刚性桩路基设计与施工技术规程.doc

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福建省工程建设地方标准 DB

工程建设地方标准编号：

DBJXX-XXX-XXXX

住房和城乡建设部备案号：

JXXXXX-XXXX

刚性桩路基设计与施工技术规程

DesignandConstructionSpecification

fortheRoadbedUsingRigidPiles

（征求意见稿）

XXXX-XX-XX发布 XXXX-XX-XX实施

福建省住房和城乡建设厅发布

福建省工程建设地方标准

刚性桩路基设计与施工技术规程

DesignandConstructionSpecification

fortheRoadbedUsingRigidPiles

工程建设地方标准编号：

DBJXX-XXX-XXXX

住房和城乡建设部备案号：

JXXXXX-XXXX

主编单位：

福建省建筑科学研究院

批准部门：

福建省住房和城乡建设厅

实施日期：

XXXX年XX月XX日

2014年福州

实施日期：

****年**月**日前言

本规程是根据福建省建设厅闽建科函（2013）B-25号文《福建省建设厅2014年科学技术项目计划》的任务要求，由福建省建筑科学研究院主编会同参编福建省交通规划设计院、深圳市政规划设计院、中铁十七局公司、中建海峡公司、福建地矿工程公司、福州大学、福建省沙县国发基桩板有限公司编成。

编写组在深入工程实践调查研究，认真总结省内外科研成果和大量工程设计施工实践经验，并在广泛征求意见的基础上，编制本技术规程。

本规程的主要技术内容共七章和五个附录，分别为：

1、总则；2、术语及符号；3、基本规定；4、路基工程刚性桩设计；5、基床系数和水平抗力原位试验；6、路基工程刚性桩施工；7、路基工程刚性桩质量检验与验收。

本规程由福建省住房和城乡建设厅负责管理，由福建省建筑科学研究院、福建省交通规划设计院和深圳市政规划设计院负责具体技术内容的解释。

在执行本标准过程中，如发现需要修改和补充之处，请及时将意见和有关资料寄交福建省建筑科学研究院（通信地址：

福州市杨桥中路162号，邮编：

350025）。

本规程主编单位：

福建省建筑科学研究院

本规程参编单位：

福建省交通规划设计院

深圳市市政设计研究院有限公司

中铁十七局集团第六工程有限公司

中建海峡建设发展有限公司

福建地矿工程公司

福州大学

福建省沙县国发基桩板有限公司

本规程主要起草人员：

本规程主要审查人员：

目录

1 总则 -1-

2 术语与符号 -2-

2.1术语 -2-

2.2符号 -3-

3 基本规定 -6-

4 刚性桩路基设计 -9-

4.1一般规定 -9-

4.2刚性桩长度 -11-

4.3刚性桩间距与截面 -13-

4.4桩帽设计 -16-

4.5褥垫层设计 -18-

4.6刚性桩路基沉降计算 -20-

4.7刚性桩路基稳定检算 -25-

5 垫层和持力层基床系数及单桩水平抗力原位试验 -30-

5.1一般规定 -30-

5.2垫层基床系数试验 -31-

5.3持力层基床系数试验 -32-

5.4单桩水平抗力试验 -34-

6 路基工程刚性桩施工 -37-

6.1一般规定 -37-

6.2施工准备 -41-

6.3灌注桩施工 -43-

6.4预制桩施工 -48-

6.5桩帽施工 -58-

6.6褥垫层铺设 -59-

7 刚性桩路基工程质量检验与验收 -62-

7.1一般规定 -62-

7.2桩基工程的检验和验收 -62-

7.3工程桩质量验收 -65-

7.4桩帽工程检验和验收 -66-

7.5褥垫层工程检验和验收 -68-

7.6安全措施 -69-

附录A振动沉管刚性桩施工记录表......................................................................................................-74-

附录B锤击沉管灌注桩施工记录表......................................................................................................-75-

附录C螺旋取土成孔灌注桩施工记录表..........................................................................................-76-

附录D锤击预制桩施工记录表..........................................................................................................-77-

附录E静压预制桩施工记录表..............................................................................................................-78-

附录F桩帽施工记录表........................................................................................................................-79-

附录G刚性桩路基子分部工程质量控制资料核查记录...................................................................-80-

附录H刚性桩路基工程检验批质量验收记录表.................................................................................-81-

附录I 刚性桩路基子分部质量验收记录表..............................................................................................-82-

