工程概況

DK215+560～DK216+015段為丘陵區(qū)灌木叢，長滿雜草和小灌木，自然坡度10～20°，丘坡表層3～7m為坡殘積粉質(zhì)黏土，下為砂巖夾頁巖，厚2.8～7.8m，強風化。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11m，共32根，樁身為C20鋼筋砼現(xiàn)澆，板采用C20鋼筋砼預制槽。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，工程施工受行車影響大。

施工機具

第1章????????? 夯擴樁應用實例

工程概述

工程所位于的杭州市江干區(qū),屬于錢塘江沖積平原，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(見表1) 。根據(jù)地質(zhì)報告，場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。預制樁基固然可行，但在目前它的價格較高。此外，從地基承載力和造價上分析，灌注樁基礎(chǔ)應該是比較理想的，但據(jù)調(diào)查因成樁難，在該地區(qū)很少應用。而將普通沉管灌注樁方法與樁端擴底技術(shù)相結(jié)合的夯擴樁，可充分發(fā)揮端承效果，而且造價相對較低，通過在相鄰工程的成功應用，積累了一定的設(shè)計和施工經(jīng)驗,技術(shù)上較為成熟。經(jīng)過分析比較，我們選用了夯擴樁基礎(chǔ)。

表1? 該工程的綜合地質(zhì)資料

夯擴樁樁基設(shè)計

理論依據(jù)

樁的極限承載力(抗壓)不能簡單地理解為極限側(cè)阻力加上極限端阻力。樁土之間出現(xiàn)不大的相對滑動時就出現(xiàn)極限側(cè)阻力，當上部滑動量大的范圍內(nèi)土體發(fā)揮了極限剪切強度以后，部分荷載又傳回給樁身，依次產(chǎn)生更大的相對滑動并逐漸發(fā)展到更大的深度。只有當整個樁身側(cè)阻力達到極限值的瞬間，樁底下面的土體中形成了一種極限強度狀態(tài)，好像樁尖在排開土 體，力圖擠進土層。此時，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位移，稱為極限位移。只有當樁底位移Δs足夠大時，樁端的極限強度就全部發(fā)揮出來，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，就能達到整個樁身極限側(cè)阻力。夯擴樁擴大了的樁頭，降低了樁端應力水平，阻止了樁尖的刺入破壞。省標準《建筑軟弱地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范(DBJ 10-1-90)條文說明》中指出，夯擴樁是以端承為主，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樁是符合設(shè)計規(guī)范要求,能達到經(jīng)濟、實用、技術(shù)合理的目的，是較為可行的設(shè)計方案。

設(shè)計參數(shù)和承載力的確定

3a土層是一個較理想的持力層，該土層分布廣泛，厚度也較均勻(表1)。根據(jù)地質(zhì)報告提供的參數(shù)和省標準《建筑軟弱地基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范(DBJ 10-1-90)》，初步確定夯擴設(shè)計參數(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準值Rk=565kN，設(shè)計時取作550kN。由此可見樁端土承載力約占總承載力標準值的75%以上。

樁端進入持力層深度

樁的承載力，主要是樁端承載力，隨著進入持力層的深度(特別是進入砂質(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。深度效應的主要規(guī)律之一是存在著一個臨界深度hc。當樁進入持力層的深度h<hc時，樁端極限承載力qpu基本上隨深度而線性增大，當h≥hc時，qpu則保持不變，稱之為端阻力穩(wěn)定值，規(guī)范中推薦的進入持力層深度為1.50～2.00m。根據(jù)本工程地質(zhì)的實際情況，選擇進入持力層深度為1.5m，有效樁長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：一種是施工時無法將混凝土灌到設(shè)計標高，另一種是開挖后，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，打樁時措施不當。 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。在沉管過程中，一方面由于土體受到震動，使得孔隙中的水產(chǎn)生超靜水壓力，另一方面在成孔過程中，樁管周圍一定范圍內(nèi)的土體受到擠壓，使得土的孔隙減小，而孔隙中的水還來不及排出，也產(chǎn)生了超靜水壓力μ。水在水力梯度(i)下從高能量級向低能量級處流動，此時土中總應力為：σ=σ′+（μ+Δμ）或σ′=σ-（μ+Δμ），式中σ′有效應力；Δμ孔隙水壓力增量。可見當Δμ不斷增大，直到有效應力σ′減小到零，有效應力使粉砂土產(chǎn)生全部抗剪強度。當σ′=0時土體抗剪強度等于零，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。地下水的滲流對土單位體積產(chǎn)生的壓力GD稱為動水壓力。在樁外管拔出過程中，樁管中的混凝土也受到GD的作用。當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，混凝土中的水泥砂就被流砂帶走，甚至還會將骨料沖走，導致上述的工程質(zhì)量問題。隨著時間的推移，孔隙水壓力逐漸消散。 針對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?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控制打樁的施工進度；②嚴格控制拔管速度；③采用有預制樁尖的夯擴樁。并在樁尖頸部設(shè)置草繩； ④第一次加灌混凝土后，先進行適當?shù)念A夯擴，再拔管至h。經(jīng)過正式施工前的打試樁，將夯擴設(shè)計參數(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，用內(nèi)夯管對管內(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)濟性分析：我們專門對夯擴樁、預制樁和振動式沉管灌注樁三種樁型基礎(chǔ)方案的經(jīng)濟指標進行了對比，在單位抗力造價上，夯擴樁是最低的(見表2)。如果再考慮到因夯擴樁的承載力明顯高于其它兩種樁型，總樁數(shù)最量較少，相應的樁承臺較小的因素，其相應的綜合承臺施工、土方開挖等項目的費用也同比減少，夯擴樁基礎(chǔ)的經(jīng)濟性將更高。

表2? 三種樁型造價對比表

(2)技術(shù)性分析：根據(jù)低應變動測報告，不滿足規(guī)范和設(shè)計要求的三類樁僅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，最近一次沉降觀測結(jié)果是：最大沉降量18mm，最大不均勻沉降為5mm。說明樁基方案較好地達到了預期效果。 ??? ?總之，夯擴樁在該工程的應用，顯示出了端承效果好，承載力高和綜合造價低，經(jīng)濟效益好兩大優(yōu)點，是值得推廣的樁基基礎(chǔ)。美中不足的是，由于夯擴樁打樁噪聲較大，對城區(qū)會造成一定程序的聲音污染，而且震動較大，對周圍建筑容易產(chǎn)生不利影響，其應用受到了一定的限制。同時，夯擴樁還對打樁隊伍的素質(zhì)和工程的施工組織和管理提出了較高的要求。

施工準備

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

施工用電：由DK215+600處下線架設(shè)一臺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水管由火葬場引入自來水作為施工、生活用水。

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