夯扩桩地基承载力影响因素分析
2015-07-09
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核心提示：夯扩桩对地质适应性强、持力层选择范围广，施工机械轻便，机动灵活，适应性强；施工速度快，目前被广泛使用，利用重锤对填充料进行夯实挤密，挤密区土体受到很大夯击能量后缓慢释放，对侧向周围影响土体施加侧向挤压力进行有效加固挤密，土体得到密实，变形模量得到提高，桩体本身与桩间土共同作用，所以较大幅度地提高地基承载力，本文对影响夯扩桩承载力的影响因素进行了分析，（一）桩间距（二）标高控制（三）最终三击贯入度（四）分层填料、夯击（五）施工顺序。夯扩桩在施工过程中，如何控制各项施工参数，防止发生断桩、提高地基承载力、加快
夯扩桩与其它桩型相比，该桩型具有进度快，工期短，承载力高等特点，且该桩型的地层适应能力强，应用范围广，质量可控性强，并结合其在经济性、环境效益方面的优势，使得夯扩桩技术迅速推广。
夯扩桩通过对土体挤密及桩体本身共同作用达到提高地基承载力的效果，由于地质条件不同，施工的各项参数应根据设计要求承载力、勘查报告持力层深度、原状土体的孔隙率、压缩性等通过试桩调整每次调料量、夯填材质、夯击次数、桩身长度等施工参数，达到加快施工速度、满足建筑物对地基不同的承载力效果。
1、桩间距
桩间距在设计中可调性较大，在固定桩长的情况下，可采用改变桩间距设计进行沉降控制。减小桩间距能够减小复合地基的沉降，但由桩体承担的荷载过大，难以发挥出桩间土的承载力，而增大桩间距有可能不能满足承载和变形要求且容易引起桩顶应力过于集中，现行《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2011）提出“摩擦型桩的中心距不宜小于桩身直径的3倍”。设计的桩距首先要满足承载力和变形量的要求，从施工角度考虑，尽量选用较大的桩距，以防止新打桩对已打桩的不良影响，当桩间距大于6倍时，就形成疏桩基础，桩对土的加强作用并不明显。
当设计要求及试桩后确定桩间距较小时可采用跳打法减少新桩对已成桩的不利影响。
2、标高控制
分层填料锤击夯实对周围土体的有效范围为锤基面以下一定范围，施工桩顶标高如不高出设计标高处理后的复合地基承载力很难满足要求，《建筑地基处理技术规范》JGJ79-2012“每个桩孔应夯填至桩顶设计标高以上至少0.5m，其上部桩孔宜用原槽土夯封”，夯扩桩终孔标高以最终三击贯入度作为依据，不以固定孔深的方法终孔，因此孔口高程、孔深及施工桩顶标高的准确性直接影响地基处理效果，孔口高程的误差主要由于地址勘察完毕后场地再次回填，计算孔口高程时疏忽引起的误差，及施工现场在施工过程中废渣的堆积，地面不断升高，孔口高程发生变化造成误差，
认真校核原始水准点及各孔口的绝对高程，每根桩成孔前复测一次桩位孔口高程，孔深测量应采用丈量锤头钢丝绳，在钢丝绳及桩机上做好标记，不宜采用测绳测定孔深。
3、最终三击贯入度
夯扩桩的最终贯入度与其极限承载力有直接的关系。最终贯入度通常依据现有的打桩动力公式结合当地成功经验确定。但夯扩桩的贯入度与桩承载力的关系不能简单的经验公式确定，或者简单地套用当地成功经验，由于夯扩桩机械本身护筒长度为12m，对于地质条件较好的地层处理长度可达20m，对于杂填土、建筑垃圾等成孔深度超过护筒长度时易造成塌孔、埋桩锤等现象致使无法满足最后三击贯入度，因此应详细的对地质情况、工程施工场地条件的分析研究来确定桩长设计的合理性，对杂填土层当超出护筒长度为达到持力层，要优先采用增大端头扩大头来提高承载力。
4、分层填料、夯击
夯扩桩利用重锤作自由落体进行冲扩形成桩孔直至设计深度，向孔内填充碎石、干硬性混凝土等加固材料，提升重锤对所填充的加固材料进行夯击，在等能量的作用下使土体得到加固挤密，最后一击的变形满足设计值，形成第一次挤密层，反复进行填料、夯击，形成自上而下叠置的多个挤密层，每一层均按照等能量等变形的标准进行控制，直至设计标高以上500mm，从而在地基中形成挤密，夯扩桩充分调动了桩身材料与周围土体的共同受力，对软弱松散土层每层密实度进行控制，使桩身材料与桩间土的密实度保持均匀，通过试桩调节填料、锤击参数使被加固软弱土层与原状土紧密结合，共同受力提高承载力，减少不均匀沉降。
做到每一层均按照等能量等变形的标准进行控制在施工中应准确控制每次填充的加固材料的用量、夯击次数、桩身垂直度及锤击高度。
5、施工顺序
夯扩桩与其它桩型的最大区别在于它不是通过桩身形状、桩径、桩端面积的改变来提高承载能力，而是利用重锤对填充料进行夯实挤密，挤密区土体受到很大夯击能量后缓慢释放，对侧向周围影响土体施加侧向挤压力进行有效加固挤密，土体得到密实，变形模量提高很大，使桩体本身与桩间土共同作用提高地基承载力。按正确的打桩顺序施工能防止桩身缩颈、断桩、漏打和因挤土造成桩偏位和施工困难等问题。对于群桩施工应从中间向四周施工，或从中间对称向两侧进行施工。
参考文献
[1]中国建筑工业出版社、《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2011）、第86页、2011年。
[2]中国建筑工业出版社、《建筑地基处理技术规范》（JGJ79—2012）、第55页、第76页、2012年。
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