河北省混凝土芯水泥土组合桩复合地基技术规程

1、DB河北省工程建设标准DB13(J)50-2005混凝土芯水泥土组合桩复合地基技术规程Technical specification for composite foundationof SDM pile2005-07-18发布 2005-07-18实施河 北 省 建 设 厅 发 布河北省工程建设标准混凝土芯水泥土组合桩复合地基技术规程Technical specification for composite foundationof SDM pileDB13(J)50-2005主编单位：河北工业大学沧州市机械施工有限公司批准部门：河北省建设厅施行日期：2005年7月18日中国建材工业出版社2

2、005 北京河北省建设厅文件冀建质2005335号河 北 省 建 设 厅关于发布混凝土芯水泥土组合桩复合地基技术规程的通知各市建设局、华北石油管理局：根据省建设厅关于印发<2005年度河北省工程建设标准和标准图集第一批编制计划>的通知（冀建质2005154号）的要求，由河北工业大学等主编的混凝土芯水泥土组合桩复合地基技术规程业经审查通过，现批准为河北省工程建设标准，统一编号为DB13(J)50-2005，自发布之日起施行。本规程由河北省工程建设标准化管理办公室负责管理，由河北工业大学负责解释，由中国建材工业出版社出版。二五年七月十八日前 言混凝土芯水泥土组合桩复合地基技术（SDM工

3、法），是在水泥土搅拌桩技术基础上发展起来的一种用于加固软弱土地基的新工法。该工法采用在水泥土搅拌桩中插入预制的钢筋混凝土芯桩，或在水泥土搅拌桩中成孔后灌注素混凝土或钢筋混凝土而形成混凝土芯水泥土组合桩。该工法将水泥土与混凝土两种材性互补的材料合为一体协同工作，充分发挥了水泥土的侧摩阻力和混凝土的截面强度，从而用低于混凝土桩的造价获得高于同比混凝土桩的承载力。混凝土芯水泥土组合桩既可用作复合地基增强体也可用作桩基，目前主要应用于复合地基中。混凝土芯水泥土组合桩复合地基加固法具有施工简便、噪声低、无污染、质量稳定、造价低、地基承载力高和变形小的优点，因此应用前景广阔。该工法自1999年开始进行系统

4、开发研究，经过近7年的研究和工程实践，在设计理论、施工工艺、施工设备、质量检验和工程验收等方面日臻完善。为了积极稳妥地推广该技术，河北省建设厅决定编制混凝土芯水泥土组合桩复合地基技术规程，并以冀建质2005154号文印发了编制计划。本规程由总则、术语和符号、基本规定、设计、施工、质量检验和工程验收等章节组成。规程条文分别对混凝土芯水泥土组合桩复合地基的设计、施工、质量检验和工程验收等方面作了具体的规定。本工程实施过程中，请各单位结合工程实践，认真总结经验，将意见和建议转告河北工业大学，以便修订时参考。目 次1 总则2 术语和符号2.1 术语2.2 符号3 基本规定4 设计4.1 一般规定4.2

5、 承载力计算4.3 变形计算5 施工5.1 施工准备5.2 施工机械5.3 施工作业6 质量检验和工程验收6.1 成桩质量检查6.2 承载力检测6.3 工程验收附录A 水泥土组合桩构造示意图附录B 成桩试验要点附录C 桩的侧阻力特征值及端阻力特征值参考用表附录D 施工记录表附录E 施工中常见问题及处理方法附录F 水泥土组合桩复合地基质量检验标准附录G 深层搅拌工艺参数估算附录H 本规程用词说明条文说明1 总 则1.0.1 为了在应用混凝土芯水泥土组合桩复合地基技术时贯彻执行国家的技术经济政策，做到安全适用、技术先进、经济合理、节约资源、确保质量、保护环境，制定本规程。1.0.2 本规程适用于建

6、筑工程及公路工程混凝土芯水泥土组合桩复合地基的设计、施工及质量检验。1.0.3 混凝土芯水泥土组合桩复合地基适用于淤泥、淤泥质土、粘性土、粉土、素填土等地基。对欠固结土层、杂填土、有机质土及塑性指数较高的粘土或地下水具有腐蚀性时，应通过试验确定其适用性。1.0.4 本规程遵照建筑地基基础设计规范(GB50007-2002)、建筑地基基础工程施工质量验收规范(GB50202-2002)、建筑地基处理技术规范(JGJ79-2002)的有关原则规定。本规程未作规定的其他内容，尚应符合国家现行的有关强制性标准的规定。2 术语和符号2.1 术语2.1.1 混凝土芯水泥土组合桩 SDM(Stiffened

