閱讀 5981 次 黃土地基中夯擴(kuò)樁的造樁工藝和承載力
摘要:本文扼要地介紹了在黃土地基中利用簡便的輕小型機(jī)具制作夯擴(kuò)樁的工藝、填料的組成和力學(xué)強(qiáng)度、樁的形狀、幾何尺寸及承載力。這種工藝適合室內(nèi)外作業(yè),可用于黃土地區(qū)和既有建筑物黃土地基事故處理。這種樁體積小、用工量小,承載能力高、造價(jià)便宜...
黃土地基中夯擴(kuò)樁的造樁工藝和承載力
張振東
西安市建筑工程機(jī)械施工公司
前言
對(duì)于中厚層濕陷性黃土場(chǎng)地上的建筑物因地基侵水發(fā)生濕陷事故時(shí),其處理措施甚難抉擇,現(xiàn)有的方法中,化學(xué)加固法行之有效,工藝簡單,機(jī)具輕便,但需要使用較多的化學(xué)材料工程單價(jià)較高,只能在比較重要的建筑上使用;井樁和爆破樁,造價(jià)雖不高、工藝也不復(fù)雜,但施工欠安全;其他方法,如打入預(yù)制樁和振動(dòng)沉管灌注樁因施工機(jī)械高大而無法使用,旋噴法效果也好,但須特殊的配套機(jī)具,不宜推廣。
近十多年,我們?cè)跐裣菪渣S土場(chǎng)上進(jìn)行了夯擴(kuò)樁的造樁工藝和承載能力的試驗(yàn),獲得成功,取得了豐富的工程經(jīng)驗(yàn)。以下簡單介紹。
一、本工藝所使用的主要機(jī)具為:
一臺(tái)輕便升降機(jī)(5kw),一個(gè)掏土器(φ150)和一個(gè)沖擊錘(φ240,重250kg),如圖1所示
工藝程序?yàn)椋捍驅(qū)蚩住鷽_擊擴(kuò)孔→檢查樁孔垂直度→硬化擴(kuò)大端底部→(侵水)→填筑特殊混凝土制作擴(kuò)大端→制作樁身。見圖2
1、 打?qū)蚩祝涸陬A(yù)定的孔位上用升降機(jī),a)打?qū)蚩祝籦)擴(kuò)孔;c) 檢查樁孔垂直度;d)制作擴(kuò)大端;e)制作樁身,連續(xù)反復(fù)地提升降落掏土器(b)。掏土器借重力下降,因具有一定的動(dòng)能因此能切入土層,同時(shí)重力能保證掏土器本身也具有一定的導(dǎo)向作用,能防止掏土器飄擺造成孔徑不均或孔身歪斜。掏土器卸土可采用兩種方法,如土層呈可塑至硬塑狀態(tài)時(shí),宜使用人工錘擊法,如土層為軟塑狀態(tài)時(shí),則使用氣壓法最為省力和快速。導(dǎo)向孔的深度要大于樁身設(shè)計(jì)深度0.5m,每小時(shí)可成孔5~7 m,孔徑一般為17~19cm。
2、沖擊擴(kuò)孔:導(dǎo)向孔打好之后,即掏土器換成沖擊錘(c),用升降機(jī)將沖錘返復(fù)提升降落,以沖擊孔壁將導(dǎo)向孔擴(kuò)大。再擴(kuò)孔過程中由于夯擴(kuò)擠密作用致使4~5m出導(dǎo)向孔被堵塞,擴(kuò)孔速度減慢,為提高效率可用掏土器再次掏土,以打通堵塞部分。然后繼續(xù)擴(kuò)孔,直至設(shè)計(jì)深度以下0.5m,擴(kuò)孔速度4~6m/小時(shí),擴(kuò)成之樁孔直徑26~29cm。
3、檢查樁孔垂直度:樁孔垂直度及樁身垂直度,樁孔垂直度的檢測(cè)方法是這樣的;一直徑為4~6cm的鋼球和一直徑1cm長15~20cm的鋼棒,分別以細(xì)尼龍線1、2系之,鋼球落于孔底并保持接觸,鋼棒懸空,在使細(xì)尼龍線1、2靠攏并平行,則線1偏離孔口中心⊙的距離及為偏心距。垂直度ρ=e/H×100﹪(H為樁長),不得超過1﹪。實(shí)驗(yàn)中樁孔的垂直度均為2.2﹪左右。如垂直度不符合要求,則應(yīng)使用順孔器順直樁孔。
