复合载体夯扩桩施工（共7篇）
复合载体夯扩桩施工 篇1
前言
复合载体夯扩桩单桩承载力高, 利用场地内的废弃房渣、弃方碎石类土等作为填充料, 通过重锤强夯, 与土体共同形成承载体。此夯扩桩省去了人工扩底, 且护筒直接伸到桩底, 成孔效率高, 施工速度快。
我公司承建的大同市示范性综合实践基地建设项目和大同一中新建宿舍楼项目, 采用复合载体夯扩桩, 共160根, 桩径410㎜, 桩底扩大头直径为2.0~2.5m, 施工中无需泥浆护壁, 无泥浆排出, 保护了环境。
1 施工特点
充分利用场地内的废弃房渣、弃方碎石类土等作为填充料, 通过重锤强夯, 与土体共同形成承载体, 施工成本低。单桩竖向承载力高, 承载力特征值为800k Pa。护筒的长度直接伸到桩底, 且护筒在浇筑混凝土时充当串桶作用, 保证了桩的直径和长度。经夯击处理后, 可减少建筑物的沉降。
2 适用范围
适用于桩端持力层为可塑到硬塑状态的粘性土及粉土、砂土、碎石土和经载荷试验确定承载力稳定可靠的素填土、湿陷黄土持力层等。复合载体夯扩桩桩端埋深不超过24m。
3 工艺原理
采用细长锤冲击成孔, 边成孔边沉护筒, 将护筒沉到设计标高后, 细长锤击出护筒底一定深度, 分批从上料口内投入填充料和干硬性混凝土, 用细长锤反复夯实、挤密, 在桩端形成深度3~5m、直径2~3m的土体得到最有效的加固挤密, 自上而下形成了由干硬性混凝土、填充料、挤密土体形成的复合载体, 然后放置钢筋笼, 灌注桩身混凝土而形成的复合载体夯扩桩。
4 工艺流程及操作要点
4.1 工艺流程
施工准备→放线定位→桩基就位→锤击成孔→沉护筒至设计标高→填充填料并夯击→实测贯入度→安放钢筋笼至标高→浇筑混凝土→拔护筒→试验。
4.2 操作要点
施工前, 熟悉现场环境、地质资料、地上、地下障碍物等情况。掌握场地水准点和轴线控制桩, 并做好标志并采取保护措施。熟悉图纸, 根据设计要求, 用经纬仪测出桩位中心点, 并引出十字线控制桩中心, 在施工过程中不得破坏, 该控制桩作为施工中校核桩孔垂直度、桩径中心是否偏离的依据。桩位允许偏差70mm。
桩机就位后, 保持平正、稳固, 确保在施工中不发生倾斜、偏移, 利用水准仪控制护筒入土深度, 并做好施工记录。成孔时, 通过卷扬机将重锤升至一定高度 (一般落距6m) , 稳定后迅速松开离合杆, 使重锤自由落体进入土中, 进行强夯成孔, 当重锤进入一定深度后, 护筒通过振动、静压进行下沉, 依次循环成孔。当护筒沉到设计标高后, 通过护筒上的刻度来检查桩的深度。
成孔完成后, 提起重锤, 通过护筒投料孔向孔底分次投入填充料, 并进行夯实, 严格控制填充料, 填充料不宜小于0.5m3也不宜大于1.6~1.8m3, 过少会造成复合载体直径过小, 或厚度太薄, 不能有效地传递荷载;过大往往会对相邻桩产生较大的影响。相同地质条件下, 总填料量应基本相同, 填料量相差不应超过30%。
填充料夯实后, 在不填料的情况下, 将重锤升至设计高度 (一般6m落距) 自由落下, 实测贯入度, 每级贯入度比前级小或相等, 且三击贯入度累计值满足设计要求。满足要求后, 报现场监理工程师、建设单位共同验收合格后, 方可进行下一步施工。钢筋笼主筋连接采用直螺纹连接, 箍筋制作成螺旋箍, 主筋内侧每隔2m加设一道直径18mm的加强箍, 每隔2m在箍内设一井字加强支撑, 与主筋焊接牢固组成骨架, 为便于吊运, 钢筋笼外侧主筋上设置耳环。钢筋笼采用桩机自备的卷扬机进行吊运安放。钢筋笼安放前, 报请监理工程师, 验收合格后做好隐蔽验收记录, 方可浇筑混凝土。
桩身混凝土浇筑时, 混凝土要通过护筒垂直灌入孔内, 并应连续分层浇筑, 每层厚度不超过1.0m, 边浇筑边通过护筒进行振捣。施工中严格控制混凝土配合比和加强混凝土的振捣, 严格控制拔管速度。拔护筒时速度要均匀, 对含水率较小的填土、粉土、粘性土, 以1~2m/min为宜, 对含水率较大的填土、粉土、淤泥质土、粘性土和砂土, 宜控制在1m/imn, 在软弱土层和较硬土层交界处, 以0.3~0.8m/min为宜。在桩身混凝土强度达到设计要求的前提下, 应做竖向承载力检验, 其方法应采用静载荷试验, 合格后方可进行下道工序。
4.3 劳动组织
成孔组15人、电工1人、钢筋组5人、混凝土组10人、测量工2人、机械工2人、焊工2人、试验工1人。
5 材料与设备
5.1 材料
施工前, 根据桩基工程量, 选择同种类的废弃房渣, 以保证夯扩桩的受力的均匀性。钢筋必须符合设计要求, 有出厂合格证和复试报告, 试验合格后方可使用。混凝土的质量必须符合设计要求, 坍落度控制在160mm±10mm。加强材料进场验收关, 不合格材料全部退场。
5.2 主要机具
打桩机3台、双轮车12台、水准仪1台、激光经纬仪1台、钢筋机械1套、电焊机2台、起重机2台、插入式振动器4台、测绳5根、卷尺10个。
6 质量控制
建立质量保证体系, 设专职质量员, 严格责任到人。施工前, 要进行技术交底, 特殊工种必须持证上岗。施工中, 合理安排打桩顺序, 严格按设计图纸及规范进行施工。严格控制填充料的填充量和拔管速度, 保证桩的质量。
7 结语
复合载体夯扩桩解决了人工成孔劳动强度大, 单桩施工进度慢, 安全性差的问题。经工程实践, 证明本施工方法技术先进, 经济实用, 保证了工程质量和施工安全, 在缩短工期、节约成本、保护环境等方面取得了良好的社会和经济效益。
摘要：我公司通过工程实践, 对复合载体夯扩桩施工进行技术攻关, 总结出一套适用于复合载体夯扩桩的施工方法, 保证了桩的施工质量, 对类似工程提供了一定的施工参考。
关键词：复合载体夯扩桩,承载力,强夯
复合载体夯扩桩施工技术 篇2
