钻孔压灌超流态混凝土桩基础技术规程

　　1  总     则

　　1.0.1  钻孔压灌超流态混凝土桩是一种技术先进、质量可靠、施工速度快、成本低的水下灌注桩工艺。

　　该工艺的流程是：钻孔→压灌超流态混凝土→安放钢筋笼成桩。其特点如下：

　　1）应用广泛适用性强，不受地下水位的限制，施工速度快，单桩承载力高，尤其是在砂土中效果明显；

　　2）桩身混凝土强度可控性强，混凝土强度等级可根据设计承载力需要达到C20~C50，满足国家新标准中耐久性的要求；

　　3）混凝土随钻机提升立即填充桩孔不会产生断桩、缩径、塌孔等现象，避免了泥浆护壁产生的泥皮和沉渣影响桩的侧摩阻力和端阻力等问题，桩身混凝土灌注均匀外观质量好；

　　4）在施工过程中桩端、桩周土经混凝土压密或经孔底压入或喷射的水泥浆填充、渗透，及超流态混凝土的侧向挤压，增强了桩端阻力和侧阻力，从而大大提高单桩承载力；

　　5）超流态混凝土具有较好的和易性和流动性、骨料可以在混凝土中悬浮而不下沉，钢筋笼插入容易、施工方便；

　　6）施工过程无公害，无噪音、无振动、无排污、不扰民，符合环保要求，是新一代环保型桩基；

　　7）工程造价与其他桩型相比价格便宜。

　　1.0.2  本规程引用了下列国家标准：

　　《岩土工程勘察规范》GB50021

　　《建筑地基基础设计规范》GB50007

　　《混凝土结构设计规范》GB50010

　　《建筑桩基技术规范》JGJ94

　　《建筑基桩检测技术规范》JGJ106

　　《建筑地基基础工程施工质量验收规范》GB50202

　　《建筑工程施工质量验收统一标准》GB50300

　　《建筑基坑支护技术规程》JGJ120

　　《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB50204

　　《硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥》GBJ175

　　《普通混凝土用砂质量标准及检验方法》JGJ52

　　《普通混凝土用碎石或卵石质量标准及检验方法》JGJ53

　　《混凝土拌合用水标准》JGJ63

　　《混凝土外加剂》GB8076

　　《混凝土外加剂应用技术规范》GB50119

　　《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》GB1596

　　《钢筋焊接及验收规程》JGJ18

　　《建筑工程冬期施工规程》JGJ104

　　《黑龙江省地基基础设计规范》

　　《混凝土泵送施工技术规程》JGJ/T10

　　《建筑抗震设计规范》GB50011

　　《预拌混凝土》GB14902

　　2  术语和符号

　　2.1  术    语

　　2.1.1  钻孔压灌超流态混凝土桩的定名，是根据超流态混凝土桩系列专利技术性能、特点综合确定的统一名称。本规程使用的钻孔压灌超流态混凝土桩含盖了正文2.1所述的超流态系列的专利技术，为了便于不同工艺的区别在使用设计中应标明工艺名称和专利号。

　　在钻孔压灌超流态混凝土桩（专利号：93120168.3）技术基础上通过工程实践使其得到充分发展和延伸，列举如下：

　　1 钻孔压灌超流态混凝土桩系列专利技术：

　　第一代——钻孔压灌超流态混凝土(注浆)桩（根据单桩承载力需要，可以在压灌超流态混凝土之前泵入水泥浆到桩端，然后再连续压灌超流态混凝土成桩体后插入钢筋笼成桩）。

　　第二代——钻孔压灌超流态混凝土后插管注浆桩。（见2.1.11条）

　　第三代——钻孔压灌超流态螺纹桩（见2.1.12条）

　　第四代——钻孔压灌超流态混凝土喷射注浆扩底桩（见2.1.10条）

　　第五代——钻孔压灌超流态混凝土注浆机械搅拌扩底桩（见2.1.9条）

　　2 钻孔压灌超流态混凝土桩的配套系列专利技术：

　　1）专利名称：翻转式泵注砼灌注桩活门钻头（专利号：ZL 02 2 80786.1）该装置应用在超流态混凝土桩中，避免混凝土

　　堵管事故，达到顺利成桩的目的；

　　2）专利名称：手动夹紧式钢筋笼插筋器，（专利号：ZL 02 280785.3）该装置解决了向混凝土桩中插入钢筋笼困难的问题，保证了设计要求；

　　2.1.2超流态混凝土：是根据混凝土的流动状态确定的，是钻孔压灌混凝土桩的专用混凝土，其坍落度一般在200mm-250mm之间，必须满足钻杆中心泵注混凝土成桩后安装钢筋笼的要求。称此种混凝土为超流态混凝土。混凝土品种是根据中华人民共和国国家《预拌混凝土》GB14902标准4.1.1.1和4.1.2.1中规定，按混凝土的流动状态及粗骨料粒径划分的混凝土种类。

