無(wú)樁靴夯擴(kuò)灌注樁特點(diǎn)和適用條件

無(wú)樁靴夯擴(kuò)樁是一種以端承為主，樁側(cè)摩擦力為輔的樁型。主要依靠其下端的擴(kuò)大頭大幅度提高單樁承載力，因此其擴(kuò)大頭必須置于承載力較高的土層中，如卵石、砂礫、砂類土，粉沙、輕亞粘土以及可塑、硬塑粘土中，最適用于樁端空隙水壓力易消散的地基中。樁端持力層一般應(yīng)大于4m，并滿足樁身錨固要求。由于施工機(jī)械能力的限制，無(wú)樁靴夯擴(kuò)樁的樁長(zhǎng)不宜太長(zhǎng)，一般小于20m。適用于地表下4～10m為軟弱土層，其下即是承載力較高的樁端持力層的地區(qū)。若持力層下有軟弱土層，采用這種樁型，須按實(shí)體深基礎(chǔ)驗(yàn)算持力層及下臥層的強(qiáng)度和變形。當(dāng)場(chǎng)地下部無(wú)較理想的樁端持力層時(shí)，不宜采用。

無(wú)樁靴夯擴(kuò)灌注樁施工時(shí)的拔管力較大，易產(chǎn)生鋼絲繩拉斷及機(jī)械故障，施工設(shè)備尚待改進(jìn)；另外為保證夯擴(kuò)頭成形，其施工工藝相對(duì)復(fù)雜。為保證成樁質(zhì)量，須加強(qiáng)技術(shù)監(jiān)督和施工管理。目前合肥市首批采用無(wú)樁靴夯擴(kuò)灌注樁基礎(chǔ)的5萬(wàn)余m²商業(yè)樓已經(jīng)竣工交付使用，效果良好。

無(wú)樁靴夯擴(kuò)樁極限承載力Ru的理論計(jì)算值：

式中D——為樁端直徑(m)；

q_p——為樁端土承載力(kPa)；

β——為夯實(shí)系數(shù)(由于夯擊作用，樁端土承載力提高系數(shù)，與土質(zhì)有關(guān))；

u——為樁身周長(zhǎng)(m)；

q_si——為第i層樁周土摩阻力(kPa)；

L_i——為第i層土層厚度(m)；

β取1.35，則R_u=1220.83 372.5=1593.3(kN)；相應(yīng)Rk=Ru/2=796.65(kN)。

2根試樁采用“慢速維持荷載法”進(jìn)行靜載試驗(yàn)，并隨機(jī)抽出8根工程樁作應(yīng)力波反射法無(wú)損動(dòng)態(tài)檢測(cè)，抽檢率3.8%。試驗(yàn)結(jié)果表明2號(hào)試樁在樁頂荷載加到1700kN時(shí)，維持390min后樁身平穩(wěn)而迅速下沉，達(dá)到破壞狀態(tài)。此時(shí)反力錨樁上拔量仍在控制范圍內(nèi)而試樁破壞，主要破壞模式是樁端土層在壓縮過(guò)程中的剪切破壞。同樣，1號(hào)試樁的靜載試驗(yàn)結(jié)果破壞荷載達(dá)1400kN。

根據(jù)GBJ7-89規(guī)范的規(guī)定，對(duì)試驗(yàn)結(jié)果分析計(jì)算，單樁垂直允許承載力取Rk=700kN。如圖《1號(hào)、2號(hào)試樁Q-S曲線比較》所示。

R_k理論值(796.65kPa)比靜載試驗(yàn)值(700kPa)大13.8%，誤差主要與夯實(shí)系數(shù)β的取值有關(guān)，尚需積累工程資料，最終形成規(guī)范取值。不難算出，同樣條件下，530mm普通沉管灌注樁Rk=369.9kPa，即無(wú)樁靴夯擴(kuò)樁比普通沉管灌注樁的承載力提高89.2%，效果明顯。為檢查工程樁的成樁質(zhì)量，隨機(jī)抽取8根工程樁和2根靜試樁一起作應(yīng)力波反射法無(wú)損動(dòng)態(tài)檢測(cè)，結(jié)果全部合格。其中A類(樁身結(jié)構(gòu)完整，混凝土波速正常)占60%，B類(樁身結(jié)構(gòu)完整，混凝土波速略低或有輕度缺陷)占40%。2號(hào)靜試樁在靜載實(shí)驗(yàn)后樁本身沒(méi)有大的破壞，1號(hào)靜試樁樁身局部破壞。工程樁擴(kuò)大頭均已形成，擴(kuò)大頭高度都在1m以上，夯擴(kuò)成樁質(zhì)量可靠。

