夯扩灌注桩在邯郸市的工程应用

夯扩灌注桩在xx市的工程应用0引言垃圾夯底扩端钢筋混凝土灌注桩〔简称夯扩桩〕是利用专门机械，在桩端夯填建筑垃圾和干硬混凝土，桩身采用钢筋混凝土灌注而形成的一种新型复合材料桩。它是在沉管灌注桩和内击沉管夯扩桩的基础上发展起来的地基加固新技术。该桩型既是提高单桩承载力的一种有效措施，又可消纳大量的建筑垃圾，清洁城市环境，节省桩体材料，降低工程造价，而且该工艺具有施工质量容易控制、施工速度快、工期短等优点。因而，近年来在工程中得到迅速推广，并取得了良好的经济效益、环境效益和社会效益。但该技术在xx市建筑地基加固中的应用却刚刚起步。本文在分析夯扩桩的加固机理和适用范围的基础上，结合工程实例验证其应用效果。1夯扩桩地基加固机理和适用范围1．1地基加固机理图1夯扩桩加固机理图夯扩桩单桩承载力主要以桩端扩大头支承为主，桩侧摩阻力为辅的人工端承桩（图1）。其对地基土的加固机理主要表现为：⑴桩周挤密作用：成桩过程中，护筒将孔位的土体挤到周围土体中，使桩间土的密实度增加，孔隙比减小，承载力增大；同时可提高桩周土对桩的横向挤压力，从而增加土对桩的摩阻力。⑵桩端挤密作用：在成桩过程中，垃圾填料在夯锤强大的冲击作用下，携带一定能量向周围土体移动，同时克服土的阻力，将一部分动能传递给土体，本身携带能量不断减少，直到和土阻力平衡，填料颗粒停止运动［1］。反复填料夯击，形成垃圾扩大头，对桩端地基土强制挤压密实，从而改善桩端土的工程性质，使其强度显著增加，压缩性大大降低，垃圾填料与其周围挤密后的地基土形成良好的人工复合持力层。因扩大头承载作用显著，使桩的受力特性接近或达到端承桩型。⑶置换作用：桩端持力层中夯入一定数量的建筑垃圾，强制置换原来结构较松散、强度较低的地基土，形成桩端扩大头，从而大大提高单桩承载能力。⑷排水固结作用：在夯击过程中，夯锤对地基土施加瞬时的巨大冲击荷载，使地基土产生较大的超静孔隙水压力。然而，因投入的建筑垃圾是粗颗粒干料，孔隙连通性好，可作为地基土良好的排水通道，使超静孔隙水压力及时迅速消散,地基土得到排水固结。⑸预震作用：美国等人的试验结果表明［2］，砂土液化的特性除了与相对密度有关外，还与振动应变史有关。在一定的应力循环次数下，当两试样的相对密度相同时，要造成经过预震的试样产生液化所需施加的应力要比未经预震的试样引起液化所需的应力值提高46%。夯扩桩成桩时使地基土产生多次瞬间夯击振动，对可液化土层产生预震作用，从而降低甚至消除地基土液化的可能性。⑹应力扩散作用：形成扩大头的建筑垃圾属散体材料，其强度虽然不及凝固后的干硬砼和桩身砼，但比下伏地基土层的承载力要高得多，荷载传递到桩端后，可通过垃圾填料的应力扩散作用传递给其下卧土层，从而减小下卧层的沉降。综上所述，夯扩桩不但能起到一般刚性桩支承上部荷载的作用，而且具有比同等条件下的刚性桩高得多的单桩承载力。同时，夯扩桩还兼有加固桩间土和桩端持力层的双重作用，桩与桩间土形成良好的复合地基。1.2夯扩桩的适用范围根据目前已使用的夯扩桩工程实践经验［1］［4］，该桩型对地基条件有较大的适应能力。当地基上部为软弱土层，基底以下4～10m左右有一层性质较好的桩端持力层，如砂土、卵砾石、粉土或可塑～硬塑的粘性土等，且桩端持力层厚度不小于4m时效果最佳。对持力层承载力较低的粉土、粉质粘土等，亦可通过夯扩挤密及排水固结作用，提高其承载力。2夯扩桩的设计计算夯扩桩桩基设计与一般灌注桩的主要区别在于单桩承载力特征值的确定。单桩承载力大小除由试桩确定外，初步设计时，单桩竖向承载力可按下式估算［5］：欣式中研：立R馅a羽—即—默单桩竖向踏承载力特腿征值避；荐u丰p别—摧—狱桩身断面代周长事（抵m渴）坏；甲q帜sia售—拴—序桩侧百第婚i工层土的侧村阻力特征隆值村；灭l比i齿—伟—昂桩身穿越钱第场i细层土的厚企度筑（挥m致）例；家q坚pa笑—雄—桃夯扩体持较力层土经揉深度修正左后的承载着力特征值侵；吉A活e惩—蛇—摊等效桩端饿计算面积战（雁m沫2钩），可根国据被加固尼土层性质佣和三击贯碗入度按文辆献句［教5圣］选用。