工程概況

DK215+560～DK216+015段為丘陵區(qū)灌木叢，長(zhǎng)滿雜草和小灌木，自然坡度10～20°，丘坡表層3～7m為坡殘積粉質(zhì)黏土，下為砂巖夾頁(yè)巖，厚2.8～7.8m，強(qiáng)風(fēng)化。該段地下水豐富。DK215+710～+910.25右側(cè)設(shè)樁板墻，樁間距6m，樁長(zhǎng)11m，共32根，樁身為C20鋼筋砼現(xiàn)澆，板采用C20鋼筋砼預(yù)制槽。DK215+590～DK215+710，DK215+904～+930右側(cè)設(shè)M7.5漿片擋墻，墻高3～6m。該段緊鄰既有線與既有線間距最小為4m，工程施工受行車(chē)影響大。

施工機(jī)具

第1章????????? 夯擴(kuò)樁應(yīng)用實(shí)例

工程概述

工程所位于的杭州市江干區(qū),屬于錢(qián)塘江沖積平原，地層分布較均勻。地基土上部主要由粉土組成，平均深10m處就有力學(xué)性質(zhì)較好的2d砂質(zhì)粉土夾粉砂土層，分布廣廣泛且有一定的厚度,是較理想的樁端持力層.其下邊是有一定厚度的軟弱土層,至深度30M左右,是力學(xué)性能較好的砂礫層,也是較穩(wěn)定的持力層。該工程是多層農(nóng)居公寓工程,為六層框架結(jié)構(gòu),總面積12萬(wàn)m2，鉆探資料顯示,其地質(zhì)情況在所在區(qū)域具有典型的代表性(見(jiàn)表1) 。根據(jù)地質(zhì)報(bào)告，場(chǎng)地地下水主要賦存于上部粉土、粉砂層中的潛水，水位較高，并受大氣 降水影響，動(dòng)態(tài)變化較大。地下水能引起粉土膨脹，淺基礎(chǔ)不易控制建筑物的不均勻沉降。另外，2c土層為液化土層，也應(yīng)避免用該土層作為持力層。因此在結(jié)構(gòu)方案階段就否定了淺基礎(chǔ)方案。預(yù)制樁基固然可行，但在目前它的價(jià)格較高。此外，從地基承載力和造價(jià)上分析，灌注樁基礎(chǔ)應(yīng)該是比較理想的，但據(jù)調(diào)查因成樁難，在該地區(qū)很少應(yīng)用。而將普通沉管灌注樁方法與樁端擴(kuò)底技術(shù)相結(jié)合的夯擴(kuò)樁，可充分發(fā)揮端承效果，而且造價(jià)相對(duì)較低，通過(guò)在相鄰工程的成功應(yīng)用，積累了一定的設(shè)計(jì)和施工經(jīng)驗(yàn),技術(shù)上較為成熟。經(jīng)過(guò)分析比較，我們選用了夯擴(kuò)樁基礎(chǔ)。

表1? 該工程的綜合地質(zhì)資料

夯擴(kuò)樁樁基設(shè)計(jì)

理論依據(jù)

樁的極限承載力(抗壓)不能簡(jiǎn)單地理解為極限側(cè)阻力加上極限端阻力。樁土之間出現(xiàn)不大的相對(duì)滑動(dòng)時(shí)就出現(xiàn)極限側(cè)阻力，當(dāng)上部滑動(dòng)量大的范圍內(nèi)土體發(fā)揮了極限剪切強(qiáng)度以后，部分荷載又傳回給樁身，依次產(chǎn)生更大的相對(duì)滑動(dòng)并逐漸發(fā)展到更大的深度。只有當(dāng)整個(gè)樁身側(cè)阻力達(dá)到極限值的瞬間，樁底下面的土體中形成了一種極限強(qiáng)度狀態(tài)，好像樁尖在排開(kāi)土 體，力圖擠進(jìn)土層。此時(shí)，承載力是極限側(cè)阻力和樁底承載力的組合。極限側(cè)阻力的發(fā)揮主要取決于樁土相對(duì)位移，稱為極限位移。只有當(dāng)樁底位移Δs足夠大時(shí)，樁端的極限強(qiáng)度就全部發(fā)揮出來(lái)，樁的極限承載力(抗壓)(在該荷載下的下沉或下沉速率劇烈增大)可由下式確定：Pu=Ppu+ΣPsi(式中Ppu極限樁端承載力；ΣPsi樁端以上土層極限側(cè)阻力的總和)。

