工程概况

DK215+560～DK216+015段为丘陵区灌木丛，长满杂草和小灌木，自然坡度10～20°，丘坡表层3～7m为坡残积粉质黏土，下为砂岩夹页岩，厚2.8～7.8m，强风化。该段地下水丰富。DK215+710～+910.25右侧设桩板墙，桩间距6m，桩长11m，共32根，桩身为C20钢筋砼现浇，板采用C20钢筋砼预制槽。DK215+590～DK215+710，DK215+904～+930右侧设M7.5浆片挡墙，墙高3～6m。该段紧邻既有线与既有线间距最小为4m，工程施工受行车影响大。

施工机具

第1章          夯扩桩应用实例

工程概述

工程所位于的杭州市江干区,属于钱塘江冲积平原，地层分布较均匀。地基土上部主要由粉土组成，平均深10m处就有力学性质较好的2d砂质粉土夹粉砂土层，分布广广泛且有一定的厚度,是较理想的桩端持力层.其下边是有一定厚度的软弱土层,至深度30M左右,是力学性能较好的砂砾层,也是较稳定的持力层。该工程是多层农居公寓工程,为六层框架结构,总面积12万m2，钻探资料显示,其地质情况在所在区域具有典型的代表性(见表1) 。根据地质报告，场地地下水主要赋存于上部粉土、粉砂层中的潜水，水位较高，并受大气 降水影响，动态变化较大。地下水能引起粉土膨胀，浅基础不易控制建筑物的不均匀沉降。另外，2c土层为液化土层，也应避免用该土层作为持力层。因此在结构方案阶段就否定了浅基础方案。预制桩基固然可行，但在目前它的价格较高。此外，从地基承载力和造价上分析，灌注桩基础应该是比较理想的，但据调查因成桩难，在该地区很少应用。而将普通沉管灌注桩方法与桩端扩底技术相结合的夯扩桩，可充分发挥端承效果，而且造价相对较低，通过在相邻工程的成功应用，积累了一定的设计和施工经验,技术上较为成熟。经过分析比较，我们选用了夯扩桩基础。

表1  该工程的综合地质资料

夯扩桩桩基设计

理论依据

桩的极限承载力(抗压)不能简单地理解为极限侧阻力加上极限端阻力。桩土之间出现不大的相对滑动时就出现极限侧阻力，当上部滑动量大的范围内土体发挥了极限剪切强度以后，部分荷载又传回给桩身，依次产生更大的相对滑动并逐渐发展到更大的深度。只有当整个桩身侧阻力达到极限值的瞬间，桩底下面的土体中形成了一种极限强度状态，好像桩尖在排开土 体，力图挤进土层。此时，承载力是极限侧阻力和桩底承载力的组合。极限侧阻力的发挥主要取决于桩土相对位移，称为极限位移。只有当桩底位移Δs足够大时，桩端的极限强度就全部发挥出来，桩的极限承载力(抗压)(在该荷载下的下沉或下沉速率剧烈增大)可由下式确定：Pu=Ppu+ΣPsi(式中Ppu极限桩端承载力；ΣPsi桩端以上土层极限侧阻力的总和)。

该工程地质特点是持力层埋深浅，而上部土层为软弱土层，在不大的荷载下，就能达到整个桩身极限侧阻力。夯扩桩扩大了的桩头，降低了桩端应力水平，阻止了桩尖的刺入破坏。省标准《建筑软弱地基基础设计规范(DBJ 10-1-90)条文说明》中指出，夯扩桩是以端承为主，侧阻力为辅的桩型，适用于上部为软弱土层，在距地表4～14m处有一层性质较好的桩端持力层。这表明在该工程采用夯扩桩是符合设计规范要求,能达到经济、实用、技术合理的目的，是较为可行的设计方案。

设计参数和承载力的确定

3a土层是一个较理想的持力层，该土层分布广泛，厚度也较均匀(表1)。根据地质报告提供的参数和省标准《建筑软弱地基础设计规范(DBJ 10-1-90)》，初步确定夯扩设计参数为第一次在外管内灌注的混凝土高度H=1900mm；外管上拔高度h=800mm ；混凝土全部夯出外管后外管和内夯管同步下沉深度h-c=600mm。代入各参数后可取D=600mm。 根据《DBJ 10-1-90》规范的公式；可算得单桩竖向承载力标准值Rk=565kN，设计时取作550kN。由此可见桩端土承载力约占总承载力标准值的75%以上。

桩端进入持力层深度

桩的承载力，主要是桩端承载力，随着进入持力层的深度(特别是进入砂质粉土类粉砂层的深度)不同而具有不同的变化规律，称之为深度效应。深度效应的主要规律之一是存在着一个临界深度hc。当桩进入持力层的深度h<hc时，桩端极限承载力qpu基本上随深度而线性增大，当h≥hc时，qpu则保持不变，称之为端阻力稳定值，规范中推荐的进入持力层深度为1.50～2.00m。根据本工程地质的实际情况，选择进入持力层深度为1.5m，有效桩长7.5m。

