复合载体夯扩桩设计四篇

复合载体夯扩桩设计 篇1

1复合载体夯扩桩的基本概念及适用条件

1.1基本概念

载体桩是近年来发展起来的一种新型桩基础, 它用重锤夯击成孔或长螺旋成孔, 向桩底填料, 然后用柱锤对桩端土体和填料进行夯击, 并用三击贯入度作为控制指标, 三击贯人度满足设计要求后, 填入干硬性混凝土夯实形成载体, 再放置钢筋笼, 灌注混凝土形成载体桩, 如图1所示。由于该技术在施工过程中消纳建筑垃圾、承载力比同等桩长和桩径的常规混凝土桩承载力高3～5倍。该桩型的使用减少了工程费用。通过人工形成的力层, 减短了桩长, 节约了大量的混凝土。一般设计桩长5.0～8.0 m, 单桩承载力可达到500～700 MPa。不需要做大的承台和大面积的开挖, 可将条形承粱直接做在桩端上, 节约基础施工费用30%左右, 特别合于安居工程浅层回填士和软土层的加固处理, 能够充分利用平房改造工程中的建筑垃圾。

1.2适用条件

复合载体夯扩桩的使用特别强调应综合考虑地质条件和环境条件2个关键的因素:1) 地质条件是指被加固的土层应具有良好的挤密性、足够的厚度、稳定的层面和适宜的埋深, 另外有承压水的地区不适宜采用载体夯扩桩;2) 环境条件是指该工法在无效的隔振措施时不宜在居民区域对振动敏感的建 (构) 筑物附近施工, 否则会引起相邻建筑物或管线的损坏。因而施工时应采取减隔震措施。

2复合载体夯扩桩的受力机理

载体桩上部荷载通过桩身传递到载体, 从干硬性混凝土、填充料到挤密土体, 土体的密实度逐渐降低, 压缩模量逐渐减小, 对于干硬性混凝土, 填充料为软弱下卧层, 附加应力小于地基土承载力, 这是载体桩承载力高的根本原因。因此从受力上分析, 载体桩受力类似于扩展基础。采用承台梁和载体桩的基础, 其受力可以等效为条形基础的受力;若采用独立承台, 载体桩的受力可以等效为独立柱基的受力;若采用满堂布置的载体桩, 则其受力可以等效为筏板基础的受力。故载体桩基础将地基处理的问题演变为结构设计中的基础设计问题。载体桩通过对沉管深度的施工控制达到载体基础的埋深;通过对三击贯入度对干硬性混凝土等填料进行控制达到设计要求的密实, 实现设计要求的等效计算面积。

3复合载体夯扩桩的设计方法

载体桩的设计主要包括:桩长与桩间距的确定, 单桩承载力的计算, 桩身强度验算, 软弱下卧层强度验算, 配筋计算, 承台计算。由于载体桩与普通桩在受力和形状上有一定的区别, 故在设计上也存在一定的差别, 下面就主要对单桩承载力计算、软弱下卧层计算和载体基础沉降计算进行介绍[1,2,3,4]。

3.1确定桩长和桩间距

复合载体夯扩桩将其上部荷载通过桩身传递到载体, 再进一步传递到载体下端持力土层。桩身可以等效为传力杆件, 复合载体等效为传递荷载的载体扩展基础。故复合载体夯扩桩基础将地基处理问题演变为结构设计的基础设计问题。桩长的确定主要考虑持力层土性和有效桩长。有效桩长最终应通过计算来确定, 当计算承载力不满足设计要求时, 在不影响施工质量的情况下, 可以通过调整三击贯入度或持力层深度达到设计承载力的要求, 由于复合载体夯扩桩承载力的计算采用地基土修正后的承载力, 故复合载体夯扩桩的设计桩长并非一个常数, 是随土层变化的。实际施工时, 桩长以达到设计持力层作为控制标准, 设计验算单桩承载力应以土层最不利的钻孔处的土层进行计算。