呆桩的间距粥应根据加亭固层土的棉挤密与排议水性能确枝定，一般晌不宜小垂于杏1.6~酒2.0赤m镇。桩数、响桩身配筋巨和承台的框设计计算岩以及桩基已沉降计算慨均按规范朗［省3博］进行。及3冬工程实例碑3.员1舰工程概况孝x驳x侄市某图书凉馆色，痰4协层，框架弃结构，独唐立基础，肆基础埋深竞2.弹2恩m惰，二级建竿筑。地基涉方案最初接选为粉喷麦桩或榨CFG狐桩复合地蔬基，但都其因处理后岭承载力低榜，致使基殖础面积过栏大，而且舰桩数很多血，予以放蓬弃。后来户考虑钻孔男灌注桩方饲案，但浅盟部又没有泻很硬的桩费端持力层起。最后选怒用垃圾夯叨扩桩处理屿方案，采辱用群桩承升台基础，栏设计单桩剥极限承载百力笑≥桃1200趟KN瓜，桩德长侧8配.悦5苗m极，桩予径揭0错.膊4脸m垃，总桩咳数爷89断5纷根。桩端藏夯扩体夯体填碎砖块雨，桩身灌屋注裹C树2厅0系砼。波3.漫2忠工程地质浙条件弱场地地层烤结构及各脉土层物理刺力学性质揭指标分别爽见量表骨1战和蛙表蚀2测。穿表因1判猛场少耻地宝夜地惕矛层锁铲结灭慎构及承载育力谱耻地乒层捡样爹编适扮贯号杠口兴成因时代舍岩睁叠土克名座易称嘴层什校厚照(讨m)愧困奖岩性旱描颗维述昌静承载宴力燕f勺K泊(苹kP瘦a)卧1辜Q奇4借2烈(刊al+p融l)鹿粉拨歇土役1瓣.愚9词灰褐色，绒湿，稍玉密舌~鸭中密。貌90结2药粉质粘土本2肺.赶6陡黄褐色，顶饱和，态可抓~栽软塑，局担部夹薄层坡粉土。插100鞋3欠社粉土拼2帝.私2岗灰黑色，竞很湿，叙稍殊~傻中密，局令部夹薄层骑粉质粘土畅。捉95注4傅粉质粘土非3.监8翻灰黑色，根饱和，软插塑，局部醉夹粉土薄搜层，含青与砖瓦碎块巴。役100君5炸粉绞联土半2关.上1赛灰黑色，奶很湿，中宣密，含小慈姜石，局阻部夹粉质表粘土薄层撒。全110耍6姑Q罪4赞1(al盏+pl)优粘液灭土款适＞薄3婆.郑6况未揭穿洪深藏灰丑~产灰绿色，炼饱和，硬谈塑状态，叛含少量钙耀质结核。典160极坑哈注援：即1电．桩端加熊固层为箱第矛5刮层粉土检；成2朱．地下水喷位埋磨深比4.1~灵10.5司m方。属3.3叙更施工工艺览及检测结盯果已3.3.汤1时施工工艺份摇睁夯扩桩是颤由建筑垃生圾和干硬首混凝土形碎成扩大端络，钢筋混扔凝土灌注图桩身的复厦合材料桩青。夯扩桩聚制桩机主脑要由柱状膀夯锤、护戏筒、导向内架、卷扬落机等部分悲组成。其裂施工工艺故流程为：唉桩位放焦线石—障桩机就丹位勉—费沉护销筒台—奉填料夯锅实竹—勒测量贯入厕度爬—堪填干硬砼吨并夯曲实菠—笋安放钢筋扶笼杆—笛灌注砼并乔捣益实观—族提出护搭筒精—母成桩。呈国旁桩底扩大封头采用建钳筑垃圾，虽主要成分青为碎砖，彻含少量水门泥及砼碎纱块，有机康质不超选过色5沈%拜，自然级圾配，必要相时稍加粉关碎，控制精最大粒径梨＜阔20cm宇，收锤贯呀入度＜洁10cm签，且夯锤醋有回弹现谋象。干硬呼混凝土要邮达彼到革“河手握成团至，一捏即棵碎停”航，夯填量什不小链于政0.3m鸦3眯，并保证都锤出护绳筒炊5c犁m左以内。钢中筋笼按标旧高居中放泼置，主筋堂保护层灵50mm赵。桩身灌箱注乖C20摧砼，坍落僵度控制激在掀14~1呆6c月m撞，保证充马盈系数寒在期1.铜0甚以上。提耕出护筒时抚按钓1~1.溜2m/m馋i敢n拿控制。振煌捣要快插田慢拔，一粗棒到底。肉夯锤重苍3.抄0过吨，提落干高雀度径5四m竹。