2.3 桩基础
《建筑地基基础工程施工质量验收规范》GB 50202—2002
5.1.3 打(压)入桩(预制混凝土方桩、先张法预应力管桩、钢桩)的桩位偏差,必须符合表5.1.3的规定。斜桩倾斜度的偏差不得大于倾斜角正切值的15%(倾斜角系桩的纵向中心线与铅垂线间夹角)。
表5.1.3 预制桩(钢桩)的桩位允许偏差
注: H为施工现场地面标高与桩顶设计标高的距离。
【条文解析】
表5.1.3中的数值未计及由于降水和基坑开挖等造成的位移,但由于打桩顺序不当,造成挤土而影响已入土桩的位移,包括在表列数值中。为此,必须在施工中考虑合适的顺序及打桩速率。布桩密集的基础工程应有必要的措施来减少沉桩的挤土影响。
5.1.4 灌注桩的桩位偏差必须符合表5.1.4的规定,桩顶标高至少要比设计标高高出0.5m,桩底清孔质量按不同的成桩工艺有不同的要求,应按本章的各节要求执行。每浇注50m3必须有1组试件,小于50m3的桩,每根桩必须有1组试件。
表5.1.4 灌注桩的平面位置和垂直度的允许偏差
注:1桩径允许偏差的负值是指个别断面。
2采用复打、反插法施工的桩,其桩径允许偏差不受上表限制。
3H为施工现场地面标高与桩顶设计标高的距离,D为设计桩径。
【条文解析】
本条对灌注桩的工艺控制及混凝土试件的要求都作了具体规定。对灌注桩工艺质量的要求较多,但因设备、工艺、检测手段等,不同的施工单位均有差异,很难统一。本条就清孔的质量作了规定,是基于泥浆护壁灌注桩,常出现孔底沉渣过厚、清孔质量不佳的通病,而且清孔质量对成桩质量影响很大,往往造成桩基沉降过大,桩身混凝土质量降低,承载力不足等。
灌注桩的试件强度,是检验桩体材料质量的主要手段之一,必须具备供检验的试件。各地区情况不一样,如设计或合同技术条款有其他要求,则应满足这种要求。小于50m3的每根桩要做一组试件,使单柱单桩或每个承台下的桩需确保有一组试件。
“桩顶标高比设计标高高出0.5m”,是针对泥浆护壁的灌注桩,其他类型的灌注桩可按常规做法控制桩顶标高。
5.1.5 工程桩应进行承载力检验。对于地基基础设计等级为甲级或地质条件复杂,成桩质量可靠性低的灌注桩,应采用静载荷试验的方法进行检验,检验桩数不应少于总数的1%,且不应少于3根,当总桩数少于50根时,不应少于2根。
【条文解析】
对重要工程(甲级)应采用静载荷试验本检验桩的垂直承载力。关于静载荷试验桩的数量,如果施工区域地质条件单一,当地又有足够的实践经验,数量可根据实际情况,由设计确定。承载力检验不仅是检验施工的质量而且也能检验设计是否达到工程的要求。因此,施工前的试桩如没有破坏又用于实际工程中应可作为验收的依据。非静载荷试验桩的数量,可按国家现行行业标准《建筑工程基桩检测技术规范》JGJ 106—2003的规定执行。
5.2.1 静力压桩包括锚杆静压桩及其他各种非冲击力沉桩。
【条文解析】
静力压桩的方法较多,有锚杆静压、液压千斤顶加压、绳索系统加压等,凡非冲击力沉桩均按静力压桩考虑。
5.2.2 施工前应对成品桩(锚杆静压成品桩一般均由工厂制造,运至现场堆放)做外观及强度检验,按桩用焊条或半成品硫磺胶泥应有产品合格证书,或送有关部门检验,压桩用压力表、锚杆规格及质量也应进行检查,硫磺胶泥半成品应每100kg做一组试件(3件)。
【条文解析】