复合载体夯扩桩的间距选取必须适宜, 过小时除影响相邻桩的桩身施工质量外, 还会造成邻桩载体与桩身的不良结合而影响承载力, 过大时, 承台冲切弯矩增大, 承台厚度相应增加, 不利于优化设计。一般桩间距取为2～3 m, 当估算承载力大于设计要求时, 适当增加三击贯入度或增大桩间距, 提高单桩设计承载力, 否则相反, 若还无法满足设计要求时, 可以对所选择的持力层深度进行调整。

3.2单桩承载力的计算

根据载体桩设计规程, 载体桩的单桩竖向承载力特征值计算公式

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式中, qsia为桩侧阻力 (kPa) , qpa为符合载体下地基经深度修正后的地基土体承载力特征值 (kPa) , Ae为等效计算面积 (m2) 。在荷载效应基本组合下, 单桩竖向承载力的设计值, 必须满足《复合载体夯扩桩设计规程》式4.24:Q≤0.7fcAp时, 桩身混凝土强度才能满足设计要求。

1) 桩侧阻力qsia

对于复合载体夯扩桩, 由于其特殊的扩展基础受力形式, 其主要承载力由载体基础承受, 大量的计算与施工经验证明, 复合载体夯扩桩侧的qsia较小, 在计算单桩承载力时桩侧摩阻力一般可以不予计算, 即取: UP∑qsiali=0

2) 载体基础下地基土承载力特征值qpa

qpa为复合载体下持力层地基土经过深度修正后的地基承载力特征值, 即为等效扩展基础下地基上承载力特征值。承载力深度修正就算按现行地基规范

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式中, ηd为地基承载力深度修正系数:γm为载体基础计算深度以上地基土的加权平均重度, 地下水位以下取浮重度 (kN/m3) ;d为等效基础埋置深度 (图2) , d=d1+d2+L+L1, L1根据地质情况和填料略有差异, 经大量数据计分析, 一般取L1=2.0 m。对于单桩承载力, 计算时虑深度修正, 而不考虑整体基础的宽度修正。

基础埋深一般自室外地坪面算起。在填方整平地区可自填土地面算起, 但填土在上部结构施工完成后时, 应从天然地面标高算起。对于地下室采用箱形基础或筏基时, 基础埋深深度自室外地面标高算起, 采用独立基础或条形基础时从室内地面算起。当建筑物存在主裙楼一体结构, 主楼结构承载力修正时的d, 可按基础底面以上范围内的荷载按基础两侧的超载考虑, 当超载宽度大于基础宽度的2倍时, 将基础折算成土层厚度作为基础埋深, 基础两侧超宽度不等时, 取折算深度中较小的值。

3) 等效计算面积Ae

复合载体等效计算面积即为载体等效基础的计算面积。由于复合载体夯扩桩与普通夯扩桩受力机理与施工方法不同, 其等效计算面积也不一致。普通夯扩桩施工过程中采用提护筒夯击挤压混凝土, 形成混凝土扩大头。复合载体夯扩桩的载体采用填料夯击桩端土体密实后形成, 故载体的形成来源于重锤对桩端土体的夯击挤密, 其面积的确定要考虑桩端下的挤密土体和影响土体, 这是复合载体夯护夯扩桩与普通夯扩桩的最大区别。对于不同的土体, 由于土性不同, 扩展基础的施工也不同。砂土、粉土由于挤密效果较好, 可以充分利用其挤密效应, 成孔到设计标高后少填料或不填料进行夯击, 通过夯击产生的应力波在土体中扩散, 使土体颗粒重新排列密实, 达到良好的挤密效果和较高承载力;对于含水量高的粉质粘土或粘土, 适当填料可以提高土体密实度, 当填料和夯击能量过大时, 施工中容易造成土体结构破坏, 降低土体的承载力, 也容易形成橡皮土而影响对土体的挤密效果。故对于该类土应控制填料, 合理利用干硬性混凝土对桩端的扩底作用。

