夯擴(kuò)樁在杭州下沙地區(qū)的應(yīng)用

1、.夯擴(kuò)樁在杭州下沙地區(qū)的應(yīng)用摘要：杭州下沙地區(qū)位于錢塘江北岸，屬錢塘江沖海積平原，地層分布較穩(wěn)定。地基土主要由粉土組成，深89m處就有性質(zhì)較好的2d砂質(zhì)粉土夾粉砂土層，且分布廣泛而有一定厚度，是較理想的樁端持力層。康萊特下沙住宅工程1.3萬m2，其地質(zhì)情況在下沙地區(qū)有典型的代表性。 關(guān)鍵詞：樁基礎(chǔ) 施工管理 復(fù)雜地質(zhì) 1 概述 杭州下沙地區(qū)位于錢塘江北岸，屬錢塘江沖海積平原，地層分布較穩(wěn)定。地基土主要由粉土組成，深89m處就有性質(zhì)較好的2d砂質(zhì)粉土夾粉砂土層，且分布廣泛而有一定厚度，是較理想的樁端持力層?？等R特下沙住宅工程1.3萬m2，其地質(zhì)情況在下沙地區(qū)有典型的代表性(表1) 。根據(jù)地質(zhì)報(bào)告

2、，場(chǎng)地地下水主要賦存于上部粉土、粉砂層中的潛水，水位較高，并受大氣 降水影響，動(dòng)態(tài)變化較大。地下水能引起粉土膨脹，淺基礎(chǔ)不易控制建筑物的不均勻沉降。另外，2c土層為液化土層，也應(yīng)避免用該土層作為持力層。因此在結(jié)構(gòu)方案階段就否定了淺基礎(chǔ)方案。預(yù)制樁基固然可行，但在目前它的價(jià)格較高。此外，從地基承載力和造價(jià)上分析，灌注樁基礎(chǔ)應(yīng)該是比較理想的，但據(jù)調(diào)查因成樁難，在該地區(qū)很少應(yīng)用。將普通沉管灌注樁方法與樁端擴(kuò)底技術(shù)相結(jié)合的夯擴(kuò)樁，可充分發(fā)揮端承效果，而且造價(jià)低，通過康萊特下沙住宅工程的成功應(yīng)用，積累了一定的經(jīng)驗(yàn)。經(jīng)過分析比較，我們選用了夯擴(kuò)樁基礎(chǔ)。表1 住宅工程的綜合地質(zhì)土層及其名稱層厚(m)主要物理

3、性質(zhì)地基土參數(shù)預(yù)制樁參數(shù)夯擴(kuò)樁參數(shù)w(%)ewc(%)Ip(%)a12(MPa)Es(MPa)fk(kPa)qs(kPa)qp(kPa)qp(kPa)2a砂質(zhì)粉土0.71.430.20.87631.95.30.217.0110162b砂質(zhì)粉土1.62.725.20.7028.26.60.1212170242c砂質(zhì)粉土4.45.828.30.77130.15.50.1411155227803a砂質(zhì)粉土夾粉砂9.210.926.00.7250.161318028170011002 夯擴(kuò)樁樁基設(shè)計(jì)2.1 理論依據(jù) 樁的極限承載力(抗壓)不能簡(jiǎn)單地理解為極限側(cè)阻力加上極限端阻力。樁土之間出現(xiàn)不大的相對(duì)