复合载体夯扩桩采用细长锤夯击成孔, 将护筒沉到设计标高后, 细长锤击出护筒底一定深度, 分批向孔内投入填充料和干硬性混凝土, 用细长锤反复夯实、挤密, 在桩端形成复合载体, 然后放置钢筋笼, 并向笼内灌注混凝土而形成的桩。复合载体夯扩桩由干硬性混凝土及填充料等经细长锤夯击而成的复合载体和钢筋混凝土桩身成桩。该技术运用天然土体对夯填料的约束机理和能量累计原理, 夯扩形成人造持力层。复合载体夯扩桩由于在被加固土层内填料并施以强力冲击, 使土体被挤密, 桩端下4m范围土的压缩模量可提高1.35倍, 承载力提高1.5~1.58倍, 使被加固土层成为一个硬层, 并与其下的持力层形成了双层地基, 从而使单桩承受的荷载被加固土层向下扩散, 所以沉降小、承载力大幅度提高。
2 复合载体夯扩桩的适用范围与条件
适用范围:复合载体夯扩桩广泛地适用于工业与民用建筑。对于旧房改造、安居工程、住宅小区中的多层建筑尤为适用;也适用于市政工程、道路路基、桥梁工程以及中、小型水利工程的地基加固处理等。因此, 其工程应用范围广, 推广前景广阔。
适用地质条件:不富含孤石、大块建筑垃圾的人工填土地基、一般粘性土软弱地基、湿陷性黄土层及可液化层等。
3 主要设备
液压步履式夯扩机: (1) 桩架。 (2) 快放式主卷扬机, 用于提升及快放重锤。 (3) 副卷扬机, 用于反压和提升护筒。 (4) 护筒。 (5) 细长锤重3.5吨。 (6) 底盘及液压步履系统
4 施工工艺流程
复合载体夯扩桩施工工艺流程如下图所示:
5 施工质量控制
同其它桩基一样, 复合载体夯扩桩的施工属隐蔽工程, 桩身和夯扩体都位于自然地坪以下, 施工控制有一定的难度, 所以施工前必须制定周密、科学的施工方案, 加强原材料质量控制和施工过程控制, 发现问题及时与设计、检测部门沟通、处理。
场地清理:工程施工前需事先做好施工现场的场地平整工作, 同时场地中的管沟、暗井、古幕等进行及时处理, 可用1:1沙石分层夯填。
设备检修:施工前要对步履式液压夯扩机进行检修, 特别是电机、电源接头、钢索等重点部位。可通过进行空桩试验, 检验设备运行情况。
施工前要对所有的桩位进行施工放线, 并进行认真复核, 确保桩位准确无误。
桩机就位:将夯扩机移至桩位附近, 护筒大致对准桩位, 调整护筒, 使其逐渐对准桩位, 并保持护筒垂直、平稳。
锤击成孔:将细长锤轻落于地面, 护筒对准桩位, 用白灰撒线与桩位吻合, 然后提起细长锤捶击成孔。
护筒沉于设计标高:根据桩位、自然地坪标高、设计桩顶标高计算出护筒沉入高度, 由于每个桩位的实际、自然地坪不一样, 可计算出护筒沉入高度标于护筒上, 当护筒上标记接近地坪时, 要控制细长锤落距, 准确将护筒沉于设计标高。
填料夯击:出始填料应采用碎转、碎石、碎混凝土块等稳定性好的材料, 夯填量控制在0.6-0.8立方米, 在填料寒扩过程中, 采用细长锤3.5吨, 以落距6米的夯距进行夯击, 同时防止地面发生过高隆起, 地面隆起不得大于50毫米, 为防止夯填结束时泥水进入空内, 可投入约20公斤水泥进行封水处理, 填料大致分三个阶段:填料下降、持平、上升, 相应填料量也分多、中、少。
测三击贯入度:为保证护筒进入设计持力层, 并使庄端进入该单元一定深度, 我们通过护筒沉入深度和最后三击贯入度实行双控, 但以贯入度控制为主。由于地层分布不可能是一个平面, 所以不能按护筒沉入深度唯一控制。
三击贯入度是指填充料被夯实后, 当不再填料时连续三次夯击以后的下沉量, 其中前一次的贯入度大于后一次的贯入度, 或者与后一次的贯入度持平, 而且三次总贯入度应小于设计值, 如果不满足设计要求, 则应继续夯击填料至满足设计要求为止。要特别注意, 测贯入度时严禁带刹车和离合。
夯填干硬性混凝土:干硬性混凝土的标号与桩身的混凝土标号相同, 加少量水搅拌, 达到手攥成团, 落地开花的标准, 夯填量控制在0.33立方米左右, 夯至锤底出护筒1-2厘米, 以确保筒内的干硬性混凝土被全部击出护筒, 夯填完成且确定无夹泥后, 可在其上部注入厚度为10厘米左右的水泥沙浆, 用细长锤轻压, 以确保与其后灌入的桩身混凝土结合良好。
放置钢筋笼:钢筋笼的制作要符合现行规范的要求, 纵向钢筋最好采用通常钢筋, 不宜焊接, 必须焊接时, 焊接位置应选在离桩底较近处, 且保证同一连接区域的接头比例小于百分之五十, 同时要对钢筋焊接质量进行严格检查和现场抽样试验。
钢筋笼在运输过程中要注意防止钢筋笼碰撞, 变形, 安装时应避免跑笼。要严格控制钢筋笼标高, 使之沉于设计标高。实际操作中, 可先计算出钢筋笼顶标高力离管口高度, 然后制作一定长度的钢筋, 使之钩住钢筋笼顶端的钢筋, 通过卷扬机将钢筋笼送入设计深度。
浇注桩身混凝土:从护筒填料口贯入混凝土, 一次灌至桩顶标高。并适当进行超灌, 超灌量=设计混凝土应灌量× (充盈系数-1) , 充盈系数一般取1.0-1.2。
拔出护筒:桩身混凝土浇注完成后, 将护筒拔出, 要严格控制拔筒速度, 拔筒速度控制在1-2米/分钟为好。
成桩:拔出护筒后, 桩的整个施工过程结束。
6 主要质量标准
桩的垂直度偏差不大于桩长的百分之一;桩位允许偏差:承台中心桩小于或等于150毫米, 边桩小于或等于70毫米;桩径允许偏差:-20毫米;钢筋笼顶标高:正负50毫米;钢筋笼主筋保护层允许偏差:正负20毫米;钢筋笼制作:主筋间距正负10毫米, 箍筋间距正负20毫米, 钢筋笼直径正负10毫米, 钢筋笼长度:正负50毫米。
螺旋钢箍开始和结束的位置应有水平段, 其长度不小于一圈半, 螺旋箍搭接长度不小于抗震锚固长度, 且不小于300毫米, 弯钩长10d, 角度135度, 且须钩住纵筋、钢筋笼两端及每隔2米设置一道直径为12毫米的加劲箍, 横向加劲箍与纵筋交接处应焊牢。
长锤锤出护筒深度:填料时, 40-60厘米, 夯填干硬性混凝土时, 1-2厘米。
盈系数:1.0-1.2。
三击贯入度不大于设计要求, 重锤落距6 米。未尽事宜按《复合载体夯扩桩设计规程》JGJ/T135-2001及有关施工验收规范执行。
7 施工中应注意的几个问题
当桩距较小时, 应跳打基桩, 以防止对相临已浇注完毕桩身的震动和挤压, 造成桩身混凝土初凝前断桩或缩径。
