DB15/T 2424-2021 高纬度多年冻土区公路混凝土管桩复合地基技术规范

ICS93.080.01

CCSP66

15

内蒙古自治区地方标准

DB15/T2424—2021

高纬度多年冻土区公路混凝土管桩复合

地基技术规范

Technicalspecificationforhighwayconcretepipepilecomposite

foundationinhigh-latitudepermafrostregions

2021-10-15发布2021-11-15实施

内蒙古自治区市场监督管理局发布

DB15/T2424—2021

目次

前言.................................................................................II

1范围...............................................................................1

2规范性引用文件.....................................................................1

3术语和定义.........................................................................1

4基本规定...........................................................................2

5资料调查与地质勘察.................................................................3

5.1一般规定.......................................................................3

5.2资料调查.......................................................................3

5.3地质勘查.......................................................................3

6设计...............................................................................3

6.1一般规定.......................................................................3

6.2承载力计算.....................................................................4

7施工..............................................................................11

7.1一般规则......................................................................11

7.2管桩的预制....................................................................11

7.3静压法沉桩....................................................................11

7.4钻孔插入桩....................................................................11

7.5接桩及截桩....................................................................11

7.6桩帽及褥垫层施工..............................................................12

8检测与监测........................................................................12

8.1一般规定......................................................................12

8.2混凝土管桩质量检测............................................................12

8.3桩顶标高及桩位偏差检测........................................................12

8.4桩体垂直度检测................................................................12

8.5褥垫层夯填度检测..............................................................12

8.6单桩承载力检测................................................................13

8.7复合地基承载力检测............................................................13

8.8混凝土管桩复合地基监测........................................................13

附录A（资料性）多年冻土公路工程分类................................................14

附录B（规范性）高纬度多年冻土区公路混凝土管桩复合地基设计流程......................16

附录C（资料性）土的强度指标特征值..................................................17

附录D（资料性）有效冻深系数及单位切向冻胀力........................................20

I

DB15/T2424—2021

前言

本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定

起草。

本文件由内蒙古自治区交通运输厅归口。

本文件起草单位：内蒙古自治区交通运输科学发展研究院、长安大学、呼伦贝尔市交通运输局、内

蒙古交通设计研究院有限公司。

本文件主要起草人：毛雪松、侯仰慕、刘振正、张宝龙、任杰、赵晓亮、吴谦、张曙光、唐可、周

成龙、李铁、白金泉、高源、赵影、张晓宇、郑春明、黄万俊、柴丽、陈宝辉、贾金星、鲍建华、刘鹏、

任宇铮、倪宇飞、朝克图、刘英国。

II

DB15/T2424—2021

高纬度多年冻土区公路混凝土管桩复合地基技术规范

1范围

本文件规定了高纬度多年冻土区公路混凝土管桩复合地基的设计、施工和质量控制等要求。

本文件适用于高纬度多年冻土区各等级公路，其他多年冻土区可参照执行。

2规范性引用文件

下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，

仅该日期对应的版本适用于本文件；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。

GB/T13476先张法预应力混凝土管桩

GB50007建筑地基基础设计规范

GB50202建筑地基基础工程施工质量验收标准

GB/T50290土工合成材料应用技术规范

GB50324冻土工程地质勘察规范

GB/T50783复合地基技术规范

JTGD30-2015公路路基设计规范

JTG/TD31-04多年冻土地区公路设计与施工技术细则

JGJ94建筑桩基技术规范

JGJ106建筑基桩检测技术规范

JGJ118冻土地区建筑地基基础设计规范

JGJ/T210刚-柔性桩复合地基技术规程

JGJ340建筑地基检测技术规范

JGJ/T406预应力混凝土管桩技术标准

JT/T480交通工程土工合成材料土工格栅

JTG/T3610公路路基施工技术规范

SL211水工建筑物抗冰冻设计规范

3术语和定义

下列术语和定义适用于本文件。

3.1

多年冻土permafrost

冻结状态持续两年及两年以上的土（岩）。

3.2

1

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高纬度多年冻土区high-latitudepermafrostregions