桩基施工

在江干区打沉管灌注桩常出现这样的现象：一种是施工时无法将混凝土灌到设计标高，另一种是开挖后，发现近地表的上段桩虽在，而下段桩身混凝土已流失或仅存部分骨料石子。出现这种现象的主要原因是该地区地基土易液化，打桩时措施不当。 以该工程地基土为例，持力层3a以上土层主要为砂质粉土，松散，孔隙比大，土层粒径在0.01～0.074mm之间的颗粒占86%以上。有关资料表明，平均粒径为0.05～0.1mm的粉砂土的抗液化能力最低。在沉管过程中，一方面由于土体受到震动，使得孔隙中的水产生超静水压力，另一方面在成孔过程中，桩管周围一定范围内的土体受到挤压，使得土的孔隙减小，而孔隙中的水还来不及排出，也产生了超静水压力μ。水在水力梯度(i)下从高能量级向低能量级处流动，此时土中总应力为：σ=σ′+（μ+Δμ）或σ′=σ-（μ+Δμ），式中σ′有效应力；Δμ孔隙水压力增量。可见当Δμ不断增大，直到有效应力σ′减小到零，有效应力使粉砂土产生全部抗剪强度。当σ′=0时土体抗剪强度等于零，便出现了流砂现象，土粒之间压力消失，土粒处于悬浮状态，土体随水流动。地下水的渗流对土单位体积产生的压力GD称为动水压力。在桩外管拔出过程中，桩管中的混凝土也受到GD的作用。当GD较大且桩管中混凝土因自重引起的材料间的摩擦力不足以抵抗GD时，混凝土中的水泥砂就被流砂带走，甚至还会将骨料冲走，导致上述的工程质量问题。随着时间的推移，孔隙水压力逐渐消散。 针对该工程存在液化土层的不利情况，为了成功完成灌注桩的施工，采取适当的防范措施以消除流砂的不利影响是非常必要的。为此在该住宅工程中，主要采取了以下措施：①控制打桩的施工进度；②严格控制拔管速度；③采用有预制桩尖的夯扩桩。并在桩尖颈部设置草绳； ④第一次加灌混凝土后，先进行适当的预夯扩，再拔管至h。经过正式施工前的打试桩，将夯扩设计参数最终确定为H=2500m，h=900mm，h-c=800mm；⑤在第二次加灌混凝土完成后，最终拔出外管时，用内夯管对管内混凝土边拔边压。此外，还了选择合适的桩身混凝土的水灰比、坍落度及合理的打桩顺序等等，这些措施都有效地提高了成桩质量，成功地消除了液化土层的不利影响。

结论

(1)经济性分析：我们专门对夯扩桩、预制桩和振动式沉管灌注桩三种桩型基础方案的经济指标进行了对比，在单位抗力造价上，夯扩桩是最低的(见表2)。如果再考虑到因夯扩桩的承载力明显高于其它两种桩型，总桩数最量较少，相应的桩承台较小的因素，其相应的综合承台施工、土方开挖等项目的费用也同比减少，夯扩桩基础的经济性将更高。

表2  三种桩型造价对比表

(2)技术性分析：根据低应变动测报告，不满足规范和设计要求的三类桩仅3根，分别出现不同程度的缩颈、桩身混凝土离析，而无四类桩，其余均为合格的一、二类桩。主体工程于2001年4月竣工后，最近一次沉降观测结果是：最大沉降量18mm，最大不均匀沉降为5mm。说明桩基方案较好地达到了预期效果。      总之，夯扩桩在该工程的应用，显示出了端承效果好，承载力高和综合造价低，经济效益好两大优点，是值得推广的桩基基础。美中不足的是，由于夯扩桩打桩噪声较大，对城区会造成一定程序的声音污染，而且震动较大，对周围建筑容易产生不利影响，其应用受到了一定的限制。同时，夯扩桩还对打桩队伍的素质和工程的施工组织和管理提出了较高的要求。

施工准备

施工便道：施工便道由DK215+900进葬公路处开4m宽便道进入施工现场，便道在DK215+850～+900段紧靠铁路，要求路边打入钢轨，做醒目标志，作为栏杆。

施工用电：由DK215+600处下线架设一台165KVA变压器作为施工用电，设电工房、配电房一间。

施工用水：在DK215+700处修一蓄水池,用Ф40mm钢筋架1KM水管由火葬场引入自来水作为施工、生活用水。

临时设施：工地设临时水泥棚一座最大存量100t，砂石料场地及钢筋棚设于坡顶上。主要工程施工数量