用硫磺胶泥接桩,在大城市因污染空气已较少使用,半成品硫磺胶泥必须在进场后做检验。压桩用压力表必须标定合格方能使用,压桩时的压力数值是判断承载力的依据,也是指导压桩施工的一项重要参数。
5.2.3 压桩过程中应检查压力、桩垂直度、接桩间歇时间、桩的连接质量及压入深度,重要工程应对电焊接桩的接头做10%的探伤检查。对承受反力的结构应加强观测。
【条文解析】
施工中检查压力的目的在于检查压桩是否下沉。接桩间歇时间对硫磺胶泥必须控制,间歇过短,硫磺胶泥强度未达到,容易被压坏,接头处存在薄弱环节,甚至断桩。浇注硫磺泥时间必须快,慢了硫磺胶泥在容器内结硬,浇注入连接孔内不能均匀流淌,质量也不易保证。
5.3.1 施工前应检查进入现场的成品桩、接桩用电焊条等产品质量。
【条文解析】
先张法预应力管桩均为工厂生产后运到现场施工,工厂生产时的质量检验应由生产的单位负责,但运入工地后,打桩单位有必要对外观、尺寸进行检验并检查产品合格证书。
5.3.2 施工过程中应检查桩的贯入情况、桩顶完整状况、电焊接桩质量、桩体垂直度、电焊后的停歇时间。重要工程应对电焊接头做10%的焊缝探伤检查。
【条文解析】
先张法预应力管桩强度较高,锤击力性能比一般混凝土预制桩好,抗裂性强,因此,总的锤击数较高,相应的电焊接桩质量要求也高,尤其是电焊后有一定间歇时间,不能焊完即锤击,这样容易使接头损伤。为此,对重要工程应对接头做X射线拍片检查。
5.3.3 施工结束后,应做承载力检验及桩体质量检验。
【条文解析】
由于锤击次数多,对桩体质量进行检验是有必要的,可检查桩体是否被打裂,电焊接头是否完整。
5.4.1 桩在现场预制时,应对原材料、钢筋骨架(见表5.4.1)、混凝土强度进行检查。采用工厂生产的成品桩时,桩进场后应进行外观及尺寸检查。
表5.4.1 预制桩钢筋骨架质量检验标准
【条文解析】
混凝土预制桩可在工厂生产,也可在现场支模预制。对工厂的成品桩虽有产品合格证书,但在运输过程中容易碰坏,为此,进场后应再做检查。
5.4.2 施工中应对桩体垂直度、沉桩情况、桩顶完整状况、接桩质量等进行检查,对电焊接桩,重要工程应做10%的焊缝探伤检查。
【条文解析】
经常发生接桩时电焊质量较差,从而接头在锤击过程中断开,尤其接头对接的两端面不平整,电焊更不容易保证质量,对重要工程做X射线拍片检查是完全必要的。
5.4.4 对长桩或总锤击数超过500击的锤击桩,应符合桩体强度及28d龄期的两项条件才能锤击。
【条文解析】
混凝土桩的龄期对抗裂性有影响,这是经过长期试验得出的结果。不到龄期的桩有先天不足的弊端,经长时期锤击或锤击拉应力稍大一些便会产生裂缝,故有强度龄期双控的要求。但对短桩,锤击数又不多,满足强度要求一项应是可行的。有些工程进度较急,桩又不是长桩,可以采用蒸养以求短期内达到强度,即可开始沉桩。
5.5.1 施工前应检查进入现场的成品钢桩,成品桩的质量标准应符合表5.5.1的规定。
表5.5.1 成品钢桩质量检验标准
【条文解析】
钢桩包括钢管桩、型钢桩等。成品桩也是在工厂生产,应有一套质检标准,但也会因运输堆放造成桩的变形,因此,进场后需再做检验。
5.5.2 施工中应检查钢桩的垂直度、沉入过程、电焊连接质量、电焊后的停歇时间、桩顶锤击后的完整状况,电焊质量除常规检查外,应做10%的焊缝探伤检查。
【条文解析】
钢桩的锤击次性能较混凝土桩好,因而锤击次数要高得多,相应对电焊质量要求较高,故对电焊后的停歇时间、桩顶有否局部损坏均应做检查。