附录J土工织物检验批质量验收记录表...............................................................................................-83-

附录K褥垫层检验批质量验收记录表..................................................................................................-84-

制定说明....................................................................................................................................................-85-

本规程用词说明........................................................................................................................................-86-

引用标准名录............................................................................................................................................-87-

76

Contents

1Generalprovisions 1

2Termsandsymbols 2

2.1Terms 2

2.2Symbols 3

3Basicrequirements 6

4DesignofRigidpilesubgrade 9

4.1Gennaralrequirements 9

4.2LenghthofRigidpile 11

4.3Spacingintervalandcross-sectionofRigidpile 13

4.4Designofpilecap 16

4.5Designofbeddingcushion 18

4.6SettlementofRigidpile-subgrade 20

4.7CalculationforRigidpile-subgradestability 25

5BeddingfactorofbeddingcushionandsupportingcourseInsitutestingforhorizontalresistingforceofsinglepile 30

5.1Elementalspecificationforthetesting 30

5.2InsitutestingforBeddingfactorofbeddingcushion 31

5.3InsitutestingforBeddingfactorofsupportingcourse 32

5.4Insitutestingforhorizontalresistingforceofsinglepile 34

6ConsructionofRigidpile-subrgradde 37

6.1Gennaralrequirements 37

6.2PreparationforConsruction 41

6.3Consructionofcast-in-placepile 43

6.4Consructionofprecastpile 48

6.5Consructionofpilecap 58

6.6Consructionofbeddingcushion 59

7Checkandacceptanceofrigidpile-subrade 62

7.1Gennaralrequirements 62

7.2Qualitytestforrigidpile 62

7.3Acceptanceforrigidpile 65

7.4Acceptanceforpilecap 66

7.5Acceptanceforbeddingcushion 68

7.6Safetymens 69

AppendixA 74

AppendixB 75

AppendixC 76

AppendixD 77

AppendixE 78

AppendixF 79

AppendixG 80

AppendixH 81

AppendixI 82

AppendixJ 83

AppendixK 84

1总则

1.0.1为了使路基工程刚性桩设计达到适用、可靠和经济，保障刚性桩路基工程质量，制定本技术规程。

1.0.2本技术规程适用于福建省交通和市政道路路基工程的刚性桩设计、施工、监理、质量检验与验收。

1.0.3本技术规程以路基稳定为设计核心任务，以工后沉降为设计控制目标。

条文说明

路堤填料属于散粒体，不仅缺乏结构整体性，通常无整体承台，而且存在侧向土压力，路基设计应以路基稳定为核心任务。

