夯扩桩应用实例

夯扩桩应用实例一工程概述

工程所位于的杭州市江干区,属于钱塘江冲积平原，地层分布较均匀。地基土上部主要由粉土组成，平均深10m处就有力学性质较好的2d砂质粉土夹粉砂土层，分布广广泛且有一定的厚度,是较理想的桩端持力层.其下边是有一定厚度的软弱土层,至深度30M左右,是力学性能较好的砂砾层,也是较稳定的持力层。该工程是多层农居公寓工程,为六层框架结构,总面积12万m2，钻探资料显示,其地质情况在所在区域具有典型的代表性(见表1)。根据地质报告，场地地下水主要赋存于上部粉土、粉砂层中的潜水，水位较高，并受大气降水影响，动态变化较大。地下水能引起粉土膨胀，浅基础不易控制建筑物的不均匀沉降。另外，2c土层为液化土层，也应避免用该土层作为持力层。因此在结构方案阶段就否定了浅基础方案。预制桩基固然可行，但在目前它的价格较高。此外，从地基承载力和造价上分析，灌注桩基础应该是比较理想的，但据调查因成桩难，在该地区很少应用。而将普通沉管灌注桩方法与桩端扩底技术相结合的夯扩桩，可充分发挥端承效果，而且造价相对较低，通过在相邻工程的成功应用，积累了一定的设计和施工经验,技术上较为成熟。经过分析比较，我们选用了夯扩桩基础。表1

该工程程的综合地质质资料土层及其名称层厚(m)主要物理性质地基土参数预制桩参数夯扩桩参数w(%)ewc(%)Ip(%)a1～2(MPPa)Es(MPa))fk(kPa))qs(kPa))qp(kPa))qp(kPa))2a砂质粉土0.7～1.4430.20.87631.95.30.217.0110162b砂质粉土1.6～2.7725.20.7028.26.60.1212170242c砂质粉土4.4～5.8828.30.77130.15.50.1411155227803a砂质粉土夹夹粉砂9.2～10..926.00.7250.16131802817001100二夯扩桩桩基基设计（1）理论依依据

桩的极极限承载力(抗压)不能简单地地理解为极限限侧阻力加上上极限端阻力力。桩土之间间出现不大的的相对滑动时时就出现极限限侧阻力，当当上部滑动量量大的范围内内土体发挥了了极限剪切强强度以后，部部分荷载又传传回给桩身，依依次产生更大大的相对滑动动并逐渐发展展到更大的深深度。只有当当整个桩身侧侧阻力达到极极限值的瞬间间，桩底下面面的土体中形形成了一种极极限强度状态态，好像桩尖尖在排开土体，力图挤挤进土层。此此时，承载力力是极限侧阻阻力和桩底承承载力的组合合。极限侧阻阻力的发挥主主要取决于桩桩土相对位移移，称为极限限位移。只有有当桩底位移移Δs足够大时，桩桩端的极限强强度就全部发发挥出来，桩桩的极限承载载力(抗压)(在该荷载下下的下沉或下下沉速率剧烈烈增大)可由下式确确定：Pu＝Ppu＋ΣPsi(式中Ppu极限桩端承承载力；ΣPsi桩端以上土土层极限侧阻阻力的总和)。该工程地质特特点是持力层层埋深浅，而而上部土层为为软弱土层，在在不大的荷载载下，就能达达到整个桩身身极限侧阻力力。夯扩桩扩扩大了的桩头头，降低了桩桩端应力水平平，阻止了桩桩尖的刺入破破坏。省标准准《建筑软弱弱地基基础设设计规范(DBJ10-1--90)条文说明》中中指出，夯扩扩桩是以端承承为主，侧阻阻力为辅的桩桩型，适用于于上部为软弱弱土层，在距距地表4～14m处有一层性性质较好的桩桩端持力层。这表明在该工程采用夯扩桩是符合设计规范要求,能达到经济、实用、技术合理的目的，是较为可行的设计方案。（2）设计参数数和承载力的的确定

3a土土层是一个较较理想的持力力层，该土层层分布广泛，厚厚度也较均匀匀(表1)。根据地质质报告提供的的参数和省标标准《建筑软软弱地基础设设计规范(DBJ10-1--90)》，初步确确定夯扩设计计参数为第一一次在外管内内灌注的混凝凝土高度H＝1900mmm；外管上拔拔高度h＝800mmm；混凝土全全部夯出外管管后外管和内内夯管同步下下沉深度h－c＝600mm。代入各参参数后可取D＝600mm。

根据《DBJ110-1-990》规范的公公式；可算得得单桩竖向承承载力标准值值Ｒk＝565kN，设计时取取作550kN。由此可见见桩端土承载载力约占总承承载力标准值值的75%以上。（3）桩端进进入持力层深深度