5.6.1 施工前应对水泥、砂、石子(如现场搅拌)、钢材等原材料进行检查。对施工组织设计中制定的施工顺序、监测手段(包括仪器、方法)也应检查。
【条文解析】
混凝土灌注桩的质量检验应较其他桩种严格,这是工艺本身要求,再则工程事故也较多,因此,对监测手段要事先落实。
5.6.2 施工中应对成孔、清查、放置钢筋笼、灌注混凝土等进行全过程检查,人工挖孔桩尚应复验孔底持力层土(岩)性。嵌岩桩必须有桩端持力层的岩性报告。
【条文解析】
沉渣厚度应在钢筋笼放入后,混凝土浇注前测定。成孔结束后,放钢筋笼、混凝土导管都会造成土体跌落,增加沉渣厚度,因此,沉渣厚度应是二次清孔后的结果。沉渣厚度的检查目前均用重锤,有些地方用较先进的沉渣仪,这种仪器应预先做标定。人工挖孔桩一般对持力层有要求,而且到孔底察看土性是有条件的。
《建筑桩基技术规范》JGJ 94—2008
6.2.1 不同桩型的适用条件应符合下列规定:
1 泥浆护壁钻孔灌注桩宜用于地下水位以下的黏性土、粉土、砂土、填土、碎石土及风化岩层。
2 旋挖成孔灌注桩宜用于黏性土、粉土、砂土、填土、碎石土及风化岩层。
3 冲孔灌注桩除宜用于上述地质情况外,还能穿透旧基础、建筑垃圾填土或大孤石等障碍物;在岩溶发育地区应慎重使用,采用时,应适当加密勘察钻孔。
4 长螺旋钻孔压灌桩后插钢筋笼宜用于黏性土、粉土、砂土、填土、非密实的碎石类土、强风化岩。
5 干作业钻、挖孔灌注桩宜用于地下水位以上的黏性土、粉土、填土、中等密实以上的砂土、风化岩层。
6 在地下水位较高,有承压水的砂土层、滞水层、厚度较大的流塑状淤泥、淤泥质土层中不得选用人工挖孔灌注桩。
7 沉管灌注桩宜用于黏性土、粉土和砂土;夯扩桩宜用于桩端持力层为埋深不超过20m的中、低压缩性黏性土、粉土、砂土和碎石类土。
【条文解析】
在岩溶发育地区采用冲、钻孔桩应适当加密勘察钻孔。在较复杂的岩溶地段施工时经常会发生偏孔、掉钻、卡钻及泥浆流失等情况,所以应在施工前制定出相应的处理方案。
人工挖孔桩在地质、施工条件较差时,难以保证施工人员的安全工作条件,特别是遇有承压水、流动性淤泥层、流砂层时,易引发安全和质量事故,因此不得选用此种工艺。
6.2.3 成孔的控制深度应符合下列要求:
1 摩擦型桩:摩擦桩应以设计桩长控制成孔深度;端承摩擦桩必须保证设计桩长及桩端进入持力层深度。当采用锤击沉管法成孔时,桩管入土深度控制应以标高为主、以贯入度控制为辅。
2 端承型桩:当采用钻(冲)、挖掘成孔时,必须保证桩端进入持力层的设计深度;当采用锤击沉管法成孔时,桩管入土深度控制以贯入度为主、以控制标高为辅。
【条文解析】
当很大深度范围内无良好持力层时的摩擦桩,应按设计桩长控制成孔深度。当桩较长且桩端置于较好持力层时,应以确保桩端置于较好持力层作主控标准。
6.3.2 泥浆护壁应符合下列规定:
1施工期间护筒内的泥浆面应高出地下水位1.Om以上,在受水位涨落影响时,泥浆面应高出最高水位1.5m以上;
2在清孔过程中,应不断置换泥浆,直至灌注水下混凝土;
3灌注混凝土前,孔底500mm以内的泥浆相对密度应小于1.25,含砂率不得大于8%,黏度不得大于28s;
4在容易产生泥浆渗漏的土层中应采取维持孔壁稳定的措施。
【条文解析】
清孔后要求测定的泥浆指标有三项,即相对密度、含砂率和黏度。它们是影响混凝土灌注质量的主要指标。