3.3单桩水平承载力计算

桩在水平荷载下的破坏主要有2种:桩身应力超过允许应力而出现桩身强度破坏;桩侧土出现屈服破坏。对于高配筋率的混凝土桩或钢桩, 由于桩身抗弯刚度较大, 随着荷载增加和桩的水平位移, 桩侧土的应力逐渐增大, 当应力增大到一定值后桩侧土达到屈服被挤出, 出现塑性破坏;当桩配筋率较低时, 桩顶的嵌固约束使桩身的最大弯距出现在桩顶以下一定深度处, 随着桩顶荷载增加, 桩身最大弯距处相继出现屈服而形成塑性铰, 桩的承载力达到极限。由于复合载体夯扩桩都按构造配筋, 配筋率一般为0.20%～0.65%, 故以身强度破坏作为水平承载力的控制参数, 其承载力计算公式为

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式中, rm为截面塑性系数;ft为混凝土抗裂设计强度 (N/mm2) ;w0为桩身换算截面的受拉边缘的面模量 (m3) ;νm为最大弯距系数为水平变形系数;An为桩身换算面积 (m2) , ξN为轴向力影响系数, Nk为荷载效应标准组合下桩顶竖向力 (kN) 。

对以下3种建筑物, 若采用复合载体夯扩桩, 还要进行沉降验算:1) 地基基础设计等级为甲级的建筑物;2) 对沉降有严格要求的建筑物;3) 体型复杂或桩端以下存在软弱土层的乙级建筑物。当持力层下存在软弱下卧层时还应进行下卧层承验算。具体计算方法参见相关设计规范。

4复合载体夯扩桩的施工

载体桩的施工设备为液压步履式夯扩桩机, 主要部件包括:1) 由中空竖杆及支承斜杆等组成的框架;2) 50 kN快放式主卷扬机, 用于提升及快放重锤;3) 30 kN副卷扬机, 用于反压和提升护筒;4) 护筒, 主要起导向和护壁作用, 通常采用φ327～600 mm的无缝钢管, 其长度视设计桩长而定[5]。

施工工艺 (图3) 为:1) 在桩位处挖直径等于桩身直径、深度约为500 mm的桩位圆柱孔, 移机就位;2) 提起夯锤后快速下放, 使夯锤出护筒, 入土一定深度;3) 用副卷扬机钢丝绳对护筒加压, 使护筒底面与锤底齐平;4) 重复2) 、3) 步骤, 将护筒沿垂直沉入到设计深度;5) 提起夯锤, 通过护筒投料孔向孔底分次投入填充料, 并进行大能量夯击;6) 所划分的土层数;填充料被夯实后, 在不再填料的情况下连续夯击3次并测出三击贯入度, 若三击贯入度不满足设计要求, 重复5) 和6) 的步骤, 直至三击贯入度满足设计要求为止;7) 通过护围内平均筒投料孔再向孔底分次投入设计需要的干硬性混凝土, 并进行夯击;8) 放入钢筋笼;9) 灌注桩身混凝土。

5结语

载体桩是一种新型施工技术, 由于其具有操作简单、质量易控制、单桩承载力高等特点, 迅速在全国范围内被广泛采用。由于其受力与施工工艺与普通桩基础不同, 所以在设计与施工控制上与普通桩基础是不同的, 必须要严格控制, 确保质量。

摘要：介绍了复合载体夯扩桩的基本概念、适用条件及受力机理, 对载体桩的设计方法和施工技术进行了研究和总结。

关键词：复合载体夯扩桩,设计,施工

参考文献

[1]JGJ/T135—2001, 复合载体夯扩桩设计规程[S].北京:中国建筑工业出版社, 2001.

[2]JGJ94—2008, 建筑桩基技术规范[S].北京:中国建筑工业出版社, 2008.

[3]GB50007—2002, 建筑地基基础设计规范[S].北京:中国建筑工业出版社, 2002.

[4]范泽雄.复合载体夯扩桩的时间与应用[J].科技资讯, 2007 (18) .

