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岩土研究院

夯扩短桩施工技术简述

321 2022-07-11 10:35:08

1.施工机械设备

成桩施工主要机具有∶160kN装吊车,作为动力设备;直径0.4~0.5m,长4~5m,35kN 的重锤,用于成孔和夯底扩端;护简起成孔导向,防止缩孔止淤和保证浇灌混凝土质量;混凝土搅拌机和推车等。


2.施工工艺

整平场地放线定桩位。人工挖孔深约 40cm 左右,将护筒及重锤放置已挖好的桩孔内。用锤夯击成孔后,提锤投料(建筑垃圾碎砖或碎石),一次投料数量在护筒内厚40cm左右,再脱钩锤击,反复多次直到最后锤击下沉量约 50mm,同时重锤有回弹现象,并达到设计桩底标高,完成了桩端持力层的加固制作。将护筒提起30cm,再投放干硬性混凝土0.2~0.4m²左右,以重锤反复几次夯击进行成桩扩端。扩端后将重锤及护筒一并拔出,把钢筋笼放入已成孔内,立即浇灌混凝土,由桩底起每灌注 1m 必须严格震捣一次,以保证浇灌混凝土质量。制作桩帽,桩帽直径约1.0m,厚约20cm。桩帽完成后,一棵单桩制作完成,如图1。


3.夯扩短桩的机理分析

钢筋混凝土钻孔灌注桩的设计,受力上一般由两部分组成,一是桩底端的端承力;二是桩周的摩阻力。通过改进施工工艺,夯扩桩端和改造加固桩基持力层来提高单桩承载能力,这是夯底扩端灌注短桩的基本思路。


为满足设计要求,使桩有足够的端承力,设计上根据场地工程地质条件,选择承载力较高的持力层,这是设计人员比较注重的环节。但由于较高承载力的持力层埋深往往较深,因此,在许多情况下,造成灌注桩的长度较长,增加了施工难度和工程造价,也不容易保证质量。另外由于钻孔灌注桩桩底沉渣虚土较厚,且不易处理,因此,桩端承载力受到影响,较难满足设计要求。往往采用加大桩径或桩长来增加桩周摩阻力,这样灌注桩的工程造价往往是不经济的。


为了缩小桩径,减少桩长,且不减小桩的承载能力,这只有加大桩端横截面积和加固桩端持力层来提高单桩的竖向承载能力。夯底扩端灌注短桩的成桩工艺基本上解决了这个问题。

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4.夯底填料加固桩端持力层的因由

由于成孔设备重锤和护筒的高度限止,只能作3~6m 长的短桩。那么在浅层范围内找到的相对持力层,一般是沉积时间短,固结作用差,多为稍至中密状态的粉土,粉细砂层或可塑状态的粘性土层,不经过夯境挤密加固,提高强康,很难满足桩端的承载要求。用重锤夯击孔底桩端持力层,使填料向夯击方向压实及侧向挤密,从而对其周围的土体产生加固作用,形成一个自内向外的加固挤密持力层。实践证明它能提高桩端持力层的承载能力和增加桩基的稳定性。


5.夯扩短桩的设计与计算

(1)夯扩桩头直径与夯扩参数设计

夯扩短桩的单桩承载力主要取决干夯扩桩大头直径的大小。而夯扩头直径取决干干硬性混凝土夯扩投料,投料量一般为0.2~0.4m³,根据设计所需要单桩承载力大小,一般可分三次投人,用重锤夯击到护简底。根据实践经验,一次夯扩后扩大头直径可达 60cm左右,二次夯扩可达 70~80cm,三次夯扩可达90~~100cm,其单桩容许承载力可达300~500kN。从理论上讲,设法增大桩端直径是能提高单桩承载能力的,但实践中桩端的扩大是有一定限制的。


(2)单桩承载力估算

该技术处于初步研究探索阶段,其设计计算理论尚不成熟,故以静载荷压桩试验为主,配合以理论公式试算。

夯扩短桩的单桩容许承载力可按一般灌注桩计算公式进行估算,所不同的是桩端面积应按扩大端直径来计算,因桩短,而桩周土侧壁摩阻力和桩帽的承载力作为安全储备,其公式如下∶


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