6.3.9 钻孔达到设计深度,灌注混凝土之前,孔底沉渣厚度指标应符合下列规定:
1 对端承型桩,不应大于50mm;
2 对摩擦型桩,不应大于100mm;
3 对抗拔、抗水平力桩,不应大于200mm。
【条文解析】
灌注混凝土之前,孔底沉渣厚度指标规定,对端承型桩不应大于50mm;对摩擦型桩不应大于100mm。首先这是多年灌注桩的施工经验;其二,近年对于桩底不同沉渣厚度的试桩结果表明,沉渣厚度大小不仅影响端阻力的发挥,而且也影响侧阻力的发挥值。这是近年来灌注桩承载性状的重要发现之一。
6.3.30 灌注水下混凝土的质量控制应满足下列要求:
1 开始灌注混凝土时,导管底部至孔底的距离宜为300~500mm。
2 应有足够的混凝土储备量,导管一次埋入混凝土灌注面以下不应少于0.8m。
3 导管埋入混凝土深度宜为2~6m。严禁将导管提出混凝土灌注面,并应控制提拔导管速度,应有专人测量导管埋深及管内外混凝土灌注面的高差,填写水下混凝土灌注记录。
4 灌注水下混凝土必须连续施工,每根桩的灌注时间应按初盘混凝土的初凝时间控制,对灌注过程中的故障应记录备案。
5 应控制最后一次灌注量,超灌高度宜为0.8~1.0m,凿除泛浆后必须保证曝露的桩顶混凝土强度达到设计等级。
【条文解析】
本条规定了最小的埋管深度宜为2~6m,是为了防止导管拔出混凝土面造成断桩事故,但埋管也不宜太深,以免造成埋管事故。
6.7.1 灌注桩后注浆工法可用于各类钻、挖、冲孔灌注桩及地下连续墙的沉渣(虚)、泥皮和桩底、桩侧一定范围土体的加固。
【条文解析】
灌注桩后注浆是灌注桩的辅助工法。该技术旨在通过桩底桩侧后注浆固化沉渣(虚土)和泥皮,并加固桩底和桩周一定范围的土体,以大幅提高桩的承载力,增强桩的质量稳定性,减小桩基沉降。对于干作业的钻、挖孔灌注桩,经实践表明均取得良好成效。故本条适用于除沉管灌注桩外的各类钻、挖、冲孔灌注桩。
6.7.2 后注浆装置的设置应符合下列规定:
1 后注浆导管应采用钢管,且应与钢筋笼加劲筋绑扎固定或焊接。
2 桩端后注浆导管及注浆阀数量宜根据桩径大小设置;对于直径不大于1200mm的桩,宜沿钢筋笼圆周对称设置2根;对于直径大于1200mm而不大于2500mm的桩,宜对称设置3根。
3 对于桩长超过15m且承载力增幅要求较高者,宜采用桩端桩侧复式注浆;桩侧后注浆管阀设置数量应综合地层情况、桩长和承载力增幅要求等因素确定,可在离桩底5~15m以上、桩顶8m以下,每隔6~12m设置一道桩侧注浆阀,当有粗粒土时,宜将注浆阀设置于粗粒土层下部,对于干作业成孔灌注桩宜设于粗粒土层中部。
4 对于非通长配筋桩,下部应有不少于2根与注浆管等长的主筋组成的钢筋笼通底。
5 钢筋笼应沉放到底,不得悬吊,下笼受阻时不得撞笼、墩笼、扭笼。
【条文解析】
桩底后注浆管阀的设置数量应根据桩径大小确定,最少不少于2根,对于d>1200mm桩应增至3根。目的在于确保后注浆浆液扩散的均匀对称及后注浆的可靠性。桩侧注浆断面间距视土层性质、桩长、承载力增幅要求而定,宜为6~12m。
6.7.6 当满足下列条件之一时可终止注浆:
1 注浆总量和注浆压力均达到设计要求;
2 注浆总量已达到设计值的75%,且注浆压力超过设计值。
6.7.7 当注浆压力长时间低于正常值或地面出现冒浆或周围桩孔窜浆,应改为间歇注浆,间歇时间宜为30~60min,或调低浆液水灰比。
