浅谈锤击沉管夯扩灌注桩施工工艺

纪德利

摘要：随着建筑行业的迅速发展，多层、高层甚至超高层建筑逐渐增多，各种建筑物对地基强度及变形要求更加严格，为满足其强度和控制变形量，充分利用场地的岩土工程勘察资料，结合实际情况选择合适的桩基类型与地基处理方案，是建筑物基础设计中的一个首要问题。锤击沉管夯扩灌注桩是利用打桩锤将内外桩管同步沉入土层中，通过锤击内桩管夯扩端部混凝土，使桩端形成扩大头，再灌注桩身混凝土，拔外桩管时，用内桩管和桩锤压顶在管内混凝土面上，使桩身密实成行的一种桩基形式，可以适应不同条件场地土，可以有效解决因地基承载力不够而无法进行地基处理的问题。

关键词：锤击沉管夯扩灌注桩，地基承载力

前言

夯扩桩始于20世纪 80年代初江浙地区，后迅速发展，在江苏、山东、湖北、江西、安徽、广东、辽宁等地广泛运用，由于其良好的承载力和技术经济效益，逐渐被设计人员接受并加以推广。夯扩桩是以端承为主，侧摩阻力为辅的桩型，适用上部为软弱土层，在距地表下5～18m 有一层较硬的桩端持力层（N63.5>10）和孔隙水压力易消散的持力层，且厚度不宜小于4m，如卵砾石、砂性土、粉土或可塑、硬塑状粘土层等。

1、工法特点

1.1 单桩承载力较高

锤击沉管夯扩桩在夯扩过程中，不断地填料和充实，使夯扩头部形成大头，桩端面积增大，同时桩端及深层地基土也得到一定的夯实和挤密，极大地提高了单桩承载力。

1.2 桩身质量可靠

锤击沉管夯扩灌注桩拔内管时用内夯管压住外管内混凝土，桩身得以密实成型，使桩身质量得到更好保证。

1.3 施工工艺简单

本夯扩桩桩身混凝土借助桩锤和内夯管的下压作用下成型，施工质量容易控制。

1.4施工速度快

与洛阳铲相比，每根桩节省时间约为5-10分钟，大大提高了施工速度。

2、工艺原理及流程

2.1工艺原理

锤击沉管夯扩灌注桩是在锤击沉管桩的机械设备与施工方法的基础上加以改进，增加一根内夯管，采用混凝土材料，将锤击沉管灌注方法与撞桩端扩底技术相结合，利用打桩锤将内外桩管同步沉入土层中，通过锤击内桩管夯扩端部混凝土，使桩端形成扩大头，再灌注桩身混凝土，通过增大桩端截面积和挤密地基上，使桩的承载力有较大幅度的提高，拔外管桩管时，用内桩管和桩锤压顶在管内混凝土面上，使桩身密实成型。夯扩桩桩身直径一般为400～600mm，扩大头直径在500～900mm，桩长不宜超过20M。成桩示意图如下图1.1所示：

2.2工艺流程

2.2.1工艺流程图

3、技术控制

3.1  施工准备

先查阅建筑场地工程地质资料，对地下持力层深度、地下水位、地下有无管道、电缆及其它设施，并对钢筋、水泥等原材料使用前取得质检报告。

3.2施工放线  包括建筑物定位和桩位放线

建筑物定位

根据建筑物四周龙门板上轴线位置进行定点，在桩心位置插好钢筋头进行控制。

桩位放线

根据建设单位提供的规划图及基础平面布置图施放，桩位控制框线采用经纬仪定方位，按图纸精确量出桩的布置位置，确定桩的中心点，采用醒目的标志确定桩位。

3.3桩机就位

桩机设备就位前，地面要平整，确保在施工中不发生倾斜、位移，并在机架上设置控制深度的标志，以便于施工中进行观测记录。检测垂直度的方式以吊铅锤的方式进行检查，若桩位发生偏移，立刻进行调整。

3.4沉管与止淤

桩机就位后，采用锤击沉管，桩管入土深度的控制一般以试成桩时相应的锤重与落距所确定贯入度为主，以设计持力层标高相对照为辅。沉管前先在桩头处预先设置100-200mm高桩身砼同标高干砼，该干砼在沉管过程中不断吸收地基中水份，形成一层致密的砼隔水层，达到止淤的效果。

3.5拔管（浇筑砼）

砼灌注分扩大头和桩身两部分，砼按设计要求强度配比，扩大头部分坍落度以40-60mm为宜，桩身以100-140mm为宜，拔管时严格控制拔管的速度，保持每分钟不超过800，拔管时将内夯管连同桩锤压在超灌的砼面上，将外管缓慢均匀地上拔，同时将内夯管徐徐下压，直至同步终止于施工要求的桩顶标高处，然后将内外管提出地面。

3.6 夯扩

利用打桩机缓慢进行夯扩，为保证其夯扩质量，夯扩速度要慢，夯扩结束之后投放混凝土料，施工过程中严格按设计混凝土配合比施工，严格按照配合比控制混凝土坍落度，进料采用重量比计量。料出盘后需做坍落度实验，浇筑后用插入式振动器振捣密实，确保达到设计要求。

