论文部分内容阅读
摘要：夯扩桩，一种新型桩型，以单桩承载力为主，同时起到挤密和加固地基土，提高桩端地基土强度的作用。在提高地基承载力的同时，对土的挤密，部分消除湿陷；再对桩间土进行浸水强夯，以完全消除湿陷。这样既提高了地基土的承载力，又消除了土体的湿陷性。
关键词：夯扩桩 浸水强夯 提高承载力消除湿陷
中图分类号：E271文献标识码： A
1 前言
夯扩桩是充分发挥桩侧摩阻力和桩端支承力的一种新桩型，以单桩承载力为主，同时起到挤密和加固地基土，提高桩端地基土强度的作用。夯扩桩是在锤击沉管桩的机械设备与施工方法的基础上加以改进，采用夯扩的方式将桩端混合料扩大成大头形的一种桩型，通过增大桩端截面和挤密地基土，使桩的承载力大幅提高。
2 CFG桩复合地基的特点
对地质适应性强、持力层选择范围广，投资省。只要层位稳定、有足够厚度的稍密～密实的中砂～砾砂层、硬塑～坚硬状态的一般粘性土和网纹状粘性土、可塑～硬塑状态的砂质或砾质粘性土，均宜作为桩端持力层，这样可以较容易找到合适的持力层，只要桩底处在中等强度的土层即可，通过不断的夯扩挤密土层，可以达到其他需要较长桩身桩型的同等承载，而夯扩桩的造价却很低，实际上减小了桩的长度，并可最大程度地控制桩长的一致性。实践证明，除了岩石面距离地面很浅或上部淤泥、松土层总厚度达到15m以上地区，其他地质情况均可采用。
地基土挤密程度高，桩端面积大，承载力高。通过一次或二次夯扩，使桩端下被夯实土层中一定范围的土体得到了极大的密实，纵向的实际承载力比较高，也有利于减小沉降。
在内管底部放置干硬性混凝土作为薄型土塞，可有效起到止淤和短时止水作用，保证混凝土的浇注质量。
相对其它桩型，特别是锤击沉管灌注桩，可省去桩靴或桩尖。
控制外管的提升距离，可以形成更为理想的扩大头形状。
桩身混凝土借助于柴油锤力量和内夯管的自重作用压密成型，能避免或减少缩颈和断桩等现象的产生，设计桩径能够保证。
可视地层土质条件，调节施工参数、桩长和扩大头直径以提高单桩承载力。
采用振动拔管，可以增加桩身混凝土的密实度，改善成桩质量。
抗拔性能好，夯扩桩与仅依靠桩身摩擦力作为抗拔力的等截面桩型相比，抗拔力可以成倍的提高。可以广泛应用于独立的地下室结构。
施工机械轻便，机动灵活，适应性强；施工速度快、工期短、性价比高。
3 工程应用案例
3.1工程概况
某拟建调蓄水池平面尺寸为60m×42.0m,框架结构，预计基础埋深为-5.0m左右。规划总建筑面积2520.00m2。要求地基承载力180kpa。
场地内地层主要为杂填土、黄土状粉土。现描述如下：
①杂填土：灰色，层厚1.0m～6.8m，以粉土为主，含少量卵石、圆砾，局部可见植物根系，成份不均，结构松散。
稍湿松散～稍密
②黄土状粉土：黄色，层厚3.20m～16.30m，该层黄土状粉土分布于全部场地，未揭穿。厚度大，具自重湿陷性,湿陷等级为II级（中等）。fak=130kPa 、Es=5.0Mpa、K=20000kN/m3、γ=18 kN/m3、φ=35°。
3.2 设计方案
该拟建场地为湿陷性黄土。根据国家有关规范及设计院设计方案要求，该场地采用DDC孔内深层强夯法方案进行处理。强夯夯击能≥1000kN.m，锤重15t，落距7~10m；桩点间距4.8m（可视现场情况适当调整）；人工成孔直径1.60m，深度8.0m。预填石料2.0m，浸水加湿，后续填1:1素土、石子混合料高度2.0m，夯击次数≥8次；处理影响深度≥15.0m。
夯扩桩完工后对桩间土进行浸水强夯。用洛阳铲冲击形成4.0m的浸水孔，在孔内浸水。浸水后用3000kN.m夯击能平锤强夯，然后用2000kN.m满夯。
4本工程复合地基的施工
4.1本工程的主要施工工序为：基坑开挖→人工成孔→预填石料→预浸水→机械夯扩扩大头→分段填料、夯实至开挖面→挖浸水点→桩间土点夯→满夯褥垫层→摊铺→竣工验收。
现就各主要工序的具体施工方法说明如下：
