摘要：通過工程實例闡述了擠土夯擴樁在黃土地區(qū)對工程樁選型施工的經(jīng)驗。

　　關鍵詞：擠土夯擴大頭樁,黃土狀粉土,單樁豎向極限承載力

　　1、工程概況

　　山西某煤矸石綜合利用發(fā)電項目工程位于山西省北部，場地第①層黃土具有濕陷性，天然地基不能滿足使用要求，需要進行地基處理。本工程試樁采用夯擴樁(擠土夯擴鋼筋混凝土大頭樁),本文主要介紹試樁施工情況及試樁檢測結果，為工程樁的選型及施工提供相關數(shù)據(jù)及施工經(jīng)驗。

　　2、 工程地質(zhì)條件

　　建筑場地工程地質(zhì)條件為中等復雜場地。廠址內(nèi)為第四系黃土堆積,西高東低，場地開闊，坡度不大。廠址內(nèi)發(fā)育有五條侵蝕沖溝，其中四條呈東西向，靠近廠址內(nèi)偏東的另一條，呈近南北向，溝谷均呈V字形，溝深約15-20m，溝底部寬約6m，頂部寬約20m，沖溝兩側黃土狀粉土柱狀節(jié)理發(fā)育，常形成陡坡。

　　勘察深度范圍內(nèi)未見地下水。

　　勘察最大揭露深度50m，根據(jù)巖性、成因和物理力學性質(zhì)，將揭露的地層自上而下分為二層，分述如下：

　　(1)粉土(Q3)：屬馬蘭黃土，褐黃色、棕黃色，稍密，稍濕，無光澤反應，干強度低，可見大孔隙及白色Ca質(zhì)網(wǎng)紋，質(zhì)純，局部粘性大相變?yōu)榉圪|(zhì)粘土。具濕陷性，濕陷系數(shù)大多在0.030-0.070m之間,濕陷程度中等。該層極限側阻力標準值(qsik)為20kPa。

　　該層層位較穩(wěn)定，層底埋深及層厚為3.5-18.6m，層底標高1165.80-1186.93m，呈現(xiàn)出西高東低與地面地形坡降相一致的變化。但受地表沖溝切割，部分地方缺失。

　　(2)粉土(Q2)：屬離石黃土，褐黃、棕黃色，局部棕紅色、褐色，稍密，稍濕，無光澤反應，干強度低-中等，見褐色Fe、Mn質(zhì)斑點，星點狀白色Ca質(zhì)網(wǎng)紋及大孔隙。局部粘性大相變?yōu)榉圪|(zhì)粘土，部分鉆孔中含強風化砂巖、泥巖團塊或夾薄層卵石透鏡體。部分溝谷已切割至該層中，在溝谷底堆積有現(xiàn)代沖洪積作用形成的粉土、卵石，其厚度約為0-2.1m 。不具濕陷性。該層極限側阻力標準值(qsik)為40kPa，極限端阻力標準值(qpk)為1000kPa。

　　該層厚度5.5-23.5m ,層底埋深7.0-38.5m ，層底標高1151.40-1167.60m。該層厚度東厚西薄，層面坡降小于10%，局部受地形影響而變薄或缺失。

　　3、 樁基設計參數(shù)

　　4 、夯擴樁的施工

　　4.1 擠土夯擴樁簡介

　　擠土夯擴樁是采用夯錘(夯管)共同作用，重錘夯擊成孔，套管隨后跟進的方法。當成孔到設計深度時，在沉館內(nèi)分批填充干硬性混凝土，并用重錘夯實、擠密，在夯擊能量作用下在樁端形成梨形擴大頭，然后放置鋼筋籠并灌注混凝土到設計標高。夯擴樁由樁身和擴大頭兩部分組成，由于樁端承載力和擴大頭的面積成正比關系，又加上樁端土經(jīng)過夯實擠密作用，這樣可以充分發(fā)揮樁端阻力;同時在成孔過程中對樁身周圍地基土起到橫向擠密作用其承載力主要由樁端擴大頭提供，樁側摩阻力起輔助作用。本樁型具有適應地層廣、承載力相對較高、施工速度快、造價低等優(yōu)點。

　　4.2 擠土夯擴樁施工

　　4.2.1工藝選擇

　　最初施工采用套管下放置預制樁尖，用振動錘向下振動沉管，但沉管至5～6 m時阻力太大無法下沉，后改用重錘夯擊引孔，邊夯擊邊沉管的施工工藝，因此不再使用樁尖。成樁設備采用DZ-90型夯擴樁機，套管直徑為480mm，夯錘重量為4噸，套管下端進行加厚處理，使其外徑達到500㎜。成樁工藝如下圖所示