路基工程不同于普通工民建建筑物，工期沉降不影响其使用功能，但工后沉降有严格限制，路基设计应以工后沉降为控制目标。

1.0.4路基刚性桩设计、施工、监理及质量检验与验收除应符合本规程外，尚应符合国家、行业和福建省现行有关标准的规定。

2术语与符号

2.1术语

2.1.1刚性桩（rigidpiles）

抗压模量及强度（不低于C15）与普通混凝土相近的工程桩；

2.1.2刚性持力层（therigidbearinglayer）

压桩或沉管工艺难以嵌入的中微风化岩层；

2.1.3柔性持力层（theflexiblebearinglayer）

压桩或沉管工艺可以嵌入的地层；

2.1.4反力系数（thereactioncoefficient）

荷载压力与位移比值，单位kPa/m；

2.1.5基床系数（thesoilspringfactor）

在给定面积下荷载与位移比值，单位kN/m；

2.1.6工后沉降（theretainedsettlement）；

路基在竣工后将产生的最终沉降增量；

条文说明

路基规范把使用年限内的残余沉降量叫工后沉降，因获取使用年限对应的压缩模量参数比较困难，本规程把全部残余沉降量定义为工后沉降，计算值偏大。

2.1.7挤土桩（thedisplacementpile）

通过挤压排开土体形成桩体空间的工程桩；

2.1.8路基（roadbed）

承担填土及路面荷载的土层及其加固体；

2.1.9褥垫层（cushion）

铺设于桩帽和桩间土之上的散粒体垫层和土工织物；

2.1.10桩帽（pilecap）

桩顶的钢筋混凝土扩大头结构，可以是圆锥台、正多边形板（或台阶）；

2.1.11中性区（neutralzone）

桩土相对位移为零即桩土等应变的零摩阻区。

2.1.12桩顶刺入（therelativedisplacementatpiletop）

在桩顶处桩土相对位移，即以桩帽或桩顶所在垫层平面、布桩多边形形心为基准点的桩帽或桩顶位移量；

2.1.13桩端刺入（therelativedisplacementatpileend）

在桩底处桩土相对位移，即以桩端所在持力层平面、布桩多边形形心为基准点的桩端位移量。

2.2符号

A———单桩分担的路基面积；

Ap———桩体截面积；

As———桩间土面积；

Ah———桩帽面积；

b———桩帽宽度或桩帽直径；

B———桩间距，如布桩不规则桩间距取A1/2；

c———土层粘结力；

D———桩直径；

Ep———桩截面平均压缩模量，可近似地取混凝土变形模量；

Es———土层侧限压缩模量，在计算路基稳定性和工期沉降时取不排水侧限压缩模量，在计算路基最终沉降时取排水固结侧限压缩模量；

f———侧摩阻峰值（带符号）；

f（z）———侧摩阻分布，不仅与桩型、土层性质和压力有关，且为桩土相对位移函数；

Fp———单桩水平抗力临界值；

Fb———软弱压缩层底面至桩底的桩侧摩阻力总和；

hc———路面结构层厚度，包括水稳层和面层；

hs———路堤填土厚度，含垫层，不含路面结构层；

Ha———土拱高度；

kf———路基抗滑安全系数；

Kh———桩帽垫层基床系数，在一定载板面积下荷载与位移的比值；

Ke———桩端持力层基床系数，在一定桩端面积下荷载与位移的比值；

La———土拱跨度；

L———桩长；

m———中性区单元号；

M———弯矩；

q———路基上覆分布荷载总和，包括填土和路面结构层自重及路面活载，按具体位置计算；

qh———桩帽承担的竖向压力； 

qs———桩帽之间土体承担的竖向压力； 

s———路基最终总沉降； 

sr———路基工后沉降； 

up———桩的横截面周长；

z———滑动面离垫层底面的深度；

z1———中性区上边界；

z2———中性区下边界；

zm———摩阻中性面离桩顶深度；

zp———滑动面之上桩体水平抗力的合力离桩顶深度； 

α———计算单元的滑动面倾角；

α0———垫层反力系数，即垫层分布压力与位移的比值；

αl———持力层反力系数，即持力层分布压力与位移的比值；

β———单桩水平抗力的桩土特征值；

γs———土体重度，地下水位之下应使用浮容重；

δt———桩顶刺入，即在桩顶处桩侧的桩土相对位移；

[δt]———桩顶刺入允许值；

δe———桩端刺入，即在桩底处桩侧的桩土相对位移；

[δe]———桩端刺入允许值；

ζ———桩侧土层摩阻力残余值与峰值的比值；

η———水平抗力群桩效应折减系数；

sp———桩身竖向附加应力；

ss———桩间土体竖向附加应力；

st———在土拱壳与土工织物之间土体的围压；

φ———土体内摩擦角。

3基本规定

3.0.1刚性桩路基适用于一定深度内存在持力层的软土地区，持力层顶面深度不宜大于25m，当持力层埋深大于25m时应与桥梁方案进行经济合理性比较。

条文说明

在进行桥梁与路基的方案比较时，须考虑路基边坡及排水沟的土地占用成本。

3.0.2当桩端直接落在刚性持力层上即软土层之下为中微风化岩层，且横向坡率大于0.15时，不宜使用压桩或沉管等无嵌岩能力的成桩工艺（否则须通过原位静载试验确定单桩承载力及承载力可靠度）。