7、 Deep Mixing) pile在水泥土搅拌桩中置入混凝土芯桩组成的复合材料桩（简称水泥土组合桩）。2.1.2 水泥土搅拌桩 deep cement mixing pile以水泥作为固化剂的主剂，通过特制的深层搅拌机械，将固化剂和地基土强制搅拌并结硬成具有整体性、水稳定性和一定强度的桩体。2.1.3 深层搅拌桩（简称搅拌桩） deep mixing pile使用水泥浆作为固化剂的水泥土搅拌桩（湿法）。2.1.4 粉体喷搅桩（简称粉喷桩） dry jet mixing pile使用干水泥粉作为固化剂的水泥土搅拌桩（干法）。2.1.5 混凝土芯桩 concrete core pile水泥土搅拌

8、桩中的加强体，可由素混凝土、钢筋混凝土等材料制成。按其成桩工艺可分为预制芯桩和现浇芯桩。2.1.6 预制芯桩 precast reinforced concrete core pile将预制钢筋混凝土楔形、柱形或预应力混凝土管桩等置入水泥土搅拌桩中而形成的加强体。2.1.7 现浇芯桩 cast-in-place concrete core pile利用沉管灌注或干作业钻孔灌注而形成的素混凝土或钢筋混凝土加强体。2.2 符 号Ap水泥土组合桩截面积（即水泥土搅拌桩截面积）；d水泥土组合桩直径（即水泥土搅拌桩直径）；dc(bc)混凝土或钢筋混凝土芯桩直径或边长；l水泥土搅拌桩桩长；lc芯桩长度up

9、组合桩周长（即水泥土搅拌桩周长）；d芯径比（d=dc/d或d=bc/d）；l芯长比（l=lc/l）；fspk复合地基承载力特征值；fsk桩间土承载力特征值；Ra单桩竖向承载力特征值；m面积置换率；桩间土承载力折减系数；qsi桩周第i层土侧阻力特征值；qp桩的端阻力特征值；桩端阻力折减系数；fc芯桩混凝土轴心抗压强度设计值；fcu与桩身水泥土配比相同的室内水泥土试块（边长为70.7mm的立方体），在标准养护条件下28d龄期的立方体抗压强度平均值；桩身水泥土强度折减系数；c芯桩混凝土强度折减系数；Esp复合土层压缩模量；Es桩间土压缩模量。3 基本规定3.0.1 采用水泥土组合桩处理地基，应具有建

10、筑场地岩土工程勘察资料，并对地基处理的目的、处理范围和处理后要达到的技术指标有明确要求。3.0.2 设计前应进行拟处理土层的室内水泥土配比试验，选择合适的固化剂、外掺剂及其掺量，为设计施工提供相应龄期的水泥土强度及其工程特性参数。水泥土强度宜取28d龄期立方体试块抗压强度。3.0.3 施工前宜按建筑物地基基础设计等级和场地复杂程度，在有代表性的场地上进行成桩试验或试验性施工，并进行必要的测试，以检测设计、施工参数和处理效果，如达不到设计要求时，应查找原因采取措施或修改设计及施工方案。3.0.4 采用本规程确定的复合地基承载力特征值计算基础底面积时，应按建筑地基处理技术规范(JGJ79-2002

11、)有关规定进行深度修正。3.0.5 水泥土组合桩复合地基设计时应进行地基变形验算。3.0.6 采用水泥土组合桩的工程，应按建筑地基基础设计规范(GB500072002)的有关规定进行沉降观测。3.0.7 基础强度及配筋计算时，应考虑桩顶集中反力不利影响，砖混结构墙下（布桩）宜设置肋梁并采取加强基础刚度的措施。3.0.8 施工过程中应进行质量监理。施工结束后必须按本规程及国家有关规定进行工程质量检验和验收。4 设计4.1 一般规定4.1.1 水泥土组合桩法的设计，主要是确定组合桩的单桩及复合地基承载力、面积置换率、加固深度、芯桩类型和几何尺寸及选择水泥土搅拌桩固化剂、外掺剂的种类及掺入比等。4.

