淺談地基基礎施工中夯擴樁基礎施工技術的應用

楊傳安

摘 要：某工程地處巖溶發育區，根據對工程造價與工期、質量分析技術經濟，決定用夯擴樁基礎施工。

關鍵詞：地基基礎施工；夯擴樁基礎施工技術；應用

淤泥層厚、巖面傾斜、土洞較多與巖基風化不一，這些特性使建筑樁中很多樁型無法成樁、質量不好、經濟效益差與樁長差異大等問題。對錘擊灌注樁，淤泥層厚成樁質量難保證；基巖埋藏深達不到理想持力層而影響承載力。對于預制樁，基巖埋藏深，樁身長細比例大，有效比例下降，經濟效益低，軟弱層過厚，還有可能樁身失穩；巖面傾斜和樁底支撐在硬巖，成樁中容易爛樁，即使用靜壓方式，效果難令人滿意。對于鉆孔樁，長樁雖可增加樁徑控制長細比，但基礎成本加大，且溶洞與砂礫層問題難解決。在特殊地質，應注重選擇樁型，經驗表明，前述地質下，用夯擴樁為樁基礎，經濟效益與質量保證，對其它樁型有其優越性。

1 夯擴樁成樁

夯擴樁是發揮樁端支撐力與樁側摩阻力的新樁型，以單樁為主，起到擠密與加固基土，提高樁端基土強度。資料顯示，經靜力測試，樁側比阻力提高5～10%，擴大頭比阻力提高25～35%。夯擴樁是錘擊樁設備和施工方法上加以改進，用夯擴法將樁端混凝土擴大大頭形樁型，增大樁端與擠密基土，提高樁承載力。

錘擊夯擴樁成孔用內外雙管，外樁管為鋼管，內樁管下端封底，兩樁長度相等，無樁靴。用樁錘打至設計深度后拔內管，往外管灌入一定擴底混凝土，再次插入內管和將外管拔一定高度，錘擊力經樁管傳給混凝土，通過樁管擠撐，夯出管底混凝土，使擴底混凝土朝下部與四周擠壓，成擴大頭，再澆灌樁身。

2 夯擴樁優勢

實質是側壁阻力和端承力承載的支撐樁，增大端面積與擠密基土提高單樁承載力。夯擴樁突出優點是：

（1）適應性強與持力層范圍廣及投資少。層位穩定、足夠厚砂礫層、堅硬狀態粘性土與紋狀粘性土、礫質粘性土，均宜為持力層，樁底在中等強度土層即可，不斷夯擴土層，達到其需要較長樁型的承載，夯擴樁造價很低，實際減小了樁長，可最大程度控制其一致性。實踐可知，除巖石面距地面淺或松土層厚度達15m以上地區，其他地質均可采用。

（2）基土擠密度高，端面積大與承載力大。通過夯擴，使樁端下土層一定范圍土體得到密實，縱向承載力較高，有利于減小下沉。

（3）內管底放置混凝土為薄型土塞，可有效止淤與短時止水，保證澆筑質量。

（4）相對其它樁，錘擊灌注樁，可省去樁尖等。

（5）控制外管提升，形成更理想大頭形狀。

（6）樁身借助柴油錘力量與內夯管作用壓密，能減少縮頸與斷樁等的產生，保證樁徑。

（7）可視土質條件，調節施工樁長與擴大頭直徑提高承載力。

（8）振動拔管，增加樁身密實度，改善成樁。

（9）抗拔性好，夯擴樁和僅靠樁身摩擦力為抗拔力樁型相比，抗拔力成倍提高，廣泛用于地下室結構。

（10）施工機械機動靈活與適應性強，施工工期短與性價比高。

3 地基施工中夯擴樁施工實例

（1）工程概況。某工程位于橋路段西側，該工程建筑約6萬m2，有4棟19層建筑與23棟別墅組成，地面下設一地下室。

（2）地質條件。根據勘測資料，該工程在石灰巖與巖溶地區，場地土分三層：①人工填土與耕土層；②沖擊土層；③基巖。

據鉆孔，場地覆土除人工填土，主要是沖擊粉質粘土、中砂、粘土與粉土等，局部有淤泥質土，下伏基巖有粉晶灰巖，起伏較大。由于巖溶發育，鉆孔部分有溶洞，溶洞頂土層中有土洞。

