夯入礫（碎）石以加強(qiáng)樁端持力層的研究

邵興遠(yuǎn)

摘 要：夯礫石-鋼筋砼樁與錘擊沉管灌注樁施工工藝是在不降低工程質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，沿用現(xiàn)有打樁設(shè)備，降低工程造價(jià)，在試驗(yàn)取得成功的前提下，不斷推進(jìn)實(shí)施的施工工藝，本文通過(guò)工程實(shí)例和實(shí)驗(yàn)分析對(duì)比分析，闡述了夯入礫（碎）石以加強(qiáng)樁端持力層的研究過(guò)程，以供大家參考。

關(guān)鍵詞：礫（碎）石 樁端持力層 內(nèi)夯擴(kuò)砼灌注樁

1 對(duì)粘性土中夯礫（碎）石改造持力層的目的

丹東地區(qū)普遍采用捶擊沉管灌注樁，其持力層大多數(shù)選在10m以下的圓礫層，而且采用的單樁豎向極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值Quk值都很高，在造價(jià)上，比以往預(yù)制樁降低近40%左右。

隨著市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們對(duì)科學(xué)技術(shù)提出更高的要求。提出要進(jìn)一步降低工程造價(jià)，同時(shí)要繼續(xù)沿用現(xiàn)有錘擊打樁設(shè)備。解決此問(wèn)題，只有在不降低單樁豎向極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值的前提下，縮短樁長(zhǎng)，減少砼量與鋼筋量。為此開(kāi)始進(jìn)行在上部各種淺層粘性土中強(qiáng)行夯礫石做樁端持力層的研究與試驗(yàn)工作。

2 強(qiáng)行夯礫（碎）石樁樁端持力層的原理及特點(diǎn)

樁端持力層，簡(jiǎn)單地說(shuō)，是有足夠厚度的，且能承擔(dān)上部結(jié)構(gòu)物傳遞給土層荷載的反力就是樁端持力層，持力層的最重要指標(biāo)還是土力學(xué)指標(biāo)。這種反力持力層是有天然的，也有人造的。如：灰土樁、砂樁、碎石樁、深層攪拌樁、振沖擠密樁、強(qiáng)夯，還有砂和砂墊層。對(duì)淺層粘性土中強(qiáng)行夯入礫石后，原粘性土的Quk值可提高2.5倍。所以持力層由圓礫改為粘性土，Quk值不僅不降低反而提高。這樣樁長(zhǎng)短了，砼量和鋼筋量也減少了。有時(shí)根據(jù)上部荷載的大小情況，再在此上面做一個(gè)砼擴(kuò)底，增加樁端面積，使Quk值再一次提高。

3 工程實(shí)例與試驗(yàn)分析

3.1 施工操作步驟的概況

這種施工工藝與其他類似樁的不同點(diǎn)，一是施工機(jī)具繼續(xù)采用本地區(qū)常用錘擊設(shè)備和錘（錘重為18-25KN），二是在此基礎(chǔ)上，增加內(nèi)管和3t夯錘。因此，不必現(xiàn)挖導(dǎo)向孔而直接對(duì)準(zhǔn)樁位進(jìn)行錘擊沉管至設(shè)計(jì)入土深度。

具體步驟：（1） 將內(nèi)外管對(duì)準(zhǔn)樁位，錘擊沉入設(shè)計(jì)深度（一般在4—5m左右），提出內(nèi)管，向外管內(nèi)倒入0.1m3礫石，提起5.0m落距的3t夯。將礫石夯入土中超出下管口。重復(fù)以上操作至滿足礫石填入量（約1.0—3.0m3左右，粘性土狀態(tài)不同而異）和最后貫入度（一般≤12cm/擊，根據(jù)Quk值而定）。（2）夯完礫石后，向管內(nèi)倒入0.1m3干硬性砼分二次進(jìn)行夯擴(kuò)，其作用一是防地下水，二是增加樁端面積。當(dāng)計(jì)算Quk大于設(shè)計(jì)Quk時(shí)，不必作此項(xiàng)。（3）下鋼筋籠，澆注樁身砼，振搗拔管成樁。