無(wú)樁靴夯擴(kuò)灌注樁需用雙管施工，除采用一般沉管灌注樁用的外管外，另增加1根與外管等長(zhǎng)的配套內(nèi)夯管(心軸)，其外徑小于外管的內(nèi)徑。內(nèi)夯管上端固定在柴油錘下部，下端用鋼板封底。為止淤封底還需設(shè)一與外管同徑高約13cm的加頸圈。打樁機(jī)采用普通的沉管灌注樁施工設(shè)備，如《施工工序圖》所示。無(wú)樁靴夯擴(kuò)灌注樁成樁的關(guān)鍵為其下端干混凝土止淤封底是否可靠。在外夯管上端放加頸圈的目的，就是要加長(zhǎng)外管，從而在外管底部形成一個(gè)13cm的空腔，填充與樁身同標(biāo)號(hào)的干混凝土，作為“軟樁靴”。在錘擊沉管過(guò)程中，下端干混凝土在高壓下逐漸吸入微量地下水，形成極致密的混凝土隔水層，止淤封底。粉砂土層的止淤試驗(yàn)證明，沉管到位后，抽出內(nèi)夯管15min，外管內(nèi)無(wú)積水和回泥。而從沉管到位至取出內(nèi)夯管只需2min，有充分的時(shí)間灌入混凝土夯擴(kuò)成型，干混凝土止淤封底效果較好。

無(wú)樁靴夯擴(kuò)灌注樁是一種新樁型，它的承載力較高，費(fèi)用相對(duì)較低，已在國(guó)內(nèi)廣泛采用。無(wú)樁靴夯擴(kuò)樁采用獨(dú)特的止淤封底新工藝，省去了特制厚鋼板或鋼筋混凝土預(yù)制樁靴，施工較簡(jiǎn)便，成樁速度較快，可利用普通的中、小型柴油錘打樁機(jī)施工。由于不需要特制樁靴，降低了工程造價(jià)，也避免了樁靴擊碎造成的廢樁。與常用的沉管灌注樁相比，單樁承載力可提高60%～100%。經(jīng)測(cè)算，對(duì)一般的6～7層民用建筑，基礎(chǔ)工程直接費(fèi)降低7元/m²左右，有較顯著的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。

合肥市飛騎橋市場(chǎng)，共建5棟6層商業(yè)樓，總建筑面積5萬(wàn)余m2。工程場(chǎng)地土層雜亂，10m以上均為軟弱土層，特別是7.5m以上為古河道及漫灘相淤泥夾雜填土，工程地質(zhì)條件極差。其中的明月閣商場(chǎng)，建筑面積10890.4m²，地上6層，地下1層，框架結(jié)構(gòu)，柱網(wǎng)分為6.3m×7.2m，7.2m×7.2m，7.2m×5.2m三種。

選擇粉土為樁基持力層。該層以下為硬質(zhì)砂巖，下臥層可靠。而且上部土層多為軟弱的填土，摩阻力不大，是無(wú)樁靴夯擴(kuò)樁適用的典型地質(zhì)條件。設(shè)計(jì)樁徑530mm，設(shè)計(jì)擴(kuò)大頭直徑800mm，樁長(zhǎng)9～12m不等。 2100433B

夯擴(kuò)灌注樁是在錘擊沉管灌注樁的機(jī)械設(shè)備與施工方法的基礎(chǔ)上加以改進(jìn)，增加一根內(nèi)夯管，按照一定的施工工藝，采用夯擴(kuò)的方式將樁端現(xiàn)澆混凝土擴(kuò)大成大頭形的一種樁型。

通過(guò)擴(kuò)大樁端截面積和擠密地基土，使樁端土的承載力有較大幅度的提高，同時(shí)樁身混凝土在柴油錘和內(nèi)夯管的壓力作用下成型，避免了“縮頸”現(xiàn)象，使樁身質(zhì)量得以保證。 2100433B

沉管夯擴(kuò)灌注樁，簡(jiǎn)稱夯擴(kuò)樁。它是利用打樁錘將內(nèi)外樁管同步沉入土層中，通過(guò)錘擊內(nèi)樁管夯擴(kuò)端部混凝土，使樁端形成擴(kuò)大頭，再灌注樁身混凝土，拔外樁管時(shí)，用內(nèi)樁管和樁錘壓頂在管內(nèi)混凝土面上，使樁身密實(shí)成行。夯擴(kuò)樁樁身直徑一般為400～600mm，擴(kuò)大頭直徑在500～900mm，樁長(zhǎng)不宜超過(guò)20M。適用于中低壓縮性粘土、粉土、砂土、碎石土、強(qiáng)風(fēng)化巖等。2100433B

