1、沉管夯扩灌注桩沉管夯扩灌注桩在福建省的应用与发展在福建省的应用与发展 福建工程学院土木工程系 陈为群2019年9月v一、简介v二、发展历史v三、适用条件及优缺点v四、施工工艺v五、设计方法v六、验收方法v七、工程实例与试验研究v八、参考文献一、沉管夯扩灌注桩简介v说明：说明：桩身直径：400 450 500 550 桩身混凝土：C20、C25桩身配筋：主筋614，L=60009000 箍筋6.5250扩大头直径：D=5501000扩大头做法：二次夯扩扩头参数：H=3m,h=0.81.0m,c=0.20.4m桩端持力层：残积砂质粘性土终孔条件：最后三阵，每阵（十击）贯入度 小于150mm。二、发
2、展历史二、发展历史 v 80年代初期，由杭州市城建设计院杨家丽高工在浙江省开始推广，获得成功，并在杭州市召开全国首届夯扩桩技术交流会。当时沉管夯扩灌注桩仅采用350、400 桩径，单桩承载力设计值小于600KN。v 80年代中后期，湖北中科院地岩所马时冬教授和机械工业部第三堪察研究院魏章和教授级高工等岩土工程专家结合武汉市的工程地质条件对沉管夯扩灌注桩技术开展系统的理论研究。这时桩径已发展到450、500，特别是550、600 大直径夯扩桩应用于高层建筑桩基，单桩承载力设计值高达2000KN以上。这代表了国内推广应用夯扩桩的最高水平，武汉市建委制定了夯扩桩设计施工技术规定。与此同时，国内华南、
3、华东地区夯扩桩的推广得到空前的发展。v 92年，原福建省建筑设计院肖永正高工和建专科技开发总公司陈书申教授率先引进并在长乐宏航新城（近10万m2建筑）成功应用沉管夯扩灌注桩。此后，陈书申教授和华侨大学土木系马时冬教授以建专基础公司为依托，开始了该桩型在福建省的推广应用工作，先后在长乐、三明、泉州等地区近100万平方米的建筑物基础中采用了沉管夯扩桩。三、适用条件及优缺点三、适用条件及优缺点 v适用条件适用条件：地表下518m有一层较硬的桩端持力层（N63.510);孔隙水压力易消散的持力层;如卵砾石、砂性土、粉土或可塑、硬塑状粘土层。v优点：优点：（与沉管灌注桩比较）端部形成扩大头，加大与持力层
4、的接触面积；夯扩时挤密桩端土，提高桩端土承载力；拔管时用内夯管压住外管内混凝土，桩身质量更有保证；省去混凝土桩靴，施工简便；单桩承载力提高，桩数少，挤土效应弱；作为抗拔桩，抗拔力大大提高；经济效益显著，同比可节约1020v缺点：缺点：在排水条件不好的饱和粘土中，会出现橡皮土现象，无法有效形成扩大头；由于桩架及工艺的限制，仅适用于20m 以内的桩；属于打入桩，产生噪声与振动；属现场灌注桩，桩身有缩颈、离析、断桩的现象。四、施工工艺四、施工工艺施工工序施工工序1 1：在桩位处按要求放置干混凝土：在桩位处按要求放置干混凝土施工工序施工工序2 2：将内外管套叠对准桩位将内外管套叠对准桩位施工工序施工工
5、序3 3：通过柴油锤将双管打入通过柴油锤将双管打入 地基中至设计深度地基中至设计深度施工工序施工工序4 4：拔出内夯管拔出内夯管施工工序施工工序5 5：向外管内灌入高度为向外管内灌入高度为H的混凝土的混凝土施工工序施工工序6 6：内管放入外管内压在混凝土面上，并将外管拔起一定高度内管放入外管内压在混凝土面上，并将外管拔起一定高度h施工工序施工工序7 7：通过柴油锤与内夯管夯打外管内混凝土通过柴油锤与内夯管夯打外管内混凝土施工工序施工工序8 8：继续夯打管内混凝土直至外管底端深度略小于设计桩底深处，继续夯打管内混凝土直至外管底端深度略小于设计桩底深处，此过程为一次夯扩，如需第二次夯扩，则重复此过
6、程为一次夯扩，如需第二次夯扩，则重复48步骤步骤v施工工序施工工序9 9：拔出内夯管拔出内夯管施工工序施工工序1010：在外管内灌入桩身所需的混凝土，并在上部放入钢筋笼在外管内灌入桩身所需的混凝土，并在上部放入钢筋笼施工工序施工工序1111：将内管压在外管内混凝土面上，边压边缓缓拔起外管将内管压在外管内混凝土面上，边压边缓缓拔起外管施工工序施工工序1212：将双管同步拔出地表，则成桩过程完毕将双管同步拔出地表，则成桩过程完毕沉管夯扩灌注桩施工工序示意图沉管夯扩灌注桩施工工序示意图1 11212五、设计方法五、设计方法一、估算夯扩头直径一、估算夯扩头直径1.计算公式：一次夯扩公式：二次夯扩公式：
7、2.经验公式：1111011hChHdD22221022hChHHdDD1、D2：一次、二次夯扩的扩大头计算直径；a1、a2：扩大头直径计算修正系数；H1、H2：一次、二次夯扩时外管中灌注混凝 土高度；h1、h2：一次、二次夯扩时外管上拔高度；c1、c2：一次、二次夯扩时外管下沉底端 至设计桩底标高之间的距离c；d0：桩径；n：夯扩次数。1500ndDn二、确定单桩竖向极限承载力标准值二、确定单桩竖向极限承载力标准值1.根据土的物理指标与承载力参数之间的经验关系确定单桩竖向极限承载力标准值 单桩竖向极限承载力标准值；单桩总极限侧阻力；单桩总极限端阻力；桩侧第I层土的极限侧阻力标准值；极限端阻力
