小議夯擴樁的施工

張向華

1 概述

近年來我國的高層建筑迅猛發展,對地基承載力的要求越來越高,很多大型工程的基礎采用了夯擴樁樁基礎。夯擴樁地基處理技術在土木工程建設中得到越來越多的推廣應用,并產生了良好的社會效益和經濟效益。夯擴樁是一種以夯擴頭支撐力為主、以樁身側摩阻力為輔的擠土樁。夯擴樁采用強大的錘擊成孔,將護筒沉到設計標高后,細長錘錘擊出護筒底一定深度,分批向孔內投入干硬性混凝土,用細長錘反復夯實、擠密,在樁端形成復合載體,然后放置鋼筋籠,并向籠內灌注混凝土而形成的樁。

2 夯擴樁的適用條件

為了使夯擴樁的承載力得到較大幅度的提高,必須使夯擴端置于可塑、硬塑的粉質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。

夯擴樁的擴大頭進入持力層的深度,根據持力層的工程性質、層厚、沉管和擴大頭的可能性等因素,一般為1.5 m～2.0 m,宜使整個擴大頭進入持力層。

3 夯擴樁的優缺點

3.1 優點

1)將內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,形成更為理想的擴大頭形狀。3)樁身混凝土借助于柴油錘力量和內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生。4)施工機械輕便、機動靈活、適應性強。5)施工速度快、工期短、造價低。6)無泥漿排放。

3.2 夯擴樁可能產生的缺陷

1)遇承壓水層,成樁困難。2)振動較大。3)噪聲較高。4)屬擠土樁,施工會對周邊建筑物和地下管線產生擠土效應,擴大頭形狀很難保證。

4 夯擴樁施工工藝

4.1 施工工藝流程

樁位放線→樁機就位→沉護筒→填料并夯實→測量貫入度→填干硬性混凝土夯實→放入鋼筋籠→灌注混凝土并振搗→成樁。

樁位線放好后,機器調整至樁位上,向護筒內倒入一定碎磚,然后將重錘放入管內提起6 m,自由落下,將護筒沉到設計標高后,再填適量碎磚進行樁底夯擴(使樁端形成一擴大頭),直到最后三擊貫入度小于10 cm為止,在護筒內倒入一定量的干硬性混凝土夯實后,將重錘提出,安放鋼筋籠,澆筑混凝土至設計標高。

4.2 施工要點

1)樁機就位：在就位過程中通過枕木的鋪設將機座調平,機架調直,必須保持垂直、平穩,確保在施工中不會發生傾斜、移位。

在內、外樁管上作出控制深度標記,以便施工中進行套管入土深度和夯擴投料高度的觀測。

2)施工中的填料要求：以三擊貫入度控制夯擴體的投料量不小于 0.5 m3,且不大于1.8 m3為宜。當投料量大時,應調整樁長或改變施工參數。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作為控制標準;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以內混凝土振搗密實。

3)樁體施工：先在地表樁位上放置4鏟～6鏟與樁身混凝土強度等級相同的干硬性混凝土止淤,然后用水泥袋裝好設計強度等級干硬性混凝土30 kg以上放在樁位中心,堆成小堆,把套管對準樁位中心,壓在干硬性混凝土上進行沉管。

錘擊樁管至設計要求或設計深度,把內管從樁管內抽出,灌入制作夯頭所需的1/3混凝土量。

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

第二次、第三次夯擴,即重復以上步驟。

內管再次抽出外管,安放并固定鋼筋籠,進行樁身投料,完畢灌混凝土至樁頂標高外再增加充盈量部分,再安裝振動錘,開啟振動錘邊振邊拔樁管,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范圍內再用插入式振動器振實,以免造成樁頂部分混凝土松散。

5 夯擴樁施工中出現的問題和處理辦法

5.1 管內進水止淤失效

發生原因：1)止淤干混凝土量不足;2)內管底板直徑偏小與外管內徑的間隙過大。

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

發生原因：1)樁間距過小;2)樁長過短;3)地基中孔隙壓力不夠。

處理辦法：1)調整樁間距,減少樁數;2)調整設計樁長;3)采取塑料板或砂井等排水方法以降低孔隙水壓力。

5.3 鋼筋籠下沉和籠頂低于設計標高

發生原因：1)鋼筋籠預留長度不夠;2)混凝土超灌量不夠;3)樁身混凝土坍落度過大。

處理辦法：1)積累施工經驗,認真做好試樁工作,以較準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

發生原因：1)混凝土中粗骨料粒徑過大;2)鋼筋籠箍筋間距過密;3)鋼筋籠制作質量不好。

處理辦法：1)控制好粗骨料粒徑不大于40 mm;2)對鋼筋籠調整箍筋間距;3)控制好制作質量。

5.5 樁身縮頸

發生原因：1)拔管過快;2)樁間距過小;3)混凝土坍落度不好。

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

5.6 斷樁

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

處理辦法：1)跳打：在跳打時須等相鄰樁設計強度達到70%以上再進行;2)注意現場保護;3)增大混凝土坍落度。

5.7 夯擴困難

發生原因：1)進入持力層過深;2)投料高度過大,拔管高度過小。

處理辦法：1)調整進入持力層的深度;2)減少投料高度或增大拔管高度或增加夯擴次數。

6 結語

夯擴樁在西部地區已應用于多項工程,夯擴樁具有提高單樁承載力,提高生產率,節約建設資金的優點,所以,在具備條件的工程中推廣夯擴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.淺談夯擴樁的設計與檢測[J].山西建筑,2009,35(27)：102-104.

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