靜壓沉管夯擴(kuò)灌注樁施工工法適用范圍

《靜壓沉管夯擴(kuò)灌注樁施工工法》適用于：軟土地區(qū)、多層住宅和中小型工業(yè)廠房的擴(kuò)頭樁施工，擴(kuò)頭樁適用于樁端持力層為中低壓縮性黏土、粉土、砂土、碎石類土的砂土與粉土、粉質(zhì)黏性土等。樁埋深不大于20米。

靜壓沉管夯擴(kuò)灌注樁施工工法工藝原理

《靜壓沉管夯擴(kuò)灌注樁施工工法》是在傳統(tǒng)的沉管樁基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)的新型施工技術(shù)，該工法的工藝原理如下：

1、靜壓沉管夯擴(kuò)灌注樁是一種現(xiàn)場(chǎng)灌注的混凝土樁，它通過(guò)靜壓系統(tǒng)將套管下沉至設(shè)計(jì)標(biāo)高，先用內(nèi)夯錘將管內(nèi)混凝土擊出管外，形成擴(kuò)頭。然后安置鋼筋籠、灌入混凝土，最后將套管拔出，留在土中混凝土則形成擴(kuò)頭樁。由于在持力層中夯擴(kuò)擠密形成擴(kuò)大頭，既增加了樁端截面積，又增加了地基土密度，從而使樁的豎向承載力有較大的提高。

2、靜壓沉管夯擴(kuò)灌注樁的荷載傳遞機(jī)理（與非擴(kuò)頭樁相比）為樁端擴(kuò)頭增加受力面積，減少了樁尖的刺入位移，提高土對(duì)樁的抗力，從而使樁身混凝土得到充分發(fā)揮，其摩阻力沿樁身均勻分布受力時(shí)，擴(kuò)大錐面上土體成拱形與錐面有脫離趨勢(shì)，承載時(shí)樁端應(yīng)力收斂較一般樁快2~3D（D為擴(kuò)大頭直徑） 。

靜壓沉管夯擴(kuò)灌注樁施工工法工藝流程

《靜壓沉管夯擴(kuò)灌注樁施工工法》施工工藝流程如下：

施工準(zhǔn)備——樁尖定位及埋設(shè)——樁機(jī)就位——試樁——打樁——擴(kuò)大頭施工——吊放鋼筋籠——澆筑混凝土——拔除樁管——樁機(jī)移機(jī)。

靜壓沉管夯擴(kuò)灌注樁施工工法操作要點(diǎn)

《靜壓沉管夯擴(kuò)灌注樁施工工法》操作要點(diǎn)有以下各項(xiàng)：

1、施工準(zhǔn)備

1.1、組織項(xiàng)目部成員學(xué)習(xí)圖紙、地質(zhì)資料，并進(jìn)行圖紙會(huì)審和試成孔，從而熟悉該工程場(chǎng)地內(nèi)地層情況特征及各項(xiàng)物理性能，水文地質(zhì)情況，熟悉圖紙?jiān)O(shè)計(jì)意圖及有關(guān)規(guī)范；

1.2、對(duì)各種建材進(jìn)行見(jiàn)證取樣送檢；

1.3、樁基軸線、標(biāo)高確定并引測(cè)完畢，經(jīng)過(guò)監(jiān)理、甲方復(fù)核辦理簽署手續(xù)；

1.4、“三通一平”施工用電、用水進(jìn)行合理布設(shè)，場(chǎng)地上可能存在一些地下障礙物未破除，待施工中邊施工，邊破除。

2、樁尖定位及埋設(shè)

根據(jù)建設(shè)單位提供的規(guī)劃控制點(diǎn)，按設(shè)計(jì)施工圖的樁位布置圖用經(jīng)緯儀和鋼卷尺測(cè)放各主要軸線位置并填寫測(cè)量定位放線記錄，報(bào)有關(guān)部門審核無(wú)誤后根據(jù)樁位布置圖測(cè)放各工程樁樁位的中心位置，并在各樁位的中心位置埋入預(yù)制混凝土樁尖。

3、樁機(jī)就位

根據(jù)建設(shè)、設(shè)計(jì)等單位確定的試樁號(hào)，樁機(jī)就位。施工沉管前先調(diào)整機(jī)械與樁位間距，讓沉管自由垂直套住樁尖，沉管過(guò)程中隨時(shí)校正垂直度，確保樁管垂直度誤差小于1%。