3.7制作与安放钢筋笼

作应符合设计要求，搬运时应防止扭转、弯曲，钢筋的安放应根据实际情况，在其顶部预留一定长度的鋼筋，以便锚入底板。起吊钢筋笼时，应合理布置吊点，防止钢筋笼变形。吊装钢筋笼入砼时，应尽可能正直，使钢筋笼慢慢插入砼中，最后将钢筋笼送到笼顶设计标高后成桩，然后移机打下根桩。钢筋加工制作要符合设计要求，其制作质量允许偏差应符合下列要求：

主筋间距：±10mm      直径：±10mm

钢筋间距：±20mm    钢筋笼长度：+400mm

3.8浇桩身砼

浇桩身时严格记录砼的浇筑量，保证砼的充盈系数不小于1，对一般土质为1.1-1.2，软土层为1.2-1.3，以保证桩身砼密实。

施工完毕后，施工单位应提供经确认的施工过程中的桩身质量有关材料，包括原材料的力学性能检验报告、试件留置数量及制作养护方法、混凝土抗压强度试验报告及钢筋笼制作质量检查报告。

3.9 移机打下根樁

平稳的将打桩机移到下根桩的位置，保证放桩点附近无障碍物阻挡打桩机移动，为避免向同一方向施工引起土应力集中，打桩顺序施工时从中间部分向两边进行施工。对桩心距离较近的桩采用跳打法施工。

3.10单桩完整性及承载力检测

采用低应变动测法检测桩身质量，检桩数应为总桩数的10%-20%，且不少于10根。采用静载荷试验来检测竖向承载力，检验桩数不得少于同条件下总桩数的1%，且不得少于3根。在桩身混凝土强度达到设计要求的前提下，从成桩到开始试验的间歇时间，对于砂类土不应少于10d，对于粉土和粘性土不应少于15d。

4、应用实例

4.1浏阳市永安联合水厂（一期）土建工程

本工法在浏阳市永安联合水厂（一期）土建工程中得到很好地应用，并取得显著的效果。

浏阳市永安联合水厂（一期）土建工程中单项工程v型滤池、送水泵房与吸水井、仓库机修与配电间地基处理均采用锤击沉管夯扩灌注桩的施工方法对地基进行处理，V型滤池桩基共181根，送水泵房与吸水井夯扩桩共140根，仓库机修及变配电间夯扩桩20根，共计341根桩，桩基工程自2015年7月10日开始，自8月22日施工结束，历时42天，由于地质条件受限，地下检测到中风化岩，施工原为改为洛阳铲桩基夯扩灌注桩，变更后施工日期提前半个月，施工结束后采用低应变反射波法对桩基进行检测，各根桩基均能满足施工要求，无断桩不合格桩出现，地基稳定良好，

在桩基施工过程结束之后建筑物可以无任何问题的进行地上作业，建筑物无沉降现象，总工程造价约节省26万元。施工结束后得到业主、监理及设计院等各方的一致认可与好评。

4.2衡阳市滨江新区东山安置房工程

衡阳市滨江新区东山安置房位于衡阳市珠晖区东山村，北距湘400m，东距耒水1200m左右。北临拟建新庄路，西临拟建迎塔路，东临拟建迎江路，南临拟建东山路。整个工程共有14栋安置房和地下室，占地面积约150亩，总建筑面积为391810㎡，其中住宅面积为315136㎡，服务用房及公共面积为24154㎡。总投资规模约87250万元，其中建安投资约77250万元，非建安费用10000万元。

在该工程14栋高层住宅建筑地基处理过程中部分桩基采用了锤击沉管夯扩灌注桩的施工方法进行施工，本工程共有683根桩基采用锤击沉管夯扩灌注桩对地基进行处理，提高了桩基承载力，有效的解决了地基承载力不足的问题，安全性高，确保了工程后期的建设，施工结束后经检测无任何不良情况发生，且有效的节省了各项资源，降低生产成本近49.6万元，增加了经济效益和社会效益，为国内外类似工程建设提供很好地应用实践经验。

5、结语

锤击沉管夯扩灌注桩有两大优势：（1）充分发挥桩端持力层的端承效果，承载力高;（2）造价低，经济效益明显。但对打桩队伍的素质要求较高，并且在施工前，一定要制定切实可行的详细施工方案，随着工程实践增多以及人们对施工工艺的总结、完善，夯扩桩必将得到进一步改良和运用。

参考文献：

[1]中华人民共和国行业标准. 建筑桩基技术规范 GJ94-2008北京：人民交通出版社，2008

[2]中华人民共和国行业标准. 钢筋焊接及验收规程JGJ18-2012北京：人交通出版社，2012

[3]中华人民共和国行业标准. 混凝土施工质量控制标准GB50164-2011 北京 人民交通出版社2011

[4]中华人民共和国行业标准. 建筑基桩检测检测技术规范JGJ106-2014 北京：人民交通出版社，2014