拔出护筒时, 切忌拔速过快, 导致桩身混凝土离析而造成桩身混凝土不密实甚至发生断桩现象。另外, 对于以粉土和粉质粘土为主的持力层, 控制拔速还可以避免该土层在高能量反复夯击下产生液化现象, 拔出护筒后, 桩身混凝土顶面迅速下降, 说明下部有较大的孔洞、暗沟等致使混凝土大量流失, 需与设计单位及时联系, 对下部开挖处理后方可施工。
8 结论
实践证明, 复合载体夯扩桩具有以下特点:单桩承载力高, 是同等灌注桩的3-5倍;具有明显的经济效益, 较一般桩基节约资金30%左右, 甚至更多;可处理大量的建筑垃圾, 具有明显的社会效益;施工简单, 施工机械轻便、机动、灵活。
综上, 复合载体夯扩桩此种桩型承载力高, 沉降小, 造价低, 适用于桩端被加固土层为可塑到硬塑状态的黏性土以及粉土、砂土、碎石土。被加固土层厚度不宜小于2m。当软塑状态的黏性土、素填土、杂填土和湿陷性黄土经过载荷试验确定桩基承载力稳定可靠时, 也可作为桩端被加固土层。该桩除了技术上可靠和适合当地的工程地质条件外, 还有显著的经济效益和社会效益, 经测算, 所耗材料、机械台班、人工费、管理费等项, 单方混凝土造价500~800元, 与其它灌注桩比较造价可降低20%~60%, 工期可缩短1/3以上。可消耗大量建筑垃圾, 既经济又环保, 特别是在旧城改造工程中, 有着十分广泛的前景。
摘要：随着工程建设的发展, 复合载体夯扩桩地基处理技术在土木工程建设中得到越来越多的推广应用, 并产生了良好的社会效益和经济效益。复合载体夯扩桩是一种新的施工技术, 实践证明, 该桩可大幅提高桩基的承载力, 是一种技术可行、经济适用的地基加固新技术。
关键词：复合载体夯扩桩,施工
参考文献
复合载体夯扩桩的设计与施工 篇3
1复合载体夯扩桩的基本概念及适用条件
1.1基本概念
载体桩是近年来发展起来的一种新型桩基础, 它用重锤夯击成孔或长螺旋成孔, 向桩底填料, 然后用柱锤对桩端土体和填料进行夯击, 并用三击贯入度作为控制指标, 三击贯人度满足设计要求后, 填入干硬性混凝土夯实形成载体, 再放置钢筋笼, 灌注混凝土形成载体桩, 如图1所示。由于该技术在施工过程中消纳建筑垃圾、承载力比同等桩长和桩径的常规混凝土桩承载力高3～5倍。该桩型的使用减少了工程费用。通过人工形成的力层, 减短了桩长, 节约了大量的混凝土。一般设计桩长5.0～8.0 m, 单桩承载力可达到500～700 MPa。不需要做大的承台和大面积的开挖, 可将条形承粱直接做在桩端上, 节约基础施工费用30%左右, 特别合于安居工程浅层回填士和软土层的加固处理, 能够充分利用平房改造工程中的建筑垃圾。
1.2适用条件
复合载体夯扩桩的使用特别强调应综合考虑地质条件和环境条件2个关键的因素:1) 地质条件是指被加固的土层应具有良好的挤密性、足够的厚度、稳定的层面和适宜的埋深, 另外有承压水的地区不适宜采用载体夯扩桩;2) 环境条件是指该工法在无效的隔振措施时不宜在居民区域对振动敏感的建 (构) 筑物附近施工, 否则会引起相邻建筑物或管线的损坏。因而施工时应采取减隔震措施。
2复合载体夯扩桩的受力机理
载体桩上部荷载通过桩身传递到载体, 从干硬性混凝土、填充料到挤密土体, 土体的密实度逐渐降低, 压缩模量逐渐减小, 对于干硬性混凝土, 填充料为软弱下卧层, 附加应力小于地基土承载力, 这是载体桩承载力高的根本原因。因此从受力上分析, 载体桩受力类似于扩展基础。采用承台梁和载体桩的基础, 其受力可以等效为条形基础的受力;若采用独立承台, 载体桩的受力可以等效为独立柱基的受力;若采用满堂布置的载体桩, 则其受力可以等效为筏板基础的受力。故载体桩基础将地基处理的问题演变为结构设计中的基础设计问题。载体桩通过对沉管深度的施工控制达到载体基础的埋深;通过对三击贯入度对干硬性混凝土等填料进行控制达到设计要求的密实, 实现设计要求的等效计算面积。
3复合载体夯扩桩的设计方法
载体桩的设计主要包括:桩长与桩间距的确定, 单桩承载力的计算, 桩身强度验算, 软弱下卧层强度验算, 配筋计算, 承台计算。由于载体桩与普通桩在受力和形状上有一定的区别, 故在设计上也存在一定的差别, 下面就主要对单桩承载力计算、软弱下卧层计算和载体基础沉降计算进行介绍[1,2,3,4]。
3.1确定桩长和桩间距
复合载体夯扩桩将其上部荷载通过桩身传递到载体, 再进一步传递到载体下端持力土层。桩身可以等效为传力杆件, 复合载体等效为传递荷载的载体扩展基础。故复合载体夯扩桩基础将地基处理问题演变为结构设计的基础设计问题。桩长的确定主要考虑持力层土性和有效桩长。有效桩长最终应通过计算来确定, 当计算承载力不满足设计要求时, 在不影响施工质量的情况下, 可以通过调整三击贯入度或持力层深度达到设计承载力的要求, 由于复合载体夯扩桩承载力的计算采用地基土修正后的承载力, 故复合载体夯扩桩的设计桩长并非一个常数, 是随土层变化的。实际施工时, 桩长以达到设计持力层作为控制标准, 设计验算单桩承载力应以土层最不利的钻孔处的土层进行计算。
复合载体夯扩桩的间距选取必须适宜, 过小时除影响相邻桩的桩身施工质量外, 还会造成邻桩载体与桩身的不良结合而影响承载力, 过大时, 承台冲切弯矩增大, 承台厚度相应增加, 不利于优化设计。一般桩间距取为2～3 m, 当估算承载力大于设计要求时, 适当增加三击贯入度或增大桩间距, 提高单桩设计承载力, 否则相反, 若还无法满足设计要求时, 可以对所选择的持力层深度进行调整。
3.2单桩承载力的计算
根据载体桩设计规程, 载体桩的单桩竖向承载力特征值计算公式
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式中, qsia为桩侧阻力 (kPa) , qpa为符合载体下地基经深度修正后的地基土体承载力特征值 (kPa) , Ae为等效计算面积 (m2) 。在荷载效应基本组合下, 单桩竖向承载力的设计值, 必须满足《复合载体夯扩桩设计规程》式4.24:Q≤0.7fcAp时, 桩身混凝土强度才能满足设计要求。
1) 桩侧阻力qsia