乓表并2污号各土层物拘理力学性乌质指药标酸蹦娇苍芝哥层者号妨土惰层幼辰认酿宁名秃忍恨称掌肤含班晚水除军量借天然价重度菜少棒孔抽祥构隙么芹敬比键裹饱瘦妄和服戒度趋催垒液咱为看限侧廊萝塑造薄僚限篇塑僵馆性乖指剑糟数胸液娃恐性和精指疲羽数反压菜拦缩浸系束妖数沫压冲供缩届模绣吸量书W绝γ球e们Sr拢W层L梢W泥P乏I累P勿I皂L谱a依Es等%狸g/cm耗3滑%貌%掠%姥MPa朴-1象MPa暂1肠粉邪姓粉土晓26.1绍1.94筒0.76幸5灿92.3素30.4拴21.8销8.6萌0.5贴0.3钉7.5纺2悲粉质粘土缩29.4花1.92姑0.81床0颤94.6岭35.0蓝21.4裙13.6锋0.56扁0.3载6.5抛3温粉胜评覆土躲29.1拾1.94亦0.80龄9划96.9用32.2饭22.6售9.6革0.68斑0.3货8.4膏4口粉质粘土愚34.3吓1.91债0.93获8廉98.7并40.4坡22.8荐13.6帖0.64浙0.4未6.0冷5敢粉躲紫姑土较27.6穷1.98精0.74龟6薄98.9喂29.7仇22.5采7.2存0.72酒0.2缓10.1樱6螺粘克膨怠土算25.0滋1.99刻0.72辣3赢95.0恩39.1外19.6尼19.5产0.28乳0.3类5.8私3.3.洒2臂桩基检测淘结果与分捆析坐该工程共识设计基着桩竟89勿5小根，桩基显施工结院束肆2矮8恭天后，按疯照规毯范投[3脚]仙要求，任非选增9抱根桩进行疯了单桩静挎载荷试验刚，按最终陡加载量妙的乎1/1艘0挂分谁9津级施加，许第一级所按贱2雪倍分级荷趟载加荷，愈最大加鼠荷拼1200奋K卵N父；卸载分澡级为加载图分级至的剧2烦倍。单桩铁静载荷试织验曲线见夺图榜2斩。吉Q(KN码)饺鸦副串剩打刚很lg介t(mi途n)360KN360KN600KN480KN600KN480KN840KN720KN图840KN720KN960KN960KN1080KN1080KNS(mm)1200KNS(mm)S(mm)1200KNS(mm)74#74#桩S~lgt曲线瓣图拉2售研单桩静载稳荷试验曲赢线蝴从败图畅2崖可见，根爹据桩基极烂限承载力叮的判断方笼法，检测畅的掘9结根单桩在寻最大竖向推荷跟载剩1200睁k兼N脸的作用下漫，均未出帆现承载力概极限状态阿，各级荷驾载下的沉死降稳定时娃间较短，鞠各级荷载纱作用下的志沉降量及良累计沉降赚量相对较脏小。因此渡，袍9路根桩竖向桥极限承载爆力均不低绳于伐1200窗k偿N惰，满足设坏计要求。取但存在一万定的沉降腥差异，其体中射640年#肤、捧434依#厦、奥853淡#殊、穿139鸣#刑和督819点#员磁桩总沉降鼻变化控在营3.19巷~4.8茫9m妨m车之间，卸导载后总回贪弹量专为弯2.8~随3.91煎m柳m疏之间，回裂弹率秀为屈67.8故4~89柔.66尖%坑，沉降值造较小，回抱弹率较高汪；刑而羊74透#许、团785羊#畅、胃439廊#剥及冲260量#吊桩总沉降掉在北6.93崭~8.2逆9m溪m螺，总回弹奶量穴为碍3.48惹~5.1伍2m孩m彻，回弹火率然48.9彩5~70浴.85紧%榆，沉降量缸相对较大监，回弹率夸较低。分采析认为，断产生上述斜沉降及回弟弹差异主及要因为场爱地东半部想原为养鱼维塘，深度豆达丈4枣m施左右，回虹填后使桩应周存在一判定厚度的遇回填土，奥影响桩的映侧摩阻力策。再者该辞部位地下我水埋深浅素（小昌于蔑5驶m迅），土层戴含水量较丧大，这也贷会使桩的障侧阻力和充端阻力有列所降低，谈相同荷载任下的沉降昌量增大。裤经估算，易工程造价敬比贞CFG壶桩节省约顽2嫩1系%眨。因单桩设承载力高啄，设计桩灯数减少一引半以上，狠比相同桩皮径而持力辜层为职第轰⑥支层的普通挽灌注桩造窑价节约眼近脊50谢%份，可见经肿济效益显茶著。已建乒成使用，避效果良好叶。第4结论次即阴〔怨1惜〕垃圾夯饱扩灌注桩物，是处理茂多层甚至辽高层建筑销软土地基钩的有效方今法，它具少有单桩承烦载力高、拢沉降量小尽，节省桩赶材、施工题快、造价世低等优点吃，在适宜奋条件下应末优先采用朝。远〔两2粪〕览