3.2工程實(shí)例與試驗(yàn)分析

鴨紙25#和2#解困住宅，為七層磚混結(jié)構(gòu)樓。原設(shè)計(jì)為樁長(zhǎng)11.0-14.0m，樁徑Φ325，Quk=875KN，總樁數(shù)547根的錘擊沉管灌注樁，后勘察設(shè)計(jì)人員與建設(shè)單位充分考察比較后，改用樁長(zhǎng)3.0m、樁徑Φ450、計(jì)算Quk=1260KN的向粘性土夯礫石-內(nèi)夯擴(kuò)砼灌注柱，總樁數(shù)為367根。

地層條件：表層約為1.4m厚為雜填土，其下厚約5.0-8.0m可硬塑粘性土，其e=0.716～0.896，IL=0.16～0.28，樁端位于該層。此工程打樁控制數(shù)據(jù)見(jiàn)下表

3.3靜載荷試驗(yàn)分析

為了驗(yàn)證和得到準(zhǔn)確數(shù)據(jù)，施工后進(jìn)行了單樁豎向靜荷試驗(yàn)，其結(jié)果見(jiàn)表3.其中1#樁Quk=1150KN，S=72mm；2#樁Quk=1150KN，S=67.2mm。當(dāng)設(shè)計(jì)值R=700KN時(shí)的對(duì)應(yīng)沉降量分別為16.8和18.1mm時(shí)，兩樁差異沉降量為1.3mm。試驗(yàn)Quk>設(shè)計(jì)Quk，沉降量也滿足規(guī)范要求。

3.4樁端部開(kāi)挖觀察分析

施工完成40天后，直接開(kāi)挖觀察分析夯礫石體底部及樁間土的密實(shí)效果。發(fā)現(xiàn)夯入的礫石與粘土膠結(jié)成一體，礫石有夯碎現(xiàn)象，處于極密狀態(tài)，礫石體上部與砼膠結(jié)在一起。量測(cè)礫石體直徑0.8～1.0m，厚度1.8m，砼擴(kuò)徑0.6m，擴(kuò)頭厚0.3m，呈現(xiàn)橢圓形狀。

4、經(jīng)濟(jì)造價(jià)對(duì)比分析

以工程實(shí)例，按直接費(fèi)進(jìn)行計(jì)算，夯礫石-鋼筋砼樁比錘擊沉管灌注樁節(jié)省總造價(jià)50%。在這里說(shuō)明一點(diǎn)是由于錘擊樁選的R值較低而促成節(jié)省比例較大。若按同等R值做對(duì)比，其節(jié)省造價(jià)為27.67%。詳見(jiàn)下表

5、結(jié)語(yǔ)

（1）夯礫石-鋼筋砼沉管灌注樁在夯石過(guò)程中，由于把原有粘性土通過(guò)強(qiáng)行擠密提高其持力層的強(qiáng)度，所以長(zhǎng)樁可改變成短樁，從而降低其工程造價(jià)30%左右。

（2）該型樁，是根據(jù)土質(zhì)條件和上部荷載的大小來(lái)確定樁長(zhǎng)、夯礫石量及貫入度，再是由于所有樁的長(zhǎng)度是相等的，所以在施工中易控制樁入土深度和砼貫入量。

（3）因樁短（一般在3～5m），斷樁或縮頸率大為降低。

（4）該型樁，在可塑至硬塑粘性土及松散至稍密細(xì)砂層中效益更顯著，但在厚層高靈敏度軟土中，由于夯礫石量過(guò)大不經(jīng)濟(jì)。

（5）總的來(lái)說(shuō)，這種樁型比錘擊沉管灌注樁節(jié)省造價(jià)30%，是一種經(jīng)濟(jì)效益明顯的優(yōu)良樁型。但它與其他樁一樣，也有適應(yīng)性的前提條件。

（6）存在的問(wèn)題，一是施工速度慢，有待于改進(jìn)設(shè)備；二是選料時(shí)，應(yīng)選取級(jí)配礫、碎石、山坡碎石土或級(jí)配建筑垃圾，其效果更佳。