3.0.3在岩溶发育地区和水、土强腐蚀性地区，不宜采用刚性桩路基。

3.0.4在地震设防地区存在可液化土层时，不宜采用刚性桩路基（否则须设置整体桩顶承台板）。

3.0.5刚性桩路基的持力层之下不宜存在软弱下卧层。

3.0.6当采用静压管桩和沉管灌注桩等具有挤土效应的桩型时，须考虑对已施工工程桩的影响。

条文说明

挤土效应产生侧向挤压可能导致已施工工程桩断桩和地面隆起产生浮桩现象。

3.0.7当采用挤土桩型时，搭接过渡段路基的刚性桩施工必须在桥台或涵洞基础施工之前完成，毗邻桥涵基坑应进行临时支护。

条文说明

以防止挤土效应对桥台或涵洞基础的破坏。

3.0.8当采用静压管桩和沉管灌注桩等具有挤土效应的桩型时，须在适当位置已施工的工程桩桩顶布设位移观测断面，监测因工程桩施工引起的工程桩侧向位移及竖向位移。

条文说明

挤土桩的挤土效应可能引起已施工工程桩、毗邻桥涵基础、地下管网和周边既有建筑物产生侧移，还可能导致工程出现桩断裂和浮桩现象，应通过位移监控来指导施工。

3.0.9路基刚性桩须设置桩帽，桩帽标高须共面，桩帽上垫层须采用级配碎石或中粗砂填实并找平。

  3.0.10在软土路基中刚性桩路基褥垫层须铺设土工织物。

条文说明

在软土层中刚性桩主要作用是传递竖向荷载，而桩体的横向抗力十分有限。

3.0.11过渡段刚性桩路基两端的工后沉降应与相邻基础刚度协调，应增强临近桥涵一端的刚性桩路基刚度，同时应降低与普通路基搭接端的刚度。

条文说明

当刚性桩路基作为桥涵过渡段时，须考虑过渡段两端的工后沉降分别与桥台或涵洞基础及普通路基的沉降协调问题，尤其与普通软土路基搭接端的沉降协调问题，以防止路面开裂和跳车现象后移，使过渡段失去工程意义。

3.0.12工程桩应进行静载试验和完整性检测，每个工点试桩数量不低于1%且不少于3根，完整性检测数量不少于10%。

3.0.13刚性桩路基在施工期间应监测桩顶和桩间土沉降，有条件的同时监测桩头竖向压力，在竣工后宜继续监测，直至变形稳定（连续3个月沉降增量小于0.2mm/月）。

条文说明

原位实测桩网上桩帽垫层的反力系数具有重要的理论实践意义，可以判断刚性桩路基沉降的来源，推算收集桩帽垫层的反力系数，掌握桩顶刺入的变化趋势及规律，进一步完善设计理论。

3.0.14地表处理、填土要求、边沟和边坡防护设计应遵守《公路路基设计规范》（JTGD30-2004）与《铁路路基设计规范》（TB10001-2005）。

4刚性桩路基设计

4.1一般规定

4.1.1刚性桩路基上覆荷载q（kPa）包括填土重量、路面结构重量和路面活载：

（4.1.1）

式中：

γs——填土容重（填土取18KN/m3，填石取20KN/m3）；

hs——填土高度；

γc——路面结构层容重（平均取22KN/m3）；

hc——路面结构层厚度；

ql——路面活载，取24kPa（或按路面设计荷载取值）。

条文说明

在进行路基稳定性检算时，路基荷载q须按该计算单元所在位置分别计算。

4.1.2在软土路基中，在设计刚性桩截面及验算截面强度时可以认为桩体承担全部路基上覆荷载。

条文说明

因路基荷载面积较大，桩间土分担的荷载难于向路基外扩散，而是将以负侧摩阻力形式返回桩体，又因刚性桩与软土的刚度相差悬殊，土体通过中性区或中性面向下传递的竖向荷载十分有限。

4.1.3 刚性桩长度须到达持力层，并穿透高压缩性软弱下卧层，否则须对下卧层进行工后沉降验算。

4.1.4刚性桩和桩帽的耐久性应满足《混凝土结构设计规范》GB50010要求。

4.1.5刚性桩路基稳定性验算应桩土分离，分别进行土体抗滑与桩体抗弯验算。

土体抗滑验算仍采用圆弧条分法，但在计算下滑力时含桩单元须扣减滑动面处的桩体轴力，在计算抗滑力时含桩单元须增加桩体水平抗力。

桩体水平抗力及其最大弯矩应按弹性地基梁理论进行计算，并进行截面抗弯验算。

4.1.6 刚性桩路基总沉降由桩顶刺入、桩体压缩、桩端刺入和下臥层压缩等四部分组成，其中桩体压缩量可以忽略。

下臥层压缩量指桩端以下地层的压缩量，在计算时可把桩土复合体视为无限长深埋条形基础，参照《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2011）按分层总和法进行计算。

4.1.7 桩顶刺入允许值[δt]和桩端刺入允许值[δe]按下式确定：

（4.1.2）

式中：

b——桩帽宽度或桩帽直径；

D——桩身直径。

条文说明

建筑物总沉降将影响其使用功能，如