淺析夯擴樁在工程中的應用

李建民

（中國空空導彈研究院，河南 洛陽 471000）

基礎對于房屋建筑來講是非常重要的，它起著承上啟下的作用。首先它要承擔上部結構的所有重量和各類活荷載，然后把這些荷載有效地傳遞到地基，因此可以講它的安全決定著上部建筑的安全。基礎的形式多種多樣，但總體可劃分為兩類，一類是淺基礎，另一類是深基礎。深基礎可劃分為樁基礎、筏板基礎、箱型基礎等。按照施工方法不同，樁基礎有預制樁和灌注樁兩類，灌注樁又可分為：沉管灌注樁、人工挖孔樁、鉆孔灌注樁、夯擴樁等。夯擴樁是近年來剛剛發展起來的樁型，雖然至今還沒有統一的國家技術標準，但它在實踐中的應用卻很成功。下面就夯擴樁的特點、優點、施工工藝、作用機理分析如下：

1 夯擴樁的特點

夯擴樁是用重錘夯擊土體成孔的，夯擊的過程就是對地基擠密加固的過程，而且在樁底形成了一個直徑大于樁徑的不規則球體，因此從受力角度講夯擴樁可以有效的提高地基和單樁的承載力而無需加大樁徑，從而起到增加建筑物的安全性，同時又能降低工程造價的作用。另外它克服了人工成孔樁成孔時垂直度難控制、澆注砼可能出現“夾土”的情況，施工質量便于控制。同時，由于在樁孔中填入了一部分建筑垃圾，所以有人稱之為環保型樁，也有人將它戲稱為“垃圾樁”。正因為它能“消化”大量建筑垃圾，因而可有效節約樁體材料。

2 夯擴樁的施工工藝

該樁型采用機械施工，施工工藝如下：

2.1 將直徑40cm左右，長12米左右的樁管準確地立于樁位。

2.2 用夯錘在樁管內夯擊地基成孔，每夯擊一次就將樁管向下壓至樁頭，直至達到設計深度。

2.3 分批向樁管內填入一定數量的較硬建筑垃圾或卵石，用夯錘夯擊使其進入樁管以外的土體中形成“擴大頭”，當單擊貫入度和累計三擊貫入度均小于相應設計值時，再填入一定量的干硬性混凝土，然后繼續夯擊使貫入度達到設計值（貫入度的數值必須用水準儀測量，不能用肉眼或其他簡易手段獲得）。如單擊貫入度、累計三擊貫入度不滿足要求時，必須繼續填入建筑垃圾或卵石，然后再夯擊直至達到要求為止。

2.4 拉出樁錘向樁管內放置已加工好的鋼筋籠，澆筑混凝土，拔出樁管（澆筑一定量的混凝土后，可將樁管拔起一定高度，再澆再拔，但不能一次性全拔出，也不能等混凝土全部澆完后再拔）。

3 機理分析

3.1 該工藝在成樁過程中用重錘夯擊，樁孔范圍內的土被強行擠向四周，孔內用套管跟錘而下，可有效防止縮頸，孔周圍的土體經過擠密固結使樁間土得到了壓縮，提高了樁基范圍內整個場地的地基承載力。

3.2 由于采用了強行擴充，在樁端形成了一個被擠密壓縮的空間，樁端四周的土經過了一定的排水固結，形成了一個良好的復合樁端持力層。

3.3 通過樁頭擠密固結加固了樁端及樁頭空間的土體，形成了超過樁長范圍內的整個場地的地基加固，從而形成了樁基復合地基。同時，采用貫入度控制樁頭擠密程度的施工方法，使各樁的承載力都達到了比較一致的程度，消除了地基的不均勻性，使整個場地形成了一個比較均一的復合場地。

這種成樁過程中集擠密、置換、排水固結、振動擠密等作用于一體，形成了以樁身、樁頭為主體，以振動擠密后的樁間土和樁端土為結合體的完整均勻的復合地基，在復合地基上再形成灌注樁。這種基礎的優點顯然是其他基礎形式所不具備的。

4 適用范圍

依據工程實踐，該樁型適用于基底下有不小于4米相對硬層的地基，如沙土、卵礫層、可塑~硬塑的粘性土等；對持力層承載力較低的粉土、粉質粘土等，也可通過夯擴擠密及排水固結提高其承載力。對建筑垃圾場地也可采用該樁基形式，但樁端要有相對持力層。