8、标准值；桩身第I层土厚度；桩身周长；扩大头底面积。ppkisikpkskukAqlquQQQ:ukQ:sikq:skQ:pkQ:pA:pikq:u:il二、根据静载荷试验确定单桩竖向极限承载力标准值 1.根据沉降随荷载的变化特征确定：可按 曲线发生明显陡降的起始点，取该点的前一级荷载值；2.根据最大沉降量确定：在 曲线上取 对应的荷载；3.根据最大沉降随时间的变化特征确定：取 曲线尾部出现明显向下弯曲的前一级荷载值。SQ SQ mmS40tSlgS-lgtS(mm)15QSS(mm)40QS0Q(KN)Quk0Q(KN)ukQS(mm)60Qlgt(min)uk42曲线曲线线曲六、验收方法六、
9、验收方法一、现场静载荷试验：一、现场静载荷试验：1.同一条件下的试桩数量不宜小于总桩数的1，且不应小于3根；2.工程总桩数在50根以内时不应少于2根。二、低应变动测：二、低应变动测：1.对于单柱单桩者，应全部进行检测；2.对于群桩者，应选取其中2030进行检测。工程实例一：支于粉质粘土层（下卧软弱层）工程实例一：支于粉质粘土层（下卧软弱层）工程名称：长乐宏航新城工程概况：34栋住宅楼，建筑面积10万平方米，8层框架结构。桩基形式：直径400沉管夯扩桩，扩大头直径700，桩长11m 二次夯扩，夯扩参数 H=3m,h=1.2m,c=0.4m 桩端持力层为粉质粘土 单桩承载力设计值 400KN桩基造
10、价：650万元(原造价850万元）七、工程实例与试验研究七、工程实例与试验研究 工程桩竖向静载荷试验结果：Q=800KN；S=27.2mm （黑色）试验桩竖向静载荷试验结果：Q=1000KN；S=33.9mm （红色）桩的桩的 曲线曲线SQ 1530S(mm)352520640010516080400320240560480Q(KN)8007209608801040工程实例二：支于圆砾卵石层工程实例二：支于圆砾卵石层工程名称：三明市建委大楼工程概况：建筑面积7800平方米，15层框剪结构。桩基形式：直径400沉管夯扩桩，扩大头直径700，桩长7.7m 二次夯扩，夯扩参数 H=3m,h=1.2m
11、,c=0.4m 桩端持力层为圆砾卵石层 单桩承载力设计值750KN桩基造价：31.2万元 工程桩竖向静载荷试验结果：Q=1800KN；S=8.23mm （黑色）桩的桩的 曲线曲线SQ 工程实例三：支于硬塑状残积砂质粘土层工程实例三：支于硬塑状残积砂质粘土层工程名称：晋江曾井邮电支局4、5、6号楼工程概况：建筑面积1.2万平方米，8层框架结构。桩基形式：直径400沉管夯扩桩，扩大头直径700，桩长7m 二次夯扩，夯扩参数 H=3m,h=1.2m,c=0.4m 桩端持力层为残积砂质粘性土 单桩承载力设计值 600KN桩基造价：70万元 工程桩竖向静载荷试验结果：Q=1200KN；S=5.57mm
12、（黑色）试验桩竖向静载荷试验结果：Q=2200KN；S=9.38mm （红色）桩的桩的 曲线曲线SQ 120028S(mm)64020080060040010002200Q(KN)18001600140020001012142400 2600工程实例四：支于含泥中粗砂层工程实例四：支于含泥中粗砂层工程名称：泉州建南花园工程概况：6栋商住楼，建筑面积2万 平方米，8层框 架结构。桩基形式：直径450沉管夯扩桩，扩大头直径800,桩长9.4m 二次夯扩，夯扩参数 H=3m,h=0.8m,c=0.2m 桩端持力层:含泥中粗砂层 单桩承载力设计值800KN桩基造价：103 万元 工程桩竖向静载荷试验结
13、果：Q=1400KN；S=8.56mm （黑色）试验桩竖向静载荷试验结果：Q=1600KN；S=9.78mm （红色）桩的桩的 曲线曲线SQ 0140280420560700 8409801120 1260 1400246810S(mm)Q(KN)12141540 1680试验研究：试验研究：1.沉管夯扩灌注桩的形状2.夯扩头成形机理分析:重锤夯击下，土中动应力等值线图 如下 从动应力等值线图可看出，其在土中沿水平方向宽度大于竖直方向高度；即反映了能量在土中消耗的规律：水平方向能量消耗的慢，而竖直方向能量消耗的快。吸收夯击能量的混凝土在土中的运动具有类似的规律：侧向移动大于竖向移动。所以在极大
14、竖向锤击力作用下，混凝土主要沿径向运动，往侧面扩孔，从而形成棒状扩大头。八、参考文献八、参考文献1.桩基工程技术规范J94-942.武汉市沉管夯扩桩设计施工技术规定（WBJ8-97）20193.全国第二届沉管夯扩桩技术研讨会论文集1993.124.全国第三届沉管夯扩桩技术研讨会论文集山东建筑2019.55.陈书申、简洪钰等 粒状土层沉管夯扩桩的性状研究福建建筑1994.126.简洪钰、林奇等 支于粒状土层的沉管夯扩桩的实践与认识福建建筑1994.37.陈为群等 花岗岩残积土层沉管夯扩桩的性状研究福建建筑2019.128.陈为群 开发端承力的桩型沉管夯扩灌注桩福建建专学报2000.2 肚松衯宸&
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