浅谈地基基础施工中夯扩桩基础施工技术的应用

摘 要：某工程地处岩溶发育区，根据对工程造价与工期、质量分析技术经济，决定用夯扩桩基础施工。

关键词：地基基础施工；夯扩桩基础施工技术；应用

淤泥层厚、岩面倾斜、土洞较多与岩基风化不一，这些特性使建筑桩中很多桩型无法成桩、质量不好、经济效益差与桩长差异大等问题。对锤击灌注桩，淤泥层厚成桩质量难保证；基岩埋藏深达不到理想持力层而影响承载力。对于预制桩，基岩埋藏深，桩身长细比例大，有效比例下降，经济效益低，软弱层过厚，还有可能桩身失稳；岩面倾斜和桩底支撑在硬岩，成桩中容易烂桩，即使用静压方式，效果难令人满意。对于钻孔桩，长桩虽可增加桩径控制长细比，但基础成本加大，且溶洞与砂砾层问题难解决。在特殊地质，应注重选择桩型，经验表明，前述地质下，用夯扩桩为桩基础，经济效益与质量保证，对其它桩型有其优越性。

1 夯扩桩成桩

夯扩桩是发挥桩端支撑力与桩侧摩阻力的新桩型，以单桩为主，起到挤密与加固基土，提高桩端基土强度。资料显示，经静力测试，桩侧比阻力提高5～10%，扩大头比阻力提高25～35%。夯扩桩是锤击桩设备和施工方法上加以改进，用夯扩法将桩端混凝土扩大大头形桩型，增大桩端与挤密基土，提高桩承载力。

锤击夯扩桩成孔用内外双管，外桩管为钢管，内桩管下端封底，两桩长度相等，无桩靴。用桩锤打至设计深度后拔内管，往外管灌入一定扩底混凝土，再次插入内管和将外管拔一定高度，锤击力经桩管传给混凝土，通过桩管挤撑，夯出管底混凝土，使扩底混凝土朝下部与四周挤压，成扩大头，再浇灌桩身。

2 夯扩桩优势

实质是侧壁阻力和端承力承载的支撑桩，增大端面积与挤密基土提高单桩承载力。夯扩桩突出优点是：

（1）适应性强与持力层范围广及投资少。层位稳定、足够厚砂砾层、坚硬状态粘性土与纹状粘性土、砾质粘性土，均宜为持力层，桩底在中等强度土层即可，不断夯扩土层，达到其需要较长桩型的承载，夯扩桩造价很低，实际减小了桩长，可最大程度控制其一致性。实践可知，除岩石面距地面浅或松土层厚度达15m以上地区，其他地质均可采用。

（2）基土挤密度高，端面积大与承载力大。通过夯扩，使桩端下土层一定范围土体得到密实，纵向承载力较高，有利于减小下沉。

（3）内管底放置混凝土为薄型土塞，可有效止淤与短时止水，保证浇筑质量。

（4）相对其它桩，锤击灌注桩，可省去桩尖等。

（5）控制外管提升，形成更理想大头形状。

（6）桩身借助柴油锤力量与内夯管作用压密，能减少缩颈与断桩等的产生，保证桩径。

（7）可视土质条件，调节施工桩长与扩大头直径提高承载力。

（8）振动拔管，增加桩身密实度，改善成桩。

（9）抗拔性好，夯扩桩和仅靠桩身摩擦力为抗拔力桩型相比，抗拔力成倍提高，广泛用于地下室结构。

（10）施工机械机动灵活与适应性强，施工工期短与性价比高。

3 地基施工中夯扩桩施工实例

（1）工程概况。某工程位于桥路段西侧，该工程建筑约6万m2，有4栋19层建筑与23栋别墅组成，地面下设一地下室。

（2）地质条件。根据勘测资料，该工程在石灰岩与岩溶地区，场地土分三层：①人工填土与耕土层；②冲击土层；③基岩。

据钻孔，场地覆土除人工填土，主要是冲击粉质粘土、中砂、粘土与粉土等，局部有淤泥质土，下伏基岩有粉晶灰岩，起伏较大。由于岩溶发育，钻孔部分有溶洞，溶洞顶土层中有土洞。

（3）基础设计和施工。①基础选择。根据场地地质勘察，本工程基础用高强混凝土管桩，桩端需支撑在石灰岩上，基岩面起伏大，使桩端接触过窄，易产生断桩。若用天然筏基础，适宜为持力层太深，地下室基础需基坑支护或整体开挖，根据底板面地基静载试验该地基承载力值仅为160千帕不能满足基础需要地基承载力值不低于330千帕。根据对工程基础造价与质量进行技术与经济分析，最后用夯扩桩基础。

（4）夯扩桩的应用。根据载体夯扩桩规程知，复合载体单桩承载力值用下式估算：Ra=up∑qsinli+qpn*Ae，Ra表示单桩承载力值；up表示桩身周长，单位m；qsin表示桩侧6层土侧阻力值；li标示桩身穿6层土厚；qpa表示复合载体基土修正后持力层特征值；Ae表示等效桩端面积，随土性与贯入度变化不同。

复合夯扩桩高承载力原因有两个：一个是载体影响土层加固后桩端承载力提高；二是载体扩大桩端作用。两方面提高为桩端承载力，施工中桩体底同载体顶面有无密切结合直接影响单桩承载力，现场打桩中，体现在最后收桩能否按规程和设计要求控制贯入度，实践表明，最后贯入度偏大会导致承载力不足。本工程建筑夯扩桩桩径为580mm，持力层是黏土层，最小桩长5m，单桩承载力值1500kN，桩距3.5倍桩径，最后贯入度控制1.5～2.0；多层建筑和别墅夯扩桩桩径为450mm，持力层是黏土层，最小桩长5m，单桩承载力700kN，桩距3.5倍桩径，最后贯入度控制不低于2.0cm。按设计标高，基坑挖至2.5m处，开挖后再夯扩桩施工。

（5）夯扩桩方案和天然方案技术与经济分析。以本工程建筑首层地面下基础造价和工期为例分析比较技术与经济：①天然方案指天然基础，基础造价为325万元，地下室面积1500m2，折合按地下室每平方米约为2170元，总工期70d。②夯扩桩方案，基础造价224万元，地下室面积1500m2，折合按地下室每平方米约为1495元，总工期75d。

从基础造价和工期比较可知，与用天然方案相比，用夯扩桩方案经济效益显著。天然方案优点工期较短，但造价高，未计处理费用情况比夯扩桩方案增加45%，深基坑开挖与支护及地基处理等增加了施工难度；夯扩桩方案随工期长，造价低，土方开挖少，施工简便。

由于石灰岩岩溶地段地质情况复杂，地质勘察准确性受钻孔平面密度影响大，造成打桩中经常出现持力层与资料不符，对桩基施工控制不利，通过分析可知，在施工中严格控制夯扩桩贯入度，才能保证单桩承载力。

4 总 结

任何成桩法，都可能因资料偏差、施工等因素影响，部分桩有质量缺陷，夯扩桩不例外。从夯扩桩基础的工程实践中，虽然夯扩桩没预应力管桩与人工孔桩等应用普遍，但地基下部无基岩持力层，或地质不良，浅层无理想基础持力层，较好持力层在地面下不大于15m，用夯扩桩有较优经济效果。基岩埋藏深，上部土层有一定中等强度土层，可优先选夯扩桩，以获得经济效益。施工控制是前提，没有好的质量保证与施工管理，难保证桩质量，达到好的效果，应针对出现质量问题和技术关键，规范施工。

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