复合载体夯扩桩设计 篇2

1 复合载体桩简介

刚性桩复合地基——复合载体夯扩钢筋混凝土桩,是利用载体桩专利技术进行延伸的一种地基处理方法,它是针对软弱地基或松散填土地基的特点,对扩底进行填料、夯实挤压来提高桩基承载能力的一种新型地基处理施工工艺。该桩具有桩身较短、单桩承载力高的特性。在施工过程中由重锤对填料夯击,使桩端下部横向约2 m～3 m、纵向约3 m～5 m范围的土体进行有效挤密加固,从而大大提高下部土体的地基承载力和压缩模量,有效减小地基的压缩变形(见图1)。

2 复合载体桩工作原理

载体桩是由内外双管组成,外桩管为通心长的钢管,内桩管下部封底,两管套装而成,长度相等,首先,用锤把桩打到设计深度后拔出内管,往外管内灌入一定高度的建筑垃圾等作为扩底填料,然后重新插入内管,并将外管往上拔一定高度,锤击力经内外桩管传给填充料,通过作用桩端以下深度为3 m～5 m,直径2 m～3 m约10 m3的土体,使土体得到最有效的加固挤密及桩管的挤撑作用,使扩底填充料向四周土体挤压,形成扩大头,形成由干硬性混凝土、填充料、挤密土体和影响土体组合成的复合载体,最后放入钢筋笼,再在桩身内灌注满混凝土,将柴油锤和内夯管的重量压在管内混凝土上,拔起外管,并边拔边压形成复合载体桩。

3复合载体桩施工工艺

复合载体钢筋混凝土桩施工工艺流程见图2。

1)桩位复测。施工人员依据设计要求定点将桩位放线完毕,经相关各方验线合格并经复验,确认无误后方可进行施工。

2)桩机就位。专业人员检查桩机设备(长螺旋钻机、载体桩机)工作有无异常,如无异常即可移位桩机就位。

3)引孔。一般情况回填层较厚,直接锤击成孔较为困难,先用长螺旋钻机引孔,引孔深度为穿透粉砂,引孔直径为450 mm左右。

4)夯击成孔。引孔机移开后,载体桩机就位,保证护筒中心与所引的孔位中心一线,把护筒放至孔中,并调整位置使护筒垂直。然后用细长锤夯击,利用桩机的反压系统,使护筒下沉至设计标高。夯击成孔时,缓慢下放护筒,当护筒底端达到桩底标高上5 cm～8 cm时,控制重锤落距,使护筒准确的沉至设计标高。

5)填料夯击。护筒沉至设计标高后提升重锤,提升高度以高出填料口保证操作高度为准,随后进行填料(填料所用材料为一些废砖块、混凝土块等建筑垃圾),锤做自由落体,分次夯击填充料。

6)测三击贯入度。复合载体形成密实状态后,测三击贯入度。三击贯入度应不大于10 cm且小于设计要求,如不满足设计要求,则应继续填料夯击直至满足三击贯入度要求(三击贯入度———采用35 k N重锤,以落距6 m做自由落体运动,在不再填料的情况下,连续夯击三次所测出的贯入度)。

7)夯填干硬性混凝土。混凝土标号与桩身混凝土一致,所用的砂、石、水泥按配比不变,控制用水量,使成品达到手攥成团、落地开花的效果。往桩内夯填干硬性混凝土0.5 m3,夯填完混凝土时,控制锤底高出护筒3 cm～5 cm。

8)钢筋笼放置及混凝土浇筑。桩基成孔后,吊装已制作完成的钢筋笼,并按设计要求放置桩孔中。钢筋笼制作必须符合设计要求,箍筋与主筋焊接牢固。钢筋笼放置完成后,浇筑预拌商品混凝土,混凝土标号依据设计图纸而定,同时按规定制作混凝土试块,送试验室进行标养。从护筒填料口灌入混凝土至设计桩顶标高以上50 cm左右。

9)拔护筒。混凝土浇筑完毕后立即将护筒拔出,拔管速度应控制在1 m/min～2 m/min。

10)振捣混凝土。振捣时要快插慢拔,一次插至桩底并逐渐上拔,振捣时间不少于1.5 min。

11)复合载体夯扩。在桩身混凝土振捣完后,以桩中心点为圆心,放置一个直径为450 mm(按设计图纸要求),高为400 mm的模具,挖出模具中的土或多余的混凝土,按设计要求下沉模具至复合载体夯扩部分的底标高。