4.1.1基坑开挖由土建施工单位进行。为满足机械操作面，开挖深度至538.95m。开挖后应进行场地平整，场地高差不得大于300mm。
4.1.2桩孔采用人工成孔，直径1.6m，深度8.0m，樁孔应孔壁垂直，中心偏差不得大于桩径的30cm，垂直度偏差不应大于12cm。
4.1.3根据试夯得出的结论，预填2.0m石料进行浸水，其总下沉量和填料量较大，处理效果较好。浸水应提前10h以上进行，水量以灌满2.0m；浸水后，夯8下；将孔内灌入1.0m深清水，填入石料2.0m3，10h后用柱锤夯8次形成扩大头。
4.1.4机械夯扩扩大头及分段夯击成桩时，达到下列条件即可停止夯击，进行下次填料： 1）夯锤跳锤、反弹明显。分段填料量应严格按照试夯确定的参数和设计要求进行施工，以确保桩体的密实度。
4.1.5桩头部分无法完全夯击密实。为保证整个桩体的质量， 挖出土方含桩头石料，可现场拌和用于垫层施工。
4.1.6成桩后在桩间土，用洛阳铲冲击形成4.0m的浸水孔，在孔内浸水。
4.1.7浸水后用3000kN.m夯击能平锤强夯，然后用2000kN.m满夯。夯点布置在夯扩桩桩间，
4.1.8强夯夯锤质量宜为21t，其地面形式宜为圆形，锤底面积宜按土的性质确定，锤底静接地压力值宜为30kpa，锤的底面宜对称设置若干的上下贯通的排气孔，孔径宜为300mm-400mm。
4.1.9强夯法施工，应按下列步骤进行：
4.1.9.1清理平整施工场地
4.1.9.2标出第一遍夯点位置，并测量场地高程
4.1.9.3起重机就位，夯锤置于夯点位置
4.1.9.4测量夯前锤顶高程
4.1.9.5将夯锤起吊到预定高度，开启脱钩装置，夯锤脱钩自由下落，放下吊钩，测量锤顶高程，若发现因坑底倾斜而造成夯锤歪斜时，应及时将夯坑整平；
4.1.9.6重复步骤5),按设计规定的夯击次数及控制标准，完成一个夯点的夯击，当夯坑过深，出现提锤困难，但无明显隆起，而尚未达到控制标准时，宜将夯坑回填至于坑顶齐平后，继续夯击。
4.1.9.7换夯点，重复步骤3）-6），完成第一遍全部夯点的夯击。
4.1.9.8用推土机将夯坑填平，并测量场地高程
4.1.9.9在规定的时间间隔后，按上述步骤逐次完成全部夯击遍数，最后，采用低能量满夯，将场地表层松土夯实，并测量夯后场地高程。
具体如下图所示。
4.1.8褥垫层采用一次性摊铺。因厚度较大，拌和料需在摊铺前进行洒水增湿。混合料中的水泥，在垫层摊铺完毕后，均匀的铺洒在垫层表面，采用挖掘机拌和、翻铺均匀。
4.1.9垫层摊铺控制厚度1.20m左右，最后采用低能量满夯一遍，满夯采用低落距锤夯击，夯印相接。以保证表层土的夯实效果。夯击后整个场坪标高应略高于基底标高，以保证清槽时不扰动垫层。
4.2强夯检测：强夯效果检测委托有相应资质的第三方检测单位进行，检测须在强夯结束28d进行。对地基土的承载力及湿陷性进行检测。
5结束语
该工程，地基土经夯扩桩处理后，经检测，地基承载力已满足设计要求，但土的湿陷性只是部分消除，在对桩间土进行浸水强夯后，土的湿陷性完全消除。达到设计要求。经过近一年来观察，主体沉降符合规范要求，未见地基开裂沉陷。
以下谈点施工感想：因地质资料偏差或分析不足,夯扩投料量控制不准确,上拔高度h过大或过小等，从而造成夯扩头不足或过大。夯扩头不足造成桩的端承面积不够，影响桩的承载力；夯扩头过大则影响到相邻桩的夯扩头的形成。
根据试桩夯扩情况，由设计确认计算夯扩头是否达到设计要求。在施工过程中，根据规范要求计算出夯扩料投料量并在施工中控制运用。严格控制夯锤上提高度h。 使夯扩头混合料同外围土层密实。
应合理地组织施工，对浸水量和浸水时间进行严格监控和记录，既要保证土体浸水量达到最优含水率，有不能使其成为饱和土。
对混合料拌合要进行严格控制，所用料石和土的比例按设计要求配比，撒水量适中，既不能太多，（多了粘锤）也不能太少（少了达不到最优含水率,同时考虑自然蒸发损失水分）。
