小議夯擴(kuò)樁的施工

張向華

1 概述

近年來(lái)我國(guó)的高層建筑迅猛發(fā)展,對(duì)地基承載力的要求越來(lái)越高,很多大型工程的基礎(chǔ)采用了夯擴(kuò)樁樁基礎(chǔ)。夯擴(kuò)樁地基處理技術(shù)在土木工程建設(shè)中得到越來(lái)越多的推廣應(yīng)用,并產(chǎn)生了良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。夯擴(kuò)樁是一種以夯擴(kuò)頭支撐力為主、以樁身側(cè)摩阻力為輔的擠土樁。夯擴(kuò)樁采用強(qiáng)大的錘擊成孔,將護(hù)筒沉到設(shè)計(jì)標(biāo)高后,細(xì)長(zhǎng)錘錘擊出護(hù)筒底一定深度,分批向孔內(nèi)投入干硬性混凝土,用細(xì)長(zhǎng)錘反復(fù)夯實(shí)、擠密,在樁端形成復(fù)合載體,然后放置鋼筋籠,并向籠內(nèi)灌注混凝土而形成的樁。

2 夯擴(kuò)樁的適用條件

為了使夯擴(kuò)樁的承載力得到較大幅度的提高,必須使夯擴(kuò)端置于可塑、硬塑的粉質(zhì)黏土層和中密卵礫石、粉土、砂土層等的持力層上,其埋藏深度一般不大于18 m,持力層厚度不宜小于4 m。

夯擴(kuò)樁的擴(kuò)大頭進(jìn)入持力層的深度,根據(jù)持力層的工程性質(zhì)、層厚、沉管和擴(kuò)大頭的可能性等因素,一般為1.5 m～2.0 m,宜使整個(gè)擴(kuò)大頭進(jìn)入持力層。

3 夯擴(kuò)樁的優(yōu)缺點(diǎn)

3.1 優(yōu)點(diǎn)

1)將內(nèi)管底干混凝土薄型土塞代替碎石土塞等材料,可有效地起到止淤和減小止水作用,保證混凝土的澆筑質(zhì)量,并減少樁的沉降量。2)外管提升一段距離可使每次樁端混凝土向四周外擠,形成更為理想的擴(kuò)大頭形狀。3)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的產(chǎn)生。4)施工機(jī)械輕便、機(jī)動(dòng)靈活、適應(yīng)性強(qiáng)。5)施工速度快、工期短、造價(jià)低。6)無(wú)泥漿排放。

3.2 夯擴(kuò)樁可能產(chǎn)生的缺陷

1)遇承壓水層,成樁困難。2)振動(dòng)較大。3)噪聲較高。4)屬擠土樁,施工會(huì)對(duì)周邊建筑物和地下管線產(chǎn)生擠土效應(yīng),擴(kuò)大頭形狀很難保證。

4 夯擴(kuò)樁施工工藝

4.1 施工工藝流程

樁位放線→樁機(jī)就位→沉護(hù)筒→填料并夯實(shí)→測(cè)量貫入度→填干硬性混凝土夯實(shí)→放入鋼筋籠→灌注混凝土并振搗→成樁。

樁位線放好后,機(jī)器調(diào)整至樁位上,向護(hù)筒內(nèi)倒入一定碎磚,然后將重錘放入管內(nèi)提起6 m,自由落下,將護(hù)筒沉到設(shè)計(jì)標(biāo)高后,再填適量碎磚進(jìn)行樁底夯擴(kuò)(使樁端形成一擴(kuò)大頭),直到最后三擊貫入度小于10 cm為止,在護(hù)筒內(nèi)倒入一定量的干硬性混凝土夯實(shí)后,將重錘提出,安放鋼筋籠,澆筑混凝土至設(shè)計(jì)標(biāo)高。

4.2 施工要點(diǎn)

1)樁機(jī)就位：在就位過(guò)程中通過(guò)枕木的鋪設(shè)將機(jī)座調(diào)平,機(jī)架調(diào)直,必須保持垂直、平穩(wěn),確保在施工中不會(huì)發(fā)生傾斜、移位。

在內(nèi)、外樁管上作出控制深度標(biāo)記,以便施工中進(jìn)行套管入土深度和夯擴(kuò)投料高度的觀測(cè)。

2)施工中的填料要求：以三擊貫入度控制夯擴(kuò)體的投料量不小于 0.5 m3,且不大于1.8 m3為宜。當(dāng)投料量大時(shí),應(yīng)調(diào)整樁長(zhǎng)或改變施工參數(shù)。在夯擊后地面隆起不得大于50 mm。填料均以滿足最后三擊貫入度小于10 cm作為控制標(biāo)準(zhǔn);樁身混凝土坍落度控制在8 cm～10 cm,并在拔管前、后用插入式振搗器將樁身上部4 m以內(nèi)混凝土振搗密實(shí)。