清理模具中的虚土,浇灌混凝土,并振捣密实,按设计要求控制好密实后的混凝土面顶标高。

4复合载体桩质量控制指标

复合载体桩质量控制指标见表1。

5复合载体桩质量控制要点

1)施工人员根据图纸设计放出桩位线,由施工项目部验线并报监理单位核验,做好桩位预检记录。

2)为保证桩垂直度,需调整引孔机钻杆的垂直度,在引孔机主杆上做一个线坠控制,确保其垂直度偏差不大于1%。

3)复合填充料填量为0.5 m3～1.8 m3,不宜大于1.8 m3,以避免影响相邻桩。

4)严禁在测三击贯入度时带刹车和离合操作,测量要细致、准确并如实记录测量数据。

5)干硬性混凝土的夯填量不少于0.5 m3,分两次填入。

6)混凝土强度根据设计要求,坍落度控制在140 mm～160 mm,设专人负责留取混凝土试块,并随时检查混凝土的坍落度。

7)成桩过程中随时检测邻桩水平及竖向位移,如检测到邻桩水平或竖向位移超过30 mm,则停止夯击。

8)成桩过程中应随时观察地面隆起情况,当隆起超出规范要求(50 mm)时,应立即停止施工,报告技术人员解决。

9)提拔护筒要求拔管前先稍做振动,逐步提升桩管,边振边拔,先慢后快,最大速度不超过1.2 m/min。

6结语

复合载体夯扩桩是建设部重点推广技术,它的成功体现了我国发展节能省材型建筑产品的要求,体现了我国建筑业逐渐由人力资源型向科技资源型转变。该技术在我省也有不少成功案例,并在经济效益和社会效益上都取得了很好的效果。但是施工工艺及质量控制是保证质量的前提,没有好的施工管理和质量保证体系就很难保证成桩质量并达到好的应用效果,因此必须严把质量关才能确保工程质量,达到预期效果。

参考文献

[1]GB 50202-2002,建筑地基基础工程施工质量验收规范[S].

[2]JGJ 94-2008,建筑桩基技术规程[S].

复合载体夯扩桩在工程中的应用 篇3

【关键词】工程施工；复合载体夯扩桩；施工工艺；应用

在某建筑工程7层砖混结构住宅，总长65m总宽11.5m，建筑面积5004㎡。建设场地属于剥蚀丘陵地貌单元，较平坦。根据地质勘察报告，从场地土层的性质判定属于中软场地土，场地类别为Ⅱ类，场区内地势低，地下水较丰富。由于建设单位对工期、质量、造价等各方面都有很高的要求，经过方案比较选择了复合载体夯扩桩复合地基方案。该方案不但降低了工程造价，解决了工期紧、质量要求高等问题，而且在施工中不存在断桩和缩颈等现象，并对桩周围一定范围土层挤密及扩大桩端面积，使整个桩区地基基础得到改善。

1.工程施工的条件

在该工程施工前，为了保障工程的施工质量不会影响，施工人员就对对该施工工程的地质情况和水文条件进行全面的了解。根据相关数据分析，施工人员发现，该施工工程的地质情况和水文条件主要表现在以下几个方面。

（1）该工程中存在着一定量的杂填土，主要是由杂土、碎石以及炉灰等多种土质结构回填混合而成的，这种混合土质结构密度较大，有着较强的压缩性。

（2）粉质粘土是该工程基础施工的主要土质，在该地质结构中分布的比较均匀，呈层状结构形式，其强度和韧性都为中等，在基础地层中其厚度主要在1.4m左右。

（3）根据相关调查，在该工程土质中，还存在着砾砂，这种砾砂在地层中主要呈现灰白色，级配比较差，其主要成分为石英岩，密度为中等，厚度在9.00m左右。

（4）该工程地质结构中还存在着细砂岩，其主要成分还是以石英为主，由于处于一个全风化的状态，使其细砂岩的结构强度比较低。

根据相关调查结构显示，在工程地基结构当中存在着水文地质，其静止水位在2.0m左右，而且该水文地质有着上层滞水和承压水。由此可见，在该工程施工中，其地质条件十分的复杂还存着水文地质，这不仅加大了工程施工的难度，增加了工程施工的成本，还给施工人员的施工安全带来影响。因此在对该工程基础结构进行施工的时候，一定要选择安全性高、经济环保的基础施工技术。而复合载体夯扩桩恰好符合这样的施工要求，所以人们将将其应用到该工程施工当中。

