夯擴(kuò)樁施工技術(shù)分析和應(yīng)用

1、摘 要：本文根據(jù)筆者多年建筑工程施工技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)建筑樁基礎(chǔ)工程合理選型進(jìn)行了詳細(xì)分析，并結(jié)合工程實(shí)例，對(duì)復(fù)雜地質(zhì)條件下夯擴(kuò)樁的成樁原理和特點(diǎn)優(yōu)勢(shì)進(jìn)行了詳細(xì)闡述，對(duì)其施工技術(shù)和樁基承載力檢測(cè)以及質(zhì)量控制進(jìn)行了深入分析探討，以確保其在技術(shù)上科學(xué)合理和安全可靠。 關(guān)鍵詞：樁基工程；夯擴(kuò)樁；施工技術(shù)；分析與應(yīng)用 1復(fù)雜地質(zhì)狀況下建筑樁基礎(chǔ)選型分析 湖南部分地區(qū)地質(zhì)狀況十分復(fù)雜，表現(xiàn)為：淤泥層較厚、基巖（或持力層）埋藏深或起伏較大、巖面傾斜、溶洞及土洞較多、基巖風(fēng)化程度不一（局部風(fēng)化程度低或無(wú)風(fēng)化層，巖面直接與軟弱層接觸），這些特性使常用的建筑樁基礎(chǔ)中很多樁型存在無(wú)法正常成樁或成樁質(zhì)量不好或成樁合格率低

2、、經(jīng)濟(jì)效益差、樁長(zhǎng)差異過(guò)大等等許多問題。 譬如，對(duì)于錘擊沉管灌注樁來(lái)說(shuō)，淤泥層厚成樁質(zhì)量很難保證；基巖（或持力層）埋藏深無(wú)法達(dá)到理想的持力層從而嚴(yán)重影響承載力，且無(wú)法穿過(guò)卵石層、砂礫層。對(duì)于預(yù)制樁來(lái)說(shuō)，基巖（或持力層）埋藏深，樁身過(guò)長(zhǎng)，長(zhǎng)細(xì)比過(guò)大，有效樁長(zhǎng)比例下降，經(jīng)濟(jì)效益降低，如果軟弱層過(guò)厚，還有可能造成樁身失穩(wěn)的現(xiàn)象；巖面傾斜及樁底直接支撐于硬巖（基巖風(fēng)化程度低或無(wú)風(fēng)化層），成樁過(guò)程中容易爛樁（有時(shí)高達(dá)30%或更高），即使采用靜壓方式成樁，其效果也難以令人滿意（有些工地在爛樁情況下，采用繼續(xù)壓入，直至達(dá)到設(shè)計(jì)要求的壓力為止，但這種方式易存在安全隱患）。對(duì)于鉆孔（沖孔）樁來(lái)說(shuō)，長(zhǎng)樁雖然可以通

3、過(guò)增加樁徑來(lái)控制長(zhǎng)細(xì)比，但基礎(chǔ)的成本也相應(yīng)加大；況且，溶洞及卵石層、砂礫層的問題很難解決。 因此，在某些特殊地質(zhì)條件下，更應(yīng)注重科學(xué)地選擇基樁樁型。實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，前述地質(zhì)條件下，使用夯擴(kuò)樁作為樁基礎(chǔ)，不管是經(jīng)濟(jì)效益，還是質(zhì)量保證，相對(duì)其它樁型來(lái)說(shuō)，有其不可比擬的優(yōu)越性。并且，根據(jù)各地的使用情況，在許多地質(zhì)條件下，基綜合效果與其它樁型相比，都有較好的適應(yīng)能力。 2夯擴(kuò)樁的成樁原理 夯擴(kuò)樁是充分發(fā)揮樁側(cè)摩阻力和樁端支承力的一種新樁型，以單樁承載力為主，同時(shí)起到擠密和加固地基土，提高樁端地基土強(qiáng)度的作用。有資料顯示，經(jīng)靜力觸探測(cè)試，樁側(cè)比貫入阻力提高5%10%，擴(kuò)大頭比貫入阻力提高25%35%。 夯