6.7.8 后注浆施工过程中,应经常对后注浆的各项工艺参数进行检查,发现异常应采取相应处理措施。当注浆量等主要参数达不到设计值时,应根据工程具体情况采取相应措施。
6.7.9 后注浆桩基工程质量检查和验收应符合下列要求:
1 后注浆施工完成后应提供水泥材质检验报告、压力表检定证书、试注浆记录、设计工艺参数、后注浆作业记录、特殊情况处理记录等资料;
2 在桩身混凝土强度达到设计要求的条件下,承载力检验应在注浆完成20d后进行,浆液中掺入早强剂时可于注浆完成15d后进行。
【条文解析】
规定终止注浆的条件是为了保证后注浆的预期效果及避免无效过量注浆。采用间歇注浆的目的是通过一定时间的休止使已压入浆提高抗浆液流失阻力,并通过调整水灰比消除规定中所述的两种不正常现象。实践过程曾发生过高压输浆管接口松脱或爆管而伤人的事故,因此,操作人员应采取相应的安全防护措施。
7.1.5 确定桩的单节长度时应符合下列规定:
1 满足桩架的有效高度、制作场地条件、运输与装卸能力;
2 避免在桩尖接近或处于硬持力层中时接桩。
【条文解析】
桩尖停在硬层内接桩,如电焊连接耗时较长,桩周摩阻得到恢复,使进一步锤击发生困难。对于静力压桩,则沉桩更困难,甚至压不下去。若采用机械式快速接头,则可避免这种情况。
7.1.8 锤击预制桩,应在强度与龄期均达到要求后,方可锤击。
【条文解析】
根据实践经验,凡达到强度与龄期的预制桩大者能顺利打入土中,很少打裂;而仅满足强度不满足龄期的预制桩打裂或打断的比例较大。为使沉桩顺利进行,应做到强度与龄期双控。
7.4.3 桩打入时应符合下列规定:
1 桩帽或送桩帽与桩周围的间隙应为5~10mm;
2 锤与桩帽、桩帽与桩之间应加设硬木、麻袋、草垫等弹性衬垫;
3 桩锤、桩帽或送桩帽应和桩身在同一中心线上;
4 桩插入时的垂直度偏差不得超过0.5%。
【条文解析】
桩帽或送桩帽的规格应与桩的断面相适应,太小会将桩顶打碎,太大易造成偏心锤击。插桩应控制其垂直度,才能确保沉桩的垂直度,重要工程插桩均应采用二台经纬仪从两个方向控制垂直度。
7.4.4 打桩顺序要求应符合下列规定:
1 对于密集桩群,自中间向两个方向或四周对称施打;
2 当一侧毗邻建筑物时,由毗邻建筑物处向另一方向施打;
3 根据基础的设计标高,宜先深后浅;
4 根据桩的规格,宜先大后小,先长后短。
【条文解析】
沉桩顺序是沉桩施工方案的一项重要内容。以往施工单位不注意合理安排沉桩顺序造成事故的事例很多,如桩位偏移、桩体上涌、地面隆起过多、建筑物破坏等。
7.4.6 桩终止锤击的控制应符合下列规定:
1 当桩端位于一般土层时,应以控制桩端设计标高为主,贯入度为辅;
2 桩端达到坚硬、硬塑的黏性土、中密以上粉土、砂土、碎石类土及风化岩时,应以贯入度控制为主,桩端标高为辅;
3 贯入度已达到设计要求而桩端标高未达到时,应继续锤击3阵,并按每阵10击的贯入度不应大于设计规定的数值确认,必要时,施工控制贯入度应通过试验确定。
【条文解析】
本条所规定的停止锤击的控制原则适用于一般情况,实践中也存在某些特例。如软土中的密集桩群,由于大量桩沉入土中产生挤土效应,对后续桩的沉桩带来困难,如坚持按设计标高控制很难实现。按贯入度控制的桩,有时也会出现满足不了设计要求的情况。对于重要建筑,强调贯入度和桩端标高均达到设计要求,即实行双控是必要的。因此确定停锤标准是较复杂的,宜借鉴经验与通过静载试验综合确定停锤标准。