对于复合载体夯扩桩, 由于其特殊的扩展基础受力形式, 其主要承载力由载体基础承受, 大量的计算与施工经验证明, 复合载体夯扩桩侧的qsia较小, 在计算单桩承载力时桩侧摩阻力一般可以不予计算, 即取: UP∑qsiali=0
2) 载体基础下地基土承载力特征值qpa
qpa为复合载体下持力层地基土经过深度修正后的地基承载力特征值, 即为等效扩展基础下地基上承载力特征值。承载力深度修正就算按现行地基规范
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式中, ηd为地基承载力深度修正系数:γm为载体基础计算深度以上地基土的加权平均重度, 地下水位以下取浮重度 (kN/m3) ;d为等效基础埋置深度 (图2) , d=d1+d2+L+L1, L1根据地质情况和填料略有差异, 经大量数据计分析, 一般取L1=2.0 m。对于单桩承载力, 计算时虑深度修正, 而不考虑整体基础的宽度修正。
基础埋深一般自室外地坪面算起。在填方整平地区可自填土地面算起, 但填土在上部结构施工完成后时, 应从天然地面标高算起。对于地下室采用箱形基础或筏基时, 基础埋深深度自室外地面标高算起, 采用独立基础或条形基础时从室内地面算起。当建筑物存在主裙楼一体结构, 主楼结构承载力修正时的d, 可按基础底面以上范围内的荷载按基础两侧的超载考虑, 当超载宽度大于基础宽度的2倍时, 将基础折算成土层厚度作为基础埋深, 基础两侧超宽度不等时, 取折算深度中较小的值。
3) 等效计算面积Ae
复合载体等效计算面积即为载体等效基础的计算面积。由于复合载体夯扩桩与普通夯扩桩受力机理与施工方法不同, 其等效计算面积也不一致。普通夯扩桩施工过程中采用提护筒夯击挤压混凝土, 形成混凝土扩大头。复合载体夯扩桩的载体采用填料夯击桩端土体密实后形成, 故载体的形成来源于重锤对桩端土体的夯击挤密, 其面积的确定要考虑桩端下的挤密土体和影响土体, 这是复合载体夯护夯扩桩与普通夯扩桩的最大区别。对于不同的土体, 由于土性不同, 扩展基础的施工也不同。砂土、粉土由于挤密效果较好, 可以充分利用其挤密效应, 成孔到设计标高后少填料或不填料进行夯击, 通过夯击产生的应力波在土体中扩散, 使土体颗粒重新排列密实, 达到良好的挤密效果和较高承载力;对于含水量高的粉质粘土或粘土, 适当填料可以提高土体密实度, 当填料和夯击能量过大时, 施工中容易造成土体结构破坏, 降低土体的承载力, 也容易形成橡皮土而影响对土体的挤密效果。故对于该类土应控制填料, 合理利用干硬性混凝土对桩端的扩底作用。
3.3单桩水平承载力计算
桩在水平荷载下的破坏主要有2种:桩身应力超过允许应力而出现桩身强度破坏;桩侧土出现屈服破坏。对于高配筋率的混凝土桩或钢桩, 由于桩身抗弯刚度较大, 随着荷载增加和桩的水平位移, 桩侧土的应力逐渐增大, 当应力增大到一定值后桩侧土达到屈服被挤出, 出现塑性破坏;当桩配筋率较低时, 桩顶的嵌固约束使桩身的最大弯距出现在桩顶以下一定深度处, 随着桩顶荷载增加, 桩身最大弯距处相继出现屈服而形成塑性铰, 桩的承载力达到极限。由于复合载体夯扩桩都按构造配筋, 配筋率一般为0.20%～0.65%, 故以身强度破坏作为水平承载力的控制参数, 其承载力计算公式为
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式中, rm为截面塑性系数;ft为混凝土抗裂设计强度 (N/mm2) ;w0为桩身换算截面的受拉边缘的面模量 (m3) ;νm为最大弯距系数为水平变形系数;An为桩身换算面积 (m2) , ξN为轴向力影响系数, Nk为荷载效应标准组合下桩顶竖向力 (kN) 。
对以下3种建筑物, 若采用复合载体夯扩桩, 还要进行沉降验算:1) 地基基础设计等级为甲级的建筑物;2) 对沉降有严格要求的建筑物;3) 体型复杂或桩端以下存在软弱土层的乙级建筑物。当持力层下存在软弱下卧层时还应进行下卧层承验算。具体计算方法参见相关设计规范。
4复合载体夯扩桩的施工
载体桩的施工设备为液压步履式夯扩桩机, 主要部件包括:1) 由中空竖杆及支承斜杆等组成的框架;2) 50 kN快放式主卷扬机, 用于提升及快放重锤;3) 30 kN副卷扬机, 用于反压和提升护筒;4) 护筒, 主要起导向和护壁作用, 通常采用φ327～600 mm的无缝钢管, 其长度视设计桩长而定[5]。
施工工艺 (图3) 为:1) 在桩位处挖直径等于桩身直径、深度约为500 mm的桩位圆柱孔, 移机就位;2) 提起夯锤后快速下放, 使夯锤出护筒, 入土一定深度;3) 用副卷扬机钢丝绳对护筒加压, 使护筒底面与锤底齐平;4) 重复2) 、3) 步骤, 将护筒沿垂直沉入到设计深度;5) 提起夯锤, 通过护筒投料孔向孔底分次投入填充料, 并进行大能量夯击;6) 所划分的土层数;填充料被夯实后, 在不再填料的情况下连续夯击3次并测出三击贯入度, 若三击贯入度不满足设计要求, 重复5) 和6) 的步骤, 直至三击贯入度满足设计要求为止;7) 通过护围内平均筒投料孔再向孔底分次投入设计需要的干硬性混凝土, 并进行夯击;8) 放入钢筋笼;9) 灌注桩身混凝土。
5结语
载体桩是一种新型施工技术, 由于其具有操作简单、质量易控制、单桩承载力高等特点, 迅速在全国范围内被广泛采用。由于其受力与施工工艺与普通桩基础不同, 所以在设计与施工控制上与普通桩基础是不同的, 必须要严格控制, 确保质量。
摘要：介绍了复合载体夯扩桩的基本概念、适用条件及受力机理, 对载体桩的设计方法和施工技术进行了研究和总结。
关键词：复合载体夯扩桩,设计,施工
参考文献
[1]JGJ/T135—2001, 复合载体夯扩桩设计规程[S].北京:中国建筑工业出版社, 2001.
[2]JGJ94—2008, 建筑桩基技术规范[S].北京:中国建筑工业出版社, 2008.
[3]GB50007—2002, 建筑地基基础设计规范[S].北京:中国建筑工业出版社, 2002.
[4]范泽雄.复合载体夯扩桩的时间与应用[J].科技资讯, 2007 (18) .