該工程地質(zhì)特點(diǎn)是持力層埋深淺，而上部土層為軟弱土層，在不大的荷載下，就能達(dá)到整個(gè)樁身極限側(cè)阻力。夯擴(kuò)樁擴(kuò)大了的樁頭，降低了樁端應(yīng)力水平，阻止了樁尖的刺入破壞。省標(biāo)準(zhǔn)《建筑軟弱地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范(DBJ 10-1-90)條文說(shuō)明》中指出，夯擴(kuò)樁是以端承為主，側(cè)阻力為輔的樁型，適用于上部為軟弱土層，在距地表4～14m處有一層性質(zhì)較好的樁端持力層。這表明在該工程采用夯擴(kuò)樁是符合設(shè)計(jì)規(guī)范要求,能達(dá)到經(jīng)濟(jì)、實(shí)用、技術(shù)合理的目的，是較為可行的設(shè)計(jì)方案。

設(shè)計(jì)參數(shù)和承載力的確定

3a土層是一個(gè)較理想的持力層，該土層分布廣泛，厚度也較均勻(表1)。根據(jù)地質(zhì)報(bào)告提供的參數(shù)和省標(biāo)準(zhǔn)《建筑軟弱地基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范(DBJ 10-1-90)》，初步確定夯擴(kuò)設(shè)計(jì)參數(shù)為第一次在外管內(nèi)灌注的混凝土高度H=1900mm；外管上拔高度h=800mm ；混凝土全部夯出外管后外管和內(nèi)夯管同步下沉深度h-c=600mm。代入各參數(shù)后可取D=600mm。 根據(jù)《DBJ 10-1-90》規(guī)范的公式；可算得單樁豎向承載力標(biāo)準(zhǔn)值Rk=565kN，設(shè)計(jì)時(shí)取作550kN。由此可見(jiàn)樁端土承載力約占總承載力標(biāo)準(zhǔn)值的75%以上。

樁端進(jìn)入持力層深度

樁的承載力，主要是樁端承載力，隨著進(jìn)入持力層的深度(特別是進(jìn)入砂質(zhì)粉土類粉砂層的深度)不同而具有不同的變化規(guī)律，稱之為深度效應(yīng)。深度效應(yīng)的主要規(guī)律之一是存在著一個(gè)臨界深度hc。當(dāng)樁進(jìn)入持力層的深度h<hc時(shí)，樁端極限承載力qpu基本上隨深度而線性增大，當(dāng)h≥hc時(shí)，qpu則保持不變，稱之為端阻力穩(wěn)定值，規(guī)范中推薦的進(jìn)入持力層深度為1.50～2.00m。根據(jù)本工程地質(zhì)的實(shí)際情況，選擇進(jìn)入持力層深度為1.5m，有效樁長(zhǎng)7.5m。

樁基施工

在江干區(qū)打沉管灌注樁常出現(xiàn)這樣的現(xiàn)象：一種是施工時(shí)無(wú)法將混凝土灌到設(shè)計(jì)標(biāo)高，另一種是開(kāi)挖后，發(fā)現(xiàn)近地表的上段樁雖在，而下段樁身混凝土已流失或僅存部分骨料石子。出現(xiàn)這種現(xiàn)象的主要原因是該地區(qū)地基土易液化，打樁時(shí)措施不當(dāng)。 以該工程地基土為例，持力層3a以上土層主要為砂質(zhì)粉土，松散，孔隙比大，土層粒徑在0.01～0.074mm之間的顆粒占86%以上。有關(guān)資料表明，平均粒徑為0.05～0.1mm的粉砂土的抗液化能力最低。在沉管過(guò)程中，一方面由于土體受到震動(dòng)，使得孔隙中的水產(chǎn)生超靜水壓力，另一方面在成孔過(guò)程中，樁管周?chē)欢ǚ秶鷥?nèi)的土體受到擠壓，使得土的孔隙減小，而孔隙中的水還來(lái)不及排出，也產(chǎn)生了超靜水壓力μ。水在水力梯度(i)下從高能量級(jí)向低能量級(jí)處流動(dòng)，此時(shí)土中總應(yīng)力為：σ=σ′+（μ+Δμ）或σ′=σ-（μ+Δμ），式中σ′有效應(yīng)力；Δμ孔隙水壓力增量?？梢?jiàn)當(dāng)Δμ不斷增大，直到有效應(yīng)力σ′減小到零，有效應(yīng)力使粉砂土產(chǎn)生全部抗剪強(qiáng)度。當(dāng)σ′=0時(shí)土體抗剪強(qiáng)度等于零，便出現(xiàn)了流砂現(xiàn)象，土粒之間壓力消失，土粒處于懸浮狀態(tài)，土體隨水流動(dòng)。地下水的滲流對(duì)土單位體積產(chǎn)生的壓力GD稱為動(dòng)水壓力。在樁外管拔出過(guò)程中，樁管中的混凝土也受到GD的作用。當(dāng)GD較大且樁管中混凝土因自重引起的材料間的摩擦力不足以抵抗GD時(shí)，混凝土中的水泥砂就被流砂帶走，甚至還會(huì)將骨料沖走，導(dǎo)致上述的工程質(zhì)量問(wèn)題。隨著時(shí)間的推移，孔隙水壓力逐漸消散。 針對(duì)該工程存在液化土層的不利情況，為了成功完成灌注樁的施工，采取適當(dāng)?shù)姆婪洞胧┮韵魃暗牟焕绊懯欠浅１匾摹榇嗽谠撟≌こ讨?，主要采取了以下措施：①控制打樁的施工進(jìn)度；②嚴(yán)格控制拔管速度；③采用有預(yù)制樁尖的夯擴(kuò)樁。并在樁尖頸部設(shè)置草繩； ④第一次加灌混凝土后，先進(jìn)行適當(dāng)?shù)念A(yù)夯擴(kuò)，再拔管至h。經(jīng)過(guò)正式施工前的打試樁，將夯擴(kuò)設(shè)計(jì)參數(shù)最終確定為H=2500m，h=900mm，h-c=800mm；⑤在第二次加灌混凝土完成后，最終拔出外管時(shí)，用內(nèi)夯管對(duì)管內(nèi)混凝土邊拔邊壓。此外，還了選擇合適的樁身混凝土的水灰比、坍落度及合理的打樁順序等等，這些措施都有效地提高了成樁質(zhì)量，成功地消除了液化土層的不利影響。