　　超流态混凝土是在封闭的环境下通过钻杆中心管向孔内压灌超流态混凝土的，所以要求对混凝土有较高的流动状态和和易性，而且在压灌超流态混凝土成桩体后安放钢筋笼，所以对混凝土的粗骨料粒径和塌落度限制比较严格。现行使用的超流态混凝土的流动状态和粗骨料粒径的要求都已超出了《预拌混凝土》GB14902标准的通用品和特制品的范围，为满足工艺要求，按照国家标准对混凝土品种的划分原则定名为超流态混凝土（详见下表）。

　　2.1.3  钻孔压灌超流态混凝土注浆机械搅拌扩底桩（既：钻孔压灌混凝土注浆搅拌扩底方法及装置，专利申请号：2005100103564）是钻孔压灌超流态混凝土桩的第五代技术，克服了第四代喷射注浆扩底桩的扩底尺寸不能定量和喷射效果不能准确控制的不足，注浆机械搅拌扩底桩可以在施工前做试成孔检查扩头尺寸，扩孔过程采用自动提升控制系统。具有结构简单、便于操作，机械臂靠液压控制，可以保证扩底尺寸稳定，有效提高承载力等特点。

　　钻孔压灌超流态注浆机械搅拌扩底桩，当扩底完成后，扩底钻头仍处于伸张状态，旋转提钻时（控制提钻速度）可以在桩身形成混凝土螺纹。

　　对无地下水，桩端持力砂层超过0.5m时，采用此工艺注浆扩底加固桩端砂层防止塌孔，可以大幅度提高桩端阻力。

　　2.1.4  钻孔压灌超流态混凝土喷射注浆扩底桩（即：螺旋钻杆中心泵注砼成桩、喷射注浆扩底方法，专利号：ZL 01 106104.9）是钻孔压灌超流态混凝土桩的第四代技术，由于该工艺只能定性不能准确定量，施工前无法检验试成孔的几何尺寸，施工过程中不易控制，扩底质量受注浆压力、土层强度、提钻速度、旋喷转速、队伍经验素质等相关因素的影响。

　　当注浆压力达不到20Mpa时，很难形成射流切削桩周土体置换，影响扩大效果，不应按桩端扩大面积计算，所以将其侧摩阻力、端阻力增强系数并入孔底注浆系列计算较安全合理。

　　2.1.5 钻孔压灌超流态混凝土后插管注浆桩（即：螺旋钻杆中心泵注混凝土桩后插管注浆装置，专利号：ZL 01 241171.x）是钻孔压灌超流态砼成桩的第二代技术，该工艺具有操作简单易行，效果好，承载力提高明显等特点。经若干个工程实践总结当桩长超过12m时，插入桩端比较困难，有个别桩插不到桩端影响注浆效果，所以建议桩长控制在12m以内。

　　2.1.6 钻孔压灌超流态混凝土螺纹桩（即：螺旋钻杆中心泵注砼螺纹桩施工方法，专利申请号：200510010093.7）是钻孔压灌超流态混凝土桩第三代技术，该工艺在砂层中使用对提高单桩承载力有明显的效果，不应在含泥量较大的砂层、交互层及粘土中使用，以免影响桩身混凝土质量和完整性。

　　因该工艺在使用初期是积累经验阶段，所以在正文没有列出具体计算方法。当使用该工艺时，可参照《螺纹桩技术规定》LH8002-2005（黑龙江龙华岩土工程有限公司企业标准）并结合《钻孔压灌超流态混凝土桩基础技术规程》计算。

　　3  设     计

　　3.1  一 般 规 定

　　3.1.2本规程选用地基基础设计等级是按《建筑地基基础设计规范》GB50007中规定选用，分为甲级、乙级、丙级。

　　3.2  基 本 资 料

　　3.2.1  提供的岩土工程勘察资料中，应有以下内容：勘探深度剖面图、数量、间距；桩的极限侧阻力标准值qsik与极限端阻力标准值qpk或桩的侧阻力特征值qsa与端阻力特征值qpa，及有关参数与结论等，用做支护工程时应提供各种土层的粘聚力c值与内摩擦角φ值及土的重度γ值；地下水的分布及水质情况。