2.复合载体夯扩桩的组成

复合载体夯扩桩主要是由上半部分和下部分两种不同的桩体结构材料组成的，其中上部分主要是有钢筋混凝土浇筑而成的桩体，而下部分是复合载体材料组成的，而且这些复合载体材料则是由硬性混凝土材料、夯实填充材料和挤密土体以及影响土体这四个部分组合而成的。

3.复合载体夯扩桩设计

在该工程施工前，由于技术人员对其工程的土质情况以及水文地质作出了相应的勘查，发现该工程项目地质情况十分的复杂，为了提高工程施工的经济效益，保障人们的施工安全，施工单位就决定采用复合载体夯扩桩施工技术对其进行处理。而在对其进行施工前，为了保障复合载体夯扩桩技术可以正常的施工，因此就要对其进行相应的施工设计，以提高工程的施工质量。

（1）复合载体夯扩桩施工设计，必须要根据工程施工的条件对其进行规划，在该工程中由于地质条件十分的复杂，施工人员在本工程中设置了183根复合载体夯扩桩，其设计桩长在3.5m左右，而桩径则为400mm。而且为了提高复合载体夯扩桩结构的强度和稳定性，我们在对复合载体材料进行选择的时候，我们也要对其质量进行严格的要求。

（2）而在对夯扩桩体进行施工的时候，施工人员也要满足以下两个方面的要求：一方面是在打桩的时候，我们从中间向四周打，并且采用隔跳打桩的方法，避免在打桩的过程中，对相邻桩体结构到来不良的影响；另一方面要对对夯扩体的投料进行有效的控制，以防止投料过多或者过少对工程施工的质量到来影响。

（3）机械准备：施工机械采用ZTZJ-4步履式夯扩桩机3台。桩机护筒采用无缝钢管，锤重3.5t。

4.施工工艺

4.1施工流程

准备工作（设备维护、试车→测量放线、定位→挖桩位孔→移动桩机定位（检查孔位偏差）→安装穿心锤、护筒→提升锤、空击、带护筒至设计标高→填料进行夯击→控制填料及空打三击贯入度（不合格继续填料夯实）至合格→提出细长锤→填干硬性混凝土→轻锤回击→放置钢筋笼（检查其标高及保护层厚度）叶浇筑混凝土（检查配合比及拌合质量）→拔出护筒→用振捣器将混凝土振密（测标高、成桩养护）。

4.2操作要点

4.2.1移桩机就位

桩机就位前技术员找点，复测桩位。在桩位处用人工挖孔深100-150mm直径为400mm的孔。以保证桩位准确。将护筒对准桩位放置到孔内并调整护简平直、稳固，用1m长检查尺前后左右调直，确保在施工中不发生倾斜位移。同时在桩管和桩机上做出控制深度标记，以便施工时进行观察记录。

4.2.2锤击成孔

卷扬机提升细长锤，先用重锤低落距轻夯地面，使护筒准确定位于桩位.并用检查尺复核护筒垂直度。然后再提高重锤进行夯击成孔。同时启动振机在振动作用下将护筒下沉，边夯击边沉护筒，当接近桩底标高时控制重锤落距，准确地将护筒沉至设计要求的深度。

4.2.3填料夯击

进入设计深度后，继续夯击使锤出护简300～500mm，提升夯锤高出填料口进行填料，锤做自由落体运动夯击填料。填料大致分三个阶段：填料下降、填料持平、填料上升。分次填料量以每次重锤冲击超出筒底深度的等量体积，即每10cm深度填料量为0.01m3为标准。

5.施工质量标准与控制措施

（1）填料成分，采用含泥量不大于10%，有机物含量不大于3%的碎砖、碎混凝土块等。对每次填料量进行累计.累计填料量宜在0.5～1.8m3之间。对夯扩体内填料成分、每次填料量累计、干硬性混凝土量由专人进行检查并作记录。填料时细长锤击出护筒深度40-60cm.夯填0.3～0.5m3的C15干硬性混凝土，锤击干硬性混凝土出护筒2～5cm。

