淺述夯擴樁的應用與質量控制

龍浩邦

1 工程概況

1.1 項目簡況

某小區(qū)共有12棟11層宿舍樓，其中8號，9號，10號樓均有1層地下室。小區(qū)建筑面積共18萬m2，特點是造價低、工期緊、質量要求高。

1.2 地質情況

根據地質報告，該場地地質情況復雜，具有變化大、規(guī)律性差等特點。部分土層土質不均勻，承載力較低，各土層的顏色、狀態(tài)及所含成分等主要特征不同，地段變化較大:①素填土:雜色，為粉質黏土，松散，底部為耕植土，場區(qū)均有分布，層厚0.80 m～4.00 m;②黏土、粉質黏土:灰黃、灰紅、紅黃色，含細砂、中砂等，場區(qū)均有分布，面層埋深0.6 m～32.5 m，層厚0.6 m～20 m，標貫 N=2擊～16擊;③粉土:灰黃、黃色，稍濕～很濕，含多量中、粗砂等，層面埋深0.5 m～28.4 m，層厚0.5 m～5.4 m，標貫 N=4擊～ 14擊;④細砂、粉砂:灰白、灰黃、黃色，含黏性土、中砂等，飽和，厚度變化大;⑤粗砂、中砂、砂:顆粒不均勻，含黏性土、粉細砂，飽和，層面埋深1.4 m～23.1 m，層厚0.9 m～12.3 m，呈松散、稍密和中密不等，標貫 N=3擊～20擊;⑥粉質黏土、黏土:褐黃、棕紅、棕褐色，含粉細砂等，遇水變軟，為原巖風化產物，呈軟塑、可塑、硬塑不等，層面深度 10.7 m～32.5 m，層厚0.5 m～12.9 m，標貫 N=2擊～16擊;⑦石灰?guī)r:灰白色～肉紅色，至上而下分為兩層:中等風化巖層;微風化巖層。

根據以上地質情況、設計要求，樁端持力層放在強度較高的土層，一般為中粗砂，黏土或粉質黏土層。

1.3 施工條件

施工場地較為開闊，交通運輸方便，三通一平已經完成，設計單位提交施工圖紙，各方共同參與圖紙會審。規(guī)劃測量大隊提交工程基線標高，由監(jiān)理、總包方組織復核。

2 夯擴樁選定的依據

根據本工程設計單樁豎向承載力為700 kN，樁的持力層到樁承臺底距離約10 m的實際情況，協助甲方與設計單位經過認真比選，包括對比分析夯擴樁、人工挖孔樁、鉆孔灌注樁的工期、經濟和施工條件，最后確定選用直徑450 mm夯擴樁。由于夯擴樁端部可用機械的方法擴大，并在夯擴的過程中，能夠利用內夯管與柴油錘的重量對混凝土加壓，使之在壓力作用下成型，所以能夠避免縮頸、斷樁等灌注樁質量通病的發(fā)生，保證了樁身質量。這種樁的設計樁長8 m～12 m，設計單樁豎向承載力700 kN。使用DD-25型柴油錘打樁機，用2.5 t柴油錘施打。小區(qū) 12個棟號共5 143根樁，14臺樁機同時施工，在計劃工期一個月內完成了。