（3）基礎設計和施工。①基礎選擇。根據場地地質勘察，本工程基礎用高強混凝土管樁，樁端需支撐在石灰巖上，基巖面起伏大，使樁端接觸過窄，易產生斷樁。若用天然筏基礎，適宜為持力層太深，地下室基礎需基坑支護或整體開挖，根據底板面地基靜載試驗該地基承載力值僅為160千帕不能滿足基礎需要地基承載力值不低于330千帕。根據對工程基礎造價與質量進行技術與經濟分析，最后用夯擴樁基礎。

（4）夯擴樁的應用。根據載體夯擴樁規程知，復合載體單樁承載力值用下式估算：Ra=up∑qsinli+qpn*Ae，Ra表示單樁承載力值；up表示樁身周長，單位m；qsin表示樁側6層土側阻力值；li標示樁身穿6層土厚；qpa表示復合載體基土修正后持力層特征值；Ae表示等效樁端面積，隨土性與貫入度變化不同。

復合夯擴樁高承載力原因有兩個：一個是載體影響土層加固后樁端承載力提高；二是載體擴大樁端作用。兩方面提高為樁端承載力，施工中樁體底同載體頂面有無密切結合直接影響單樁承載力，現場打樁中，體現在最后收樁能否按規程和設計要求控制貫入度，實踐表明，最后貫入度偏大會導致承載力不足。本工程建筑夯擴樁樁徑為580mm，持力層是黏土層，最小樁長5m，單樁承載力值1500kN，樁距3.5倍樁徑，最后貫入度控制1.5～2.0；多層建筑和別墅夯擴樁樁徑為450mm，持力層是黏土層，最小樁長5m，單樁承載力700kN，樁距3.5倍樁徑，最后貫入度控制不低于2.0cm。按設計標高，基坑挖至2.5m處，開挖后再夯擴樁施工。

（5）夯擴樁方案和天然方案技術與經濟分析。以本工程建筑首層地面下基礎造價和工期為例分析比較技術與經濟：①天然方案指天然基礎，基礎造價為325萬元，地下室面積1500m2，折合按地下室每平方米約為2170元，總工期70d。②夯擴樁方案，基礎造價224萬元，地下室面積1500m2，折合按地下室每平方米約為1495元，總工期75d。

從基礎造價和工期比較可知，與用天然方案相比，用夯擴樁方案經濟效益顯著。天然方案優點工期較短，但造價高，未計處理費用情況比夯擴樁方案增加45%，深基坑開挖與支護及地基處理等增加了施工難度；夯擴樁方案隨工期長，造價低，土方開挖少，施工簡便。

由于石灰巖巖溶地段地質情況復雜，地質勘察準確性受鉆孔平面密度影響大，造成打樁中經常出現持力層與資料不符，對樁基施工控制不利，通過分析可知，在施工中嚴格控制夯擴樁貫入度，才能保證單樁承載力。

4 總 結

任何成樁法，都可能因資料偏差、施工等因素影響，部分樁有質量缺陷，夯擴樁不例外。從夯擴樁基礎的工程實踐中，雖然夯擴樁沒預應力管樁與人工孔樁等應用普遍，但地基下部無基巖持力層，或地質不良，淺層無理想基礎持力層，較好持力層在地面下不大于15m，用夯擴樁有較優經濟效果。基巖埋藏深，上部土層有一定中等強度土層，可優先選夯擴樁，以獲得經濟效益。施工控制是前提，沒有好的質量保證與施工管理，難保證樁質量，達到好的效果，應針對出現質量問題和技術關鍵，規范施工。

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