复合载体夯扩桩的特点及施工实例 篇4
随着经济的快速发展, 城市中各类建筑拔地而起, 基础部分的投资占了整个建筑物投资的较大比例。因此, 在确保安全、满足建筑物承载力及变形要求的前提下, 合理选择基础形式是节约成本、降低造价、缩短工期的重要手段。近年来, 由于建筑施工能力及技术水平的不断提高, 桩基础在建筑结构领域被广泛采用, 并随着技术的革新, 时代的发展, 桩基础的类型也在不断增多。目前大同地区常用的桩型有:高强预应力管桩, 人工挖孔灌注桩, 长螺旋钻孔灌注桩, 泥浆护壁钻孔灌注桩, 内夯沉管灌注桩 (即夯扩桩) , 以及上述各种桩型的改进, 如扩底, 注浆等。复合载体夯扩桩是近年发展起来的一种具有特色施工工艺的桩型, 源于内夯沉管灌注桩, 又在其基础上进行了改进。从受力和施工工艺来看, 复合载体夯扩桩避开浅部软弱的松散土层, 通过对土性比较好的下部稳定层位进行加固, 使经过处理的复合载体形成了扩展基础。
1 基本原理、优缺点
1.1 基本原理
复合载体夯扩桩 (以下简称载体桩) 是由干硬性混凝土及填充料等经细长锤夯扩形成的复合载体和钢筋混凝土桩身组成。它具有挤密地基及扩大桩端面积的双重作用。载体桩构造见图1。它的核心是以土体的密实理论为基础, 通过加入填料和夯击对深层土体进行挤密, 形成复合载体扩展基础。
载体桩是在夯扩桩基础上进行了技术改进, 但是他们的受力却是完全不同的。夯扩桩的承载力是由桩的极限侧阻力和桩的极限端阻力构成, 而载体桩桩头实际是一个密实的混合体, 其承载特性是扩散受力, 它的本质是一种扩展基础。桩身起传递荷载的媒介作用, 复合载体兼具传递及扩散功能, 最终将上部荷载转移到承载力较高的持力层土体。因此, 若采用承台梁和载体桩则可以等效为条形基础受力;若是独立承台, 可等效为独立柱基受力;若是采用满堂红布置载体桩, 其功能相当于筏板基础。示意图见图2。
1.2 优缺点
载体桩作为一种新工艺具有以下优点:
1) 无须基坑开挖和降水, 减少了工程量。由于载体桩的核心是以土体的密实理论为基础, 使用填料和夯击来实现下层土体挤密, 因此无须开挖, 大大减少了工程量。2) 单桩承载力大幅提高。载体桩的承载力是同一条件下相同桩径、相同桩长普通混凝土灌注桩的3倍~5倍。3) 可以通过调整施工参数来调节单桩承载力。在同一施工场地, 根据不同的设计要求, 在不改变桩径、桩长的情况下就可以通过调整充填料的数量、三击贯入度等参数来调节单桩承载力。4) 减少建筑物的不均匀沉降。5) 施工所用机械易得、轻便, 移动方便、灵活, 实际操作容易。6) 施工速度快。7) 该技术可消耗大量建筑垃圾和工业废料, 施工中不需要泥浆护壁, 既能废物利用, 又能保护环境。8) 适用范围广, 经济效益好, 工程造价低。
只要在一定深度下存在承载力较好的稳定土层, 如可塑状态的粉质粘土层, 稍密~中密状态的粉土、砂层等, 理论上都可以使用载体桩, 尤其是浅部存在软弱土层, 如湿陷性黄土层、液化土层及较厚素填土层, 该技术优势明显。
任何一种桩型都有其适用范围, 载体桩在施工中也有一定局限性, 它的主要缺点有:
1) 当上部软弱土层中存在硬夹层时, 普通锤击跟管困难, 必须采用螺旋钻配合施工。2) 会产生挤土效应。当施工进度偏快时, 先施工好的桩还没有完全硬化时, 由于挤土效应会被后施工的桩挤压而偏位, 甚至造成浮桩、断桩。3) 在对填料进行夯击时会产生振感, 不宜在人口密集区使用。4) 地下水位较高时, 施工中应注意封水, 止水。
2 工程实例
2.1 工程概况及地质条件
某住宅小区位于大同县周士庄镇南部, 包括住宅楼12栋, 均为7层, 砖混结构, 基础埋深2.0 m, 场地地貌单元属大同盆地东北部山前倾斜平原区。本次勘察钻孔最大深度20.0 m, 勘察深度内未见地下水, 场地地下水位埋藏深度大于20 m。揭露土层主要为第四系上更新统冲洪积 (Q3al+pl) 湿陷性粉土、粉土和砂类土, 表层为现代人工堆积 (Q4ml) 填土。
场地土自上而下分为4层: (1) 杂填土 (Q4ml) :黄褐色, 稍密, 稍湿, 由粉土、生活垃圾、建筑垃圾等组成, 结构或成分不均匀, 填龄超过5年。 (2) 素填土 (Q4ml) :浅黄色, 褐黄色, 稍密, 稍湿, 主要由粉土组成, 含少量煤屑及砂砾石, 结构或成分较均匀, 局部含杂填土, 填龄超过5年, 属中压缩性土。 (3) 湿陷性粉土 (Q3al+pl) :褐黄色, 稍密, 稍湿, 无光泽反应, 无摇振反应, 含铁、锰质氧化物, 局部含砂量大或夹 (3) -1细砂层, 中压缩性土。 (3) -1细砂 (Q3al+pl) :褐黄色, 中密, 稍湿, 局部为中砂。 (4) 粉质粘土 (Q3al+pl) :黄褐色, 硬塑, 稍有光滑, 干强度中等, 韧性中等, 含铁锰质氧化物, 局部相变为粉土, 中压缩性土。
2.2 地基方案分析
拟建建筑物为不均匀地基, 拟建场地为自重湿陷性黄土场地, 地基湿陷等级Ⅱ级。拟建建筑物基底持力层为 (1) 杂填土、 (2) 素填土, 按规范GB 50025-2004, 经深宽修正后其承载力特征值分别为100 k Pa, 129 k Pa, 其基底压力为140 k Pa~196 k Pa, 不满足上部荷载要求。天然地基不满足要求, 应针对消除地基土湿陷性、减缓地基土的不均匀及提高地基强度进行地基处理。可以采用灰土挤密桩、人工挖孔桩和复合载体夯扩桩进行地基处理。
灰土挤密桩, 桩孔直径300 mm~450 mm, 桩孔按等边三角形布置, 桩孔间中心距可为桩孔直径2.0倍, 桩孔在基底下深度不宜小于6 m~7 m。桩孔内用3∶7灰土分层回填夯实, 压实系数不应小于0.96, 桩间土经挤密后的平均挤密系数不应小于0.93, 对灰土挤密桩处理后的复合地基应通过多桩复合地基载荷试验确定其承载力特征值。当复合地基满足设计要求时, 可采用灰土挤密桩复合地基作持力层。对基础悬空部分要用3∶7灰土分层堆填压实至设计基底标高, 压实系数不得小于0.95, 堆填宽度每边应超出基础外缘1 m。
人工挖孔桩基础, 以 (4) 粉质粘土作持力层, 桩全断面进入持力层不小于1.5d (d为桩径) , 各土层桩极限侧阻力特征值 (qsi) 和桩极限端阻力特征值 (qp) 分别按表1取值。
复合载体夯扩桩的单桩竖向承载力特征值计算公式:
其中, Ra为复合载体夯扩桩的单桩竖向承载力特征值, k Pa;Up为桩的周长, m;qsia为桩周第i层土的侧阻力特征值, k Pa;li为桩长范围内第i层土的厚度, m;qpa为复合载体下地基土经深度修正后的地基土承载力特征值, k Pa;Ae为等效计算面积, m2。
qsia是影响普通桩基单桩承载力的重要因素, 但是由于载体桩是扩展基础受力, 大量的计算和施工经验表明, 它的qsia很小, 基础的主要变形和受力依赖于等效基础下的受力和变形, 因此取:
qpa按现行基地规范计算:
其中, ηd为地基承载力修正系数;γm为载体基础计算深度以上地基土的加权平均重度, 地下水位以下取浮重度, k N/m3;d为等效基础埋置深度。
等效面积Ae根据规程JGJ/T 135-2001中给出的不同土性中三击贯入度分别为10 cm, 20 cm, 30 cm对应的桩径为410 mm的复合载体夯扩桩桩端的等效面积查表取值。
根据以上计算公式, 取桩径410 mm, 桩长8 m, 布桩间距1.8 m, 以 (4) 粉质粘土作为复合载体基础的持力层, 地基承载力特征值170 k Pa, 单桩承载力特征值550 k N, 基础埋深2.0 m。载体底部地基土承载力经深宽修正后的fk=210 k Pa。三击贯入度为15 cm, 等效底面积Ae=1.8 m2, 单桩承载力Ra=669 k N>550 k N, 满足设计要求。
2.3 不同地基处理方案经济性对比
以上三种地基处理方法均能满足设计要求, 经济性对比如表2所示。
3 结语
由表2可以看出, 对比传统桩基处理方法, 复合载体夯扩桩的优点是有过之而无不及。自推广应用以来, 该技术已成功进入全国80多个城市的建筑市场, 承接完成了一定数量的工程, 均取得了良好的效果, 具有广阔的推广前景。目前, 大同市及周边仍使用传统地基处理方法, 以上工程案例将为载体桩的推广提供参考。
参考文献
[1]顾晓鲁, 钱鸿晋, 刘惠珊, 等.地基与基础[M].北京:中国建筑工业出版社, 2002.
[2]刘金砺.桩基础设计与计算[M].北京:中国建筑工业出版社, 1990.
复合载体夯扩桩施工 篇5
复合载体夯扩桩施工时, 先用细长锤在桩位处夯击成孔或用长螺旋钻机开孔引孔, 将钢护筒沉至设计标高, 再用细长锤夯击护筒到一定深度, 分批向孔内投入填充料同时进行夯击, 达至规范规定的贯入度。然后, 填入一定量的干硬性混凝土并加以夯击, 达到规定的贯入度, 最后吊入钢筋笼和灌注混凝土, 振捣密实。由于该工艺在填充和夯击填料的过程中, 对原土层持力端和填料的反复动力冲击作用, 使夯锤周围和底部的填料向外挤扩, 使桩端复合土层形成一个一定尺寸的近球体的复合载体, 较大地改善了夯扩体周围的底部土层的物理力学性能。在反复夯扩的动力荷载作用下, 夯扩体和挤密土体可以起到分层扩散应力作用, 消除了桩端的应力集中现象, 将桩端的应力土层逐层降低到天然土体能够承受的程度, 从而改善了土体的受力状态, 提高了桩的承载能力。为保证设计要求的承载力, 要求在保证混凝土桩身质量的同时, 保证夯填材料的数量、质量和夯击的最后三击贯入度。施工中控制易出现问题的环节, 才能保证工程质量。
1 复合载体夯扩桩施工后, 位置超过允许值。
控制方法:
1.1 施工放线人员依据桩位布置图将桩位
放线完毕, 经监理工程师验线合格后, 在施工前, 技术员对所要打的桩位再进行一遍复测, 确认无误后方可进行施工。
1.2 移桩机就位
检查桩机设备工作是否正常, 调直护筒, 在确定所要打的桩位准确后移桩机就位, 使护筒中心与桩位中心对齐, 然后将护筒放置地表, 并调整护筒垂直。
1.3 锤击成孔
先用细长锤低落距轻夯地面, 使护筒准确定位于桩位, 然后再提高细长锤夯击成孔。
1.4 沉护筒至设计标高
锤击成孔时, 护筒下沉, 当接近桩底标高时, 控制重锤落距, 准确将护筒沉至设计标高。
1.5 妥善设置桩基础轴线的控制点及水准点, 施放桩位轴线及桩位。
2 桩身混凝土发生离析、孔洞、缩径、不密实、松顶等质量问题
控制方法:
2.1 开工前, 一定要对所用的材料过行检验, 尤其是水泥。
2.2 严格按照配合比试验报告来拌制混凝
土, 各种材料的计量要准确, 误差控制在允许的范围内, 雨期施工时注意根据砂石的含水量调整配合比用水量。
2.3 灌注混凝土时, 确保混凝土的充盈系
数大于或等于1.0, 对于桩身周围为软弱土 (如淤泥质土) 时, 还应适当加大。
2.4 为确保桩顶混凝土凿除浮浆后其强度能达到设计要求, 桩顶超灌高度应超出桩顶标高30-50cm。
2.5 必须保证桩身混凝土连续浇筑, 必须
采取合理的方式振捣密实, 由于桩身在受力时为一杆件, 故必须严格按照以上要求操作, 确保其承载荷载的能力。
3 夯填材料数量不准确, 偏少导致桩端复
合载体的直径太小, 厚度过薄, 无法有效传递荷载, 过多导致相邻桩位移, 桩端复合载体与桩体分离。
控制方法:
施工中, 在夯击后地面隆起不超过50mm和相邻桩的竖向位移不超过20mm的情况下, 控制三击贯入度的投料量不应小于0.5m3且不应大于1.8 m3。
4 桩端混凝土与复合载体结合部不连贯, 不密实, 局部有脱离现象。
控制方法:
4.1 在复合载体夯扩桩施工结束后, 在孔
底先浇筑0.3m3和桩身混凝土强度等级相同的半干硬性混凝土, 夯实后, 浇筑0.1-0.3m3同桩身混凝土的配合比的减石子混凝土。
4.2 桩身钢筋笼端部钢筋少绕一个循环圈
或将其上移至上部桩身, 将钢筋笼吊入孔中, 这样钢筋笼主筋即可穿入该过渡层中。
4.3 钢筋笼放入后, 立即进行上部桩身混凝土的浇筑和振捣。
5 刚刚完成的桩体受到新打的桩夯扩施工扰动, 造成变形或复合载体与桩端移位偏离现象。
控制方法:
5.1 采取正确的打桩顺序, 总的顺序上采
取横移退打的方式, 即自中部向两端对称进行或自一侧向另一侧单一方向进行, 保证桩与桩之间不受干扰。
5.2 采取隔排或隔桩跳打法, 在实施跳打
过程中, 应注意避免在桩机移动时对已打桩的顶部的破坏, 并严格控制跳打的时间, 间隔时间必须大于混凝土中水泥的终凝时间。
5.3 对于挤土效应很大的土层, 可采取用螺旋钻钻孔引孔工艺相结合的方法。
5.4 若在同一场地内存在两种或两种以上桩长, 应先施工短桩再施工长桩。
5.5 当场地一侧邻近已有建筑物时, 应从邻近建筑物的一侧向远离建筑物的一侧施打。
6 夯锤最后三击贯入度达不到要求, 夯扩
体直径和密实度无法保证, 土体未能有效地挤密加固。存在以下几种原因及控制方法。
6.1 测三击贯入度方法不正确, 影响桩身质量。
控制方法:
测三击贯入度正确方法:锤落底拉紧钢丝绳在投料口处的钢丝绳上画一标记, 同时在护筒上同一高度也画一标记, 锤以6米落距做自由落体运动, 在护筒上与钢丝绳上的标记同一高度画一标记, 两标记的间距为三击贯入度。每击贯入度应比前击小或相等, 三击总贯入度应满足设计要求。如无设计要求, 则应继续填料夯击至满足三击贯入度要求。
6.2 夯填料周围及以下的土体没有被充分地挤夯密实。
控制方法:为提高桩的承载力, 减少桩的沉降, 在施工作业时, 应尽可能对土体进行挤密, 以减小土体的孔隙比, 增加土体的压缩模量。
6.3 夯填料部分或全部没有很好地夯实,
造成填充料成相对松散状态, 导致承载力达不到设计要求和产生过大沉降。
控制方法:合理选择碎砖、碎石块, 分次填入分次夯击, 下层夯扩贯入度合格后再夯填上一层.