4、擴(kuò)樁是在錘擊沉管樁的機(jī)械設(shè)備與施工方法的基礎(chǔ)上加以改進(jìn)，采用夯擴(kuò)的方式將樁端現(xiàn)澆混凝土擴(kuò)大成大頭形的一種樁型，通過(guò)增大樁端截面和擠密地基土，使樁的承載力大幅提高。 錘擊沉管夯擴(kuò)樁成孔部分采用內(nèi)外雙管，外樁管為通心鋼管，內(nèi)樁管的下端封底，兩管套裝長(zhǎng)度相等，一般無(wú)樁靴。用樁錘將其打到設(shè)計(jì)深度后拔出內(nèi)管，往外管內(nèi)灌入一定高度的擴(kuò)底混凝土，重新插入內(nèi)管并將外管向上拔一定高度，錘擊力經(jīng)內(nèi)外樁管直接傳給混凝土，通過(guò)樁管的擠撐作用，將管底的混凝土夯出管外，迫使擴(kuò)底混凝土向下部和四周基土擠壓，形成擴(kuò)大頭（擴(kuò)大頭設(shè)計(jì)要求，采用一次或二次夯擴(kuò)），再澆灌樁身混凝土（如圖1） 3夯擴(kuò)樁的特點(diǎn)優(yōu)勢(shì) 夯擴(kuò)樁實(shí)質(zhì)上是種側(cè)壁

5、阻力與端承力共同承載的摩擦支承樁，通過(guò)增大樁端面積和擠密地基土使單樁承載力有了很大的提高。 夯擴(kuò)樁有如下突出優(yōu)點(diǎn)： 3.1對(duì)地質(zhì)適應(yīng)性強(qiáng)、持力層選擇范圍廣，投資省。只要層位穩(wěn)定、有足夠厚度的稍密密實(shí)的中砂礫砂層、硬塑堅(jiān)硬狀態(tài)的一般粘性土和網(wǎng)紋狀粘性土、可塑硬塑狀態(tài)的砂質(zhì)或礫質(zhì)粘性土，均宜作為樁端持力層，這樣可以較容易找到合適的持力層，只要樁底處在中等強(qiáng)度的土層即可，通過(guò)不斷的夯擴(kuò)擠密土層，可以達(dá)到其他需要較長(zhǎng)樁身樁型的同等承載，而夯擴(kuò)樁的造價(jià)卻很低，實(shí)際上減小了樁的長(zhǎng)度，并可最大程度地控制樁長(zhǎng)的一致性。實(shí)踐證明，除了巖石面距離地面很淺或上部淤泥、松土層總厚度達(dá)到15m以上地區(qū)，其他地質(zhì)情況均可

6、采用； 3.2地基土擠密程度高，樁端面積大，承載力高。通過(guò)一次或二次夯擴(kuò)，使樁端下被夯實(shí)土層中一定范圍的土體得到了極大的密實(shí)，縱向的實(shí)際承載力比較高，也有利于減小沉降； 3.3在內(nèi)管底部放置干硬性混凝土作為薄型土塞，可有效起到止淤和短時(shí)止水作用，保證混凝土的澆注質(zhì)量； 3.4相對(duì)其它樁型，特別是錘擊沉管灌注樁，可省去樁靴或樁尖； 3.5控制外管的提升距離，可以形成更為理想的擴(kuò)大頭形狀； 3.6樁身混凝土借助于柴油錘力量和內(nèi)夯管的自重作用壓密成型，能避免或減少縮頸和斷樁等現(xiàn)象的產(chǎn)生，設(shè)計(jì)樁徑能夠保證； 3.7可視地層土質(zhì)條件，調(diào)節(jié)施工參數(shù)、樁長(zhǎng)和擴(kuò)大頭直徑以提高單樁承載力； 3.8采用振動(dòng)拔管，

7、可以增加樁身混凝土的密實(shí)度，改善成樁質(zhì)量； 3.9抗拔性能好，夯擴(kuò)樁與僅依靠樁身摩擦力作為抗拔力的等截面樁型相比，抗拔力可以成倍的提高?？梢詮V泛應(yīng)用于獨(dú)立的地下室結(jié)構(gòu)； 3.10施工機(jī)械輕便，機(jī)動(dòng)靈活，適應(yīng)性強(qiáng)；施工速度快、工期短、性價(jià)比高。 4夯擴(kuò)樁在特殊地質(zhì)條件下的應(yīng)用 湖南省某建筑工程項(xiàng)目，部分地質(zhì)綜合狀況簡(jiǎn)單描述如下表1。 該工程為六、八層混凝土框架結(jié)構(gòu)，樁基礎(chǔ)，單樁設(shè)計(jì)承載力特征值為800kN?？紤]到施工進(jìn)度，原始設(shè)計(jì)采用錘擊預(yù)制管樁（300mm），但打樁過(guò)程十分艱難，完全合格的樁不足二成，爛樁情況特別嚴(yán)重，反復(fù)加樁不僅增加了工程成本，而且拖延了施工進(jìn)程。后改為400mm管樁，情況也

