沉管灌注夯擴樁技術及其應用

1、沉管灌注夯擴樁技術及其應用發(fā)布者：基樁工程 發(fā)布時間：2010-3-23 14:45:52 閱讀：92次沉管灌注夯擴樁技術及其應用     1沉管灌注夯擴樁技術 我們通常采用的沉管灌注樁是一種用機械作用力 ,把下端用預制混凝土尖封閉的鋼管打入土內 ,接著在 鋼管內灌注混凝土 ,然后把鋼管從土中拔出 ,留在土里的混凝土就形成了混凝土樁 ,這即是老式沉管灌注樁。 這種樁 ,由于樁身混凝土得不到可靠的振搗密度 ,因而樁身混凝土易出現松散、離析現象 ,成樁后極易產 生樁身蜂窩、縮頸 ,在遇到樁周土收縮應力較大而出現回淤的情況下 ,甚至會發(fā)生吊腳、斷樁等嚴重質量事 故。 由

2、于以上原因及樁端受力面積小等因素 ,導致單樁承載力取值偏低(480樁 ,一般取單樁豎向承載力特 征值600KN,按樁身砼強度等級為C20計算 ,只相當于樁身砼抗壓強度的40%) ,造成樁身砼抗壓強度的嚴重 浪費。從我們江西省的實際使用情況來看 ,采用沉管灌注樁而造成的工程質量事故頻繁發(fā)生 ,所以許多地區(qū) 明確規(guī)定工程建設中不宜采用沉管灌注樁。 為了克服普通沉管灌注樁上述的各種弊端 ,目前出現了一種改進樁型 - 沉管灌注夯擴樁。此樁實際 是夯壓成型 ,并在樁的底部形成擴大頭的沉管樁。 它是在原樁機的樁管內增加一根封底的內夯管 ,在機械作用下 ,內外管同步打入土內至設計要求深度 , 接著拔出內夯管

3、 ,在外管內注入一定高度的混凝土后 ,放入內夯管 ,再將外管拔起相應高度 ,然后錘擊內夯 管。使外管內的混凝土夯出管外 ,再將內外管同步沉到規(guī)定深度 ,使樁端形成擴大頭后拔出內管 ,在外管內 灌注樁身所需的混凝土 ,然后將內管壓在外管內的樁身混凝土面上 ,最后拔起外管成樁 ,形成了有擴大頭的 沉管灌注樁 ,即稱為沉管灌注夯擴樁。      沉管灌注夯擴樁與一般沉管樁相比 ,由于其樁端夯擴成了擴大頭 ,樁端受力面積增大 ,同時樁端地基上 又得到了夯實擠密 ,故樁的端阻力又增大 ,從而提高了樁的承載力。由于多次對樁進行夯擴 ,樁身混凝土較 密實 ,不易產生樁

4、身蜂窩和縮頸等現象。樁身混凝土質量在施以加壓作用后也較普通沉管樁有明顯提高。 根據我們的經驗和已掌握的靜載試驗資料證明 ,400 和450 的夯擴樁單樁豎向承載力設計值高達 900KN和1300KN,由于夯擴樁的承載力大 ,質量保證系數高和各樁受力均勻 ,沉降及沉降差異值小 ,其經濟 效益及生命力就顯示出來了 ,根據對多個工程實例進行比較 ,在相適宜的工程地基中使用 ,其綜合費用(包括 基樁及承臺)較普通沉管灌注樁可節(jié)約2030%。該技術在多層和小高層建筑中使用其經濟效益尤其明顯。     夯擴樁可采用靜壓或錘擊沉管進行夯壓、擴底、擴徑。內夯管比外管短 100mm

5、,內夯管底端可用閉口平 底或閉口錐底。沉管過程 ,外管封底可用干硬性混凝土、無水混凝土 ,經夯擊形成阻水、阻泥管塞 ,其高度一 般為100mm,當不出現由內、外管間隙涌水、涌泥時 ,也可不采用上述封底措施。 樁端夯擴頭平均直徑可按下列公式估算: 一次夯擴D1=d0 H1+h1-C1 h1 二次夯擴D2 =d0 H1+H2+h2-C1-C2 h2 其中:D1,D2 第一次、第二次夯擴擴頭平均直徑。 d0 =外管內徑。 H1、 H2 第一次、第二次夯擴工序中外管中灌注混凝土高度(從樁底算起) 。 h1、 h2 第一次、第二次夯擴工序中外管上拔高度(從樁底算起) ,可取 H1/2,H2/2。 C1、

6、 C2 第一次、第二次夯擴工序中內外管同步下沉至離樁底的距離 ,可取 C1、 C2值為0.2m。 單樁豎向極限承載力標準值按如下計算: Quk =Qsk +Qpk =u qsikli +qpkAp u樁身周長;qsik 樁側第i 層土的極限側阻力標準值;li 樁穿越第 i 層土的厚度;qpk 樁極 限端阻力標準值;Ap 樁端擴大頭面積。 樁的長度較大或需配置鋼筋籠時 ,樁身混凝土宜分段灌注 ,拔管時內夯管和樁錘應施壓于外管中的混凝 土頂面 ,邊壓邊拔。工程施工前宜進行試成樁 ,并根據試樁確定的樁長和最后三陣貫入度數據作為施工控制 依據。 2 夯擴樁單樁豎向承載力的計算及運用實例 根據下列條件