根据本工程实际施工效果分析，在特殊地质条件下，对施工工艺的灵活应用，巧妙结合，使难点问题简单化。与其它桩型相比，其优越性较为明显。夯扩桩不管是质量上，还是经济效益和社会效益上都取得了成功。
关键词：夯扩桩 浸水强夯 提高承载力消除湿陷
中图分类号：E271文献标识码： A
1 前言
夯扩桩是充分发挥桩侧摩阻力和桩端支承力的一种新桩型，以单桩承载力为主，同时起到挤密和加固地基土，提高桩端地基土强度的作用。夯扩桩是在锤击沉管桩的机械设备与施工方法的基础上加以改进，采用夯扩的方式将桩端混合料扩大成大头形的一种桩型，通过增大桩端截面和挤密地基土，使桩的承载力大幅提高。
2 CFG桩复合地基的特点
对地质适应性强、持力层选择范围广，投资省。只要层位稳定、有足够厚度的稍密～密实的中砂～砾砂层、硬塑～坚硬状态的一般粘性土和网纹状粘性土、可塑～硬塑状态的砂质或砾质粘性土，均宜作为桩端持力层，这样可以较容易找到合适的持力层，只要桩底处在中等强度的土层即可，通过不断的夯扩挤密土层，可以达到其他需要较长桩身桩型的同等承载，而夯扩桩的造价却很低，实际上减小了桩的长度，并可最大程度地控制桩长的一致性。实践证明，除了岩石面距离地面很浅或上部淤泥、松土层总厚度达到15m以上地区，其他地质情况均可采用。
地基土挤密程度高，桩端面积大，承载力高。通过一次或二次夯扩，使桩端下被夯实土层中一定范围的土体得到了极大的密实，纵向的实际承载力比较高，也有利于减小沉降。
在内管底部放置干硬性混凝土作为薄型土塞，可有效起到止淤和短时止水作用，保证混凝土的浇注质量。
相对其它桩型，特别是锤击沉管灌注桩，可省去桩靴或桩尖。
控制外管的提升距离，可以形成更为理想的扩大头形状。
桩身混凝土借助于柴油锤力量和内夯管的自重作用压密成型，能避免或减少缩颈和断桩等现象的产生，设计桩径能够保证。
可视地层土质条件，调节施工参数、桩长和扩大头直径以提高单桩承载力。
采用振动拔管，可以增加桩身混凝土的密实度，改善成桩质量。
抗拔性能好，夯扩桩与仅依靠桩身摩擦力作为抗拔力的等截面桩型相比，抗拔力可以成倍的提高。可以广泛应用于独立的地下室结构。
施工机械轻便，机动灵活，适应性强；施工速度快、工期短、性价比高。
3 工程应用案例
3.1工程概况
某拟建调蓄水池平面尺寸为60m×42.0m,框架结构，预计基础埋深为-5.0m左右。规划总建筑面积2520.00m2。要求地基承载力180kpa。
场地内地层主要为杂填土、黄土状粉土。现描述如下：
①杂填土：灰色，层厚1.0m～6.8m，以粉土为主，含少量卵石、圆砾，局部可见植物根系，成份不均，结构松散。
稍湿松散～稍密
②黄土状粉土：黄色，层厚3.20m～16.30m，该层黄土状粉土分布于全部场地，未揭穿。厚度大，具自重湿陷性,湿陷等级为II级（中等）。fak=130kPa 、Es=5.0Mpa、K=20000kN/m3、γ=18 kN/m3、φ=35°。
3.2 设计方案
该拟建场地为湿陷性黄土。根据国家有关规范及设计院设计方案要求，该场地采用DDC孔内深层强夯法方案进行处理。强夯夯击能≥1000kN.m，锤重15t，落距7~10m；桩点间距4.8m（可视现场情况适当调整）；人工成孔直径1.60m，深度8.0m。预填石料2.0m，浸水加湿，后续填1:1素土、石子混合料高度2.0m，夯击次数≥8次；处理影响深度≥15.0m。
夯扩桩完工后对桩间土进行浸水强夯。用洛阳铲冲击形成4.0m的浸水孔，在孔内浸水。浸水后用3000kN.m夯击能平锤强夯，然后用2000kN.m满夯。
4本工程复合地基的施工
4.1本工程的主要施工工序为：基坑开挖→人工成孔→预填石料→预浸水→机械夯扩扩大头→分段填料、夯实至开挖面→挖浸水点→桩间土点夯→满夯褥垫层→摊铺→竣工验收。
现就各主要工序的具体施工方法说明如下：
4.1.1基坑开挖由土建施工单位进行。为满足机械操作面，开挖深度至538.95m。开挖后应进行场地平整，场地高差不得大于300mm。