4、硬化擴(kuò)大端底部:為獲得比較理想的擴(kuò)大端,在夯擴(kuò)填料(超硬性混凝土)制作擴(kuò)大頭時(shí),應(yīng)使混凝土能以向四外擴(kuò)散為主,因此,需要在擴(kuò)大端得下不做一個(gè)結(jié)實(shí)的“墊子”用后盾,以防混凝土向下擴(kuò)散,即擴(kuò)孔到設(shè)計(jì)標(biāo)高之后,在向下擴(kuò)500mm,然后填筑500mm孔深普通混凝土,其凝固之后形成短柱。此短柱樁借與周圍土層的摩擦力和底部地基反力,阻止了混凝土向下擴(kuò)展。
5、侵水:如樁端土層含水量過低,已在制作擴(kuò)大端之前,以少量水侵濕此處土層,使之達(dá)到軟塑狀態(tài),從而有利擴(kuò)大端的形成,水量應(yīng)根據(jù)土層原始含水量、擠密影響范圍進(jìn)行估算。
6、夯擴(kuò)填料制作擴(kuò)大端:制作擴(kuò)大端必須使用家有緩凝劑的超干硬性混凝土,這是擴(kuò)大端能否做成的關(guān)鍵。這種混凝土在強(qiáng)度的其他方面無特殊要求,砂石比和骨灰比同普通混凝土,但要求這種混凝土在沖擊錘反復(fù)夯擊時(shí)不發(fā)生稀漿降上冒的情況,而且能較好地向四周擴(kuò)散,因此,水灰比必須較普通混凝土(0.55~0.70)小得多,經(jīng)過多次試驗(yàn)確定為0.3~0.4,視骨料粗細(xì)而定。實(shí)驗(yàn)中使用525#水泥、中沙,1~3cm的石,各種材料的配合比按200#混凝土的強(qiáng)度進(jìn)行計(jì)算。試件的標(biāo)準(zhǔn)抗壓強(qiáng)度為23~30.4MPa。
擴(kuò)大端的制作,系分層填塞混凝土,用φ240沖擊錘反復(fù)夯擊,將所填之混凝土及周圍土層向四周擴(kuò)散,直到設(shè)計(jì)的端形狀所要求的混凝土填塞量為止,擴(kuò)大端的形狀是通過控制相應(yīng)于各層混凝土填量筑成的擴(kuò)大端高度來實(shí)現(xiàn)的。
7、制作樁身:制作樁身采用200#普通混凝土,分層填塞混凝土(約120kg),用φ240沖擊錘行市搗固,直至設(shè)計(jì)標(biāo)高,樁身直徑一般40cm.
二 、 樁體形狀和承載力
開挖后實(shí)測(cè)樁體直徑35~47cm,擴(kuò)大端直徑33~95cm,高度110~140cm,圓臺(tái)體素線坡度為4.5:1(符合規(guī)范規(guī)定坡度4.0:1~5.0的要求),擴(kuò)大端表面平滑,無明顯鼓包和凹坑。如圖3所示
三、結(jié)論
本工藝使用超干硬性混凝土和普通混凝土能在黃土地基中筑成擴(kuò)大端直徑0.9m高1.2m樁身直徑0.4m的夯擴(kuò)樁,樁身平滑,垂直度符合要求,單樁樁端允許承載力特征值能達(dá)到300KN左右(不計(jì)摩擦力)。使用機(jī)具簡單輕便,適于室內(nèi)外施工,能完成樁長15m左右夯擴(kuò)樁的制作,可用于黃土地區(qū)新建工程和既有建筑物黃土濕陷事故的處理,這種樁具有樁體小、用工量小、承載能力高、造價(jià)較低的優(yōu)點(diǎn)。
(附圖2:施工工藝)(附后)
(本文來源:陜西省土木建筑學(xué)會(huì) 文徑網(wǎng)絡(luò):文徑 尹維維 編輯 劉真 審核)
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