5 工程實例及檢測結果

5.1 工程實例

洛陽市某單位一幢廠房，由主廠房、附樓組成。主廠房為18米跨度輕鋼結構，附樓為鋼筋混泥土框架結構。總占地面積約7000平方米，場地地層自上而下依次為：

（1）素填土厚度0.3~5米。

（2）黃土狀粉質粘土，稍濕~濕，可塑~硬塑，中壓縮性，厚度0.0~5.3米，承載力標準值120Kpa。

（3）黃土狀粉質粘土，稍濕~濕，硬塑，中低壓縮性，厚度0.0~2.4米，承載力標準值160Kpa。。

（4）黃土狀粉質粘土，稍濕~濕，可塑~硬塑，中壓縮性，厚度0.0~5.3米，承載力標準值150Kpa。

（5）黃土狀粉質粘土，濕，可塑~硬塑，中壓縮性，厚度0.0~2.4米，承載力標準值180Kpa。

（6）黃土狀粉質粘土，濕，硬塑~堅硬狀，中低壓縮性，厚度0.0~3.6米，承載力標準值170Kpa。

（7）黃土狀粉質粘土，濕，硬塑，中低壓縮性，厚度0.7~3.3米，承載力標準值200Kpa。

（8）黃土狀粉質粘土，濕，可塑~硬塑，中壓縮性，厚度0.0~3.4米，承載力標準值180Kpa。

（9）黃土狀粉質粘土，稍濕，可塑~硬塑，中壓縮性，厚度0.9~3.8米，承載力標準值220Kpa。

（10）黃土狀粉質粘土，濕，硬塑，中壓縮性，最大揭露厚度8.7米，承載力標準值210Kpa。

該建筑最初考慮采用一柱一樁（端承樁）方案。但考慮到主廠房跨度較大，綜合樓活荷載大（考慮今后可能擴大再生產，為方便改造，每層樓面設計活荷載為1t/平方米），若采用此方案，單樁樁徑可能較大，挖孔也較深。在認真分析建筑物的結構形式、所承受荷載以及場地工程地質條件的基礎上最終選擇了夯擴樁，設計的單樁承載力設計值為：主廠房（樁長6.0米）600KN，綜合樓（樁長8.0米）800KN，樁徑400mm，總樁數399根。

5.2 單樁靜載試驗

本工程施工時在樁底采用建筑垃圾，主要成分為碎磚塊與廢棄的混凝土塊，樁身采用C20混凝土灌注，鋼筋籠保護層50mm，夯錘重4.0t，每根樁擴大頭夯錘累計三擊貫入度全部控制在9cm以內，且夯錘有回彈現象。

樁基礎的承載能力是以單樁承載力為基準確定的，正確確定單樁承載力是關系到建筑物設計是否安全的重要問題。靜載試驗是采用接近于豎向抗壓單樁實際工作條件的最好實驗方法。本工程共選用了4根樁做靜載試驗。

試樁最大加荷1340KN，對應的總沉降量分別為：3.38mm、5.32mm、5.17mm、7.88mm。4根樁設計承載力均為800KN，其對應的沉降量為：1.30mm、1.84mm、2.18mm、2.44mm。Q-S曲線見上圖。由Q-S曲線及試驗結果可知，以上試樁所測承載力及沉降量滿足規范及設計要求。

通過對夯擴樁作用機理的分析，結合工程實例，我們可得出以下結論：

（1）通過對地基土夯擊擠密后，樁身四周及樁頭下一定范圍內的土體都得到了加固，提高了建筑物的地基承載力，同時也提高了單樁承載力，降低了工程造價。

（2）由于夯擴樁是通過夯擊成孔的，成孔的過程也是對地基土加固的過程。所以說該型樁對地基要求較低，相對于其他型式的樁基礎，施工質量更容易控制，有較好的技術、經濟和社會效益。

[1]滕延京/黃熙齡（等）.建筑地基基礎設計規范[M].中國建筑工業出版社，2012.

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[3]龔曉南.地基處理手冊[M].中國建筑工業出版社，2008.

[4]林彤.地基處理[M].中國地質大學出版社，2007.