4.1.2桩孔采用人工成孔，直径1.6m，深度8.0m，樁孔应孔壁垂直，中心偏差不得大于桩径的30cm，垂直度偏差不应大于12cm。
4.1.3根据试夯得出的结论，预填2.0m石料进行浸水，其总下沉量和填料量较大，处理效果较好。浸水应提前10h以上进行，水量以灌满2.0m；浸水后，夯8下；将孔内灌入1.0m深清水，填入石料2.0m3，10h后用柱锤夯8次形成扩大头。
4.1.4机械夯扩扩大头及分段夯击成桩时，达到下列条件即可停止夯击，进行下次填料： 1）夯锤跳锤、反弹明显。分段填料量应严格按照试夯确定的参数和设计要求进行施工，以确保桩体的密实度。
4.1.5桩头部分无法完全夯击密实。为保证整个桩体的质量， 挖出土方含桩头石料，可现场拌和用于垫层施工。
4.1.6成桩后在桩间土，用洛阳铲冲击形成4.0m的浸水孔，在孔内浸水。
4.1.7浸水后用3000kN.m夯击能平锤强夯，然后用2000kN.m满夯。夯点布置在夯扩桩桩间，
4.1.8强夯夯锤质量宜为21t，其地面形式宜为圆形，锤底面积宜按土的性质确定，锤底静接地压力值宜为30kpa，锤的底面宜对称设置若干的上下贯通的排气孔，孔径宜为300mm-400mm。
4.1.9强夯法施工，应按下列步骤进行：
4.1.9.1清理平整施工场地
4.1.9.2标出第一遍夯点位置，并测量场地高程
4.1.9.3起重机就位，夯锤置于夯点位置
4.1.9.4测量夯前锤顶高程
4.1.9.5将夯锤起吊到预定高度，开启脱钩装置，夯锤脱钩自由下落，放下吊钩，测量锤顶高程，若发现因坑底倾斜而造成夯锤歪斜时，应及时将夯坑整平；
4.1.9.6重复步骤5),按设计规定的夯击次数及控制标准，完成一个夯点的夯击，当夯坑过深，出现提锤困难，但无明显隆起，而尚未达到控制标准时，宜将夯坑回填至于坑顶齐平后，继续夯击。
4.1.9.7换夯点，重复步骤3）-6），完成第一遍全部夯点的夯击。
4.1.9.8用推土机将夯坑填平，并测量场地高程
4.1.9.9在规定的时间间隔后，按上述步骤逐次完成全部夯击遍数，最后，采用低能量满夯，将场地表层松土夯实，并测量夯后场地高程。
具体如下图所示。
4.1.8褥垫层采用一次性摊铺。因厚度较大，拌和料需在摊铺前进行洒水增湿。混合料中的水泥，在垫层摊铺完毕后，均匀的铺洒在垫层表面，采用挖掘机拌和、翻铺均匀。
4.1.9垫层摊铺控制厚度1.20m左右，最后采用低能量满夯一遍，满夯采用低落距锤夯击，夯印相接。以保证表层土的夯实效果。夯击后整个场坪标高应略高于基底标高，以保证清槽时不扰动垫层。
4.2强夯检测：强夯效果检测委托有相应资质的第三方检测单位进行，检测须在强夯结束28d进行。对地基土的承载力及湿陷性进行检测。
5结束语
该工程，地基土经夯扩桩处理后，经检测，地基承载力已满足设计要求，但土的湿陷性只是部分消除，在对桩间土进行浸水强夯后，土的湿陷性完全消除。达到设计要求。经过近一年来观察，主体沉降符合规范要求，未见地基开裂沉陷。
以下谈点施工感想：因地质资料偏差或分析不足,夯扩投料量控制不准确,上拔高度h过大或过小等，从而造成夯扩头不足或过大。夯扩头不足造成桩的端承面积不够，影响桩的承载力；夯扩头过大则影响到相邻桩的夯扩头的形成。
根据试桩夯扩情况，由设计确认计算夯扩头是否达到设计要求。在施工过程中，根据规范要求计算出夯扩料投料量并在施工中控制运用。严格控制夯锤上提高度h。 使夯扩头混合料同外围土层密实。
应合理地组织施工，对浸水量和浸水时间进行严格监控和记录，既要保证土体浸水量达到最优含水率，有不能使其成为饱和土。
对混合料拌合要进行严格控制，所用料石和土的比例按设计要求配比，撒水量适中，既不能太多，（多了粘锤）也不能太少（少了达不到最优含水率,同时考虑自然蒸发损失水分）。
根据本工程实际施工效果分析，在特殊地质条件下，对施工工艺的灵活应用，巧妙结合，使难点问题简单化。与其它桩型相比，其优越性较为明显。夯扩桩不管是质量上，还是经济效益和社会效益上都取得了成功。