（2）在确定夯扩投料量下，夯击后的地面隆起不大于50mm，（用水准仪观测），且相邻桩受新成桩的影响竖向位移值不大于20cm。

（3）严格控制三击贯入度，测三击贯入度及每击贯入度值由专人负责记录，控制三击贯入度值≤10cm。

（4）质量检验标准：如桩孔的垂直度偏差≤桩长的l%；桩位允许偏差为承台中心桩≤150mm，边桩≤70ram：桩径允许偏差-20mm；钢筋笼安装深度为±100mm：桩顶标高为+30mm，-50mm；钢筋笼主筋保护层允许偏差为±20mm；钢筋笼制作允许偏差为主筋间距±10mm，箍筋间距±20mm，钢筋笼直径允许偏差±10mm，钢筋笼长度允许偏差为±100mm。

（5）桩身混凝土配合比符合《普通混凝土配合比设计规程》有关规定，坍落度14～16 cm，原材料投量允许偏差，水泥±2%、砂石±3%、水±2%，灌注混凝土充盈系数>1.0。

（6）试桩桩头加放钢筋圈，避免桩头破裂。

6.结束语

由此可见，在该工程施工中采用复合载体夯扩桩施工技术不仅可以有效的提高基础工程的质量，还有着良好的经济效益，降低了工程施工的成本，促进了我国社会经济的发展。

【参考文献】

[1]郭瑞平，白朝阳，魏宪征.复合载体夯扩桩在施工中的应用[J].中州煤炭，2006（02）.

复合载体夯扩桩设计 篇4

辽源矿业集团西安煤业公司洗煤厂压滤烘干车间位于西安煤业公司煤质科煤场院内, 厂房呈“∟”形, 建筑面积836平方米, 建筑体积11704m3, 混合结构, 组合砖壁柱, 厂房内有设备基础, 该厂房地基处理面积大, 设计基础采用复合载体夯扩桩, 桩径为450mm, 桩长为6.0m, 设计单桩承载力特征值为500kN, 要求厂房内设备基础沉降不大于100mm, 主厂房墙体沉降不大于150mm, 相邻柱间的倾斜, 横向不大于0.002, 纵向不大于0.003。

根据岩土勘察公司提供的岩土勘察报告, 该报告各层物理力学参数见下表:

场区地下水属第四系孔隙潜水, 勘察期间地下水位埋深在19.6 m以下, 地下水对砼及砼钢筋无侵蚀。

2 地基处理方案的论证与设计

该工程量大, 工期紧, 地基处理方案的选择将对工程成本和工期产生较大的影响。对地基处理除了要求经济节省外, 还必须施工快捷、高效。根据施工现场的地质情况, 通常采用的地基处理方案有预制桩, 沉管灌注桩、钻孔灌注桩。若采用沉管灌注桩或预制桩, 桩端必须进入安山岩, 初步设计计算, 桩长约为20 m, 根据土层的物理力学参数, 可采用复合载体夯扩桩, 先土层回填矸石层作为载体底持力层, 下表为几种处理方案的经济造价对比。

从造价来看复合载体夯扩桩最省, 比其它几种方案最小降27.8%的造价。由于夯扩桩桩长较短, 造价低, 施工进度快, 工期短。因此决定采用复合载体夯扩桩。

3 复合载体夯扩桩的设计

3.1 单桩设计

复合载体夯扩桩作为一种载体基础, 设计首先应确定载体基础即持力层位置。由于2层地基承载力特征值为100千帕该层土为回填30年以上的煤矸石层, 经载荷试验确定抗压承载力稳定可靠, 可以作为桩端被加固土层。根据经验, 适应填料夯击即可达较小的三击贯入度。

工程设计桩径Φ450mm, 桩长6.0m, 载体底部地基土承载力经深度修正后为:fa=100+2.0×20 (6-0.5) =320千帕。

以地质报告中代表性孔进行计算, 三击贯入度为10cm, 查《复合载体夯扩桩设计规程》JGJ/T135-200中表4.2.2等效桩端计算面积Ae=1.5m2, 单桩设计承载力Ra=320×1.6=512kN>500 k N, 满足设计要求。经对群桩基础进行等代实体深基础承载力验算, 也满足要求。

