1 夯扩桩特点及其适用范围
夯扩桩是在沉管灌注桩的施工工艺与机械挤扩桩的桩型基础上发展而成的,即在锤击沉管灌注桩施工机具的基础上增加1根内夯管,按一定的施工工艺,采用挤扩的方式(多次夯扩与全复打夯扩等)将桩端现浇混凝土扩成大头形,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。
夯扩桩实质上是种侧壁摩阻力与端承力共同承载的摩擦支承桩,通过增大桩端面积和挤密地基土使单桩承载力有了很大的提高。
夯扩桩有如下突出优点:①将内管底干硬性混凝土薄型土塞代替碎石土塞等材料,可有效起到止淤和短时止水作用,保证混凝土的浇注质量,并减少桩的沉降量;②将内夯管代替沉管灌注桩中的内击锤,内外管同步沉入土中可省去桩靴;③外管的提升一段距离可使每次桩端混凝土向四周外挤,形成更为理想的扩大头形状;④桩身混凝土借助于柴油锤力量和内夯管的自重作用压密成型,能避免或减少缩颈和断桩等现象的产生,设计桩径能够保证;⑤可视地层土质条件,调节施工参数、桩长和扩大头直径以提高单桩承载力;⑥施工机械轻便,机动灵活,适应性强;⑦施工速度快、工期短、造价低;⑧无泥浆排放。
夯扩桩缺陷:①沉管时一遇到中间硬夹层,桩管很难沉入; ②遇承压水,管内易进水,成桩困难;③施工过程中振动较大,噪声较高,对周边环境有较大影响; ④属挤土桩,设桩与施工会对周边建筑物和地下管线产生挤土效应; ⑤扩大头形状很难保证。
适用范围:夯扩桩适用于单桩竖向极限承载力标准值不大于4000kN的工业与民用建筑。
其中对单桩竖向极限承载力标准值>2000kN的,属高承载力夯扩桩工程,在设计与施工时应采取相应措施。
夯扩桩成桩的深度可达25m,但长度超过20m的夯扩桩,其施工质量较难控制,经济指标也不理想,一般控制成桩长度宜<20m。
2 夯扩桩设计及施工中的监理
2.1桩基设计的监理审核
在桩型设计的监理审核上着重考虑以下几个方面。
①合理桩长应对地质情况、工程施工场地条件的分析研究来确定桩长设计的合理性,要优先从增加夯扩次数和调整夯扩参数,使桩端扩大头增大来提高单桩承载力,而不应考虑增加桩长提高摩阻力来提高单桩承载力的方法。
一般在砂砾土地基上施工又没有可靠的技术保证措施的前提下,桩长不宜超过15m。
②布桩间距夯扩桩属于挤土桩,桩距过小,易缩颈,甚至产生断桩,布桩间距应同时满足4d和2D(d为桩身直径,D为扩大头直径),此外,最大布桩系数应考虑不大于5%。
③钢筋笼配置除规范规定要满足L/3外,根据桩周土层,桩顶受力性质和大小,一般钢筋笼或插筋长度应穿越地层软硬交界面以下不小于1.0m,且当地层中含有液化土层时,应全长配置钢筋笼。
2.2桩基施工监理工作的3个阶段
2.2.1准备阶段
①审查并签发施工单位提交的“开工申请报告”;②检查进场机械设备、原材料的合格证、质保书,查验原材料质量检查报告;③审查施工单位提交的施工组织设计;④实地复核工程施工测量放线;⑤检查并督促施工单位健全质保体系,要求质保人员必须到位尽责;⑥组织参加图纸会审和设计交底;⑦检查施工单位现场施工过程中的安全防护措施。
2.2.2施工阶段
施工过程中主要对桩基础轴线、原材料、桩机移位、沉管深度、拔管速度、复打、混凝土搅拌灌注时间、钢筋笼制作安放等方面进行具体监督与控制,并对每一根桩的施工过程进行详尽跟踪检查记录,检查合格后,签认报验单。
对施工质量和管理问题及时给以口头或书面通知。
对技术质量问题必要时组织设计、施工、质量监督等有关单位召开现场会议商讨解决。
施工质量监理控制要点归纳起来有如下几项。
①施工放线:查验桩基轴线的控制点和水准点,复核轴线和桩位,并应在施工中经常复测。