8、沒有明顯改觀，接著改變成樁方式，采用靜力壓樁，其效果也不能令人滿意，爛樁比例仍然較高。 為此，結(jié)合樁基施工情況，并進(jìn)一步分析地質(zhì)資料，普遍認(rèn)為，傾斜及“裸露”（硬巖上直接覆蓋軟弱層，無(wú)過(guò)度土層）的巖面，是造成爛樁的主要原因，經(jīng)綜合考慮，同時(shí)采用兩種樁型進(jìn)行效果比較：一種是當(dāng)?shù)厥褂幂^為廣泛的錘擊沉管灌注樁，樁徑480mm。因粉砂層及中砂層無(wú)法滿足收錘要求，故只能以微風(fēng)化石灰?guī)r作為持力層。由于此種樁承載力較低，因此增加一倍樁數(shù)，降低設(shè)計(jì)承載力標(biāo)準(zhǔn)值到450kN；另一種是夯擴(kuò)樁，樁徑也為480mm，原設(shè)計(jì)承載力不變。持力層選用粉砂及中砂層，嵌入深度按設(shè)計(jì)要求的貫入度及樁底砂層厚度確定，夯擴(kuò)頭采用二次

9、夯擴(kuò)，振動(dòng)拔管。 因夯擴(kuò)樁在本地使用較少，為取得相關(guān)資料，驗(yàn)證和修改設(shè)計(jì)參數(shù)，使用前先對(duì)一條試驗(yàn)樁進(jìn)行了靜載試驗(yàn)，最大試驗(yàn)荷載為設(shè)計(jì)承載力特征值的兩倍再提高一級(jí)，即1760kN。其試驗(yàn)曲線如圖2、3所示。 從試驗(yàn)結(jié)果看，夯擴(kuò)樁在較高的承載力所對(duì)應(yīng)的沉降量較小，而且Qs曲線和slgt曲線平緩，slgt曲線呈平緩規(guī)則排列，說(shuō)明承載力尚未充分發(fā)揮，極限承載力可能更高，所以完全可以在此地質(zhì)條件下使用并滿足設(shè)計(jì)要求。 圖4為該工程的夯擴(kuò)樁（工程樁）小應(yīng)變反射波法樁身完整性檢測(cè)實(shí)測(cè)典型曲線。從圖形看，曲線上部較為平滑，底部有漸強(qiáng)的負(fù)反射，證明樁身截面均勻、混凝土密實(shí)、完整性好；夯擴(kuò)頭表征明顯、成形質(zhì)量好，

10、夯擴(kuò)樁整樁質(zhì)量較為理想。夯擴(kuò)樁樁身成型后,樁身表面光滑，混凝土密實(shí)，截面均勻一致，基本無(wú)變化，樁身成型情況良好。 相比之下，相同場(chǎng)地的錘擊沉管灌注樁，其成樁質(zhì)量就相差甚遠(yuǎn)。根據(jù)動(dòng)測(cè)（因抽檢后，發(fā)現(xiàn)問題較大，后采用全測(cè)）結(jié)果，有近五成左右的樁都是“”、“”類樁，以淺部缺陷占多數(shù)。經(jīng)開挖（為防止開挖時(shí)，對(duì)相鄰樁造成影響及出于安全考慮，深度不超過(guò)3m）發(fā)現(xiàn)，樁身成型多數(shù)不完整，截面變化大，縮頸、裂縫、夾砂夾泥、斷樁、混凝土不密實(shí)等現(xiàn)象十分普遍。經(jīng)處理，排除上部缺陷，根據(jù)復(fù)測(cè)結(jié)果，部分樁可以使用，但仍有相當(dāng)部分樁因3m以下仍存在較（嚴(yán)）重缺陷，只能采用加樁處理。 同樣是沉管灌注樁，為什么在同一場(chǎng)地，有

11、如此大的質(zhì)量差距呢？究其原因，主要是特殊地質(zhì)條件下不同的成樁方式有不同的效果。本場(chǎng)地，表面填土層（大）塊石較多，填土層下淤泥層較厚，塊石及沉管過(guò)程中的超孔隙壓力水對(duì)樁身混凝土都有較大的擠壓作用，當(dāng)混凝土流動(dòng)性較大，混凝土澆搗不密實(shí)時(shí)，拔管后現(xiàn)澆的混凝土樁身易受擠壓變形。而這一點(diǎn)夯擴(kuò)樁有其優(yōu)越性，它所使用的混凝土稠度大，流動(dòng)性低，再加上振動(dòng)拔管，振搗充分，混凝土密實(shí)，強(qiáng)烈地振動(dòng)又有排土固結(jié)及消散超孔隙壓力水的作用，使填土在振動(dòng)力的作用下，向四周排開并固結(jié)定型，不易移動(dòng)，使淤泥層的超孔隙壓力水壓力消散緩解，很大程度上減少了填土及淤泥層對(duì)樁身的擠壓。 5影響夯擴(kuò)樁施工過(guò)程中成樁質(zhì)量的因素分析及處理措