7.4.9 施打大面积密集桩群时,应采取下列辅助措施:
1 对预钻孔沉桩,预钻孔孔径可比桩径(或方桩对角线)小50~100mm,深度可根据桩距和土的密实度、渗透性确定,宜为桩长的1/3~1/2;施工时应随钻随打;桩架宜具备钻孔锤击双重性能。
2 对饱和黏性土地基,应设置袋装砂井或塑料排水板;袋装砂井直径宜为70~80mm,间距宜为1.0~1.5m,深度宜为10~12m;塑料排水板的深度、间距与袋装砂井相同。
3 应设置隔离板桩或地下连续墙。
4 可开挖地面防震沟,并可与其他措施结合使用,防震沟沟宽可取0.5~0.8m,深度按土质情况决定。
5 应控制打桩速率和日打桩量,24h内休止时间不应少于8h。
6 沉桩结束后,宜普遍实施一次复打。
7 应对不少于总桩数10%的桩顶上涌和水平位移进行监测。
8 沉桩过程中应加强邻近建筑物、地下管线等的观测、监护。
【条文解析】
本条列出的一些减少打桩对邻近建筑物影响的措施是对多年实践经验的总结。如某工程,未采取任何措施沉桩地面隆起达15~50cm,采用预钻孔措施后地面隆起则降为2~10cm。控制打桩速率减少挤土隆起也是有效措施之一。对于经过检测确有桩体上涌的情况,应实施复打。具体用哪一种措施要根据工程实际条件,综合分析确定,有时可同时采用几种措施。即使采取了措施,也应加强监测。
7.6.6 H型钢桩或其他异型薄壁钢桩,接头处应加连接板,可按等强度设置。
【条文解析】
H型钢桩或其他薄壁钢桩不同于钢管桩,其断面与刚度本来很小,为保证原有的刚度和强度不致因焊接而削弱,一般应加连接板。
7.6.7 钢桩的运输与堆放应符合下列规定:
1 堆放场地应平整、坚实、排水通畅。
2 桩的两端应有适当保护措施,钢管桩应设保护圈。
3 搬运时应防止桩体撞击而造成桩端、桩体损坏或弯曲。
4 钢桩应按规格、材质分别堆放,堆放层数为:φ900mm的钢桩,不宜大于3层;φ600mm的钢桩,不宜大于4层;φ400mm的钢桩,不宜大于5层;H型钢桩不宜大于6层。支点设置应合理,钢桩的两侧应采用木楔塞住。
【条文解析】
钢管桩出厂时,两端应有防护圈,以防坡口受损;对H型桩,因其刚度不大,若支点不合理,堆放层数过多,均会造成桩体弯曲,影响施工。
7.6.9 对敞口钢管桩,当锤击沉桩有困难时,可在管内取土助沉。
【条文解析】
钢管桩内取土,需配以专用抓斗,若要穿透砂层或硬土层,可在桩下端焊一圈钢箍以增强穿透力,厚度为8~12mm,但需先试沉桩,方可确定采用。
7.6.10 锤击H型钢桩时,锤重不宜大于4.5t级(柴油锤),且在锤击过程中桩架前应有横向约束装置。
【条文解析】
H型钢桩,其刚度不如钢管桩,且两个方向的刚度不一,很容易在刚度小的方向发生失稳,因而要对锤重予以限制。如在刚度小的方向设约束装置,有利于顺利沉桩。
7.6.11 当持力层较硬时,H型钢桩不宜送桩。
【条文解析】
H型钢桩送桩时,锤的能量损失为1/3~4/5,故桩端持力层较好时,一般不送桩。
7.6.12 当地表层遇有大块石、混凝土块等回填物时,应在插入H型钢桩前进行触探,并应清除桩位上的障碍物。
【条文解析】
大块石或混凝土块容易嵌入H型钢桩的槽口内,随桩一起沉入下层土内,如遇硬土层则使沉桩困难,甚至继续锤击导致桩体失稳,故应事先清除桩位上的障碍物。