柱锤夯实扩底灌注桩承载力及影响因素研究

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1、柱锤夯实扩底灌注桩承载力及影响因素研究第一章绪论1.1扩底桩发展概况随着我国现代化建设的发展，一些市政基础设施、桥梁、公用及民用建筑等建筑物向高、大、重、深方向发展，其对基础的承载力要求越来越高，普通的灌注桩等不能满足其承载能力及经济因素等方面的需求，因此扩底灌注桩成为软土地区该类建筑物的常用基础形式。同等直径桩相比，扩底桩承载力有明显的提高，沉降也大幅度减小，具有单桩承载力高、经济效益好等优点。目前扩底桩一般都是灌注桩，根据其施工方法不同可分为挤土式灌注桩（沉管灌注桩、静压灌注桩）和非挤土式灌注桩（钻孔灌注桩

2、、人工挖孔灌注桩）。本文主要研究的柱锤夯实扩底灌注桩属于挤土式灌注桩，下面主要简介与柱锤夯扩桩工法相近的几种挤土式灌注桩，包括内夯管沉管灌注桩和载体桩。夯扩桩是在锤击沉管灌注桩与扩底桩的基础上发展起来的一种将桩端夯扩成扩大头的新桩型[1]，夯扩桩在成桩过程中，被动土体受强烈夯击、振动和挤压，使桩土体系得到较大改善，桩端和桩侧被动土体压密，提高了桩端和桩侧阻力，同时因为夯扩作用，桩端扩大，其承载面积相对增加，提高了桩基的承载力[2]3。上世纪八十年代初期，由杭州市城建设计院与浙江省机械化施工公司及杭州市下城区建筑

3、公司等单位联合研究出了无桩尖锤击夯扩沉管灌注桩工艺[4]。这种工艺是在锤击沉管灌注桩机械设备与施工方法的基础上加以改进，增加了一根内夯管，采用夯扩的方式将桩端现浇混凝土扩大成大头形，桩身混凝土在桩锤和内夯管的自重作用下压密成型的一种桩型。这种夯扩桩通过在桩端持力层形成扩大头，使桩端面积增大了60%~200%，而且又使桩端地基土也得到夯实挤密的效果，大幅度提高了单桩极限承载力，而且造价经济、施工简便，很快在杭州市及浙江其他地区得到了广泛的应用，并于1983年通过了技术鉴定。.1.2柱锤夯实扩底桩的产生和发展柱锤夯

4、实扩底灌注桩是在柱锤冲扩桩技术上发展起来的，柱锤冲扩桩法是具有中国本土特色的地基处理方法，柱锤冲扩桩技术由河北工业大学、沧州市机械施工有限公司等单位从1989年开始进行开发研究，之后许多学者和专家对柱锤冲扩桩法地基加固技术进行了分析和研究，并结合工程实践不断完善施工设备及施工工艺，使其在设计理论、施工工艺、质量检验等方面日臻完善，为这项技术的推广和应用做出了贡献[30]。1997年，河北省建设委员会颁布了《柱锤冲孔夯扩桩复合地基技术规程》（DJ13（J）10-97），该规程条文分别对柱锤冲扩桩复合地基的设计、施

5、工、质量检验与工程验收等方面做了具体的规定。随后，河北工业大学和沧州市机械施工有限公司等单位将柱锤冲扩装法地基处理技术运用与桩基础上，形成了柱锤夯实扩底灌注桩的新技术，与同条件下混凝土灌注桩、人工挖孔扩底桩、内夯沉管灌注桩等相比，具有应用范围广、施工简便、承载力提高幅度大等优点。该工法于2001年先后通过了河北省、天津市的技术认证，充分肯定了柱锤夯扩桩的技术原理、施工工效以及经济效益[31]。2001年，沧州市机械施工有限公司编制了企业标准《柱锤夯扩灌注桩技术规程》CQB2001-1，该规程在总结了多年生产实践

6、的基础上并参考其他有关文献编写而成，对设计、施工、检验等方面的技术要求进行了具体的描述，可作为设计、施工、检验及监理等部门的相应依据。..第二章柱锤夯实扩底灌注桩的施工2.1柱锤夯实扩底灌注桩的施工过程柱锤夯实扩底灌注桩的施工设备均为液压步履式夯扩桩机，该机主由以下几个部分构成：桩机通过四个支座与步履装置交替支撑达到前行的目的：当四个支座支撑桩机时，将步履装置的两条承重腿向前伸出，然后收缩四个支座使两条承重腿支撑桩机，再通过步履装置使桩机在两条腿上前行，如此反复交替进行，便可使桩机向前移动。步履装置上方有齿轮转

7、盘，当桩机由四个支座支撑时，通过控制齿轮转盘可使步履装置转动，由此实现桩机的转向操作。如图2.1所示。场地平整、清除障碍物是机械作业的基本条件，当桩长较长，柱锤长度不够时，也可采取先挖出一部分土，然后再进行施工，施工时桩位放线一般可在地面上撒白灰线，或在桩位处用短钢钎击深200mm，然后灌入白灰，以保证桩位准确。桩点要醒目、持久，以防漏桩[40]。当护筒沉至桩底设计标高后，分次投入碎砖或砂石等填充料，用柱锤冲扩夯击挤密桩端土层，每次填料均需要击出护筒，在填料过程中应防止地面发生过大隆起。当总填料量满足设计要求后

8、，应进行最后贯入度检验，最后贯入度必须满足设计要求。一般检验最后三击的贯入度，将柱锤提高至6~7m处，自由下落，进行三次夯击，在护筒上选择一固定点做为参照点，每次夯击后在柱锤上做标记，测量三次的总贯入度。2.2质量检验柱锤夯扩桩质量检验程序为：施工中施工单位自检→竣工后质检部门抽检→基槽开挖后验槽三个环节。工程实践证明这一程序是行之有效的，其中施工单位自检尤为重要。