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DB32公路工程控制模量桩复合地基技术规程Technicalspecificationforcontrolledmoduluscolumnsrigidcompositefoundation江苏省地方标准DB32/T3218—2017ICS93.020P22备案号：2017-05-05发布2017-06-05实施江苏省质量技术监督局发布DB32/T3218—2017I目次前言.............................................................................II1范围...............................................................................12规范性引用文件.....................................................................13术语和定义.........................................................................14总则...............................................................................25设计...............................................................................25.1一般规定......................................................................25.2材料..........................................................................25.3设计计算......................................................................36施工...............................................................................76.1一般规定......................................................................76.2施工过程......................................................................87质量检验及工程验收................................................................107.1成桩质量检验.................................................................107.2桩身质量检测.................................................................107.3工程质量验收.................................................................10附录A（规范性附录）控制模量桩施工原始记录表..........................................12DB32/T3218—2017II前言本标准按照GB/T1.1—2009给出的规则起草。本标准由江苏省交通运输厅提出并归口。本标准起草单位：江苏省交通工程建设局、中设设计集团股份有限公司、东南大学。本标准主要起草人：缪林昌，赵僶，王非，林飞，陈功，景春，张继周，陈加富，张健康，岳红宇，张成相，蒋益飞。DB32/T3218—20171公路工程控制模量桩复合地基技术规程1范围本标准规定了公路工程控制模量桩复合地基的设计、施工、质量检验及工程验收。本标准适用于公路工程中的软土地基处理，其他工程的软土地基处理可参照执行。2规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB50007建筑地基基础设计规范GB50010混凝土结构设计规范JGJ46建筑机械使用安全技术规程JGJ59建筑施工安全检查标准JGJ106建筑基桩检测技术规范JTGD62公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范JTGE40施工现场临时用电安全技术规范JTG/TD31-02公路软土地基路堤设计与施工技术细则3术语和定义下列术语和定义适用于本文件。3.1控制模量桩controlledmoduluscolumns(CMC)按桩身弹性模量设计，控制复合地基变形的承载体。3.2控制模量桩复合地基CMCrigidcompositefoundation由控制模量桩与土体共同承担上部荷载的复合地基。3.3变形控制功能性设计deformationcontrolperformance-baseddesign根据工程变形控制要求进行针对性设计，以此确定桩身强度、桩长、桩间距、桩帽、格栅等参数的设计方法。3.4褥垫层cushion指设置于路堤和桩之间用以调整桩土应力比、解决复合地基不均匀沉降的传力层。3.5充盈系数fillingcoefficient指控制模量桩施工时实际喷送混凝土数量与按桩孔计算的所需混凝土数量之比。DB32/Txxxx—201624总则4.1在当前保护自然环境、节能减排的社会背景下，为积极推广控制模量桩复合地基技术，特制定本规程。4.2本规程适合于直径为350mm~500mm的控制模量桩复合地基。