結(jié)論

(1)經(jīng)濟(jì)性分析：我們專門(mén)對(duì)夯擴(kuò)樁、預(yù)制樁和振動(dòng)式沉管灌注樁三種樁型基礎(chǔ)方案的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)進(jìn)行了對(duì)比，在單位抗力造價(jià)上，夯擴(kuò)樁是最低的(見(jiàn)表2)。如果再考慮到因夯擴(kuò)樁的承載力明顯高于其它兩種樁型，總樁數(shù)最量較少，相應(yīng)的樁承臺(tái)較小的因素，其相應(yīng)的綜合承臺(tái)施工、土方開(kāi)挖等項(xiàng)目的費(fèi)用也同比減少，夯擴(kuò)樁基礎(chǔ)的經(jīng)濟(jì)性將更高。

表2? 三種樁型造價(jià)對(duì)比表

(2)技術(shù)性分析：根據(jù)低應(yīng)變動(dòng)測(cè)報(bào)告，不滿足規(guī)范和設(shè)計(jì)要求的三類樁僅3根，分別出現(xiàn)不同程度的縮頸、樁身混凝土離析，而無(wú)四類樁，其余均為合格的一、二類樁。主體工程于2001年4月竣工后，最近一次沉降觀測(cè)結(jié)果是：最大沉降量18mm，最大不均勻沉降為5mm。說(shuō)明樁基方案較好地達(dá)到了預(yù)期效果。 ??? ?總之，夯擴(kuò)樁在該工程的應(yīng)用，顯示出了端承效果好，承載力高和綜合造價(jià)低，經(jīng)濟(jì)效益好兩大優(yōu)點(diǎn)，是值得推廣的樁基基礎(chǔ)。美中不足的是，由于夯擴(kuò)樁打樁噪聲較大，對(duì)城區(qū)會(huì)造成一定程序的聲音污染，而且震動(dòng)較大，對(duì)周?chē)ㄖ菀桩a(chǎn)生不利影響，其應(yīng)用受到了一定的限制。同時(shí)，夯擴(kuò)樁還對(duì)打樁隊(duì)伍的素質(zhì)和工程的施工組織和管理提出了較高的要求。

施工準(zhǔn)備

施工便道：施工便道由DK215+900進(jìn)葬公路處開(kāi)4m寬便道進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)，便道在DK215+850～+900段緊靠鐵路，要求路邊打入鋼軌，做醒目標(biāo)志，作為欄桿。

施工用電：由DK215+600處下線架設(shè)一臺(tái)165KVA變壓器作為施工用電，設(shè)電工房、配電房一間。

施工用水：在DK215+700處修一蓄水池,用Ф40mm鋼筋架1KM水管由火葬場(chǎng)引入自來(lái)水作為施工、生活用水。

臨時(shí)設(shè)施：工地設(shè)臨時(shí)水泥棚一座最大存量100t，砂石料場(chǎng)地及鋼筋棚設(shè)于坡頂上。主要工程施工數(shù)量