6.4 选择的持力层不合理或地质情况异常, 导致最后三击贯入度始终不能达到设计要求。
控制方法:认真配合设计进行详细地质勘查, 利用各种手段勘探或经过试桩方式, 必须选择具有可塑到硬塑状态的砂、砂土、砂性粘土、粉性粘土、粉土或粉质粘土、粘土等作为桩端复合载体持力层。
摘要：复合载体夯扩桩, 是通过对承载性能较好的土层进行工艺处理而形成的复合载体扩展基础, 针对复合载体夯扩桩施工中的质量问题及控制方法进行了阐述。
复合载体夯扩桩施工 篇6
陶阳煤矿洗煤厂主厂房的位置在矿工业广场内的煤厂西侧, 位于原矸石山处, 又是井下采场影响的范围内, 对厂房基础提出了很高的要求, 为此, 解决基础的承载是首要问题。
2 地质勘探情况
该工程主厂房建筑面积187平方, 主体为单层轻钢结构, 高度达12米, 设备众多, 对基础要求较高。本工程地质勘探情况:
(1) 本次勘察最大揭露深度为15.8米, 地层结构单一, 主要由杂填土、粉质粘土、粘土组成, 自上而下共分三层, 现分述如下:第一层:杂填土 (Q4m1) :棕红色、褐色、灰褐色, 松散, 稍湿, 主要有灰岩块石、煤矸石、灰岩碎石及粉质粘土组成。一般厚7.2-8.2米, 平均厚7.74米, 全区分布。第二层:粉质粘土 (Q4n1) :灰褐色、灰黑色, 可塑状态, 很湿, 土质均匀, 切面较光滑, 含少量石英、长石砾砂及姜石, 见铁锰质结核, 偶见云母碎片, 结构均一, 底界面砾砂、姜石含量增多, 随深度增加粘质含量相应增多, 干强度中等, 韧性中等。一般厚1.1-3.2米, 平均厚2.22米, 全区分布。中等压缩性土。第三层:粘土 (Q4a1) :褐色、褐黄色、棕黄色, 可塑-硬塑, 湿, 含石英、长石砾砂, 约占3-15%, 含铁锰质结核, 局部粘土混砂姜, 含大量钙质姜石、砾砂, 含量达35%, 厚度不均一, 砾砂分布不均匀, 层状明显, 局部夹中砂薄层, 干强度高, 韧性高。全区分布, 未透。属中等偏低压缩性土。
(2) 地质报告分析:第一层杂填土:全区分布, 埋藏较深, 工程性能差。第二层粉质粘土:全区分布, 工程性能较好, 为良好天然地基基础直接持力层。第三层粘土:全区分布, 未透, 工程性能好, 为良好天然地基基础直接持力层或下卧持力层, 为理想钻孔灌注桩的桩端持力层。
(3) 勘探部门结论:场地地基土分布较规律, 结构较单一, 无不良地质现象, 岩土工程性能较好。场地工程重要性等级三级, 场地等级三级, 地基等级三级。
3 方案设计与确定
根据地质勘察报告, 基础设计方案有二。方案一:基础大开挖。因第一层土质为杂填土及回填土, 这种土质不允许作为基础持力层, 因此大开挖深度将达到7~8米。方案二:采用复合载体夯扩桩, 上部再布置承台。
方案一施工面临的是开挖深度达7~8米, 而矸石开挖很难, 爆破开挖又由于矸石间有缝隙效果太差, 常用挖土设备对于矸石又用不上, 只能采用冲击松散后挖掘机倒运, 工期约50余天, 基础工程造价为45万元;第二个方案是采用复合载体夯扩桩进行基础处理, 主要是通过填料、夯实使桩端下深3~5米约10平方米范围内的土体得到最优密实, 实现设计的等效载体基础, 使载体基础下地基土满足承载力和变形的要求, 施工工期为15天, 基础工程造价8万元。两个方案相比:第一方案施工难度大, 工期较长, 费用高;第二方案施工机具轻便且施工速度相对较快, 工期短, 符合洗煤厂的建筑要求, 工程造价可大幅度节约。
通过两种方案的对比, 确立了采用复合载体夯扩桩作为主要的承载构件的方案。
4 技术处理
根据现场情况及设备布置采用了钢筋混凝土桩基础, 主要是设备基础与厂房框架基础, 共23棵混凝土桩, 以第三层粘土为钻孔灌注桩桩端持力层, 桩长8米左右 (桩径可根据建筑物荷载确定) 。
5 具体施工步骤
用起吊架将夯锤吊至离地面3~5米处, 然后夯锤自由落下, 锤体自身的重量借助加速度, 对土层进行夯击, 每夯击一锤, 紧跟着下护筒, 使两侧的地方不出现塌方现象, 直至夯至设计所要求的深度;往夯击出的孔内放填料——碎砖和地瓜石, 然后用夯锤再进行夯击, 直至夯至孔内底部的四周被填料充实挤压密实后方可停止夯击;预先绑好的钢筋笼放到孔内, 然后浇灌混凝土, 随浇灌随往上提护筒, 并做施工记录;相邻两桩的位置要控制在1.6m以上, 桩体施工完成后, 按规范要求对桩头铺盖保护, 并随时洒水进行养护。每棵桩从夯击到混凝土浇灌完成, 平均需要耗时2小时。
6 桩基施工时的注意事项
岩土工程勘察应按现行国家标准《岩土工程勘察规范》GB50021的规定执行。当无类似地质条件下的成桩试验资料时, 应要求施工前进行成桩试验, 以确定施工参数。桩的间距不宜小于1.6~2.0m, 持力层为粉土、砂土应取小值, 含水量较高的粘性土应取大值。复合载体持力层相对被加固土层较软弱时, 应满足承载力和变形要求。桩端被加固土层应为可塑到硬塑状态的粘土以及粉土、砂土、碎石土。被加固土层厚度不宜小于2m。当软塑状态的粘性土、素填土、杂填土和湿陷性黄土经过载荷试验确定桩基的承载力稳定可靠时, 也可作为桩端被加固土层。桩身构造应符合下列规定:桩身长度应由所选择的被加固土层埋深和承台底标高确定;桩身混凝土强度等级不得低于C20;主筋混凝土保护层厚度不应小于40mm;钢筋笼宜通长配筋;以三击贯入度控制夯扩体的投料量。桩距若过小, 夯扩体扩充时产生的侧向挤土压力可能导致邻桩夯扩体偏移, 当桩长较短且土层抗剪强度较低时, 夯扩效应可能导致土体剪切滑裂面的形成, 从而造成邻桩桩身上浮造成断桩或桩身与夯扩体脱离等事故。