4、滑動(dòng)時(shí)就出現(xiàn)極限側(cè)阻力，當(dāng)上部滑動(dòng)量大的范圍內(nèi)土體發(fā)揮了極限剪切強(qiáng)度以后，部分荷載又傳回給樁身，依次產(chǎn)生更大的相對(duì)滑動(dòng)并逐漸發(fā)展到更大的深度。只有當(dāng)整個(gè)樁身側(cè)阻力達(dá)到極限值的瞬間，樁底下面的土體中形成了一種極限強(qiáng)度狀態(tài)，好像樁尖在排開土體，力圖擠進(jìn)土層。此時(shí)，承載力是極限側(cè)阻力和樁底承載力的組合。極限側(cè)阻力的發(fā)揮主要取決于樁土相對(duì)位移，稱為極限位移。只有當(dāng)樁底位移s足夠大時(shí)，樁端的極限強(qiáng)度就全部發(fā)揮出來，樁的極限承載力(抗壓)(在該荷載下的下沉或下沉速率劇烈增大)可由下式確定：PuPpuPsi(式中Ppu極限樁端承載力；Psi樁端以上土層極限側(cè)阻力的總和)。 下沙地區(qū)的工程地質(zhì)特點(diǎn)是持力層埋深

5、淺，而上部土層為軟弱土層，在不大的荷載下，就能達(dá)到整個(gè)樁身極限側(cè)阻力。夯擴(kuò)樁擴(kuò)大了的樁頭，降低了樁端應(yīng)力水平，阻止了樁尖的刺入破壞。浙江省標(biāo)準(zhǔn)建筑軟弱地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范(DBJ 10-1-90)棗條文說明中指出，夯擴(kuò)樁是以端承為主，側(cè)阻力為輔的樁型，適用于上部為軟弱土層，在距地表414m處有一層性質(zhì)較好的樁端持力層。2.2 設(shè)計(jì)參數(shù)和承載力的確定 3a土層是一個(gè)較理想的持力層，該土層分布廣泛，厚度也較均勻(表1)。根據(jù)地質(zhì)報(bào)告提供的參數(shù)和浙江省標(biāo)準(zhǔn)建筑軟弱地基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范(DBJ 10-1-90)，初步確定夯擴(kuò)設(shè)計(jì)參數(shù)為第一次在外管內(nèi)灌注的混凝土高度H1900mm；外管上拔高度h800mm ；混凝

6、土全部夯出外管后外管和內(nèi)夯管同步下沉深度hc600mm。代入各參數(shù)后可取D600mm。 根據(jù)DBJ 10-1-90規(guī)范的公式；可算得單樁豎向承載力標(biāo)準(zhǔn)值k565kN，設(shè)計(jì)時(shí)取作550kN。由此可見樁端土承載力約占總承載力標(biāo)準(zhǔn)值的75%以上。2.3 樁端進(jìn)入持力層深度 樁的承載力，主要是樁端承載力，隨著進(jìn)入持力層的深度(特別是進(jìn)入砂質(zhì)粉土類粉砂層的深度)不同而具有不同的變化規(guī)律，稱之為深度效應(yīng)。深度效應(yīng)的主要規(guī)律之一是存在著一個(gè)臨界深度hc。當(dāng)樁進(jìn)入持力層的深度hhc時(shí)，樁端極限承載力qpu基本上隨深度而線性增大，當(dāng)hhc時(shí)，qpu則保持不變，稱之為端阻力穩(wěn)定值，規(guī)范中推薦的進(jìn)入持力層深度為1.

7、502.00m。根據(jù)本工程地質(zhì)的實(shí)際情況，選擇進(jìn)入持力層深度為1.5m，有效樁長7.5m。3 成樁難的原因分析及解決方法 在下沙地區(qū)打沉管灌注樁常出現(xiàn)這樣的現(xiàn)象：一種是施工時(shí)無法將混凝土灌到設(shè)計(jì)標(biāo)高，另一種是開挖后，發(fā)現(xiàn)近地表的上段樁雖在，而下段樁身混凝土已流失或僅存部分骨料石子。出現(xiàn)這種現(xiàn)象的主要原因是該地區(qū)地基土易液化，打樁時(shí)措施不當(dāng)。 就以康萊特下沙住宅工程地基土為例，持力層3a以上土層主要為砂質(zhì)粉土，松散，孔隙比大，土層粒徑在0.010.074mm之間的顆粒占86%以上。有關(guān)資料表明，平均粒徑為0.050.1mm的粉砂土的抗液化能力最低。 在沉管過程中，一方面由于土體受到震動(dòng)，使得孔隙