12、施 誠(chéng)然，任何成樁方法，都可能因?yàn)榈刭|(zhì)資料的偏差、設(shè)計(jì)、施工等諸多因素的影響，造成部分樁存在質(zhì)量缺陷，具體主要質(zhì)量缺陷及控制措施如下： 5.1因封底不牢從而導(dǎo)致樁管內(nèi)進(jìn)水或泥漿。管內(nèi)進(jìn)水或泥漿會(huì)破壞樁身完整性，影響樁的承載力。 5.2因地質(zhì)資料偏差或分析不足,夯擴(kuò)投料量控制不準(zhǔn)確,上拔高度h過(guò)大或過(guò)小等，從而造成夯擴(kuò)頭不足或過(guò)大。夯擴(kuò)頭不足造成樁的端承面積不夠，影響樁的承載力；夯擴(kuò)頭過(guò)大則影響到相鄰樁的夯擴(kuò)頭的形成。 根據(jù)試樁夯擴(kuò)情況，由設(shè)計(jì)確認(rèn)計(jì)算夯擴(kuò)頭是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求。在施工過(guò)程中，根據(jù)規(guī)范要求計(jì)算出夯擴(kuò)料投料高度并在施工中控制運(yùn)用。嚴(yán)格控制外夯管上拔高度h。內(nèi)外夯管同步下沉量必須達(dá)到設(shè)計(jì)

13、規(guī)定設(shè)計(jì)，一般控制在0.3m,使夯擴(kuò)頭混凝土同外圍土層密實(shí)。 5.3因在淤泥質(zhì)土及飽和粘土層中沉管，由于土受到強(qiáng)制擾動(dòng)擠壓，產(chǎn)生空隙水壓，拔管后對(duì)新澆注的混凝土擠壓；混凝土在管中受阻；相臨樁樁位相距太近，施工相鄰樁時(shí)，混凝土未達(dá)到初凝時(shí)受到擠土效應(yīng)的擠壓過(guò)大等，都會(huì)造成樁的直徑不能保證，從而發(fā)生縮頸問題?？s頸減少了樁的截面，影響樁的承載力。 應(yīng)控制混凝土的塌落度（810cm）并在拔管過(guò)程中充分振動(dòng)。對(duì)于樁間距小于d的必須采用跳打法施工；排樁基礎(chǔ)隔排進(jìn)行施工；群樁基礎(chǔ)間隔跳打施工。但由于后施工樁土體的擠壓隆起現(xiàn)象，有時(shí)會(huì)對(duì)已經(jīng)施工的樁產(chǎn)生很大的負(fù)摩擦力，使樁身產(chǎn)生拉應(yīng)力，若樁強(qiáng)度不夠易造成斷樁，

14、若證實(shí)有這種情況出現(xiàn)，應(yīng)保證已施工的樁達(dá)到60%的設(shè)計(jì)強(qiáng)度方可進(jìn)行后施工。 5.4因拔管的速度太快；混凝土粗骨料粒徑太大，澆注混凝土?xí)r在管內(nèi)發(fā)生“阻斷”現(xiàn)象；混凝土澆注工作不連續(xù)，間斷時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，形成先后混凝土的分層現(xiàn)象等，從而產(chǎn)生斷樁。斷離會(huì)引起承載力嚴(yán)重下降。 應(yīng)合理地組織施工，避免混凝土澆注過(guò)程中斷，對(duì)中斷時(shí)間超過(guò)混凝土初凝時(shí)間的采用復(fù)打法，重新澆筑混凝土；合理安排施工順序，若采取跳打方式時(shí)，要保證已施工樁強(qiáng)度達(dá)到60%后再施工相鄰樁；控制拔管速度，在淤泥質(zhì)土中，拔管速度0.5m/min；按規(guī)范要求嚴(yán)格控制粗骨料粒徑。 5.5因鋼筋籠下放標(biāo)高不準(zhǔn)確；由于地質(zhì)情況變化大，混凝土下沉量不同；由于相鄰樁施工振動(dòng)等，從而使鋼筋籠的標(biāo)高不易控制。鋼筋籠的標(biāo)高過(guò)高或過(guò)低，都會(huì)造成下道工序的施工困難。 根據(jù)設(shè)計(jì)標(biāo)高及樁架高度，地面標(biāo)高計(jì)算出吊放鋼筋的鋼絲繩長(zhǎng)度，在卷?yè)P(yáng)機(jī)上做好標(biāo)記，保證每次下放鋼筋籠都得到控制；根據(jù)施工以驗(yàn)，預(yù)先提高鋼筋籠放置高度。 6結(jié)語(yǔ) 綜上所述，根據(jù)本工程實(shí)際施工效果分析，夯擴(kuò)樁不管是質(zhì)量上，還是經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益上都取得了成功，在特殊地質(zhì)條件下，與其