　　3.3  桩 的 布 置

　　3.2.3  根据工程实践钻孔压灌超流态混凝土桩目前一般可以采用桩径有300 mm、400 mm、500mm、600mm、700mm、800mm、1000mm，其中400mm、600mm常用。

　　3.4  桩 的 构 造

　　3.4.4  钻孔压灌超流态混凝土桩锚桩钢筋笼在安放时为减少其侧阻力，锚桩钢筋笼外箍筋（即螺旋箍筋）配置长度同工程桩外箍筋配置长度相同，其余部分可每隔1.5~2.0m设一道加劲箍筋，形成钢筋骨架。

　　3.4.5  钻孔压灌超流态混凝土桩桩身混凝土为泵送混凝土，施工配比准确容易控制，故强度等级可采用C25~C50，对桩身混凝土强度要求较高的高层建筑及荷载较大的建筑亦可选用本桩型。

　　4  桩基计算

　　4.3  单桩竖向极限承载力计算

　　4.3.1 本条取消了超流态混凝土作用后的提高系数，是因为在过去几年的实践中静载试验结果有达不到设计图纸的要求，而且靠超流态混凝土中的水泥浆固化土体提高承载力不符合机理，所以在编制过程中广泛征求有关专家的意见取消了原规程的提高系数T值。

　　本条引入桩的侧阻力增强系数βsi和桩端端阻力增强系数βp值，当钻孔压灌超流态混凝土之前注入水泥浆，固化了桩端、桩侧的悬浮土颗粒，所以对提高单桩承载能力比较明显，在本规程修编中明确了βsi、βp是注水泥浆后的增加系数，并在表4.3.2-3中给出了βsi、βp值的取值范围。该值是经上百根试桩结果统计及多年工程实践总结出来的，取值时应该考虑土质条件，在土质条件差的情况下取低值，好的情况下取高值。

　　钻孔压灌超流态混凝土注浆机械搅拌扩底桩经现场挖出观测桩端扩底部分较完整，保证了设计尺寸，所以在计算βp值时可以按扩底面积和高度乘以βp增加系数。当扩底持力层砂层较好取高值，反之取低值。参见表机械搅拌扩底（注浆后搅拌）桩身受压承载力计算与试验结果。

　　关于钻孔压灌混凝土注浆搅拌扩底桩的使用说明

　　目前黑龙江桩基础市场扩底新方法较多，在扩底质量方面存在较大的差别，只能定性不能定量的方法不能满足设计要求。完整的方法应具备在定性的基础上又能准确的定量，给设计提供一个准确的扩底尺寸。所以为确保扩底桩质量和区别本规程以外的扩底桩方法，在使用时的设计图中应标有具体说明：方法全称和该方法配套的专用装置（专利技术应标明专利号）、施工阶段操作要点等。下面以本规程为例：

　　钻孔压灌混凝土注浆机械搅拌扩底桩（专利号：2005100103564   名称：钻孔压灌混凝土注浆搅拌扩底桩方法及装置）按规程方法和专用装置施工。施工前按规程（条文解释2.1.9条）做扩底试成孔经业主、监理、设计、人员验收合格后方可施工。（详见扩底桩试成孔检测表）

　　1.技术要点：

　　1.1水泥浆用量：参照5.3.3—2条乘以扩底高度计算。

　　1.2水泥浆比重：1.6—1.7

　　1.3注浆压力：0.5—3Mpa

　　1.4机械搅拌扩底直径和扩底高度相对应关系，a在100—200mm时相对应的hc为500—1000mm

　　2 操作控制：

　　2.1机械搅拌扩底试成孔：开工前在现场距地表3m以内处钻进、扩底，提钻后检查扩底尺寸应符合设计要求。

　　2.2机械搅拌扩底装置：采用规程中的扩底装置，液压千斤连接机械回转盘带动钢丝绳来控制扩底钻头装置（目前其他装置与本规程工艺不配套，所以匀质性较差不能保证扩底质量）。

　　2.3液压压力：应大于扩底试成孔压力1.1—1.2倍。

　　2.4目测控制：按试成孔液压千斤行程距离标定。

　　2.5操作记录： 使用与工艺相符合的表格记录。

　　注：1、钻孔压灌超流态砼桩孔底注浆后桩端阻力增强（ß_p）同时桩侧阻力（ß_si）也按土层相应增强。2、由于注浆压力，土层强度，转数，提升速度等相关因素，扩底的匀质性较差。特别是当注浆泵压力不能满足20Mpa时不能完全有效的切割土体保证扩底尺寸，不能准确定量。所以本规程将喷射注浆扩底桩列入直桩注浆桩不计算扩底面积。