我国东北北纬46°以北、存在多年冻土的地区。

3.3

多年冻土上限permafrosttable

天然条件或人为条件影响下形成的多年冻土上界面。

3.4

混凝土管桩复合地基concretepipecompositefoundation

由天然地基土和混凝土管桩两部分组成共同承担荷载的地基。

3.5

褥垫层puerperalcushion

在桩体复合地基和上部结构之间设置的垫层。

3.6

复合地基置换率replacementratioofcompositefoundation

复合地基中桩体的横截面积与该桩体所承担的复合地基面积的比值。

3.7

单桩竖向抗压承载力特征值characteristicvalueoftheverticalbearingcapacityofa

singlepile

在工作状态下桩允许承受的最大荷载，由桩周土的摩擦力和桩端土的抗力提供。

3.8

复合地基承载力特征值characteristicvalueofbearingcapacityofcompositefoundation

在工作状态下复合地基所允许承受的最大荷载。

4基本规定

4.1混凝土管桩复合地基适用于易产生融沉或强融沉病害和冻土层厚度小于等于10m的多年冻土路段。

4.2混凝土管桩复合地基设计以考虑冻土融沉性为主，兼顾冻土含冰量和冻土地温特征。多年冻土分

类符合附录A的规定。

4.3混凝土管桩复合地基设计应综合考虑地温特征值、多年冻土类型、冻土分布、冻土变化情况和路

基病害等调查资料，以及工程建设的技术经济可行性与合理性、环境保护等要求。

4.4混凝土管桩复合地基设计按照附录B流程进行。

2

DB15/T2424—2021

4.5路基施工前应设置临时排水系统，防止施工期间地表水侵入路基。

4.6混凝土管桩复合地基施工过程中应加强监测。当监测结果未达到设计要求时，应及时查明原因，

修改设计或采用其他必要措施。

5资料调查与地质勘察

5.1一般规定

5.1.1多年冻土地质勘察应明确资料调查及地质勘察重点，制定资料调查及地质勘察方案。

5.1.2地质勘察应结合多年冻土的特点、工程类型、勘探目的、交通条件、机具设备和勘探对自然环

境的影响等选择在适宜的时间进行，并符合GB50324和JTG/TD31-04的规定。

5.1.3冻土钻探取样、运输、贮存以及试验过程中，应采取防止试样融化的措施。

5.2资料调查

5.2.1资料调查应充分收集项目建设区既有的地质、水文、气象、冻土和工程等资料，包括以下内容：

——项目所在地冻土分布情况及地温资料；

——人为活动对冻土环境的影响情况；

——路线沿线已有构筑物的状态，评价冻土对道路构筑物的影响程度；

——公路所在区域既有路基路面的病害类型、防排水措施、冻害防治措施及使用效果。

5.2.2公路改扩建工程，除应按本文件5.2.1进行有关资料调查外，尚应调查既有路基路面冻害位置、

分布区段、类型、损害程度以及冻害防治措施的有效性。

5.3地质勘查

5.3.1地质勘察包括以下内容：

——冻土的成因、类型、分布、厚度及地层结构；

——冻土的基本物理力学特征，如天然容重、冻土总含水率、融沉系数、起冻含水率、导热系数、

冻结强度、承载力等；

——多年冻土上限、季节活动层、最大冻结深度、冻土融沉等级和冻胀性等。

5.3.2多年冻土地质勘察宜根据冻土环境条件采用钻探、坑探、槽探、地球物理勘探相结合的综合勘

探方法。

6设计

6.1一般规定

6.1.1混凝土管桩复合地基结构由路堤填筑区、褥垫层区、桩土协调变形区和持力层组成，见图1。

3

DB15/T2424—2021

标引序号说明：

1——路堤填土；

2——土工格栅和土工布；

3——桩帽；

4——碎石；

5——桩帽间填土；

6——桩土加固区；

7——混凝土管桩；

8——持力层。

图1混凝土管桩复合地基

6.1.2混凝土管桩持力层一般选择承载力高、压缩性较低、分布均匀、稳定的坚实土层或岩层。对于

粘性土或者粉土，管桩进入持力层的深度应大于等于2倍的直径，对于砂土应大于等于1.5倍的直径，

对于碎石土应大于等于1倍的直径。

