全夯式多头扩底灌注桩的理论研究与应用.docx

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全夯式多头扩底灌注桩的理论研究与应用

全夯式多头扩底灌注桩的理论研究与应用刘献江1乐平2江西中恒建设集团有限公司,江西南昌,330200;2.江西基业科技有限公司,江西南昌,330200)一、前言基于锤击(震动)沉管灌注桩、夯扩桩施工中易发生吊脚、缩颈、断桩、气孔、蜂窝、离析、钢筋笼屈曲变形等质量通病,同时单桩承载力较低,往往不能满足工程设计计算的承载力要求。全夯式扩底灌注桩(国家专利号ZL991014324,国际专利分类号:E020 5/38)虽然在成桩质量、施工机具、施工工艺、单桩承载力等方面进行重大改进,取得很大成绩,但遇基桩持力层端阻力或桩周岩土层侧摩阻力较低而单桩设计承载力又较高时,基桩承载力仍不能满足设计要求;特殊条件下桩基如抗拔基桩、季节性冻土地区轻型建筑的短桩基础等,在采用夯扩类型桩仍不能满足设计抗拔要求或桩长需较大的要求;钢筋笼安装不能满足新规范通长配置要求和撞笼变形的质量通病;遇到相对较硬的持力层埋置较深,采用单头全夯桩不能充分发挥短桩扩底效应及进一步节省造价的目的;特别是受桩管口径的影响,全夯式扩底灌注桩单桩承载力还达不到钻孔桩等型桩的单桩承载力,从而限制了全夯式扩底桩的工程使用范围。上述情况下,根据工程桩受场地岩土层条件限制、上部建筑物荷载性能及基桩受力特性等诸多因素影响的基本规律,在不能满足设计要求的背景条件下,江西中恒集团特种软基公司在锤击(震动)沉管灌注桩、夯扩桩、全夯式扩底灌注桩优点的基础上,深入对施工机具和施工工艺进行研究、改进,在多年的实践经验总结和测试结果的基础上,研发出一种新型桩基施工工艺——全夯式多头扩底桩技术。二、全夯式多头扩底桩技术内容2.1 一种独特的工程桩施工工艺技术全夯式多头扩底桩施工工艺技术是一种独特的综合性施工工艺技术。该技术的创造性表现在:①其关键技术——“多扩大头”技术,从建立理论依据到施工工艺技术,从设计计算到施工技术参数,从施工机具发明到施工工艺改进,实现了该技术全面系统的创新。②“多扩大头”技术发展完善了桩端扩大头技术,发明与开创了夯扩桩身扩大头技术,采用了桩顶复合桩基理论并改进桩顶扩大头技术。③其创造性还表现在:研究开发了导轨后置振插法钢筋笼安装工艺技术。2.1.1 研发一种独特的“多扩大头”施工工艺新技术多扩大头施工工艺新技术是在多年艰苦研究,首创的一项独特的新技术,其先进性表现在:①通过提高夯击力和桩体混凝土强度标号等技术措施,可以增大桩端扩大头的端阻面积和提高单桩竖向承载力。②采取桩身夯扩形成多个扩大头的新工艺,可以发挥桩体的比表面积、长径比等几何特征,增加桩的总侧阻力和总端阻力,在不增加或少增加设备、材料用量和工程造价情况下,达到大幅度提高单桩竖向承载力的效果。“多扩大头”工艺技术可以形成“葫芦形态”桩体和多个大头技术措施,从而较大程度的提高单桩抗拔力,其抗拔力比其它同类型桩提高1-2倍,为用户提供了一种理想的抗拔型桩。④可以按照设计要求的标高和土层承载性能夯扩成多个扩大头,充分利用被穿越土层的强度作用。⑤对扩大头间距、桩顶扩大头离地面距离、扩大头构造要求、混凝土强度等级和坍落度等技术要求和参数进行了规范,并编制了企业标准《全夯式多头扩底桩技术规程》。⑥由于成桩全过程夯击和钢筋笼振插安装,使桩身混凝土密实度和混凝土抗拉强度设计值ft提高,从而使单桩水平承载力特征值Ra得到较大提高。2.1.2 一种“导轨后置振插法钢筋笼安装”施工工艺新技术钢筋笼安装一直是困扰沉管类灌注桩、夯扩类灌注桩和全夯式扩底灌注桩及钻孔桩发展的国际性技术难题。“导轨后置法振插钢筋笼安装”施工工艺新技术成功的解决了这一难题,其创造性表现在:①该施工工艺解决了沉管类、夯扩类钻孔类灌注桩和全夯式扩底灌注桩钢筋笼安放后影响桩身砼成桩质量的国际性技术难题;②可以满足新技术规范《建筑桩基技术规范》JGJ94-2008对端承型桩、抗拔桩及因地震作用、冻胀或膨胀力作用而受上拔力的桩钢筋笼通长配筋的规范要求。该技术的先进性:①该技术解决了安装钢筋笼时撞笼、扭笼和墩笼而造成钢筋笼屈曲变形损坏的施工问题;②消除钢筋笼安装标高及保护层失控,钢筋笼倾斜和钢筋笼拔起、卡塞混凝土下落成桩等质量通病;③该工艺对成桩桩体混凝土进行初凝前的二次振捣密实,使混凝土密实度和强度得到进一步提高;④钢筋笼通长配筋可提高工程桩的单桩竖向承载力、抗拔和水平承载力;⑤钢筋笼后置技术为“多扩大头”施工工艺技术提供技术依据和前提条件;⑥该技术可使全夯实多头扩底灌注桩施工工艺变得流畅、高效和合理。2.2 研发的一体化扩桩振密打桩机具“全夯式多头扩底桩的扩桩振密装置”是我司独立研制的一种多功能、电机一体化的高效打桩机械设备。2010年5月19日获国家实用新型专利证书(专利号:ZL2009 2 0188563.2)。该技术的创造性表现在:该装置集成孔、桩端扩大头夯

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