5设计5.1一般规定5.1.1控制模量桩适用于处理淤泥、淤泥质土、粉土、软黏性土、松散砂土及多层次深厚软土等软弱地基。5.1.2控制模量桩采用带压平衡螺旋钻进技术，处理的最大深度可达35m。5.1.3控制模量桩复合地基采用控制变形的功能性设计，在设计时应综合工程对沉降控制的要求和场地的工程地质条件，针对性地设计桩身材料强度、桩长、桩间距、桩帽等参数，保证复合地基达到最经济有效的目的。5.1.4在控制模量桩复合地基设计前，应具备如下基本资料：a）施工场地的岩土工程勘察资料，内容应符合国家及行业现行相关标准的要求，内容包括：·场地工程钻孔位置图、工程地质剖面图；·场地工程地质条件及各土层物理力学指标、承载力特征值；·水文地质资料，包括地下水类型、水位标高或埋深、地下水的腐蚀性状等；·施工场地的抗震设计条件，包括场地土的类型、场地类别、地基土的液化判别。b）施工场地与环境条件的有关资料，内容包括：·工程场地总平面图，包括交通设施、高压架空线、地下管线和地下构建筑物分布图等；·相邻建（构）筑物的安全等级、基础型式、埋设深度、总平面图、基础平面及剖面图等。c）施工条件的相关资料，内容包括：·控制模量桩钻机及动力条件；·钻机及混凝土泵车的进出场条件；·水、电及混凝土拌合站的供应条件等。5.2材料5.2.1材料要求a）水泥：采用42.5的矿渣硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥；b）砂：中砂或粗砂，含泥量不大于5%；c）石子：卵石或碎石，粒径5mm~25mm，含泥量不大于2%；d）外加剂、掺合料：根据施工需要按试验确定。5.2.2桩身所用的混凝土强度等级不低于C15。现场施工混凝土的可泵性必须考虑坍落度、水泥用量、颗粒级配、水灰比及外加剂的品种与参量等因素的影响。泵送混凝土的坍落度应根据泵送的高度和距离确定。5.2.3混凝土强度标准值和设计值应符合GB50010的相关规定。5.2.4桩顶褥垫层材料宜用级配砂石等，加筋材料可选用土工格栅、土工编织物等，格栅的抗拉强度不低于50kN/m，延伸率应小于10%。5.2.5在提钻成桩至指定标高，钻头出孔后，根据设计文件要求在桩端对称预埋4-6根钢筋，便于和桩帽的配筋捆绑连接。DB32/Txxxx—201635.3设计计算5.3.1控制模量桩复合地基设计按照变形控制要求进行功能设计，同时需满足承载力的设计要求。对用于路堤、堆场工程的复合地基和位于坡地岸边段需进行稳定性验算，稳定性验算方法按照JTG/TD31-02执行。5.3.2控制模量桩除在基础范围内布置外，在路堤拓宽工程中，应在坡脚线外增设一排桩。5.3.3控制模量桩的直径可根据工程要求和地质条件，以及施工机械设备条件确定。5.3.4控制模量桩复合地基在高速公路路堤工程中应配合土工格栅联合使用，利用土工格栅的拉力进一步调节桩土所承担的应力，充分发挥复合地基中刚性桩的承载能力。5.3.5根据工程对于差异沉降的控制要求，控制模量桩的桩间净距可以按照如下方法确定：如工程要求桩土差异沉降（桩顶与桩间土之间的沉降差）为s0，则s0与桩间净距b之间的关系为：1)]}2/(1arcsin[{2−Ω−Ω=πε………………………………………（1）)142(220−Ω+Ω=sb……………………………………………（2）式中：ε——土工格栅的最大拉应变，取6%b——桩间净距（相邻桩的桩帽间的距离）（m）；0s——工程要求控制的桩土间差异沉降（m），一般设定≤0s50mm；Ω——无量纲参数，取值不小于0.9。依据桩土差异沉降的控制要求，确定桩间净距b。5.3.6控制模量桩的桩长可以按照如下方法确定：根据桩顶上方土体中土拱效应的发展规律，单位长度桩顶荷载pQ与桩长L之间存在如下关系：()zpcsfDHbHFLπγτ+=2……………………………………………（3）式中：L——控制模量桩桩长（m）；sF——安全系数，一般取2；pQ——桩顶最大荷载（kPa），()cpHbHQγτ+=2；pD——控制模量桩直径（m）；sf——桩侧极限摩阻力，在层状地基中可取厚度加权平均值（kPa）；H——桩顶上方土层的厚度（m）；τ——桩顶上方填土的抗剪强度（kPa）；γ——填土的重度（kN·m-3）；cb——桩帽的宽度（m）。a）正方形布桩时：)/(HLfDSspγπ=……………………………………………（4）b）梅花形布桩时：)433.0/(HLfDSspγπ=…………………………………………（5）式中：S——桩间距（m）；其余参数物理意义与式（3）相同；综合式（1）至式（5）可以确定控制模量桩的桩长和桩间距。DB32/Txxxx—201645.3.7控制模量桩的模量可以按照如下方法确定：)(02svpppspELsALQLDfEsπ−−=……………………………………（6）式中：vs——桩间土的竖向应力（kPa），可以根据桩土应力比n（一般取20）求得；sE——桩间土的压缩模量（MPa）；pA——桩身截面积（m2）；pE——桩身弹性模量（MPa）。其他参数的物理意义与上文相同。根据式（6），结合地质条件和工程对于差异沉降的控制要求可以确定控制模量桩的弹性模量，根据模量可以确定混凝土的强度等级。弹性模量与混凝土的强度等级有表1所示对应关系：表1混凝土强度等级对应的弹性模量混凝土强度等级C15C20C25C30C35C40C45C50弹性模量×106kPa2.202.552.803.003.153.253.353.455.3.8桩帽设计及安全性验算桩帽的破坏形式分为冲切破坏和弯拉破坏，由于在桩帽与桩交接处存在应力集中，当桩帽顶部荷载较大时容易造成桩帽破坏。应根据桩帽及控制模量桩的尺寸及桩帽顶部的荷载对桩帽进行配筋计算和安全性验算。a）冲切破坏类似于桩下单独扩展基础，桩与桩帽相连接处局部受压，若桩帽结构高度不足则容易产生冲切破坏，沿桩边处产生近似于45o方向斜拉裂缝，形成冲切锥体。抗冲切验算的基本原则是：基础冲切面以外地基净反力产生的冲切力，应小于基础可能冲切面（即冲切角锥体）上的混凝土抵抗冲切抗力，参见图1。h0h0h0/2abPj145o45o01