7 结语
本项目通过调研及论证, 将在实际工程中收集大量的地基处理技术数据, 通过对实际发生的现象加以分析, 使理论与实践结合起来, 寻找出了一条地基基础处理的途径, 为以后的改建工程, 从技术上和经验上提供了依据。
摘要：介绍了复合载体夯扩桩地基处理技术, 通过调研及论证, 将在实际工程中收集大量的地基处理技术数据, 对实际发生的现象加以分析, 做到理论与实践结合。
复合载体夯扩桩施工 篇7
复合载体夯扩桩的技术核心是“夯扩和挤密”,通过夯击填料形成夯扩体,扩大桩端面积,并使地基土得到挤密,来提高承载力。夯扩过程中的振动和挤土对复合载体夯扩桩的成桩而言有利亦有弊,它既是承载力提高的源泉,也是影响成桩质量的关键因素。
1 工程及地质条件概述
某金属加工项目包括3个大型车间,各车间主要为单层厂房,局部2层,混凝土排架、轻钢结构,跨度24.0 m～36.0 m,柱距6 m。均采用承台下复合载体夯扩桩基础,承台下布置2根～12根桩,4根桩以上的承台基础居多,桩间距1.6 m,1.8 m。桩径0.4 m,桩长3.0 m～11.0 m,复合载体持力层主要为第③-2层,③-3层或第⑥层,⑦层土,设计要求单桩竖向抗压承载力特征值在800 kN～1 000 kN之间。桩身混凝土强度等级为C25。
工程场地的地貌单元属河流Ⅰ级,Ⅱ级阶地,其中Ⅰ级阶地的地层主要为②层,③-1层,③-2层,③-2-1层,③-3层;Ⅱ级阶地土层主要为②层,④层,④-1层,⑤层,⑤-1层,⑥层,⑥-1层,⑦层。地下水位于③-1层以下,类型为潜水。该场地为Ⅰ级非自重湿陷性黄土场地。
2 试桩情况
工程桩施工前,在场地内根据地质单元不同,共设置了9根试桩。桩径0.4 m,桩长7.5 m,8.5 m,每根桩的夯填料0.8 m2～1.6 m2,干硬性混凝土0.3 m2,三击贯入度7 cm～10 cm。桩身混凝土强度等级为C30。各试桩均为单桩布置,未采用实际施工中的承台下多桩布置形式。
经检测,各试桩桩身完整性类别均为Ⅰ类或Ⅱ类桩,夯扩体信号特征明显;单桩竖向极限承载力为1 920 kN～2 400 kN,对应沉降为10.28 mm～29.39 mm,承载力满足设计要求。
3 工程桩检测情况
对约2 340根工程桩进行了低应变桩身完整性检测,其中约70%的基桩桩身完整性类别为Ⅰ类或Ⅱ类桩,夯扩体信号特征正常或基本正常;约650余根桩实测信号异常,主要表现为:桩身存在明显低阻抗反射或检测不到夯扩体信号。异常桩的主要分布特点是:Ⅰ级阶地区域较Ⅱ级阶地多,多桩承台较桩数少的承台多,同承台下先施工的基桩缺陷率高,缺陷部位主要在桩身下部。低应变典型曲线见图1,图2。
为了验证低应变检测,并定性分析低应变信号类型不同的各类桩其桩身完整性对承载能力的影响状况,对38根基桩进行了高应变对比测试。试验时采用30 kN铸钢锤,落距约0.55 m,检测情况见表1。
高应变典型曲线见图3～图5。
根据检测情况,有关方对部分基桩进行了开挖验证,开挖结果表明桩身缺陷类型主要为:缩颈、桩侧轴向环状沟槽、桩身或桩端夹泥、桩身上浮造成直筒段桩身与夯扩体脱离等。
4 质量问题分析
1)地基土的含水量高,桩身及持力层透水性差,夯扩时超孔隙水压力急剧升高,将软弱地基土挤入邻桩体内形成桩身夹泥,而孔隙水压力消散时,在尚未凝固的桩体内形成排水通道,造成桩身混凝土的离析。
2)桩间距偏小(相对本工程的地质条件而言),成桩时的挤土效应加剧,造成邻桩的质量问题。
3)试桩时的布桩形式未与工程桩的实际应用形式一致,施工时的振动挤土对临桩的影响在试桩时未体现出来。
4)施工时,未严格执行“跳打法”施工,且同承台下分布施工的间隔时间短,后续基桩的施工造成已施工的基桩桩身上浮或挤断。
5)地下水位以下地层施工时,未采取有效的封水措施,锤出护筒的距离过大及护筒垂直度差,造成桩身下部夹泥。
6)浇筑混凝土后,拔护筒的速度过快,尤其是在穿越湿软土层时,造成桩身缩颈或断桩。
5 结语
1)设计方面:
地质条件和桩间距是影响复合载体夯扩桩质量的重要因素,当地基土含水量高时,可将桩间距增加至3 m～5 m。对于承台下布桩,桩间距无法加大时,可采用引孔方式成孔,以减轻振动和挤土对成桩质量的影响。
2)施工方面:
复合载体夯扩桩具有沉管灌注桩的施工特性,在地质条件复杂的情况下,桩身混凝土的质量不易控制。
3)检测方面:
复合载体夯扩桩的直筒段桩身与复合载体之间的连接状况直接影响其承载力的发挥,因此采用低应变法评价复合载体夯扩桩的桩身完整性时,除了判断直筒段桩身的完整性外,尚应根据桩底反射的信号特征对桩端与载体的连接状况作出评价;对于检测不到夯扩体信号的基桩,可参考同场地条件的对比资料,必要时应进行开挖、高应变或静载方式进行验证,以便对其使用性作出评价。
摘要：结合具体工程地质条件,分析了工程桩的试桩情况及检测情况,并得出了质量检测数据,据此总结了影响复合载体夯扩桩成桩质量的诸多因素,从设计、施工、检测三方面提出了相应的保证成桩质量的工程建议。
关键词：复合载体夯扩桩,承载力,检测数据
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