3 夯擴樁施工的質量控制

3.1 夯擴樁的質量控制

1)打樁前應重新復測樁位，必須準確，并用白灰標識清楚。打樁順序以向后退打為宜。2)當沉管到持力層，且內管拔出準備灌注樁芯混凝土前，應利用探樁繩、吊砣檢查外管內有無冒水或返淤:若無，則可灌注混凝土;若有，則需進行處理，如把外管拔出地面，在樁孔內回填砂石重新止淤沉管。3)打樁工藝應根據設計要求和“試樁”情況確定，應嚴格控制打樁過程。當錘落高度不小于1.5 m時，最后三陣平均每10錘貫入度 e≤200 mm;若樁入土深度已超過12 m而貫入度200 mm＜e≤400 mm，則進行第二次夯擴;若e＞400 mm，則必須請設計人員到現場確定處理方法。經常抽查樁管垂直度，要求不大于0.5%H(H為樁管的長度)，根據“試樁”情況，本工程樁身混凝土的充盈系數為1.18，符合技術規(guī)程充盈系數不小于1.1的要求。4)根據地質及“試樁”情況估計充盈系數，在完成灌注擴大頭混凝土后，應安裝樁芯鋼筋籠，但要求采取措施確保其縱向主筋按設計要求錨入承臺500 mm的長度，并應低于樁灌注混凝土面200 mm。鋼筋籠的制作應保證其尺寸，接頭要符合規(guī)范要求。5)混凝土拌制時應嚴格按照配合比，由于是現場拌制，所以必須設法確保計量準確。我們要求施工單位材料稱量的允許偏差:水泥、水為±2%，砂、碎石為±3%，并經常(特別是雨天)測定砂、石含水率，及時進行調整。6)混凝土的攪拌時間，每槽應不少于 120 s。7)混凝土的坍落度:擴大頭處應為60 mm～80 mm，樁身處應為80 mm～120 mm。監(jiān)理人員對坍落度的檢查，每臺班不少于兩次。8)灌注樁身混凝土的頂面標高應高出錨入樁承臺面標高500 mm為宜，因樁身頂部混凝土的砂漿含量會較大，質量較差，在施工樁臺時把它鑿除。9)成樁拔管時，其拔管速度一般控制在0.8 m/min。10)成樁后要做好產品保護工作，混凝土未達到設計強度100%時，不允許車輛在樁頂上行走，以免破壞樁體。

3.2 夯擴樁的質量檢測與分析

1)試驗樁極限承載力試驗。本工程對3根試驗樁進行了單樁豎向抗壓靜載試驗，目的是檢測樁的極限承載力。結果顯示:3根試驗樁極限承載力分別為1 400 kN，1 540 kN及1 680 kN，達到了設計要求，試驗結果見表1。2)工程樁動測與靜載試驗。夯擴樁工程完成后，對樁基質量分別采用“基樁反射波法”(動測)和“基樁豎向抗壓靜載試驗”(靜載試驗)進行了抽檢。經檢測，本工程基樁合格率為100%，滿足設計要求。3)建筑物總沉降量觀測。本工程結構封頂后，對各棟進行了沉降量測定，結果顯示本工程的總沉降與不均勻沉降情況均良好，沉降量很少，符合規(guī)范要求。

4 對夯擴樁的認識及工作中的體會

表1 試驗樁單樁豎向抗壓靜載試驗結果

4.1 加深了對夯擴樁的認識

1)顯著提高了單樁豎向承載能力。本工程用的樁身直徑為450 mm，其豎向設計承載力定為 700 kN，靜載極限承載力為1 400 kN，通過試樁證明是完全可行的，充分滿足了11層框架結構住宅樓的基礎承載力要求。由于夯擴樁端比其樁身的截面積增大0.5倍～2.5倍，并在夯擴過程中可把樁端土擠密，從而增強了持力層，使樁的豎向承載力顯著提高。大量資料表明夯擴樁比樁身截面相等的錘擊沉管灌注樁的承載能力提高50%～200%。2)降低了造價。夯擴樁因顯著提高了承載力，也不用預制鋼筋混凝土樁尖，與其他樁型相比，其經濟性可大大提高。以本工程為例，樁身直徑為450 mm的夯擴樁，按現行價格平均約140元/m。每10 kN承載力的造價為24元。相比較而言，樁身直徑為400 mm的預應力管樁，入土樁長20 m，承載力為1 000 kN/根～1 200 kN/根，按現行價格約為230元/m，每10 kN的承載力造價為42元。夯擴樁按每10 kN的承載力計算，其造價僅為預應力管樁的57%。3)縮短了打樁工期。如前所述，由于夯擴樁有較高的承載力，因而可減小樁數;由于夯擴工藝先進，因而可減小樁長并提高了打樁速度，綜合各種有利因素，從而縮短了打樁工期。

4.2 經驗教訓

1)最后三陣錘的貫入度，是確定終孔成樁的依據;而拔管速度應控制在0.8 m/min左右，是保證樁身混凝土質量的措施。2)對樁頂標高和鋼筋籠安放標高，要預先計算好，施工時要準確控制。須把各因素及其誤差積累考慮周全。3)澆混凝土施工完成后，應到齡期才能進行動測試驗，以確保檢測準確性。