閱讀 5980 次 黃土地基中夯擴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具制作夯擴樁的工藝、填料的組成和力學強度、樁的形狀、幾何尺寸及承載力。這種工藝適合室內外作業,可用于黃土地區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、造價便宜...
黃土地基中夯擴樁的造樁工藝和承載力
張振東
西安市建筑工程機械施工公司
前言
對于中厚層濕陷性黃土場地上的建筑物因地基侵水發生濕陷事故時,其處理措施甚難抉擇,現有的方法中,化學加固法行之有效,工藝簡單,機具輕便,但需要使用較多的化學材料工程單價較高,只能在比較重要的建筑上使用;井樁和爆破樁,造價雖不高、工藝也不復雜,但施工欠安全;其他方法,如打入預制樁和振動沉管灌注樁因施工機械高大而無法使用,旋噴法效果也好,但須特殊的配套機具,不宜推廣。
近十多年,我們在濕陷性黃土場上進行了夯擴樁的造樁工藝和承載能力的試驗,獲得成功,取得了豐富的工程經驗。以下簡單介紹。
一、本工藝所使用的主要機具為:
一臺輕便升降機(5kw),一個掏土器(φ150)和一個沖擊錘(φ240,重250kg),如圖1所示
工藝程序為:打導向孔→沖擊擴孔→檢查樁孔垂直度→硬化擴大端底部→(侵水)→填筑特殊混凝土制作擴大端→制作樁身。見圖2
1、 打導向孔:在預定的孔位上用升降機,a)打導向孔;b)擴孔;c) 檢查樁孔垂直度;d)制作擴大端;e)制作樁身,連續反復地提升降落掏土器(b)。掏土器借重力下降,因具有一定的動能因此能切入土層,同時重力能保證掏土器本身也具有一定的導向作用,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時,宜使用人工錘擊法,如土層為軟塑狀態時,則使用氣壓法最為省力和快速。導向孔的深度要大于樁身設計深度0.5m,每小時可成孔5~7 m,孔徑一般為17~19cm。
2、沖擊擴孔:導向孔打好之后,即掏土器換成沖擊錘(c),用升降機將沖錘返復提升降落,以沖擊孔壁將導向孔擴大。再擴孔過程中由于夯擴擠密作用致使4~5m出導向孔被堵塞,擴孔速度減慢,為提高效率可用掏土器再次掏土,以打通堵塞部分。然后繼續擴孔,直至設計深度以下0.5m,擴孔速度4~6m/小時,擴成之樁孔直徑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﹪。實驗中樁孔的垂直度均為2.2﹪左右。如垂直度不符合要求,則應使用順孔器順直樁孔。
4、硬化擴大端底部:為獲得比較理想的擴大端,在夯擴填料(超硬性混凝土)制作擴大頭時,應使混凝土能以向四外擴散為主,因此,需要在擴大端得下不做一個結實的“墊子”用后盾,以防混凝土向下擴散,即擴孔到設計標高之后,在向下擴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展。
5、侵水:如樁端土層含水量過低,已在制作擴大端之前,以少量水侵濕此處土層,使之達到軟塑狀態,從而有利擴大端的形成,水量應根據土層原始含水量、擠密影響范圍進行估算。
6、夯擴填料制作擴大端:制作擴大端必須使用家有緩凝劑的超干硬性混凝土,這是擴大端能否做成的關鍵。這種混凝土在強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夯擊時不發生稀漿降上冒的情況,而且能較好地向四周擴散,因此,水灰比必須較普通混凝土(0.55~0.70)小得多,經過多次試驗確定為0.3~0.4,視骨料粗細而定。實驗中使用525#水泥、中沙,1~3cm的石,各種材料的配合比按200#混凝土的強度進行計算。試件的標準抗壓強度為23~30.4MPa。
擴大端的制作,系分層填塞混凝土,用φ240沖擊錘反復夯擊,將所填之混凝土及周圍土層向四周擴散,直到設計的端形狀所要求的混凝土填塞量為止,擴大端的形狀是通過控制相應于各層混凝土填量筑成的擴大端高度來實現的。
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,直至設計標高,樁身直徑一般40cm.
二 、 樁體形狀和承載力
開挖后實測樁體直徑35~47cm,擴大端直徑33~95cm,高度110~140cm,圓臺體素線坡度為4.5:1(符合規范規定坡度4.0:1~5.0的要求),擴大端表面平滑,無明顯鼓包和凹坑。如圖3所示
三、結論
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大端直徑0.9m高1.2m樁身直徑0.4m的夯擴樁,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到300KN左右(不計摩擦力)。使用機具簡單輕便,適于室內外施工,能完成樁長15m左右夯擴樁的制作,可用于黃土地區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、造價較低的優點。
(附圖2:施工工藝)(附后)
(本文來源:陜西省土木建筑學會 文徑網絡:文徑 尹維維 編輯 劉真 審核)
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