4、試樁

以抬架為終孔標(biāo)準(zhǔn)，其抬架值（壓樁力）由工程樁施工前試成孔確定。應(yīng)綜合考慮地層情況和單樁設(shè)計(jì)承載力。工程樁施工前必須進(jìn)行試成樁試驗(yàn)，詳細(xì)記錄抬架值（壓樁力）數(shù)據(jù)，混凝土的分次灌入量，外管上拔高度等。并通過(guò)凈載試驗(yàn)確定單樁設(shè)計(jì)承載力。

5、打樁

5.1、安放樁尖置樁套管頭上，并校正樁管垂直度；

5.2、進(jìn)行施打，沉樁進(jìn)入設(shè)計(jì)要求的持力層深度，靜壓沉管樁機(jī)抬架并達(dá)到持荷穩(wěn)定要求，一般持荷穩(wěn)定為3分鐘。

6、擴(kuò)大頭施工

6.1、達(dá)到設(shè)計(jì)壓樁力（抬架值）后，倒入2/3擴(kuò)頭混凝土量，樁管拔高0.5米，用內(nèi)夯錘將混凝土擊出管外形成第一次擴(kuò)頭（注意管內(nèi)留20厘米高的混凝土）；

6.2、倒入1/3擴(kuò)頭混凝土量，樁管拔高0.5米，用內(nèi)夯錘將混凝土擊出管外，形成第2次擴(kuò)頭（注意管內(nèi)留20厘米高的混凝土）；

6.3、拔管成樁擴(kuò)大頭直徑可按下式計(jì)算：

式中:

d₀——樁管內(nèi)徑；

H——拔管高度；

h——夯擴(kuò)時(shí)樁管中混凝土灌注高度；

D——擴(kuò)頭有效直徑；

C——管內(nèi)殘留混凝土高度，一般取C=0.2米。

7、吊放鋼筋籠

擴(kuò)頭結(jié)束后，進(jìn)行吊放鋼筋籠作業(yè)；

7.1、鋼筋籠采用卷?yè)P(yáng)機(jī)吊入樁管內(nèi)，并應(yīng)保證鋼筋籠的位置、標(biāo)高正確；

7.2、鋼筋籠應(yīng)按相關(guān)規(guī)范的要求制作。

8、澆筑混凝土

8.1、根據(jù)需要和現(xiàn)場(chǎng)條件樁身混凝土可采用預(yù)拌商品混凝土或現(xiàn)場(chǎng)攪拌混凝土，混凝土灌注可釆用泵送或?qū)Ｓ昧隙罚?

8.2、混凝土配合比事先按試驗(yàn)確定，混凝土拌合物應(yīng)具有良好和易性；

8.3、樁端2~3米長(zhǎng)度范圍內(nèi)混凝土坍落度宜為150~180毫米，其余部分宜為80~100毫米；

8.4、長(zhǎng)樁管打短樁時(shí)，混凝土可以一次連續(xù)灌足。

9、拔除樁管

9.1、樁身混凝土灌注到規(guī)定高度后，進(jìn)行振動(dòng)拔管；

9.2、拔管速度應(yīng)均勻，拔管全過(guò)程應(yīng)保證管內(nèi)混凝土始終高出自然地面，拔管速度約1.2米/分鐘；軟弱土層應(yīng)控制在0.6~0.8米/分鐘；

9.3、樁身混凝土頂面標(biāo)高應(yīng)與自然地面平，且不低于設(shè)計(jì)標(biāo)高50厘米；

9.4、拔管過(guò)程要有專人觀測(cè)管內(nèi)混凝土面，以控制混凝土擴(kuò)散后樁形成的直徑和拔管速度；

9.5、當(dāng)樁較長(zhǎng)或拔管有困難時(shí)，宜釆用分次灌注混凝土辦法。

10、樁機(jī)移機(jī)

樁機(jī)移機(jī)應(yīng)在成樁過(guò)程完畢后進(jìn)行。移機(jī)要專人統(tǒng)一指揮，協(xié)調(diào)作業(yè)，注意安全。

11、做好施工記錄

收集各種資料，保證資料的完整便于竣工驗(yàn)收 。

12、勞動(dòng)組織

《靜壓沉管夯擴(kuò)灌注樁施工工法》操作中的施工班組包括測(cè)量工、樁機(jī)司機(jī)、測(cè)量工、打樁工等總計(jì)22人。詳見(jiàn)下表：