12、1.2 固化剂可选用水泥或其他有效的固化材料，水泥固化剂宜选用强度等级为32.5级及以上的普通硅酸盐水泥。水泥掺量宜为被加固湿土重的12%20%。湿法施工水泥浆水灰比可选用0.51.0.外掺剂可根据工程需要和地质条件选用具有早强、缓凝及节省水泥等性质的材料，但应避免污染环境。对含水量高、有机质含量多的土层，也可采用专用土壤固化剂作为固化材料。4.1.3 桩位平面布置可根据上部结构特点和基础形式采用三角形或方形布置，对条形基础可采用单排或双排布置；桩可只布置在基础平面范围内；桩距宜为24倍桩径，当在饱和软粘土中成桩时，桩距宜适当加大。4.1.4 水泥土组合桩的桩长应根据土质及上部结构对承载力及变

13、形的要求确定，原则上宜穿透软弱土层到达较硬土层。4.1.5 混凝土或钢筋混凝土芯桩构造要求：1 芯桩直径（边长）与水泥土搅拌桩直径之比（d）不应小于0.30；芯桩外包水泥土厚不应小于120mm；芯桩下水泥土桩长不宜大于1.5m。芯桩长细比不应大于80。2 预制钢筋混凝土芯桩宜采用楔形，桩身截面尺寸不宜小于220mm（顶）120mm（底），等截面预制芯桩直径（边长）不宜小于200mm；桩身配筋按吊运条件计算确定，主筋直径不宜小于8mm；混凝土强度等级不宜低于C25；桩身接头不宜超过两个。3 现浇芯桩可采用素混凝土或钢筋混凝土，直径不宜小于300mm，桩身混凝土强度等级不宜低于C15；当采用现浇钢

14、筋混凝土芯桩时，可按构造配筋，根据芯桩直径大小配置46根直径不小于8mm的纵筋，纵筋长度不宜小于3m4m。4.1.6 湿法施工水泥土桩长不宜大于20m；干法不宜大于15m。水泥土搅拌桩的桩径不应小于500mm。4.1.7 桩顶和基础之间应设置褥垫层，褥垫层厚度可取200mm300mm，其材料可选用中粗砂、石屑或级配砂石，最大粒径不宜大于20mm。垫层平面尺寸每边超过基础边缘不应小于300mm。对公路路堤等柔性基础，宜设置土工格栅加筋垫层或灰土等刚度较大垫层。4.2 承载力计算4.2.1 水泥土组合桩复合地基承载力特征值，应通过现场复合地基载荷试验确定。试验按建筑地基处理技术规范(JGJ79-2

15、002)执行，当按相对变形值确定复合地基承载力特征值时，可取s/d或s/b等于0.0060.008所对应的压力。初步设计时也可按下式进行估算：fspk=m(1-m)fsk (4.2.1)式中fspk复合地基承载力特征值(kPa)；m面积置换率；Ra单桩竖向承载力特征值(kN)；Ap水泥土组合桩截面积(m2)，按水泥土搅拌桩桩径计算；桩间土承载力折减系数，可视土质情况取0.40.8；fak加固后桩间土承载力特征值(kPa)，宜按当地经验取值，或取天然地基承载力特征值。4.2.2 单桩竖向承载力特征值单桩竖向承载力特征值，应通过现场载荷试验确定。试验按建筑地基基础设计规范(GB50007-2002

16、)有关规定执行。当l1.0时，初步设计也可按下式进行估算Ra=up qsiliqpAp (4.2.2)式中up桩身周长(m)，按水泥土搅拌桩桩径计算；n桩长范围内所划分的土层数；qsi桩周第i层土的侧阻力特征值(kPa)，宜按当地经验取值，无当地经验时，可按本规程附录C确定；li桩穿越第i层土厚度(m)；桩端阻力折减系数，依芯桩尺寸及桩端土质情况取=0.30.7；qp桩端阻力特征值(kPa)，宜按当地经验取值，无当地经验时，可按本规程附录C确定。4.2.3 单桩竖向承载力特征值Ra尚应符合下式要求：RaQsicAcifcfcu(ApAci) (4.2.3)式中Ra按式(4.2.2)计算的单桩竖

17、向承载力特征值(kN)；c芯桩混凝土强度折减系数，预制芯桩取c=0.91.0，现浇芯桩取c=0.70.8；Aci计算截面处芯桩截面积(m2)；fc混凝土轴心抗压强度设计值(kPa)，应符合现行国家标准混凝土结构设计规范(GB50010-2002)的规定；桩身水泥土强度折减系数，桩顶处取=0；其他截面可取=0.30.5；Qsi计算截面以上桩周总侧阻力特征值(kN)；fcu与桩身水泥土配比相同的室内水泥土试块（边长为70.7mm的立方体），在标准养护条件下28d龄期的立方体抗压强度平均值(kPa)。4.2.4 水泥土组合桩处理深度以下存在软弱下卧层时，应按现行国家标准建筑地基基础设计规范(GB50