　　4.2.2施工主要環(huán)節(jié)的質(zhì)量控制：

　　(1) 成孔

　　采用重錘夯擊引孔，邊夯擊邊沉管的施工工藝，錘重4噸，吊高8～20m(以實際進尺及不出現(xiàn)嘬錘現(xiàn)象為準)，每米成孔夯擊數(shù)5～12擊不等，直至達到設計孔深。

　　(2)擴大頭施工

　　達到設計孔深后，向孔內(nèi)分批填入干硬性混凝土，控制其坍落度為零，強度等級為C35。填料時將夯錘提出孔口進行填料，每次填料0.05 m3，夯擊1～2擊，重復進行此過程。在夯填過程中，每次提升套管高度不超過10㎝，逐步提套管底口至1161.4m，在此過程中夯填干硬性混凝土共計1.1m3。當夯錘有明顯反彈時，使用215kN.m的夯擊能，測量三擊不加填料的貫入度，并予以記錄，分析比較三次量測的貫入度值，當三個值呈遞減或相等，且三個值累計不超過180㎜時即為合格。

　　(3)鋼筋籠下設

　　將已經(jīng)焊接好的鋼筋籠用樁機副卷揚起吊，按設計標高進行固定。

　　(4) 灌注樁身混凝土

　　樁身混凝土坍落度控制為14～18㎝，強度等級C35。

　　鋼筋籠下設完成后，向套管內(nèi)灌入一定量流動性混凝土后(根據(jù)現(xiàn)場施工經(jīng)驗控制每次灌入量)，啟動振動錘振動5～10s，再開始拔管，應邊振邊拔，拔管速度0.5～1.0m/min，每拔0.5～1.0m，停拔振動5～10s，如此反復直到套管全部拔出。樁頂混凝土灌注至設計樁頂標高以上50㎝。

　　在拔管過程中，要隨時向套管內(nèi)加入混凝土，始終保持混凝土面高于套管底面1.5～2.0m以上，確保不能拔漏。

　　5、 施工中出現(xiàn)的問題及處理措施

　　5.1成孔困難

　　5.1.1原因分析：原計劃采用振動沉管施工方案，但由于土層密實，阻力較大，實際施工時采用振動沉管施工工藝在本場區(qū)僅能沉管5～6m，因此本工程成孔全部采用夯擊成孔，跟管鉆進施工工藝。

　　5.1.2處理措施：針對施工中出現(xiàn)的情況，在采用夯擊成孔的同時，對夯錘進行了改進，在錘頭四周加焊了一圈10mm厚的鋼板，從而有效解決了嘬錘現(xiàn)象，大大加快了施工進度，最終成孔時間控制在2～2.5小時內(nèi)。

　　5.2 灌注期間拔管困難

　　5.2.1分析起其原因有：

　?、侔喂苓^程中，套管周圍地層在振動時易掉落小顆粒土塊，在套管周圍形成了倒楔子，從而導致拔管困難;

　　②套管周圍的土層比較干、硬，摩擦阻力比較大;

　?、蹎未喂嗳胩坠軆?nèi)的混凝土量偏大，在套管內(nèi)形成比較高的內(nèi)壓。

　　5.2.2處理措施：

　　①成孔到設計樁底時，提導管至地面，再次沉入到設計孔底，如此重復2～3次，可有效減小摩阻力。

　?、诟淖儼喂芄に?，每澆注0.4 m3混凝土，拔管2 m，盡可能減小套管內(nèi)的砼壓力，從而減小摩阻力。

　?、圻m當加大混凝土的坍落度，控制在160㎜左右。

　　6、 樁基檢測效果

　　成樁28天后應用靜載荷試驗及高應變對樁檢測，結果如表所示，根據(jù)靜載荷試驗確定單樁極限承載力值為4633kN。兩種方法確定的單樁承載力都高于設計估算的承載力值，因此可知在本場區(qū)應用此樁型是可以滿足承載力的要求。

　　7 、結論

　　(1)黃土地區(qū)應用夯擴大頭樁，通過對樁周土擠密以及形成擴大頭以提高樁端阻力，從而起到提高地基承載力的效果是明顯的,通過試樁證明此種樁型是可行的。

　　(2)由于部分黃土地區(qū)地下水位埋深較大,土層含水率低，摩擦力大，使用套管成孔的方法比較困難，耗時間多，在施工的工期控制上是較大的考驗，同時會導致較高的施工成本，因此各種施工參數(shù)應根據(jù)黃土地區(qū)的特性加以調(diào)整，通過試樁施工及實驗結果來確定適用于工程樁施工的各種參數(shù)指標。

　　(3)對混凝土的和易性，樁機設備的提升能力等性能等方面的要求