6.1.3管桩桩径宜取300mm～600mm，多年冻土层易受扰动时，桩径宜取较大值。

6.1.4桩间中心距不应小于桩径的3.0倍，多年冻土退化后形成融土，可按处理软土的形式来设计桩

心距。

6.1.5混凝土管桩复合地基与基础之间应设置褥垫层，厚度宜取400mm～600mm，桩竖向抗压承载力

高、桩径或桩距大时宜取高值。褥垫层应由土工格栅和土工布包裹碎石构成，由外向内分别为土工格栅、

土工布和碎石。

6.2承载力计算

6.2.1单桩竖向抗压承载力特征值

单桩竖向抗压承载力由桩周土体摩擦力和桩端土的抗力提供，由式（1）计算，其中桩身混凝土强

度应满足单桩承载力设计要求。

tk

R=qA+A+Ufl+ql…（1）

afpa(jpp1)pij==11ciaisjaj

4

DB15/T2424—2021

式中：

——

Ra单桩竖向抗压承载力特征值，kN；

——

qfpa桩端端阻力特征值，kPa，无实测资料时可按本文件附录C表C.1取值；

A=−d22d

A——j(1)dd

j管桩桩端净面积，4，为管桩外径，1为管桩内径；

——=0.16hd/=0.8h

p桩端土塞效应系数。当hdb/5，pb；当hdb/5，p。b为桩端

进入持力层深度；

Ad=2

A——p11

p1管桩敞口面积，4；

U——

p桩的截面周长，m；

——

fcia第i层冻土桩周冻结强度特征值，kPa；无实测资料时可按本文件附录C表C.2取值；

——

qsja第j层桩周土侧阻力特征值，kPa，应按JGJ94的规定取值；冻结-融化层土为强冻胀或特

强冻胀土，在融化时对桩基产生负摩擦力，可取10kPa，以负值代入；

ll——

i、j按土层划分的各段桩长，m；

——

t多年冻土层分层数；

——

k融化土层分层数。

6.2.2地基承载力特征值

混凝土管桩复合地基承载力特征值应通过复合地基竖向抗压载荷试验或综合桩体竖向抗压载荷试

验和桩间土地基竖向抗压载荷试验结合工程实践经验综合确定，由式（2）估算。

pamR

fspk=+s(1−m)fsk……（2）

Aa

式中：

f——

spk混凝土管桩复合地基承载力特征值，kPa；

——

p桩体竖向抗压承载力修正系数，宜综合复合地基中桩体实际竖向抗压承载力和复合地基破

坏时桩体的竖向抗压承载力发挥度，结合工程经验取值；无地区经验值，可取1.0；

5

DB15/T2424—2021

——

s桩间土地基承载力修正系数，宜综合复合地基中桩间土地基实际承载力和复合地基破坏时

桩间土地基承载力发挥度，结合工程经验取值；无地区经验值，可取0.65～0.9；

4A

m=a

2d

m——复合地基置换率，按桩帽面积计算，de，e为等效圆直径，按照等边三角形布桩时，

ds=1.05de=1.13s12s矩形布桩时ds=1.13

e；正方形布桩时，；e，s、s1和s2分别为桩间距、

纵向桩间距和横向桩间距。

——

Ra单桩竖向抗压承载力特征值，kN；

fsk——桩间土地基承载力特征值，kPa；

——2

Aa桩帽面积，m。

6.2.3地基沉降

混凝土管桩复合地基的沉降由褥垫层压缩变形量、加固区沉降和加固区下卧土层压缩变形量组成。

混凝土管桩复合地基加固区沉降量可分两部分计算，深度为采用应力修正法进行计算；深度为采用复

合模量法进行计算。

S=S1+S2+S3+S4…………………（3）

式中：

——

S1混凝土管桩复合地基加固区复合土层压缩变形量，mm，深度为（03d），d为桩径；

——

S2混凝土管桩复合地基加固区复合土层压缩变形量，mm，深度为（3dl）,l为桩长；

——

S3加固区下卧土层压缩变形量，mm；

——

S4褥垫层压缩变形量，mm，当褥垫层压缩变形量小，且在施工期已基本完成时，可忽略不计。

采用应力修正法计算S1：

nnpp

S=sih=i=S

1ii==11isss…………（4）

EEsisi

式中：

p——

si第i层土的平均附加应力增量，kPa；

h——

i第i层土的厚度，m；

6

DB15/T2424—2021

——

Esi第i层土的压缩模量，kPa；

1

=

——应力修正系数，s11+−mn

s