18、007-2002)的有关规定进行下卧层承载力验算。4.3 变形计算4.3.1 地基处理后的变形计算应按现行国家标准建筑地基基础设计规范(GB50007-2002)的有关规定进行。其中复合土层的压缩模量可按下式确定：EspEs (4.3.1)式中Esp复合土层压缩模量(kPa)；Es桩间土压缩模量(kPa)，可按天然地基取值。变形计算经验系数s应根据当地沉降观测资料经统计分析后确定，无实测资料时可按建筑地基处理技术规范(JGJ79-2002)水泥粉煤灰碎石桩法表9.2.8确定。4.3.2 水泥土组合桩复合地基变形允许值，依上部结构类型及土质情况，按现行国家标准建筑地基基础设计规范(GB50007

19、-2002)的有关规定确定，或按当地经验取值。5 施工5.1 施工准备5.1.1 施工前应具备下列文件资料：1 建筑场地岩土工程勘察资料；2 基础平面布置图及基础底面标高；3 水泥土组合桩桩位平面布置图及技术要求；4 试成桩资料或工艺试验资料；5 施工组织设计及进度计划。5.1.2 施工前应平整场地并清除地上和地下障碍物，当表层土松软时应碾压夯实。场地平整后应测量场地整平标高，桩顶设计标高以上宜预留0.5m以上土层。5.1.3 桩位放线定位前应按幢号设置建筑物轴线定位点和水准基点，并采取妥善措施加以保护。5.1.4 根据桩位平面布置图在施工现场布置桩位，桩位放线偏差不应大于50mm，桩位确定后

20、应填写放线记录，经有关部门验线后方可施工。5.1.5 桩位点应设有不易被破坏的明显标记，并应经常复核桩位位置以减少偏差、避免漏桩。5.2 施工机械5.2.1 水泥土组合桩施工机械由水泥土搅拌桩机和压桩机械或钻孔灌注桩机等组成。有条件时应优先采用专用水泥土组合桩机。5.2.2 湿法施工深层搅拌水泥土桩机采用单头搅拌桩机，其配套装置为灰浆集料筒、注浆泵、水泥浆拌合机、拌浆池等。1 深层搅拌水泥土桩机应配置深度计量、升降速度调节和显示、垂直度指示和调整装置、转速及电流显示仪表等。2 灰浆集料筒和拌浆池可预先制作或在现场砌筑，其贮浆量不宜小于每根桩注浆体积的50%，并宜在集料筒内设置反映灰浆体积的刻度

21、或标尺。3 灰浆泵应采用可调式灰浆泵，并应配置流量、泵压等记录装置。5.2.3 压桩机可采用自行式微型静力压桩机，其设备自重及压桩力应和芯桩贯入阻力相匹配，并应配置垂直度调整和压桩力记录装置。5.2.4 钻孔灌注桩机可采用振动沉管灌注桩机、长螺旋钻孔灌注桩机或机动洛阳铲成孔灌注桩机等。5.2.5 组合桩机为实施水泥土组合桩作业而研制，整机为液压步履式，可实施深层搅拌、静力压桩、沉管灌注等作业。5.2.6 当芯桩采用钻孔灌注成型时，水泥土搅拌也可采用粉体喷搅法（干法），其施工设备应符合建筑地基处理技术规范(JGJ79-2002)的有关规定。5.3 施工作业5.3.1 水泥土组合桩施工步骤为：1

22、搅拌桩机就位、调平；2 搅拌、喷浆（喷粉）；3 静力压入预制钢筋混凝土芯桩或制作现浇混凝土（钢筋混凝土）芯桩；4 移位，重复上述步骤进行下一根桩施工。5.3.2 深层搅拌施工（湿法）深层搅拌施工及质量控制按现行行业标准建筑地基处理技术规范(JGJ79-2002)水泥土搅拌法有关要求执行。根据组合桩特点尚应做好以下几点：1 水泥浆应搅拌均匀，防止发生离析，宜用浆液比重计测定浆液配比及搅拌均匀程度，注入贮浆筒时应过滤。水泥浆宜在搅拌桩施工前一小时内搅拌。2 严格按照试成桩或工艺试验确定的有关工艺标准进行施工；施工前应对有关设备参数重新进行标定，如注浆泵单位时间输送量(m3/min)、搅拌机升降速度