桩的承承载力，主要要是桩端承载载力，随着进进入持力层的的深度(特别是进入入砂质粉土类类粉砂层的深深度)不同而具有有不同的变化化规律，称之之为深度效应应。深度效应应的主要规律律之一是存在在着一个临界界深度hc。当桩进入入持力层的深深度h＜hc时，桩端极极限承载力qpu基本上随深深度而线性增增大，当h≥hc时，qpu则保持不变变，称之为端端阻力稳定值值，规范中推推荐的进入持持力层深度为为1.50～2.00m。根据本工工程地质的实实际情况，选选择进入持力力层深度为1.5m，有效桩长7.5m。三桩基施工

在江干干区打沉管灌灌注桩常出现现这样的现象象：一种是施施工时无法将将混凝土灌到到设计标高，另另一种是开挖挖后，发现近近地表的上段段桩虽在，而而下段桩身混混凝土已流失失或仅存部分分骨料石子。出出现这种现象象的主要原因因是该地区地地基土易液化化，打桩时措措施不当。以以该工程地基基土为例，持持力层3a以上土层主主要为砂质粉粉土，松散，孔孔隙比大，土土层粒径在0.01～0.0744mm之间的颗粒粒占86%以上。有关关资料表明，平平均粒径为0.05～0.1mm的粉砂土的的抗液化能力力最低。

在沉管过程程中，一方面面由于土体受受到震动，使使得孔隙中的的水产生超静静水压力，另另一方面在成成孔过程中，桩桩管周围一定定范围内的土土体受到挤压压，使得土的的孔隙减小，而而孔隙中的水水还来不及排排出，也产生生了超静水压压力μ。水在水力力梯度(i)下从高能量量级向低能量量级处流动，此此时土中总应应力为：σ＝σ′＋（μ＋Δμ）或σ′＝σ－（μ＋Δμ），式中σ′有效应力；Δμ孔隙水压力力增量。可见见当Δμ不断增大，直直到有效应力力σ′减小到零，有有效应力使粉粉砂土产生全全部抗剪强度度。当σ′＝0时土体抗剪剪强度等于零零，便出现了了流砂现象，土土粒之间压力力消失，土粒粒处于悬浮状状态，土体随随水流动。地地下水的渗流流对土单位体体积产生的压压力GＤ称为动水水压力。在桩桩外管拔出过过程中，桩管管中的混凝土土也受到ＧＤＤ的作用。当当ＧＤ较大且且桩管中混凝凝土因自重引引起的材料间间的摩擦力不不足以抵抗ＧＧＤ时，混凝凝土中的水泥泥砂就被流砂砂带走，甚至至还会将骨料料冲走，导致致上述的工程程质量问题。随随着时间的推推移，孔隙水水压力逐渐消消散。针对该该工程存在液液化土层的不不利情况，为为了成功完成成灌注桩的施施工，采取适适当的防范措施以消消除流砂的不不利影响是非非常必要的。为为此在该住宅工程程中，主要采采取了以下措措施：①控制打桩的的施工进度；；②严格控制拔拔管速度；③采用有预制制桩尖的夯扩扩桩。并在桩桩尖颈部设置置草绳；④第一次加灌灌混凝土后，先先进行适当的的预夯扩，再再拔管至h。经过正式式施工前的打打试桩，将夯夯扩设计参数数最终确定为为H＝２５００m，h＝９００mm，h-c＝800mm；⑤在第二次加加灌混凝土完完成后，最终终拔出外管时时，用内夯管管对管内混凝凝土边拔边压压。此外，还还了选择合适适的桩身混凝凝土的水灰比比、坍落度及及合理的打桩桩顺序等等，这些措施都有效地提高了成桩质量，成功地消除了液化土层的不利影响。四结论

(1))经济性分析：我们专门对夯夯扩桩、预制制桩和振动式式沉管灌注桩桩三种桩型基基础方案的经经济指标进行行了对比，在在单位抗力造造价上，夯扩扩桩是最低的的(见表2)。如果再考虑虑到因夯扩桩桩的承载力明明显高于其它它两种桩型，总总桩数最量较较少，相应的的桩承台较小小的因素，其其相应的综合合承台施工、土土方开挖等项项目的费用也也同比减少，夯夯扩桩基础的的经济性将更高。表2

三种桩桩型造价对比比表桩型桩径(mm)桩长(m)单桩工程造价承载力(kN))单位抗力造价((元/kN)工程量(m３))单价(元/m３３)合价(元)夯扩桩3779.41.256603.97555501.373预制管桩3509.4（9.4m)(72元/m))6772852.375振动式沉管灌注注桩3779.41.0494044242881.472

(2)技术术性分析：根根据低应变动动测报告，不不满足规范和和设计要求的的三类桩仅3根，分别出出现不同程度度的缩颈、桩桩身混凝土离离析，而无四四类桩，其余余均为合格的的一、二类桩。主主体工程于2001年4月竣工后，最最近一次沉降降观测结果是是：最大沉降降量18mm，最大不均均匀沉降为5mm。说明桩基方方案较好地达达到了预期效效