②原材料要求:须按规定对原材料按批次抽检,质量检验报告合格后,方可使用。
③桩机移位检查:桩机移位后,须注意平整、稳定,其沉管轴心应对准桩尖,并查验沉管的垂直度(允许偏差 1%)。
为准确控制成孔深度,在桩架或桩管上应设置控制深度的标记,以便在施工中进行观测记录。
④对钢筋笼的要求:应对钢筋规格、焊条规格、品种、焊缝长度、焊缝外观和质量、主筋和箍筋的制作偏差等进行检查,钢筋笼制作直径、长度、间距
应满足设计尺寸,偏差应符合规范要求,钢筋笼外径应比套管内径小60mm~80mm,其长度≥L/3且≥5m,并应不小于承台下软弱土层层底深度以下1.0m。
⑤对成孔质量的检查:灌注混凝土前应对成孔的中心位置、孔深、孔径、沉管深度、桩管内有无吞桩尖或进水进泥等进行检查。
⑥混凝土的搅拌灌注要求:混凝土的配合比必须按质量检测中心配合比试验报告严格控制好材料质量和用量,搅拌时间要充分。
当桩身配有钢筋时,混凝土的塌落度宜为80mm~100mm。
要随机抽查水泥用量及粗细骨料的质量情况,粗骨料粒径宜≤50mm,并不得大于钢筋间最小净距的1/3。
混凝土试块每个浇注台班不得少于1组,每组3件。
⑦对复打桩要求:第1次灌注混凝土的高度,应接近自然地面,应一边拔管一边清除粘在管壁和散落在地面上的泥土,前后2次沉管轴线应重合。
并要注意第2次打入的深度是否达到预定深度。
复打施工必须在第1次灌注的混凝土初凝之前完成。
⑧施工过程中还应注意:a.外管拔起高度h必须小于外管内灌入的混凝土高度H,即h<H;b.锤击内夯管夯打混凝土时,应双管同步夯打到略小于设计桩长的深度;c.桩端扩大头形成后,内夯管和锤压在混凝土面上,应边压边缓缓拔外管至地面;d.桩长度较大或配有钢筋笼时,桩身混凝土宜分段灌注;e.对桩顶部的混凝土应采用振捣泵进行振实。
2.3桩基检测阶段主要控制内容
首先,确定试验方法,要符合现行国家规范,符合设计要求。
如静载试验用于单桩承载力检测,低应变检测用于确定桩身完整性质量检测等。
确定试验的抽样率,桩静载试验试桩数不宜小于总数的1%,且不应小于3根,总桩数在50 根以内时不小于2根。
低应变检测,对于一柱一桩的建筑,应全部检测;对混凝土灌注桩,不少于20%,且不少于10根。
从成桩到开始试验的间歇时间,对于静载试验,在桩身强度达到设计要求的前提下,砂类土不应少于10d,粉土和粘性土不应少于15d,淤泥或淤泥质粘土不应少于25d。
另外要对检测单位和检测人的资质进行核查。
检测所用仪器设备等应在检定合格期内。
低应变检测反射波法监理对桩头处理、试验操作、信号质量等跟踪观测,初步可判断反射波法试验质量的优劣。
静载试验过程中应从静载的分级、每级加荷量及测读时间、沉降稳定标准、终止加荷条件等方面进行监督控制。
3 施工监理中应注意的事项
影响夯扩桩应用有2大方面:一是主要取决于地质条件,二是取决于设计水平、试验精度、施工工艺、机具质量等诸多因素。
当桩间间距较密时,由于其强挤土效应和振动性,容易形成缩颈和相邻桩的断裂现象;桩身混凝土强度亦存在上下不均匀性;同时夯扩桩扩大头的形成又受地层和施工人员责任心的影响较大,桩的承载力容易出现不稳定因素,给工程质量留下隐患。
夯扩桩施工过程中,监理工程师对工程质量控制的原则是事前控制和事中控制,控制的重点放在施工前和施工过程中。
施工中应结合地质勘察报告和实际打桩情况进行处理。
最后三阵锤贯入度及有效桩长是施工控制的收锤的标准,夯扩投料高度、充盈系数是保证扩大头尺寸及影响桩身承载力的关键。
打桩顺序、桩位偏差、桩身垂直度、混凝土质量、钢筋笼质量、落锤高度、拔管速度等是施工工艺的保证。