23、(m/min)等；开工前应进行施工技术交底。3 宜采用提升喷浆，喷浆提升速度、遍数应和注浆泵单位时间输送量(m3/min)相匹配，喷浆提升速度不宜超过1.0m/min并宜采用定值；搅拌升降速度不宜大于2.0m/min；工作电流不应大于额定值；停浆面应高出桩顶设计标高200mm300mm。在预（复）搅下沉时，也可以采用喷浆的施工工艺，但必须确保最后一次喷浆后，桩长上下至少再重复搅拌一次。4 芯桩底部至组合桩底应充分搅拌，必要时可增加喷浆量和搅拌次数，搅拌桩底坐浆不少于30s。5 施工时应防止冒浆和同心钻，在塑性指数较高的粘土中施工时，宜增加搅拌次数。6 施工中应作好施工记录，重点是每根桩水泥用量

24、、水灰比、每延米喷浆量（喷浆遍数、时间）及搅拌深度等，喷浆量及搅拌深度必须采用经国家计量部门认证的监测仪器进行自动记录。具体要求详见附录D。7 施工中应保持搅拌桩机地盘的水平和导向架的垂直，搅拌桩的垂直度偏差不应大于1%；桩位施工偏差不应大于50mm；成桩直径和桩长不应小于设计值。5.3.3 粉体喷搅法（干法）施工应符合建筑地基处理技术规范(JGJ79-2002)的有关规定。5.3.4 预制钢筋混凝土芯桩制作及沉桩1 预制钢筋混凝土芯桩制作要求及质量控制1) 预制钢筋混凝土芯桩宜在工厂制作，当施工现场有条件时也可在现场预制。芯桩施工质量应符合建筑地基基础工程施工质量验收规范(GB50202-2

25、002)的有关要求。2) 预制芯桩在使用前，必须严格检查其外观质量，检查出厂合格证。3) 多节预制钢筋混凝土芯桩单节长度应根据设备条件、制作场地、运输装卸能力和经济指标等各项因素综合确定，单节长度不宜大于9m。2 沉桩施工要求1) 沉桩前应将搅拌桩位附近泥浆清理干净，直至可准确地分辨出搅拌桩轮廓，经核对确认桩中心位置无误后方可沉桩。芯桩与搅拌桩中心施工偏差不应超过30mm50mm，桩长较大时取小值。2) 静力压入混凝土芯桩时间间隔应经现场试验确定，当预制芯桩下沉困难时也可启动振锤。3) 为确保桩身垂直度，在沉桩前应复查压桩机导向架垂直度。芯桩开始沉入水泥土后，由专人沿两个方向核对桩身垂直度，确

26、认桩身垂直后方可继续沉桩，芯桩插入时垂直度偏差不应超过0.5%。4) 芯桩沉入施工地面以下后，用送桩器将芯桩压至预定深度，芯桩桩顶标高施工偏差不应大于±50mm。5) 沉桩工序完毕后填写“沉桩施工记录表”，详见附录D，沉桩施工中出现的问题应填写在备注栏内。6) 接桩时可采用预埋钢板焊接，应尽量减少焊接时间，并应保证接桩后桩身的垂直度。接桩时其入土部分桩段的桩头宜高出地面0.5m1.0m。5.3.5 现浇混凝土或钢筋混凝土芯桩制作1 现浇芯桩施工要求及质量控制按建筑桩基技术规范(JGJ94)的有关规定执行。2 芯桩采用沉管灌注时，沉管宜在水泥土初凝后进行，拔管速度宜控制在0.6m/mi

27、n1.2m/min，混凝土充盈系数应大于1.0。3 芯桩采用干作业成孔灌注时，应待桩身水泥土终凝后，水泥土达到一定强度不至塌孔缩径时方可进行。4 制作现浇芯桩前，应重新校核桩位，芯桩中心与搅拌桩中心偏差不应大于50mm。5 成桩过程中，抽样做混凝土试块，每台班做一组（3块）试块，测定其立方体抗压强度。6 现浇芯桩桩顶应振捣密实，桩顶标高偏差不应超过±50mm。5.3.6 褥垫层施工水泥土组合桩验收合格后才可进行褥垫层施工，垫层应夯压密实，其夯填度（夯实后垫层厚度与虚铺厚度的比值）不得大于0.90，施工时周边应设圈边。6 质量检验和工程验收6.1 成桩质量检查6.1.1 水泥土组合桩质量检查主要包括：水泥土搅拌桩施工、预制芯桩制作及沉桩（或现浇芯桩施工）3个（或2个）工序过程的质量检查。6.1.2 施工过程中应随时检查施工记录，并对照预定的施工工艺对每根桩进行质量评定。对不合格的桩应根据具体情况采取补强或加强邻桩等措施。6.1.3 水泥土搅拌桩检查的重点是：水泥强度等级及用量、桩位、桩长、搅拌头转数和升级速度、复搅次数和复搅深度、喷浆数量及时间