7、,試算單樁豎向承載力 ,并驗算樁身混凝土軸心抗壓強度能否滿足試樁時樁頂豎向壓力的 要求。 1、樁身直徑d=0.4m 2、擴大頭直徑 D=0.7m 3、設計樁身 L=12.0m 4、樁頂豎向壓力值 N=1400KN 5、樁端土極限端阻力標準值 qpk =2100kpa 6、樁周邊土平均極限側阻力標準值 qsik =40kpa 7、樁基重要性系數 0 =1.0 8、混凝土軸心抗壓強度設計值(C25) fc =11900kpa 9、樁工作條件系數 c =0.7 單樁豎向極限承載力標準值: Quk =qpkAp +u qsikli = 4 × 0.72

8、× 2100+× 0.4 × 40 × 12 =1411KN>N 驗算樁身混凝土的強度: 0N Apfcc 0N=1.0× 1400=1400KN Apfcc =0.7× 11900 × 4 × 0.42 =1047KN<1400KN 說明樁身混凝土軸心抗壓強度小于樁頂豎向壓力值 ,樁身混凝土截面面積不能滿足設計要求。 按上述條件 ,用強度等級為 C25的混凝土 ,最小樁徑要多大: d= 4 × 0N 0.7 × fc × = 4 × 1400 0.7 ×

9、; 11900 × 3.1416 =0.46M 故用 C25砼 ,最小樁徑應為 0.46M。     我們于2000年6月在紅谷灘市政府中心區(qū)“會展大樓”工程采用了灌注夯擴樁 ,樁長 14 米左右 ,樁身直 徑為560mm,擴底到800mm,樁身砼強度 C30,持力層為粗砂層 ,單樁設計極限承載力標準值為 3000KN,并進 行了單樁垂直靜載試驗 ,現報告如下: 根據勘察部門提供的巖土工程地質勘察報告 ,該場地的工程地質情況自上而下為: 1、 填砂:層厚2.64.8M,濕飽和 ,松散 承載力標準值8090Kpa 2、 粉土:層厚2.64.8M,軟塑 ,松

10、散 承載力標準值100110Kpa 3、 細粉砂:層厚0.001.2M,濕很濕 ,松散 承載力標準值110Kpa   4、 淤泥質粉粘土:層厚1.68.3M,軟流狀 ,很松 承載力標準值6070Kpa  5、 細砂:層厚0.04.3M,飽和 ,松散 承載力標準值110120Kpa 6、 中砂:層厚0.03.0M,飽和 ,松散稍密 承載力標準值150160Kpa 7、 粗砂:層厚1.53.5M,飽和 ,稍密 承載力標準值180190Kpa 8、 礫砂:層厚0.53.7M,飽和 ,稍密 承載力標準值190200Kpa 9、 強風化紅色泥砂巖:層厚0.20.6M,土狀

11、,裂隙很發(fā)育 承載力標準值450Kpa 10、 中風化紅色泥砂巖:層厚0.23.3M,塊狀 ,裂隙很發(fā)育 承載力標準值1200Kpa 11、 中風化紅色砂礫巖(1) :碎塊狀 ,層厚1.23.8M 承載力標準值1350Kpa 12、 軟夾層:層厚0.04.6M,碎塊狀 ,膠結程度很差 ,取芯率很低 承載力標準值1600Kpa 本試樁依據建筑樁基技術規(guī)范 JGJ94-94執(zhí)行。采用慢速維持荷載法分級對試樁進行加荷。加荷采 用堆重平臺反力裝置 ,油壓千斤頂加載 ,荷載量由千斤頂上的油壓表度量。樁頂沉降量由置于樁頂的百分表 測定。對試驗數據進行整理 ,得出1# 樁試樁的試驗荷載 ,沉降量匯總表:見附

12、表 5-1,Q-S、 S-Igt、 S-IgQ曲 線分別見附圖5-1-1、 5-1-2、 5-1-3。 從試1# 樁數據附表及附圖中可以看出 ,試驗加載到3000KN時 ,總沉降量為10.36mm,沉降量較小 ,且Q -S曲線平緩 ,無明顯拐點及陡降段 ,卸載后四彈量為9.49mm,四彈率達91.6%,由以上數據綜合分析 ,表明 該樁極限承載力標準值達3000KN。 3 結語 夯擴樁施工技術的最大特點是樁端形成擴大頭 ,故如何合理確定樁端進入持力層的深度 ,以形成較大的 擴大頭是夯擴樁設計與施工應考慮的重要因素。樁端進入持力層的深度應根據持力層的性質 ,沉管與夯擴 的可能性等因素來確定 ,有的工程對比試驗表明在相同持力層中 ,樁端進入持力層中深度較深的單樁承載力 反比進入持力層較淺的單樁承載力要低。其原因就是進入持力層中深度過大反而不利于擴大頭的形成 ,同 時還可能造成機具的損壞。還有資料表明在持力層層面上 ,夯擴成樁也獲得了成功。我們根據工程實踐 ,認 為樁端進入持力層中的深度為13倍樁徑為宜。其中對較密的砂土與硬塑粘性土宜取小值 ,對較松散的砂土 與可塑粘性土則取大值。 夯擴樁夯擴的次數 ,可選用一次或二次 ,必要時也可采用三次夯擴 ,從理論上講