3.2 沉降验算

由于洗煤厂对建筑物内设备基础沉降要求较高, 须对基础进行沉降验算。现以压滤机基础为例进行验算。压滤机基础为框架结构, 独立基础下设有桩, 桩距≥1.7 m。由于桩身变形小, 复合载体夯扩桩的沉降可以等效为载体以下土体的变形。根据《建筑地基基础设计规范》 (GB50007-2002) , 采用分层总和法进行计算。经计算基础最大沉降为43.5m m, 满足规范要求:相邻柱间最大沉降差为8.4m m, 柱间距为6.5米, 相邻柱间倾斜为0.0010, 满足规范要求。

4 复合载体夯扩桩施工

4.1 填料量的控制

工程桩端加固土层处于2层大面积压填土层, 室内土工试验表明最大孔隙比为0.836, 最小孔隙比为0.628, 平均值为:0.732, 计算平均空隙率为42.3%, 根据当地地质经验, 假定夯后孔隙比为0.5, 每根桩加固土体积为6.0 m3, 计算填料总量约为0.48 m3, 结合桩端距持力层高度变化, 最终确定为0.6m3, 为节约成本, 施工后总桩数的平均填料量为0.56m3。施工过程中注意控制三击贯入度在10cm以内。

4.2 上部空孔处理

桩顶标高距地面1.2m左右, 施工中填满混凝土则造成太大浪费, 如空孔则易造成桩顶0.3m左右编经, 在施工中采取超灌0.2m的方法, 混凝土上部用土填实并用钢大锤轻夯, 开挖证明处理后桩身观感质量明显满足了施工的要求, 又有效节约了造价。

4.3 施工顺序

为防止因挤土对相邻桩的影响和消除沉桩产生超静孔隙水压力, 每个承台下的桩采取间隔一定时间分2～3批施工, 但间隔时间不应太长, 以砼终凝时间作为控制时间, 在终凝时间施工邻近的桩。

桩身与载体接近处容易发生缩径, 离析等问题而使上部荷载传递不到载体, 影响单桩的承载力。为避免出现上述情况, 施工时在桩身底部砼灌入1m左右时, 即拨管0.5m用振动棒对下部砼先行振捣, 保证桩端砼与载体的密切结合, 控制好提管速度, 对含水量较小的填土、粉土、粘性土以1～2m/分为宜, 对含水量较大的填土、粉土等, 提管速度以1m/分为宜, 当土层中存在软弱土层和较硬土层交量处控制提管速度在0.3～0.8m/分之间。

5 复合载体夯扩桩的检测和沉降观测

根据《建筑桩基技术规范》 (JG94-94) 中检测的相关规定, 其进行了2组竖向静力荷载试验, 20根低应变动力检测。两组静载试验中, 当载荷试验加载到2倍单桩竖向承载力特征值1000 k N时, 沉降量均小于40mm, 在设计使用荷载500 k N下, 试验变形为3.32～6.84m m, 可见复合载体夯扩桩试验曲线接近端承桩的试验曲线, 桩端载体对承载力发挥了较大的作用。小应变检测曲线完整, 桩底反射明显, 完整性满足设计要求。

为了解复合载体夯扩桩在使用期间的情况, 掌握建筑的沉降控制建筑物不均匀沉降, 对建筑的角点和重要部位进行了沉降观测, 观测时间从施工至±0.000开始, 经过沉降观测数据分析, 建筑物在完工90天后最大沉降为3.15mm, 最小沉降为2.81mm, 平均沉降率为0.03m m/天, 变形稳定, 呈收敛趋势, 可见复合载体夯扩桩运用洗煤厂厂房中能有效控制基础沉降, 减小不均匀沉降。

6 结论

1) 在地基浅层为承载力较低的软弱层, 一定深度下土层承载力高的地质条件下, 复合载体夯扩桩是一种经济高效的桩型。

2) 桩端的填料量并非越多越好, 应根据加固土层的孔隙比和含水量等物理力学指标确定填料的体积和三击控制指标。在施工过程中宜通过标贯, 静力触探等原位测试手段对各种地层的填料总量进行效果检验, 积累数据, 以总结土层压缩性指标与填料量之间的关系。