8、中的水產(chǎn)生超靜水壓力，另一方面在成孔過程中，樁管周圍一定范圍內(nèi)的土體受到擠壓，使得土的孔隙減小，而孔隙中的水還來不及排出，也產(chǎn)生了超靜水壓力。水在水力梯度(i)下從高能量級(jí)向低能量級(jí)處流動(dòng)，此時(shí)土中總應(yīng)力為：（）或（)，式中有效應(yīng)力；孔隙水壓力增量?？梢姰?dāng)不斷增大，直到有效應(yīng)力減小到零，有效應(yīng)力使粉砂土產(chǎn)生全部抗剪強(qiáng)度。當(dāng)0時(shí)土體抗剪強(qiáng)度等于零，便出現(xiàn)了流砂現(xiàn)象，土粒之間壓力消失，土粒處于懸浮狀態(tài)，土體隨水流動(dòng)。地下水的滲流對(duì)土單位體積產(chǎn)生的壓力G稱為動(dòng)水壓力。在樁外管拔出過程中，樁管中的混凝土也受到的作用。當(dāng)較大且樁管中混凝土因自重引起的材料間的摩擦力不足以抵抗時(shí)，混凝土中的水泥砂就被流砂帶

9、走，甚至還會(huì)將骨料沖走。隨著時(shí)間的推移，孔隙水壓力逐漸消散。 以上分析可見，存在液化土層的地質(zhì)條件下要成功完成灌注樁的施工，可采取適當(dāng)?shù)氖┕ご胧┮韵魃暗牟焕绊?。為此康萊特下沙住宅工程中，主要采取了以下措施：控制打樁的施工進(jìn)度；嚴(yán)格控制拔管速度；采用有預(yù)制樁尖的夯擴(kuò)樁。并在樁尖頸部設(shè)置草繩； 第一次加灌混凝土后，先進(jìn)行適當(dāng)?shù)念A(yù)夯擴(kuò)，再拔管至h。經(jīng)過正式施工前的打試樁，將夯擴(kuò)設(shè)計(jì)參數(shù)最終確定為Hm，hmm，h-c800mm；在第二次加灌混凝土完成后，最終拔出外管時(shí)，用內(nèi)夯管對(duì)管內(nèi)混凝土邊拔邊壓。 此外，選擇合適的樁身混凝土的水灰比、坍落度及合理的打樁順序等等，都可提高成樁的質(zhì)量 。當(dāng)然在工程

10、樁施工前，也可先在打樁場(chǎng)地空隙處均勻布置砂石樁做泄水孔，但這種方法造價(jià)較高，本工程中并未采用。4 結(jié)語 (1)經(jīng)濟(jì)效益：曾對(duì)夯擴(kuò)樁、預(yù)制樁和振動(dòng)式沉管灌注樁三種樁型基礎(chǔ)方案的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)進(jìn)行了對(duì)比(表2)。因夯擴(kuò)樁的承載力明顯高于其它兩種樁型，總樁數(shù)最少，相應(yīng)的樁承臺(tái)較小，如果綜合承臺(tái)施工、土方開挖等項(xiàng)目的費(fèi)用，夯擴(kuò)樁基礎(chǔ)的經(jīng)濟(jì)效益更高。表2 三種樁型造價(jià)對(duì)比表樁型樁徑(mm)樁長(m)單樁工程造價(jià)承載力(kN)單位抗力造價(jià)(元/kN)工程量(m)單價(jià)(元/m)合價(jià)(元)夯擴(kuò)樁3779.41.256603.97555501.373預(yù)制管樁3509.4（9.4m)(72元/m)6772852.375振動(dòng)式沉管灌注樁3779.41.0494044242881.472 (2)工程樁質(zhì)量：根據(jù)低應(yīng)變動(dòng)測(cè)報(bào)告，不滿足規(guī)范和設(shè)計(jì)要求的類樁僅3根，分別出現(xiàn)不同程度的縮頸、樁身混凝土離析，