3)樁體施工：先在地表樁位上放置4鏟～6鏟與樁身混凝土強(qiáng)度等級(jí)相同的干硬性混凝土止淤,然后用水泥袋裝好設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)干硬性混凝土30 kg以上放在樁位中心,堆成小堆,把套管對(duì)準(zhǔn)樁位中心,壓在干硬性混凝土上進(jìn)行沉管。

錘擊樁管至設(shè)計(jì)要求或設(shè)計(jì)深度,把內(nèi)管從樁管內(nèi)抽出,灌入制作夯頭所需的1/3混凝土量。

把錘和內(nèi)管壓在混凝土上,然后拔起樁管60 cm,在錘擊力作用下,將套管內(nèi)的混凝土打出,并使內(nèi)外管同時(shí)沉管40 cm～60 cm。

第二次、第三次夯擴(kuò),即重復(fù)以上步驟。

內(nèi)管再次抽出外管,安放并固定鋼筋籠,進(jìn)行樁身投料,完畢灌混凝土至樁頂標(biāo)高外再增加充盈量部分,再安裝振動(dòng)錘,開(kāi)啟振動(dòng)錘邊振邊拔樁管,拔管速度控制在1.5 m/min,在軟弱土層及軟硬土交界處控制在1.0 m/min。樁管拔出地面,即成樁。

樁頂以下2 m范圍內(nèi)再用插入式振動(dòng)器振實(shí),以免造成樁頂部分混凝土松散。

5 夯擴(kuò)樁施工中出現(xiàn)的問(wèn)題和處理辦法

5.1 管內(nèi)進(jìn)水止淤失效

發(fā)生原因：1)止淤干混凝土量不足;2)內(nèi)管底板直徑偏小與外管內(nèi)徑的間隙過(guò)大。

處理辦法：1)填足止淤干混凝土量;2)加大管底板直徑;3)將成孔回填后重新沉管施工。

5.2 地面隆起

發(fā)生原因：1)樁間距過(guò)小;2)樁長(zhǎng)過(guò)短;3)地基中孔隙壓力不夠。

處理辦法：1)調(diào)整樁間距,減少樁數(shù);2)調(diào)整設(shè)計(jì)樁長(zhǎng);3)采取塑料板或砂井等排水方法以降低孔隙水壓力。

5.3 鋼筋籠下沉和籠頂?shù)陀谠O(shè)計(jì)標(biāo)高

發(fā)生原因：1)鋼筋籠預(yù)留長(zhǎng)度不夠;2)混凝土超灌量不夠;3)樁身混凝土坍落度過(guò)大。

處理辦法：1)積累施工經(jīng)驗(yàn),認(rèn)真做好試樁工作,以較準(zhǔn)確地掌握混凝土超灌量和鋼筋籠高度;2)掌握好混凝土坍落度。

5.4 鋼筋籠上浮

發(fā)生原因：1)混凝土中粗骨料粒徑過(guò)大;2)鋼筋籠箍筋間距過(guò)密;3)鋼筋籠制作質(zhì)量不好。

處理辦法：1)控制好粗骨料粒徑不大于40 mm;2)對(duì)鋼筋籠調(diào)整箍筋間距;3)控制好制作質(zhì)量。

5.5 樁身縮頸

發(fā)生原因：1)拔管過(guò)快;2)樁間距過(guò)小;3)混凝土坍落度不好。

處理辦法：1)控制好拔管速度;2)調(diào)整樁間距或跳打;3)控制好混凝土坍落度。

5.6 斷樁

發(fā)生原因：1)樁間距過(guò)小;2)混凝土初凝后,在樁附近堆放重物或車輛行走;3)混凝土坍落度過(guò)小,形成脫空。

處理辦法：1)跳打：在跳打時(shí)須等相鄰樁設(shè)計(jì)強(qiáng)度達(dá)到70%以上再進(jìn)行;2)注意現(xiàn)場(chǎng)保護(hù);3)增大混凝土坍落度。

5.7 夯擴(kuò)困難

發(fā)生原因：1)進(jìn)入持力層過(guò)深;2)投料高度過(guò)大,拔管高度過(guò)小。

處理辦法：1)調(diào)整進(jìn)入持力層的深度;2)減少投料高度或增大拔管高度或增加夯擴(kuò)次數(shù)。

6 結(jié)語(yǔ)

夯擴(kuò)樁在西部地區(qū)已應(yīng)用于多項(xiàng)工程,夯擴(kuò)樁具有提高單樁承載力,提高生產(chǎn)率,節(jié)約建設(shè)資金的優(yōu)點(diǎn),所以,在具備條件的工程中推廣夯擴(kuò)混凝土樁施工工藝有著重要的意義和廣闊的前景。

[1] 張文杰,樊 爽.淺談夯擴(kuò)樁的設(shè)計(jì)與檢測(cè)[J].山西建筑,2009,35(27)：102-104.

[2] 何有興,盛國(guó)君.論全夯式擴(kuò)底灌注樁施工的技術(shù)措施[J].山西建筑,2008,34(30)：150-151.