻掘挤土问题。因此，利用大扭矩钻机，采用可调控 济土量的短螺旋挤扩钻具并配合双向挤土施工方法可以胜任较大 直径、中长短螺旋挤土灌注桩的高效施工

6.4.1、6.4.2短螺旋挤土灌注桩施工的多道工序需要相互配 合、连续作业，因为基桩施工属于地下隐蔽工程施工，为保证桩 基工程品质，必须实施全过程施工质量控制与管理。其中，对三 个关键工序的逐一质量控制是确保基桩品质的关键控制点。本规 程附录B给出了桩基施工质量的主控内容、控制要点、控制标 准与要求及控制措施与检查方法，在基桩施工过程中，只有据此 进行严格的施工质量管理与控制，才能确保实现桩基设计的目

示。针对特殊岩土条件以及可能产生过大挤土负效应的场地，建 义采用可调控挤土量的短螺旋挤扩钻具及可调控挤土量的双向挤 上施工方法，并可采用控制性少量出土的施工工艺与技术。

工程质量的首个工序，所以，必须坚持严格的测量、复测、 与检查程序，未经桩位点复测应严禁钻机开钻，以确保施打 误差在允许偏差之内。为确保放线定位的准确性，基桩轴线 制点和水准点应设置在不受施工影响的位置并妥善保护，且 照程序进行严格的检查、交接、记录和验收

制点和水准点应设置在不受施工影响的位置并妥善保护，且应按 照程序进行严格的检查、交接、记录和验收， 6.4.6短螺旋挤土灌注桩在地下水位较高的砂土层及软弱土 层中施工，且上部具有较长空孔段时，为防正上部桩孔段发 生塌孔或缩颈，应采用直径较大的钻杆，并应在短螺旋挤扩 钻具的上部连接长螺旋钻杆。此外，还可以采用短螺旋挤扩 钻具挤土成孔、套管跟进灌注混凝土的施工方法（详见发明 专利《桩工钻机用联动式护壁装置及使用其的施工方法》，专 利号：ZL201510025257.7；《螺旋挤土成孔套管跟进灌注混 凝土成桩方法》，专利号：ZL201610993130.9）。 6.4.7、6.4.8短螺旋挤土灌注桩属于挤土桩，除应在设计阶段 合理选择基桩的最小中心距之外，在施工阶段还需要充分考虑挤 土成桩对周围环境可能产生的挤土负效应；必要时，应通过调整 钻具类型、成桩工艺、施工顺序、竖向钻压、打桩速率，以及采 用屏障措施来消减孔隙水压力和挤土负效应

6.4.6短螺旋挤土灌注桩在地下水位较高的砂土层及软弱士

6.4.10、6.4.11在短螺旋挤土灌注桩施工中，钻掘挤土成孔与 桩身混凝土压灌是连续进行的关键工艺，需要按以下要点把控桩 基的施工质量：

1钻机对钻具施加顺时针方向扭矩和竖向钻压，短螺旋挤 扩钻具下旋钻掘挤土成孔直至达到桩端设计标高后，钻具应继续 保持顺时针方向旋转，钻具转速宜为10r/min～15r/min。启动 泵送混凝土，待泵送混凝土进入钻具芯管后，开始进行混凝土连 续中心压灌并保持钻具顺时针方向旋转，同时缓慢提升钻具。在 钻具上旋提升过程中，必须保持混凝土泵连续泵料，钻具提升速 度要与桩孔直径、岩土层性质、混凝土泵送量相匹配，钻杆与钻 具芯管内维持至少2m高度的混凝土，以满足有压灌注的最低 要求。 2在具有承压水或高水位的粉细砂及软弱土地层中施工时 混凝土压灌必须连续进行、不得中断。除考虑混凝土泵型号外： 钻具提升速度应根据成桩直径及地层条件控制，工程经验表明提 钻速度与成桩直径具有良好的相关性，建议的参考值为：桩径 400mm时提钻速度宜取2m/min~3m/min，桩径500mm时提钻 速度宜取1.5m/min~2m/min，桩径600mm时提钻速度宜取 1m/min~1.5m/min，桩径700mm时提钻速度宜小于1m/min 对于淤泥或淤泥质土地层以及具有承压水地层，应适当放慢提钻 速度，钻具芯管内的混凝土存留高度也应增加；当钻具底端距桩 顶设计标高1m左右时可以停止混凝土泵送，并由钻具芯管中剩 余混凝土继续进行桩孔灌注。根据欧洲、美国和澳大利亚的施工 经验，短螺旋挤土灌注桩施工大多要求采用满管有压灌注混凝 土，因此，需要通过智能数字化施工信息采集与管理应用系统对 混凝土的泵送量与泵送压力进行全程监测和控制。 3混凝土灌注前需检查泵送混凝土的珊落度，珊落度建议 控制在180mm~220mm范围内，并且桩身混凝土灌注的充盈系 数不得小于1.0。

7.1.1～7.1.3应根据现行国家与行业标准的有关规定对基桩承 载力和桩身完整性进行检测。桩身质量好坏直接影响基桩承载 力，通过桩身质量抽样检测GB50896-2013 压型金属板工程应用技术规范，可以发现基桩安全隐惠，并为基桩 承载力的判定提供参考依据。复合地基的工程检验宜包括桩身完 整性、桩的承载力、挤密后的桩间土地基承载力和复合地基承载 力检测。 为保证质量检验和验收结果的可靠性与公正性，基桩的桩身 质量检测、承载力静载试验，以及复合地基承载力静载荷试验均 在达到28d养护龄期后进行。基桩工程验收检验应包含本规程 第7.1.3条规定的各项主控项目与一般项目内容

7.2.2、7.2.3施工中的检验是决定桩基或复合地基品质的关键 环节，因为影响其承载力和桩身质量的不利因素往往产生于桩的 施工过程中。特别当施工过程中出现局部地质条件与岩土勘察报 告不符、工程桩施工参数与施工前试验参数不同、原材料发生变 化、设计变更、施工钻机与钻具更换、施工单位变更等情况，都 可能产生工程桩质量隐患，因此，加强施工过程的质量控制管理 和检验至关重要

7. 2. 2、7. 2.3

7.2.47.2.7桩基工程或复合地基工程能否顺利通过工程验

收，主要取决于工后检测与检验结果。为了保障工后检测与检验 结果的真实性与有效性，确保工程桩的品质，所有的检验内容 检测要求、检测数量必须符合国家现行标准《建筑地基基础工科

施工质量验收标准》GB50202、《建筑地基检测技术规范》JGJ 340、《建筑基桩检测技术规范》JGJ106和《建筑地基处理技术 规范》JGJ79的有关规定。

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